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LABORATORIO N° 5 CONDESADOR DE PLACAS PARALELAS UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER INGENIERIA ELECTRONICA FISICA ELECTROMAGNETICA SAN JOSE DE CUCUTA 2018 INTRODUCCIÓN En esta experiencia, se indagará la relación entre la carga, el voltaje y la capacitancia de un condensador de placas paralelas...

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LABORATORIO N° 5

CONDESADOR DE PLACAS PARALELAS

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER INGENIERIA ELECTRONICA FISICA ELECTROMAGNETICA SAN JOSE DE CUCUTA 2018

INTRODUCCIÓN

En esta experiencia, se indagará la relación entre la carga, el voltaje y la capacitancia de un condensador de placas paralelas, manteniendo una de estas cantidades constante, variando una de ellas y midiendo la tercera. Se insertarán materiales comunes entre las placas del condensador para determinar sus coeficientes dieléctricos.

OBJETIVOS



OBJETIVO GENERAL



Analizar el funcionamiento de un condensador elemental



OBJETIVOS ESPECIFICOS



Analizar la relación entre la intensidad de campo eléctrico y la diferencia de potencial de las placas de un condensador de placas paralelas, manteniendo constante la distancia de separación entre ellas



Analizar la relación entre la intensidad de campo eléctrico y la separación entre las placas de un condensador de placas paralelas, manteniendo constante la diferencia de potencial entre ellas.

MATERIALES



Riel.



Placas paralelas.



Multímetro.



Resistencia 10 MΩ.



Jinete.



Sensor de campo eléctrico.



Cables de conexión.



Fuente de alimentación.



Banco óptico.

MARCO TEORICO

Básicamente, un capacitor, en su expresión más simple, está formado por dos placas metálicas enfrentadas y separadas entre sí por una mínima distancia, y un dieléctrico, que se define como el material no conductor de la electricidad (aire, mica, papel, aceite, cerámica, etc.) que se encuentra entre dichas placas. Simbolo de capacitores La magnitud del valor de capacidad de un capacitor es directamente proporcional al área de sus placas e inversamente proporcional a la distancia que las separa. Es decir, cuanto mayor sea el área de las placas, mayor será el valor de capacidad, expresado en millonésimas de Faradios [µF], y cuanto mayor sea la distancia entre las placas, mayor será la aislación o tensión de trabajo del capacitor, expresadas en unidades de Voltios, aunque el valor de capacidad disminuye proporcionalmente cuanto más las placas se separan. Condensador dispositivo que almacena carga eléctrica. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. La botella de Leiden es un condensador en que sus dos placas son revestimientos metálicos dentro del cristal y fuera de la botella, que es el dieléctrico. La magnitud que caracteriza a un condensador es su capacidad, cantidad de carga eléctrica que puede almacenar a una diferencia de potencial determinado. Los condensadores tienen un límite para la carga eléctrica que pueden almacenar, pasado este limite se perforan (ruptura del dieléctrico). Pueden conducir corriente continua durante sólo un instante (cambios bruscos de potencial), funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna, aunque con un valor de impedancia en función de la frecuencia. Esta propiedad los convierte en dispositivos útiles cuando debe impedirse que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico. Los condensadores de capacidad fija y capacidad variable se utilizan junto con las bobinas, formando circuitos en resonancia, en las radios y otros equipos electrónicos. Además, en los tendidos eléctricos se utilizan grandes condensadores para producir resonancia eléctrica en el cable y permitir la transmisión de más potencia. Los condensadores se fabrican en gran variedad de formas.

Condensador de placas paralelas Es un elemento almacenador de energía eléctrica. Son dos placas (planos) de unos conductores enfrentados paralelamente sin hacer contacto, y un material dieléctrico (no conductor) entre ellas, que puede ser aire.

La capacitancia (capacidad de almacenamiento) se mide en Farads (F=Coulomb/Volt) y depende sólo de las características espaciales del capacitor, en este caso el área de las placas y la distancia entre ellas. El tiempo de cargado depende de la capacitancia y de la resistencia del circuito.

