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INFORME CAPACITOR
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INFORME CAPACITOR
Como hacer y para que sirve un capacitor, informe completo...
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karen acosta
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PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS, LABORATORIO LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO, UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO
@
La %idad de !a#a!i'a!ia e" el !o%lo&b #o$ /ol' o +a$ad
CAPACITOR >e"%" Ma%$i!io Ba"a'e Pa'o1a,
I. INTRO NTRODU DUCC CCIIÓN ebido a la e!e"idad de di"#oe$ de % ele&e'o #a$a !oo!e$ el !oo$'a&ie'o de % !a#a!i'o$ ( &a'e$iali &a'e$iali)a$ )a$ !o!e#'o" !o!e#'o" "ob$e al*%o" al*%o" +e&eo" +e&eo" !o&o- !od%!!i el!'$i!a, "e #la'ea la !o"'$%!!i de % di"#o"i'i/o !o&o lo e" % !a#a!i'o$ de #la!a" #a$alela" 0%e +%!ioa ba1o el "i*%ie'e #$i!i#io-
D
Do" #la!a" #la!a" !o !od%! d%!'o$ 'o$a" a" !%ale" !%ale"0%i 0%ie$a e$a "e#a$a "e#a$ada" da" #o$ % ai"la'e 2diel!'$i!o3 o #o$ el /a!4o +o$&a % !ode"ado$ o !a#a!i'o$. E lo" !a"o" #$5!'i!o", "e #%ede !o"ide$a$ 0%e e !odi!ioe" ii!iale", !ada !od%!'o$ 'iee %a !a$*a e'a !e$o ( lo" ele!'$oe" "o '$a"+e$ido" de % !od%!'o$ a o'$o6 a e"'o "e le !oo!e !o&o !a$*a del !a#a!i'o$. L%e*o lo" do" !a#a !a#a!i !i'o 'o$e $e"" 'ie 'iee e !a$* !a$*a" a" de i*%a i*%all &a* &a*i' i'%d %d ( "i* "i*oo !o'$a$io, ( la !a$*a e'a del !a#a!i'o$ !o&o % 'odo "i*%e "iedo !e$o. C%ado "e di!e 0%e % !a#a!i'o$ 'iee %a !a$*a Q, "i*i+i!a 0%e el !od%!'o$ 0%e e"'5 a &a(o$ #o'e!ial 'iee %a !a$*a 7Q ( 0%e la !a$*a del !od%!'o$ de &eo$ #o'e!ial e" 8Q 2"%#oiedo 2"%#oiedo 0%e Q e" #o"i'i/a3.
II. II. MARCO MARCO TEÓRI TEÓRICO CO 'imitaciones a la carga de un conductor
P%ed P%edee de!i de!i$" $"ee 0% 0%ee el i!$ i!$e& e&e e'o 'o e #o #o'e 'e! !ia iall V e" di$e!' di$e!'a&e a&e'e 'e #$o#o$ #$o#o$!io !ioal al a la !a$*a !a$*a Q !olo!a !olo!ada da e el !od%!'o$. Po$ !o"i*%ie'e, !o"i*%ie'e, la $a) de la !a'idad de !a$*a Q al #o'e!ial V #$od%!ido, "e$5 %a !o"'a'e #a$a % !od !od%! %!'o 'o$$ dado dado,, E"'a E"'a $a) $a) $e+l $e+le1 e1aa la !a#a !a#a!i !ida dadd del del !od%!'o$ #a$a al&a!ea$ !a$*a ( "e lla&a !a#a!idad C.
293. Po$ 'a'o, "i % !od%!'o$ 'iee %a !a#a!i'a!ia de % +a$a +a$ad, d, % %aa '$a '$a"+ "+e$ e$e e!i !iaa de !a$* !a$*aa de % !o%l !o%lo& o&bb al !od%!'o$ $apacitancia
La !a#a!i'a!ia e'$e do" !od%!'o$e" 0%e 'iee !a$*a" de i*%a i*%all &a* &a*i' i'%d %d ( de "i* "i*oo !o' !o'$a $a$i $ioo e" la $a) $a) de la &a* &a*i' i'%d %d de la !a$* !a$*aa e % %oo % o'$o o'$o !od !od%! %!'o 'o$$ !o !o la di+e$e!ia de #o'e!ial $e"%l'a'e e'$e a&bo" !od%!'o$e".
