Practica DE Laboratorio N°3 . Condensador DE Placas Paralelas - Fisica Electromagnetica 1950224-1950228 Y 1950229 PDF

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PRÁCTICA 3. CONDENSADOR DE PLACAS PARALELASOBJETIVO GENERAL:Analizar el funcionamiento de un condensador elemental.OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Analizar la relación entre la capacidad de un condensador de placas paralelas, el área de sus placas y la distancia de separación entre ellas. 2. Analizar la rela...

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PRÁCTICA 3. CONDENSADOR DE PLACAS PARALELAS OBJETIVO GENERAL: Analizar el funcionamiento de un condensador elemental. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 1. Analizar la relación entre la capacidad de un condensador de placas paralelas, el área de sus placas y la distancia de separación entre ellas. 2. Analizar la relación entre la energía almacenada por un condensador de placas paralelas y la diferencia de potencial entre sus placas.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA CAPACITANCIA DEL CONDENSADOR DE PLACAS PARALELAS. 4. Mantenga constante el área de las placas en 200 𝒎𝒎𝟐 y varíe la distancia entre ellas, observe en cada caso la variación de la capacitancia y lleve los datos a la Tabla 1.

Tabla1. Capacitancia según la distancia entre las placas. D (mm)

C(pf)

2

0,89

4

0,44

6

0,30

8

0,22

10

0,18

5. Elabore una gráfica de C vs d con los datos de la tabla 1. (tome C en el eje vertical)

6. ¿Cómo es la variación de la capacitancia del condensador de placas paralelas con respecto a la distancia entre las placas? Observando los valores en la tabla se concluye una relación inversamente proporcional, ya que, a medida que aumenta la distancia entre las placas, el valor de la capacitancia del condensador disminuye, sin embargo, debemos tomar en cuenta que esto sucede cuando el valor del área de las placas no se afecta, es decir, esta será constante mientras los otros valores varían. Además, si observamos su respectiva gráfica, se aprecia una curva decreciente, indicadora de una relación inversa entre los valores de las magnitudes graficadas.

7. Mantenga constante la distancia entre las placas del condensador de placas paralelas en d = 6 mm y varíe el área de las placas, observe en cada caso la variación de la capacitancia y lleve los datos a la Tabla 2.

Tabla 2. Capacitancia según el área de las placas A (mm2)

C(pf)

200

0.30

250

0.37

300

0.44

350

0.52

400

0.59

8. Elabore una gráfica de C vs A con los datos de la tabla 2. (Tome C en el eje vertical)

9. ¿Cómo es la variación de la capacitancia del condensador de placas paralelas con respecto al área de las placas? A media que se incrementa el área de las placas (A), la capacitancia del condensador (C) aumenta respectivamente, dándonos a entender que la variación de dicha capacitancia con respecto a el área de las placas es directamente proporcional, ya que, al aumentar el valor de esta última, aumenta el valor de la capacitancia, o si en dado caso disminuye el valor de una se espera que el valor de la otra también disminuya consecuentemente. Dicha afirmación la podemos obtener a partir de graficar los datos tanto de área como de capacitancia en un eje de coordenadas, en el cual, al unir los puntos que integran a ambas magnitudes se forma una línea recta inclinada hacia la derecha y, por lo tanto, se establece la proporcionalidad directa de las mismas. Además, esto también se puede interpretar de forma numérica denotando que el área de las placas o la capacitancia del condensador de placas paralelas se relacionan por un cociente.

10. ¿La capacitancia de un condensador depende de la carga que almacena? La capacidad de un condensador es el cociente entre la carga que almacena uno de los conductores y la diferencia de potencial eléctrico entre ambos. La capacidad de un condensador depende de tres factores principales: el área de las placas, el espesor del dieléctrico o distancia entre las placas y del material con que se haya fabricado el dieléctrico.

ENERGÍA ALMACENADA EN EL CONDENSADOR. 6. Varíe el potencial de la pila (para ello se desplaza el botón de voltaje de la pila hacia arriba y abajo), observe el condensador y los diferentes valores que genera el programa. a)

Observando el valor de la capacitancia. ¿Varía? ¿Por qué?

El valor de la capacitancia no varía, esto es debido a que ella depende solo de la geometría del capacitor y es independiente de la carga de este; es directamente

proporcional al área de cada placa e inversamente proporcional a la separación entre ellas, y puesto que solo variamos el potencial de la pila, esta no se va a ver afectada. b) Observando el valor de la carga en las placas del condensador. ¿Varía? ¿Por qué? El valor de la carga en las placas si varía, debido a que estas al estar conectadas a la pila, se van a cargar tanto positiva como negativamente. Y al variar el potencial de energía estas van a ser directamente proporcionales a él y, por lo tanto, su valor se verá afectado. c) Observando el valor de la energía almacenada. ¿Varía? ¿Por qué? Este valor varía, ya que el sistema al estar conectado a la pila, carga el condensador, lo cual nos indica que, a medida que se aumenta o disminuye el paso, o el potencial de la pila, el valor de la energía almacenada aumenta y disminuye al mismo tiempo.

7. Varíe el potencial de la pila a 0,25V (para ello se desplaza el botón de voltaje de la pila hacia arriba). Visualice el valor de la energía eléctrica almacenada U, la carga Q y la capacidad del condensador y lleve estos valores a la Tabla 3.