Al establecer una diferencia de potencial constante entre las placas (ej conectando una pila), el capacitor inicialmente actúa como un conductor dejando fluir la corriente (pero no por conducción sino por inducción eléctrica), pero las placas se van cargando hasta que la diferencia de potencial entre ellas es la misma que la aplicada, momento en que no circula más corriente.

Al conectar corriente alterna también puede usarse como filtro de frecuencias bajas (filtro pasa-altos), teniendo en cuenta el tiempo de cargado. Si la señal cambia lentamente (baja frecuencia), el capacitor se carga muy rápido y no conduce; mientras que si el cambio es abrupto (alta frec), nunca llega a cargarse del todo, dejando pasar la corriente.

ANALISIS DE RESULTADOS

1. Elabore un gráfico de campo eléctrico vs voltaje cuando la distancia de separación entre las placas de un condensador es fija (tabla 1)

E vs V 3.5 3 2.5 2

E vs V

1.5 1 0.5 0 20

40

60

80

100

Tabla 1. d = 4cm V 20 40 60 80 100 120

E 0.54 1.06 1.59 2.11 2.64 3,17

120

2. Determine la pendiente de esta gráfica, que significa?

m=

1.06−0.54 40 −20

m=0.026

3. Como es la relación entre el campo eléctrico entre las placas del condensador y el voltaje aplicado?

Es una relación directamente proporcional, pues a medida que aumenta el voltaje aumenta el campo eléctrico en este caso aumenta aproximadamente 0,52.

4. Si se hubiese tomado datos con una distancia entre las placas del condensador diferente, cambiaría la pendiente de esta gráfica, explique:

si, ya que al haber una distancia mayor hubiese disminuido el campo eléctrico, aunque el valor de voltaje vs campo eléctrico seguiría siendo directamente proporcional

5. Grafique con los datos de la tabla 2, la relación entre el campo eléctrico y la distancia de separación de las placas del condensador cuando el voltaje es constante.

E vs d 0.6 0.5 0.4 E vs d 0.3 0.2 0.1 0 4

6

8

10

12

14

Tabla 2. V = 20V d (cm) 4 6 8 10 12 14

E 0.54 0.36 0.28 0.22 0.19 0.17

6. Determine la pendiente de esta gráfica, que relación obtiene?: m=

0,36−0,55 6−4

m=−0,09 Al aumentar la distancia decrece a razón de 0,09 aproximadamente el campo eléctrico

7. Como es la relación entre el campo eléctrico entre las placas del condensador y la distancia de separación entre ellas?: Es inversamente proporcional ya que a medida que aumenta la distancia disminuye el campo eléctrico

8. Con la tabla 3 elabore un gráfico de voltaje vs distancia entre las placas

V vs d 25

20

15

V vs d

10

5

0 25

50

75

100

Tabla 3. E = 0,54 V 25 50 75 100 125

d (cm) 4 6.2 12 14.4 17.3

125

9. Determine la pendiente de esta gráfica. Qué relación tiene? m=

6,2−4 50−25

m=0,088

10. Si las placas de un condensador cargado, se acercan entre sí. Que sucede con la diferencia de potencial, la capacidad y la energía almacenada?:

A medida que se acercan las placas aumenta; al disminuir la distancia y al tener el campo eléctrico constante el potencial disminuye; la energía almacenada aumenta; la capacidad aumenta.

CONCLUSIONES

Podemos concluir que la capacitancia de un condensador de placas paralelas depende de la distancia entre sus conductores, y del cociente entre su carga neta (Q) y su diferencia de potencial (V), y no del comportamiento independiente de uno de ellos. La capacitancia de un condensador está relacionada directamente con la constante K del dieléctrico entre sus placas. La capacitancia C es directamente proporcional a la constante K del dieléctrico entre sus placas. Pudimos demostrar experimentalmente la validez de la formula física de la capacitancia en un condensador de placas paralelas.

BIBLIOGRAFIA – WEBGRAFIA



Cecilio Mendoza Reyes. Laboratorio de Física Electromagnética Universidad Francisco de Paula Santander, Cúcuta 2012.



http://emilioescobar.org/reportes/Unidad%20III/practica7/practica7.html



http://espanol.answers.yahoo.com/question/index? qid=20081007130850AAxA5kQ...