INFORM IN FORMEE DE DE LAB ORATO ORATORIO RIO FISICA ELE CTROM CTROMAG AG NETI NETICA CA G R UPO E - 109 10903 0310 10
CONDENSADO CON DENSADORR DE PLACAS PAR ALELAS
HAR OL M. E S CA LANTE
116612 11 1242 42
J OS E D . GUA G UA R IN
1151497 11514 97
S TE P HA NY V . J A IME S
1151537 11515 37
J OS E A R B OL E D A
1161340 11613 40
UNI NIVER VER SIDAD FRANCISCO DE PA ULA SA NT NTANDER ANDER
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1. RESUMEN
En la actualidad existen muchos aparatos electrónicos que dependen de capacitores para su funcionamiento y optimo rendimiento, los capacitores almacenan energía en forma de campo eléctrico que es liberado cuando se pone en funcionamiento el aparato o cuando se abre el circuito, cada capacitor tiene una propiedad llamada capacitancia o capacidad, que es la cantidad de energía que puede almacenar este, esta propiedad rige la relación que hay entre la diferencia de potencial existente entre las placas de material conductor del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este.
Dicho esto la capacidad es una constante para un capacitor, es posible fijarla a la hora de fabricar un capacitor variando ya sea el área de las placas de los conductores, la distancia de separación entre ellas, poniendo un dieléctrico en la mitad de los dos o variando la carga, esta experiencia de laboratorio estudiaremos la capacitancia para un condensador de placas paralelas con un área constante, analizaremos la variación de la distancia de separación entre placas, el voltaje, la carga y utilizaremos algunos dieléctricos para verificar la dependencia de la capacidad de estas variables.
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2. OB J E TIVOS
2.1 OB J E TIVO G E NE R A L - Comprender y analizar la relación existente entre carga, voltaje, campo eléctrico y capacitancia para un capacitor, a ello tener en cuenta el comportamiento y funcionamiento de un condensador elemental.
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2.2 OB J E TIVOS E S PE CÍF IC OS
-
Determinar la relación que hay entre la intensidad de campo eléctrico y la diferencia de potencial (“voltaje “) de un condensador de placas paralelas, manteniendo constante la distancia de separación entre ellas.
-
Analizar la relación entre intensidad de campo eléctrico y la separación entre las placas de un condensador de placas paralelas, manteniendo constante la diferencia de potencial entre ellas.
-
Comprender para que sirve y como funciona un capacitor
-
Comparar los coeficientes dieléctricos de algunos materiales comunes.
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3. DE S A R R OL LO TE OR IC O
-
Los condensadores con elementos eléctricos ampliamente usados en una gran variedad de circuitos eléctricos, estos se utilizan por ejemplos, en los circuitos filtros, en circuitos sintonizadores, etc. Esencialmente el condensador es un elemento que acumula energía eléctrica en términos del campo eléctrico producido en su interior como consecuencia de las cargas eléctrica que depositan sus placas.
El condensador es un sistema de dos cuerpo conductores, denominados placas o armaduras, aislados entre si y de cualquier otro cuerpo eléctrico. Cada placa del condensador se carga de igual valor y distinto signo, de manera tal que se establece una diferencia de potencial entre las placas siendo V+ el potencial de la carga positiva V- el potencial de la placa negativa.
Este sistema de cargas genera un campo eléctrico en toda la región entre las placas, orientando desde la placa positiva a la placa negativa una inducción completa, viendo que todas las líneas de fuerza originadas en la placa positiva va dirigida hacia la placa negativa, ahora como cada placa del condensador es conductora, el campo eléctrico en cualquier punto interior a la placa es cero, y toda la carga de la placa debe distribuirse sobre su superficie.
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4. DESARROLLO TEORICO CAP ACITOR ELEC TRICO Todo objeto que pueda almacenar carga eléctrica en un capacitor, el mas simples para un análisis es el compuesto por dos placas paralelas, conductoras, cada una con una área A. Cada una mantiene una densidad de carga positiva y negativa, respectivamente, el sistema se modela como dos laminas uniformemente cargadas, el vector del campo eléctrico es la suma de los vectores producidos por las dos placas. El vector del campo eléctrico producido por una lámina uniforme de carga tiene la magnitud, y es constante. Entre las placas, los vectores tienen la misma dirección, y en el interior ambos lados, los vectores tienen direcciones opuestas y suman cero. La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre una placa y la otra, siendo constante de proporcionalidad la capacidad. En el sistema internacional de unidades se mide en Faradios, siendo un faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d,d,p. De una voltio estas adquieren una carga de 1 coulombio.
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5.