Ob"$/e"e 0%e #o$ de+ii!i la !a#a!i'a!ia e" "ie$e %a !a'i !a'idad dad #o"i'i #o"i'i/a. /a. Ade&5 Ade&5", ", !o&o !o&o la di+e$ di+e$e! e!ia ia de #o'e!ial a%&e'a al a%&e'a$ la !a$*a al&a!eada e el !od !ode e"a "ado do$, $, la $a) $a) Q:V Q:V e" % %aa !o" !o"'a 'a' 'ee #a$a #a$a % !ode !o de"ad "ado$ o$ dad dado. o. Po$ lo 'a'o, 'a'o, la !a#a! !a#a!i'a i'a!i !iaa de % di"#o"i'i/o e" la &edida de "% !a#a!idad de al&a!ea$ !a$*a ( ee$*4a #o'e!ial el!'$i!a. La" %idade" de la !a#a!i'a!ia e el SI "o el Co%lo&b #o$ Vol'. La %idad e el SI #a$a la !a#a!i'a!ia e" el +a$adio 293, e ;oo$ a Mi!;ael 9a$ada(. 9a$ada(. (igidez diel&ctrica, aire
La $i*ide) diel!'$i!a e" a0%el /alo$ de E #a$a el !%al % &a'e$i &a'e$ial al dad dadoo de1a de1a de "e$ ai"la ai"la'e 'e #a$a #a$a !o !o/e$ /e$'i$ 'i$"e "e e !od%!'o$ $onstante diel&ctrica.
La !o"'a'e diel!'$i!a < #a$a % &a'e$ial #a$'i!%la$ "e de+ie !o&o la $a) de la !a#a!i'a!ia C de % !a#a!i'o$ !o el &a'e$ial e'$e "%" #la!a" a la !a#a!i'a!ia C= e el /a!4o.
PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS, LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO, UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO
H
Ilustración ( Ca"acitor. Fuente !tt"s#$$goo.gl$)(l*o' Ilustración 1 Tabla de constantes elctricas. Fuente !tt"s#$$goo.gl$%Sr&r'
$apacitor
Se lla&a !a#a!i'o$ a % di"#o"i'i/o 0%e al&a!ea !a$*a el!'$i!a. El !a#a!i'o$ e"'5 +o$&ado #o$ do" !od%!'o$e" #$i&o" %o a o'$o, "e#a$ado" #o$ % ai"la'e, de 'al &odo 0%e #%eda e"'a$ !a$*ado" !o el &i"&o /alo$, #e$o !o "i*o" !o'$a$io". E "% +o$&a &5" "e!illa, % !a#a!i'o$ e"'5 +o$&ado #o$ do" #la!a" &e'5li!a" o a$&ad%$a" #a$alela", de la &i"&a "%#e$+i!ie ( e!a$ada", "e#a$ada" #o$ %a l5&ia o !od%!'o$a o diel!'