Tabla 3. Magnitudes en el condensador de placas. V (V) U (pJ) Q (pC) V2 (V2) C (pF) 0,25

0,00

0,02

0,0625

0,09

0,50

0,01

0,04

0,25

0,09

0,75

0,02

0,07

0,5625

0,09

1,00

0,04

0,09

1

0,09

1,25

0,07

0,11

1,5625

0,09

1,50

0,10

0,13

2,25

0,09

9. Elabore una gráfica de la energía almacenada (U) vs diferencia de potencial en las placas (V) con los datos de la tabla 3. (tome U en el eje vertical)

10. ¿Cómo es la variación de la Energía del condensador de placas paralelas con respecto a la diferencia de potencial aplicada a las placas? Observando los valores en la tabla3, podemos deducir a simple vista el aumento de valores, tanto para V como para U, la cual, se puede apreciar eficazmente en la anterior gráfica; así mismo, se concluye la relación directamente proporcional entre estas dos magnitudes.

12. Linealice la gráfica obtenida en el numeral 8. Grafique U vs V2 con los datos de la tabla 3. (tome U en el eje vertical)

13. ¿Podría encontrar el valor de la Capacitancia, a partir de este gráfico? ¿Cómo? Si. Ya que, si realizamos el despeje correcto de C en la formula U=

1 2

𝐶𝑉 2 ,y tomando un punto

de la grafica para completar los valores pedidos de U y 𝑉 2 , se obtendrá como resultado el 0,09 correspondiente al valor de la capacitancia usada en el simulador. 14. Elabore una gráfica de la carga eléctrica almacenada (Q) vs diferencia de potencial en las placas (V) con los datos de la tabla 3. (tome Q en el eje vertical)

15. ¿Podría encontrar el valor de la Capacitancia, a partir de este gráfico? ¿Cómo?

Sí, es posible determinar el valor de la capacitancia a partir de la relación entre la carga eléctrica almacenada (Q) y la diferencia de potencial en las placas (V) empleando la siguiente formula: 𝑪=

𝑸 𝑽

Dicha relación es directamente proporcional, ya que, según la gráfica de carga eléctrica almacenada (Q) vs la diferencia de potencial en las placas (V), al unir sus puntos, estos forman una línea recta inclinada hacia la derecha, dando a entender que a medida que una de las dos magnitudes aumente o disminuya la otra también lo hará. A su vez, la relación cuantitativa a partir de un cociente entre estas equivale al valor de la capacitancia, por lo cual, podemos decir, que siempre que tengamos el valor de la carga eléctrica almacenada (Q) y la la diferencia de potencial en las placas (V), podemos conocer el valor de la capacitancia del condensador de placas paralelas.

16. ¿Si se hubiese tomado datos con una distancia entre las placas del condensador diferente, cambiaría la pendiente de esta gráfica? Explique.

Si se hubiesen tomado datos con una distancia diferente entre las placas del condensador a la trabajada si cambiaria la pendiente de la grafica presentada anteriormente, ya que el valor de la pendiente de la misma equivale al valor de separación de las placas, por lo cual al variarse la distancia, también variaría la pendiente respectivamente, es decir, si la distancia fuese menor a las trabajada, la pendiente también seria menor, pero si dicha distancia tuviese un valor mayor al que se tiene, la pendiente también sufriría un incremento en su valor.

17. Si las placas de un condensador cargado, se acercan entre sí. ¿Qué sucede con la diferencia de potencial, la carga, la capacidad y la energía almacenada?

Teniendo en cuenta la cantidad de carga que posean las placas, las demás magnitudes serán directamente proporcionales entre ellas, ya que, cada una ira aumentando a razón de que se disminuya la distancia entre las placas. 18. ¿Para qué sirve un condensador? Un condensador es un componente capaz de almacenar carga eléctrica, que está compuesto por dos placas que no llegan a tocarse entre sí y que a su vez en el espacio que las separa existe un elemento dieléctrico (material con baja conductividad eléctrica) lo que genera una diferencia de voltaje. Siendo esta dicha capacidad proporcional a la carga eléctrica que almacena un condensador, a esta capacidad de almacenar se le llama Capacitancia © y su unidad en el SI es el Faradio (F). Debido a la capacidad de almacenar carga eléctrica, los condensadores son frecuentemente utilizados para almacenar energía eléctrica, aplicándose esta funcionalidad para baterías, fuentes de alimentación, estabilizar tensiones, etc.; además también los condensadores sirven para aplicar en filtros, memorias, adaptación entre circuitos, etc.

CONCLUSIONES

Podemos concluir que, la relación entre el campo eléctrico, las placas del condensador y la distancia de separación entre ellas, es directamente proporcional al área de sus placas e inversamente proporcional a la distancia que las separa. Por otro lado, gracias a estas relaciones de proporcionalidad, la aplicación y despeje adecuada de las fórmulas nos puede proporcionar como resultado conocer la medida de las diferentes magnitudes que se afectan durante el proceso, así mismo, las graficas nos detallan de manera más precisa la relación que se efectúa, y para mejor apreciación estas se pueden linealizar. Por último, debemos tener en cuenta que el uso adecuado de estas fórmulas y gráficas es fundamental, principalmente, cuando se desea realizar un proceso que involucre cargas eléctricas, en el cual, se llegue a tomar como instrumento para el almacenamiento de esta energía un condensador, en este caso, de placas paralelas.

BIBLIOGRAFIA William’s Ernesto Limonchi Sandoval. (2017). Condensadores y sus usos. Universidad de Antioquia. Recuperado de: https://medium.com/wels-theory/condensador-que-es-y-paraque-sirve-3a75da291eda

Patricia orellate. (2020). La capacitancia. Ejercicios de capacitancia y cargas eléctricas. Recuperado de: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Capacitores_21660.pdf

Esteban Ibarra. (2019). Studocu. Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ciencias. Relación de la capacitancia con respecto a la distancia y el medio. Recuperado de: https://www.studocu.com/ec/document/escuela-politecnica-nacional/electricidad-ymagnetismo/practica/relacion-de-la-capacitancia-con-respecto-a-la-distancia-y-elmedio/5348982/view...