Calculadora de tiempo de carga de condensador – circuito RC
Calcula el tiempo para que un condensador se cargue hasta un voltaje objetivo en un circuito RC usando t = −RC × ln(1 − Vc/Vs).
Introduce capacitancia, resistencia en serie, voltaje de alimentación y voltaje objetivo para obtener el tiempo de carga, la constante RC y los hitos de 1τ a 5τ.
Calculadora de tiempo de carga de condensador – circuito RC
Calcula el tiempo para que un condensador se cargue hasta un voltaje objetivo en un circuito RC usando t = −RC × ln(1 − Vc/Vs).
Acerca de la calculadora de tiempo de carga de condensador
Cuando un condensador se carga desde una fuente constante a través de una resistencia en serie, su voltaje sube exponencialmente según Vc(t) = Vs × (1 − e^(−t/τ)), con τ = R × C. τ es el tiempo para alcanzar aproximadamente 63.2% de Vs. Al despejar, t = −τ × ln(1 − Vc/Vs) = −R × C × ln(1 − Vc/Vs). Como la curva es asintótica, no hay tiempo finito para llegar exactamente a 100% de Vs; a 5τ se alcanza cerca de 99.3% de Vs y se considera cargado. Con R en ohmios y C en faradios, τ está en segundos; va desde τ = 1 kΩ × 1 pF hasta τ = 1 MΩ × 1 mF. Los puntos estándar son 1τ → 63.2%, 2τ → 86.5%, 3τ → 95.0%, 4τ → 98.2%, 5τ → 99.3% de Vs. Los circuitos RC se usan en temporizadores 555 y filtros; f₃dB = 1 / (2π × R × C). La corriente es I(t) = (Vs/R) × e^(−t/τ), la carga Q = C × Vs y la energía E = ½ × C × Vs². De E_source = C × Vs², la mitad se disipa en la resistencia y la mitad queda almacenada. La descarga usa Vc(t) = V0 × e^(−t/τ) con la misma τ.
Ejemplos resueltos
Tres escenarios RC muestran cómo el tiempo de carga cambia con resistencia, capacitancia y voltaje objetivo.
| Valores del circuito | Resultado del tiempo de carga | Notas |
|---|---|---|
| C = 1 mF = 0.001 F, R = 10 kΩ, Vs = 12 V, Vc = 7.56 V (63%) | τ = 10 s, t ≈ 10.0 s (≈1τ) | Cargar al 63.2% del voltaje de alimentación siempre tarda exactamente 1τ, punto clásico de referencia. |
| C = 100 μF = 1×10⁻⁴ F, R = 47 kΩ, Vs = 5 V, Vc = 4.75 V (95%) | τ = 4.7 s, t ≈ 14.1 s (≈3τ) | Cargar al 95% tarda aproximadamente 3τ, regla práctica para considerar el condensador cargado. |
| C = 10 nF = 1×10⁻⁸ F, R = 1 kΩ, Vs = 3.3 V, Vc = 2.0 V | τ = 10 μs, t ≈ 9.32 μs | Temporización digital rápida: 10 nF / 1 kΩ da 10 μs para circuitos de detección de umbral. |
Cómo usar la calculadora de tiempo de carga de condensador
- Introduce la capacitancia en faradios (F). Convierte unidades comunes: 1 μF = 1×10⁻⁶ F, 1 nF = 1×10⁻⁹ F, 1 mF = 1×10⁻³ F.
- Introduce la resistencia en serie en ohmios (Ω), incluida la resistencia interna de la fuente y cualquier resistor en serie.
- Introduce el voltaje de alimentación y el voltaje objetivo; el objetivo debe ser menor que la alimentación.
- Haz clic en Calcular para ver τ, el tiempo hasta el objetivo y voltajes de referencia en (1τ, 2τ, 3τ, 5τ).
- Usa el múltiplo de τ para validar: tiempo / τ > 3 está cerca de 95%; > 5 está prácticamente cargado.
Preguntas frecuentes
¿Por qué el condensador nunca se carga por completo al voltaje de alimentación?
Vc(t) = Vs × (1 − e^(−t/τ)) es una aproximación exponencial y solo alcanza Vs en t = ∞. Tras 5τ la brecha es aproximadamente 0.67% de Vs.
¿Qué es la constante de tiempo RC?
τ = R × C mide la rapidez de respuesta: subir a 63.2% de Vs o decaer a 36.8% del valor inicial. También equivale a 1/(2π × f₃dB).
¿Cómo afecta la resistencia al tiempo de carga?
El tiempo es proporcional a la resistencia; duplicar R duplica τ y el tiempo. Un R menor carga más rápido, pero aumenta Ipeak = Vs/R.
¿Qué ocurre con la energía durante la carga?
De E_source = C × Vs², E = ½ × C × Vs² se almacena en el condensador y la otra mitad se disipa como calor en la resistencia.
¿Puedo usar esta calculadora para descarga?
La descarga usa Vc(t) = V0 × e^(−t/τ) con τ = RC. Para V0 a Vt: t = −τ × ln(Vt/V0).
¿Cuáles son constantes RC típicas?
Van de 1 kΩ × 1 pF = 1 ps a 10 MΩ × 100 μF = 1000 s ≈ 17 min, en temporizadores 555, antirrebote, audio y filtros de alimentación.