$i!o. Al !oe!'a$ %a dela" #la!a" a % *ee$ado$, "'a "e !a$*a e id%!e %a !a$*a de "i*o o#%e"'o e la o'$a #la!a. Po$ "% #a$'e, 'eiedo %a de la" #la!a" !a$*ada e*a'i/a&e'e 2Q3 ( la o'$a #o"i'i/a&e'e 2Q73 "%" !a$*a" "o i*%ale" ( la !a$*a e'a del "i"'e&a e" =, "i e&ba$*o, "e di!e 0%e el !a#a!i'o$ "e e!%e'$a !a$*ado !o %a !a$*a Q. Lo" !a#a!i'o$e" #%ede !od%!i$ !o$$ie'e !o'i%a d%$a'e "lo % i"'a'e 2#o$ lo !%al #ode&o" de!i$ 0%e lo" !a#a!i'o$e", #a$a la" "eale" !o'i%a", e" !o&o % !o$'o!i$!%i'o3, a%0%e +%!ioa bie !o&o !od%!'o$e" e !i$!%i'o" de !o$$ie'e al'e$a. E" #o$ e"'a #$o#iedad lo !o/ie$'e e di"#o"i'i/o" &%( 'ile" !%ado "e debe iedi$ 0%e la !o$$ie'e !o'i%a e'$e a de'e$&iada #a$'e de % !i$!%i'o el!'$i!o, #e$o "i 0%e$e&o" 0%e #a"e la al'e$a. Lo" !a#a!i'o$e" "e %'ili)a 1%'o !o la" bobia", +o$&ado !i$!%i'o" e $e"oa!ia, e la" $adio" ( o'$o" e0%i#o" ele!'$i!o". Ade&5", e lo" 'edido" el!'$i!o" "e %'ili)a *$ade" !a#a!i'o$e" #a$a #$od%!i$ $e"oa!ia el!'$i!a e el !able ( #e$&i'i$ la '$a"&i"i de &5" #o'e!ia.
$ondensador de placas paralelas
Do" #la!a" #a$alela" de i*%al 5$ea A e"'5 "e#a$ada" %a di"'a!ia d !o&o e la +i*%$a Ua #la!a 'iee !a$*a 7Q, ( la o'$a, !a$*a Q.
Ilustración + Placas "aralelas de un condensador. Fuente !tt"s#$$goo.gl$e/
U !ode"ado$ de #la!a" #a$alela" !o"'a de do" #la!a" #a$alela" !ada %a de 5$ea A, "e#a$ada" %a di"'a!ia d. La" #la!a" 'iee !a$*a" i*%ale" ( o#%e"'a". La !a$*a #o$ %idad de 5$ea e !ada #la!a e" F Q:A. Si la" #la!a" e"'5 &%( !e$!aa" %a de la o'$a, #ode&o" de"#$e!ia$ lo" e+e!'o" de lo" e'$e&o" ( "%#oe$ 0%e el !ao el!'$i!o e" %i+o$&e e'$e la" #la!a" ( !e$o e !%al0%ie$ o'$o l%*a$. El !ao el!'$i!o e'$e la" #la!a" e"'5 dado #o$-
La di+e$e!ia de #o'e!ial e'$e la" #la!a" e" i*%al a Ed6 #o$ lo 'a'o,
S%"'i'%(edo e"'e $e"%l'ado, !a#a!i'a!ia e"'5 dada #o$-
e!o'$a&o"
0%e
la
PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS, LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO, UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO H. . J. K. .
