Un circuito en serie RR\text{R} y CC\text{C}

Tengo un circuito en serie R y C, con una fuente de voltaje de CC. Quiero encontrar la función de carga del capacitor. Mi pregunta es: ¿el método que uso es correcto?


Mi trabajo (usando la transformada de Laplace):

{ tu en ( t ) = tu C ( t ) + tu R ( t ) tu R ( t ) = I R ( t ) R I C ( t ) = tu C ( t ) C I en ( t ) = I C ( t ) = I R ( t )             L             { tu en ( s ) = tu C ( s ) + tu R ( s ) tu R ( s ) = I R ( s ) R I C ( s ) = C s tu C ( s ) C tu C ( 0 ) I en ( s ) = I C ( s ) = I R ( s )

Entonces, obtenemos:

tu en ( s ) = I en ( s ) + C tu C ( 0 ) C s + I en ( s ) R I en ( s ) = tu en ( s ) tu C ( 0 ) s R + 1 C s

Entonces, cuando quiero encontrar U_c(s):

I en ( t ) = tu C ( t ) C             L             tu en ( s ) tu C ( 0 ) s R + 1 C s = C s tu C ( s ) C tu C ( 0 )

Resolviendo U_c(s), me da:

tu C ( s ) = tu en ( s ) tu C ( 0 ) s R + 1 C s + C tu C ( 0 ) C s

Sabiendo que la fuente de voltaje es DC:

tu en ( s ) = tu en s

Entonces:

tu C ( s ) = tu en s tu C ( 0 ) s R + 1 C s + C tu C ( 0 ) C s = tu en tu C ( 0 ) R s + 1 C + C tu C ( 0 ) C s

Usando la transformada inversa de Laplace, encontré:

tu C ( t ) = tu en + mi t RC ( tu C ( 0 ) tu en )

Esa es una forma de hacerlo. Encuentro que hacer una ecuación diferencial de coeficiente constante de primer orden es igual de fácil para un circuito RC simple usando KVL. Una transformada inversa de Laplace no es algo trivial, por eso usamos tablas o computadoras para hacerlas por nosotros. Mientras que un diff eq de primer orden es realmente sencillo. Pero si su tarea era usar Laplace, entonces buen trabajo.
Como estudiante, todo esto tenía sentido para mí...
es correcto, pero más claro si lo expresa como Uin[1-exp(-t/RC) + IC, por lo que la naturaleza exponencial ascendente es absolutamente evidente.

Respuestas (1)

Sí, su método y resultado son correctos. Una forma rápida de verificar es ver si su resultado da el resultado correcto en t = 0 e infinito mientras asume la condición inicial 0. En t=0, el término exponencial es 1 y tienes Uc=Vin-Vin=0, bien. En el infinito, el término exponencial es 0 y tienes Uc=Vin. Estos dos valores están conectados por una función exponencial que sabemos que es correcta para un RC de primer orden.