Practica 5. Constantes dieléctricas y rigidez dieléctrica PDF

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Practica de Electricidad y Magnetismo....

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Cuestionario previo. Practica 5 1.- Describir el fenómeno de polarización para un material conductor al introducirlo dentro de un campo eléctrico uniforme; auxíliese por medio de figuras. R.2.- Describa el fenómeno de polarización para un material dieléctrico al introducirlo dentro de un campo eléctrico uniforme; auxíliese por medio de figuras. R.- Si un material contiene moléculas polares, estarán normalmente en una orientación aleatoria cuando no tiene un campo eléctrico aplicado. Si se aplica un campo eléctrico, polarizará el material, orientando loos momentos de dipolo de las moleculares polares. 3. Deducir la expresión matemática para la capacitancia de un capacitor de placas planas paralelas. R.- Para un capacitor, la capacitancia depende de la geometría del mismo, es decir, el tamaño y forma de las placas, la separación entre ella, etc. Para el capacitor de placas paralelas su formula es: C=

∈o A d

4.- ¿Qué sucede al introducir un dieléctrico entre las placas de un capacitor, aumenta o disminuye su capacitancia? ¿Por qué sucede este fenómeno? R.- Cuando un material dieléctrico se inserta entre las placas de un capacitor, aumenta la capacitancia. Si el dieléctrico llena por completo el espacio entre las placas la capacitancia aunmenta en un factor adimensional k, conocido como la constante dieléctrica 5. Para una diferencia de potencial dada, ¿Cómo es la carga que almacena un capacitor con dieléctrico con respecto a la que almacena sin dieléctrico (en vacío), mayor o menor?, justifique su respuesta. R.- Faraday descubrió que cuando el espacio entre los dos conductores deun condensador se ve ocupado por el dieléctrico, la capacidad aumenta en unfactor k que es característico del dieléctrico y se denomina constantedieléctrica. La razón de este incremento es que el campo eléctrico entre lasplacas de un condensador se debilita por causa del dieléctrico. Así, para unacarga determinada sobre las placas, la diferencia de potencial se reduce y larelación Q/V se incrementa.

6.- Defina la constante dieléctrica de un material e indique su expresión matemática. R.- Si entre las placas de un condensador plano introducimos un dieléctrico, el campo eléctrico, y por tanto la diferencia de potencial, disminuye como consecuencia de la polarización en su interior. Al factor de disminución se le llama constante dieléctrica, y es un número adimensional característico de cada material. ∈t 7.- ¿Qué se entiende por rigidez dieléctrica? R.- Máximo campo eléctrico que no ioniza las moléculas de un dieléctrico. Los campos moderados polarizan los dieléctricos, orientan sus moléculas sin arrancar electrones de sus átomos. No producen, por lo tanto, corrientes de conducción en el dieléctrico, salvo los que puedan deberse a los pocos electrones libres que pueda haber, pero si aumenta el modulo del campo, puede llegar a arrancar electrones ligados y, por lo tanto a ionizar las moléculas del dieléctrico. 8.- Al aplicar una diferencia de potencial a dos placas circulares paralelas, separadas una distancia “d”, se da origen a un campo eléctrico entre placas. ¿Cómo se calcula la intensidad de tal campo eléctrico? Indique sus unidades. R.- La capacidad de un condensador de placas plano-paralelas depende de su geometría C=∈o

S d

∈o= permitividad del vacio y tiene un valor de

8085 x 1 0−12 C2 Nm2

S= El área de las placas que forman el condensador d= la distancia de eseparación entre ellas 9.- Elabore una tabla con diez materiales dieléctricos con su respectiva constante dieléctrica y valor máximo de campo eléctrico de ruptura (valor de campo eléctrico antes de la ruptura de rigidez dieléctrica) R.Material

∈r

Valor Máximo de

ruptura Aceite 2.24 12 Agua a 20°C 80 Aire 10006 3 Baquelita 4.9 24 Mica 5.4 10-100 Neopreno 6.9 12 Papel 3.7 16 Parafina 2.3 10 Plexiglás 3.4 40 Porcelana 7 5.7 10.- Defina qué es un transformador eléctrico y qué se entiende como relación de transformación. Indique su expresión matemática. (Auxíliese de los fundamentos teóricos de la Práctica número 10). R.- El transformador es un dispositivo eléctrico que utilizando las propiedades físicas de la inducción electromagnética es capaz de elevar y disminuir la tensión eléctrica, transformar la frecuencia (Hz), equilibra o desequilibrar circuitos eléctricos según la necesidad y caso especifico....