E"'o "i*i+i!a 0%e la !a#a!i'a!ia de % !ode"ado$ de #la!a" #a$alela" e" #$o#o$!ioal al 5$ea de "'a" e i/e$"a&e'e #$o#o$!ioal a la "e#a$a!i e'$e ella". Ade&5", la a'e$io$ +o$&%la "e %'ili)a #a$a !%ado el diel!'$i!o e" ai$e o la !o"'a'e diel!'$i!a e" @. C%ado la !o"'a'e diel!'$i!a e" di+e$e'e %"a&o" la "i*%ie'e +o$&%la-
K ;o1a" de a!e'a'o '$a"#a$e'e Ala&b$e de !ob$e Sili!oa Ci'a ad;e"i/a Pa#el !$a+
Teiedo e !%e'a lo" &a'e$iale" 0%e elea&o", la" ;o1a" de #a#el al%&iio la" 'o&a&o" !o&o la" #la!a" del !a#a!i'o$, ( el a!e'a'o #a$a *ee$a$ di"'a!ia e'$e la" #la!a" a#$o/e!;ado 0%e la !o"'a'e diel!'$i!a de e"'e &a'e$ial e" al'a. P$o!edi&ie'oLo #$i&e$o 0%e ;a!e&o" e" '$a)a$ %a &a$*e "ob$e el a!e'a'o !o la" "i*%ie'e" di&e"ioe", a la de$e!;a e i)0%ie$da !&, a$$iba ( aba1o H,K!& A;o$a !o$'a&o" %a ;o1a de #a#el al%&iio a la" &i"&a" &edida" de la &a$*e ( la !olo!a&o" "ob$e el a!e'a'o. L%e*o !olo!a&o" e!i&a H ;o1a" &5" de a!e'a'o, #o"'e$io$&e'e #oe&o" o'$a ;o1a de #a#el al%&iio 'a&bi (a !o$'ada ( #o$ %l'i&o o'$a ;o1a de #a#el a!e'a'o. a!e&o" % a*%1e$o e el e'$e&o i+e$io$ i)0%ie$do, !olo!a&o" el #$i&e$ !able ;a!iedo !o'a!'o !o el al%&iio ( lo +i1a&o" !o la "ili!oa. E "e*%ida e$olla&o" 'odo el !o1%'o #e$o a'e" de 'e$&ia$ de1a&o" % e"#a!io ( !olo!a&o" el l'i&o !able del !a#a!i'o$. A"e*%$a&o" !o la !i'a ad;e"i/a ( lo /ol/e&o" a e$olla$ e o'$a ;o1a de #a#el a!e'a'o. ? a"4 +i1a&o" 'odo el !o1%'o !o la !i'a. 9ial&e'e #a$a da$ &e1o$ #$e"e'a!i al !a#a!i'o$ lo" !%b$i&o" !o #a#el !$a+. •
•
DodeC- !a#a!i'a!ia <- !o"'a'e diele!'$i!a E0
=
12
−
8,85 x 10
•
Nm
2
2
C
A- a$ea de la" #la!a" d- di"'a!ia e'$e la" #la!a"
•
•
III.MONTA>ES ? EPERIMENTO E la il%"'$a!i J #ode&o" ob"e$/a$ % !a#a!i'o$ $eali)ado #a$a la #$5!'i!a de labo$a'o$io de la a"i*a'%$a ele!'$o&a*e'i"&o, +%e $eali)ado !o el +i de !o$oba$ "i la !a#a!i'a!ia 'e$i!a ( la !a#a!i'a!ia e#e$i&e'al e!o'$ada" "o "i&ila$e" o #o"ee di+e$e!ia" o'o$ia" ( #ode$ ded%!i$ "i e"'e "i$/e !o el #$o#"i'o de di!;a #$a!'i!a.
•
• •
Teiedo e !%e'a lo" &a'e$iale" 0%e elea&o", la" ;o1a" de #a#el al%&iio la" 'o&a&o" !o&o la" #la!a" del !a#a!i'o$, ( el a!e'a'o #a$a *ee$a$ di"'a!ia e'$e la" #la!a" a#$o/e!;ado 0%e la !o"'a'e diel!'$i!a del &a'e$ial e" al'a. IV.CLCULOS MATEMTICOS De"#%" de 'odo el a'e$io$ #$o!e"o "e !o&ie)a #o$ de'e$&ia$ la !a#a!i'a!ia 'e$i!a !o la +o$&%la a'e$io$ e!o'$ada e el &a$!o 'e$i!o K E0 A C = d
Ilustración 0 Placas "aralelas de un condensador. Fuente los autores.