DETALLES EXPERIMENTALES
Para la realización de esta práctica, Seguimos los pasos de la guía, luego comprobamos el montaje y procedimos a colocar cada una de sus partes en las escalas correctas inicialmente: el sensor de campo eléctrico conectado a la fuente de voltaje a 12 V y el Multímetro en la escala de 20 V. Para analizar la relación entre el voltaje y el campo eléctrico, separamos las placas del condensador a una distancia de 4 cm con una potencial de 20 V entre las placas de este y determinamos el valor del campo eléctrico registrándolo en la tabla 1. Luego manteniendo constante esa distancia, repetimos el proceso anterior pero esta vez llevando el voltaje a 40, 60, 80, 100 y 120 V de potencia entre las placas.
Para analizar la relación entre la distancia que hay en las placas del condensador y el campo eléctrico, se aplicó un voltaje de 20 V, manteniéndolo constante y cambiando la distancia de las placas en un rango de 4 a 12 cm y se registraron en la tabla 2.
Para finalizar se ajustó el voltaje a 25 V con una distancia de 4 cm entre las placas, el dato que registraba el Multímetro se consigna en la Tabla 3, luego se va aumentando el voltaje y separando las placas hasta que el Multímetro registrara lo mismo que en el caso anterior, y se consignan en la tabla 3 .
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6. PR OCES AMIE NTO DE DATOS
A . E labore un g ráfico de c ampo eléctrico vs voltaje cuando la dis tancia de s eparación entre las placas de un condens ador es fija.
2.2 2.15 2.1 2.05 2 1.95 1.9 1.85 1.8 0
1
2
3
4
5
6
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9
- Realizando una interpolación tenemos :
2.2 2.15 2.1 2.05 2 1.95 1.9 1.85 1.8 0
2
4
6
8
10
8
B . Determine la pendiente de esta g ráfica, que s ig nifica.
- = -
Y −Y X −X
,7−,7 6−4
= 28,5 10^ 3
- la pendiente de esta gráfica significa la respecto al campo eléctrico y el voltaje.
relación de la distancia con
C. Como es la relación entre el campo eléctrico entre las placas del condens ador y el voltaje aplicado. - la relación que comprende el campo eléctrico y el voltaje aplicado es directamente proporcional.
D. Si se hubiesen tomado datos con una distancia entre las placas del condens ador diferente, cambiaría la pendiente de es ta g rafic a. - si hubiera cambiado ya que la pendiente de la gráfica es la distancia de separación de las placas.
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E. Grafique con los datos de la tabla 2. La relación entre el campo eléctrico y el inverso de la distancia de separación de las placas del condens ador (1/d) cuando el voltaje es cons tante.
0.35
0.3
0.25
0.2 Series1 0.15
Series2
0.1
0.05
0 0
5
10
15
F. Determine la pendiente de esta g ráfica, que repres enta ¿ ? - no se puede determinar la pendiente de esta gráfica ya que es una curva.
G. Como es la relación entre el campo eléctrico entre las placas del condensador y la dis tancia de separación entre ellas ¿ ? - La relación entre el campo eléctrico y la distancia entre las placas es inversamente proporcional, ya que se una aumenta la otra disminuye en la misma proporción.
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H.
Con la tabla 3 elabore un gráfico de voltaje vs d.
Series1
0
20
40
60
80
100
120
140
I. Determine la pendiente de esta recta, que información se obtiene. m=
Y −Y X −X
=
,−, −
= 0,132
De esta Gráfica se obtiene el campo eléctrico, siendo una relación directamente proporcional.
J . S i las placas de un condens ador carg ado, s e acercan entre s i. Que s ucede con la diferencia de potencial, la capacidad y la energ ía almacenada.
-
la energía almacenada permanece constante, lo que varia seria es la diferencia de potencial o voltaje y la capacidad aumenta.
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7. CONCLUSIONES - Podemos concluir que la relación que existe entre el voltaje, capacitancia y la carga de un condensador de placas paralelas son.
a. La capacitancia y la carga son directamente proporcionales. b. La capacitancia y el voltaje son inversamente proporcionales. c. La carga y el voltaje son directamente proporcionales. d. Al introducir un dieléctrico en un condensador el voltaje disminuye y esto quiere decir que qué a capacitancia aumenta. e. Se puede Comprobar analíticamente y gráficamente la relación entre campo eléctrico y la relación de la distancia entre las placas.
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8. BIBLIOGRAFIA.
* , Joseph; STERNHEM, Morton. Física. 2da.Edición
*https://es.wikipedia.org/wiki/Capacitor
*https://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico
* https://es.wikipedia.org/wiki/Diel%C3%A9ctrico
* LEA, Susan; BURKE, John. Física: la Naturaleza de las cosas. Vol2.
* CASTRO, Darío; BURGOS, Antalcides. Física Electricidad para estudiantes de ingeniería. Notas de clase.
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