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LABORATORIO DE CAPACITORES Experimento 1: todo el tiempo conectada. Realice una general del applet. En la ubique una diferencia de potencial de 1,5 V. En la parte derecha del applet active todas las opciones de la denominada metros: 1. Modifique primero del de las placas del capacitor y analice que ...

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LABORATORIO DE CAPACITORES INTRODUCCIÓN Experimento 1: Batería todo el tiempo conectada.

Realice una exploración general del applet. En la batería ubique una diferencia de potencial de 1,5 V.

En la parte derecha del applet active todas las opciones de la sección denominada metros:

1.

Modifique primero del área de las placas del capacitor y analice que cambios ocurren en las magnitudes de la sección metros (Capacidad, Carga de la placa, Energía almacenada, voltímetro y Detector de campo eléctrico)

Rta/ A medida que se modifica el área de las placas del capacitor, se puede observar una relación lineal entre las magnitudes de la sección metros, puesto que cuando se hace mayor el área, también aumentan cada una de las magnitudes anteriormente mencionadas; alcanzando una capacidad de 3.4x10-13F , carga de la placa 5.31x10-13C, energía almacenada 3.98x10-13J, el campo eléctrico se mantiene constante ante cualquier modificación del área de las placas con una magnitud de 150V/m Observe que cuando disminuye el área aparece sobre los cables conductores unas flechas. 2. ¿Por qué cuando se aumenta el área la flecha apunta en una dirección mientras que, si se disminuye el área de la placa, la flecha apunta en dirección opuesta? Rta/ A lo que hacen referencia las flechas son al movimiento de los electrones en cada placa, ya sea que ceda o reciba electrones. Cuando se aumenta el área, la parte conectada a la sección positiva de la batería, recibe electrones, y cuando se aumenta la distancia, cede electrones, esto debido a la relación que tiene la capacitancia directa e inversamente proporcional respectivamente con las variables en estudio. Repita el procedimiento anterior para la variable distancia. 3. Mientras la batería está conectada, sólo hay una magnitud física (de la sección metros) que no cambia, ¿cuál es y por qué no cambia? Rta/ La única magnitud que no cambia es el voltaje, puesto que a pesar de los cambios que se le realicen al capacitor, el voltímetro sigue midiendo la misma magnitud de esta variable ya que la batería no está presentando ningún cambio, en consecuencia, a pesar de los cambios que pueda presentar la carga o el capacitor en su geometría, la diferencia de potencial, que se puede medir a cada uno de los costados del capacitor es el mismo, en este caso 1,5 voltios

4. Observa que la magnitud carga de la placa se modifica al cambiar las variables área de la placa y distancia de separación de las placas. ¿Esto no estaría en contradicción con el principio de conservación de la carga? ¿De dónde se obtiene esta carga? Rta/ La carga se obtiene de la batería, donde el capacitor se carga con una tensión o voltaje equivalente al de la fuente que se encuentra conectado. Durante el proceso de carga del capacitor ningún electrón se añade o se pierde, puesto que este es un proceso en donde se presenta una redistribución de las partículas anteriormente mencionadas, generando en ocasiones un desbalance entre una y otra placa. Pero a pesar que se cambie la geometría del capacitor la carga siempre se conserva, dado que el capacitor siempre se carga con un voltaje equivalente al aplicado al circuito, lo único que ocurre cuando se presentan dichos cambios es una reorganización de las cargas entre las dos placas. Experimento 2: Batería desconectada. En la batería ubique una diferencia de potencial de 1,5 V y posteriormente desconecte la batería. Modifique primero del área de las placas del capacitor y analice que cambios ocurren en las magnitudes de la sección metros (Capacidad, Carga de la placa, Energía almacenada, voltímetro y Detector de campo eléctrico) 5. ¿Ahora que la batería está desconectada qué magnitud no cambia? ¿Cómo explicar esta diferencia? Rta/ La única magnitud que no cambia es la carga de la placa, debido a que como ya no esta recibiendo voltaje por parte de la batería, la carga que adquirió estando conectada a la batería se mantiene constante

LABORATORIO DE CAPACITORES dieléctrico

En la batería ubique una diferencia de potencial de 1,5 V.

Existen dos tipos de moléculas las moléculas polares y las moléculas no polares. Las moléculas polares son aquellas en las que no coincide el centro de distribución de cargas positivas y el de las negativas. 6. ¿El applet que tipo de molécula está representando? Rta/ Está representando un dieléctrico con moléculas no polares, ya que, en ausencia de campo eléctrico, son concéntricas las cargas positivas y negativas.

7. Inserte el dieléctrico en entre las placas, ¿qué ocurre al interior del dieléctrico? Explique Rta/ En presencia del campo eléctrico se genera una orientación de los dipolos en sus cargas donde se ve unas densidades de carga en las superficies del dieléctrico, según su signo.

Experimento 1: Batería todo el tiempo conectada. Si después de cargar el capacitor se desconecta la fuente y posteriormente se inserta el dieléctrico entre las placas 8.

¿qué magnitud no cambia?

Rta/ No cambia el potencial eléctrico y la suma del campo eléctrico de la carga con la del dieléctrico

9.

¿Qué le ocurre a la capacitancia, a la diferencia de potencial y a la energía almacenada por el capacitor?

Rta/ La capacidad aumenta, ya que el dieléctrico aumenta el rango de contención de las cargas de los capacitores, la energía almacenada aumenta puesto que al estar en presencia de la fuente y ser no polar el suministro de voltaje y energía no para con ello impidiendo que la suma de los campos producidos varié, y el flujo se detenga por lo tanto la diferencia de potencial se mantiene constante.

Experimento 2: Batería desconectada. En la batería ubique una diferencia de potencial de 1,5 V y posteriormente desconecte la batería. 10. ¿Ahora que la batería está desconectada qué magnitud no cambia? Rta/ No cambia la carga en la placa

11. ¿Qué le ocurre a la capacitancia, a la diferencia de potencial y a la energía almacenada por el capacitor? Rta/ La capacidad aumenta, ya que el dieléctrico aumenta el rango de contención de las cargas de los capacitores, la energía almacenada y la diferencia de potencial disminuye debido a que el dieléctrico al ser no polar y estar en ausencia de la fuente, dificulta el paso de electrones,

disminuyendo el campo eléctrico de las placas, produciendo uno en dirección contraria casi igual de grande al de las placas.

LABORATORIO DE CAPACITORES VARIOS CAPACITORES

Conecte dos capacitores en serie y juste los valores de la capacitancia de tal forma que c2 sea el doble de c1. 8. Mida la diferencia de potencial en cada capacitor. ¿En cuál de los dos capacitores es mayor la diferencia de potencial?

Rta/ Es mayor la diferencia de potencial en el capacitor 1

Conecte dos capacitores en paralelo y juste los valores de la capacitancia de tal forma que c2 sea el doble de c. Verifique que la diferencia de potencial en los dos capacitores es la misma.

12. Calcule la carga en cada capacitor y verifique que la carga total coincide con el valor dado por la simulación. Rta/ La carga total coincide a la dada por la simulación

Q=VC Q 1=VC 1 = 1.5x10-13C Q 2=VC 2 = 3x10-13C Q T =VC T

= 4.5x10-13C lo cual es igual a 0.45x10-12C

13. ¿En cuál de los dos capacitores hay mayor carga? Rta/ En el capacitor 2, dado que la capacitancia de este es el doble del capacitor 1. Se tiene una carga de 3x10-13C y de 1.5x10-13C respectivamente...