Pa$a e"'a #$5!'i!a +%e$o e!e"a$io" lo" "i*%ie'e" &a'e$iale"@. Pa#el al%&iio
( 36 ) C =
(
−12 Nm
8,85 x 10
2
C
2
)(
0,02072 m
( 1 x 10− m) 3
−9
C =6,601392 x 10 F C ≅ 6,6 nF
2
)
PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS, LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO, UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO De"#%" de e"'o" $e"#e!'i/o" $e"%l'ado" "e #$o!ede a aali)a$ e"'e, !o el /alo$ e#e$i&e'al ( !al!%la$ % $e"#e!'i/o e$$o$. ? e" a"4 !o&o 'a&bi "e 'o&a del &a$!o la "i*%ie'e +o$&%la ( "e !al!%la la !a$*a-
=
−9
Q =( 6,601392 x 10 F )( 10V ) 8
Q 6,601392 x 10 =
Co e"'e e$$o$ "e #%ede e'$a$ a !o!l%i$ 0%e la !a#a!i'a!ia 'e$i!a ( e#e$i&e'al o #$e"e'a di+e$e!ia &5i&a o al* e$$o$ 0%e #e$&i'a de!idi$ "ob$e e"'e !a#a!i'o$ !o&o o a#o(o +o$&a'i/o. VII. CONCLUSIONES C%ado "e /a$4a la di"'a!ia e'$e #la!a", el /alo$ de la !a#a!i'a!ia di"&i%(e. G$a!ia" a la $ela!i 0%e ei"'e e'$e la di"'a!ia ( la !a#a!i'a!ia "e #%ede /e$ 0%e al a%&e'a$ la #$i&e$a, el /alo$ de la !a#a!i'a!ia di"&i%(e.
K E0 A C = d Q C = V Q C V −
J
coulomb
V. ANLISIS DE RESULTADOS De"#%" de $eali)a$ e"'e !a#a!i'o$ #ode&o" ob'ee$ % /alo$ 'e$i!o de , 9 #a$a "% !a#a!i'a!ia #%'al, !%ado ob'ee&o" e"'e /alo$ "e #$o!ede a &edi$ e !a#a!i'a!ia e#e$i&e'al ob'eiedo % $e"%l'ado de 9 ( !al!%lado la !a$*a 'e$i!a&e'e #a$a lo !%al "e $eali)a$o lo" a'e$io$e" !5l!%lo" ( "e aali)a a"4la di+e$e!ia e'$e la !a#a!i'a!ia 'e$i!a ( la e#e$i&e'al "e da debido a la !o"'a'e diel!'$i!a del al%&iio, la !%al da #$e!i"i a % /alo$ &a" $eal &ie'$a" 0%e al &edi$ e#e$i&e'al&e'e o" "o&e'e&o" a 0%e ;a(a e$$o$e" de !alib$a!i, #e$o de"#%" de e"'o "e #%ede o'a$ 0%e el e$$o$ o e" &%( o'able ( 0%e e"'o" /alo$e" "e a#$oi&a. De"#%" de e!o'$a$ la !a#a!i'a!ia "e !al!%la la !a$*a de"#e1ado de la +o$&%la ii!ial, e!o'$ado e"'a de"#%" de "%&ii"'$a$ !ie$'o /ol'a1e, e e"'e !a"o de @= #o$ lo !%al "e e!o'$a$a % /alo$ de !a$*a #%'%al. De"#%" de e"'e a5li"i" de ob"e$/a 0%e o ;a( di+e$e!ia o'o$ia #o$ lo 'a'o "e #$o!ede a •
Po$ o'$a #a$'e, !o&o QFCV, !%ado la di+e$e!ia de #o'e!ial "e &a'iee !o"'a'e ( la !a#a!i'a!ia di"&i%(e #o$ el a%&e'o e la di"'a!ia, "e ob"e$/a 0%e la !a$*a de#ede di$e!'a&e'e del /alo$ 0%e 'o&e la !a#a!i'a!ia, ( "i e"'a di"&i%(e e'o!e" la !a$*a 'a&bi /a a di"&i%i$. E el !a"o 0%e "e di"&i%(a la di"'a!ia e'$e la" #la!a" ( la !a#a!i'a!ia a%&e'e e'o!e" el /alo$ de la !a$*a /a a a%&e'a$. C%ado "e i'$od%!e el diel!'$i!o e'$e la" #la!a", la di+e$e!ia de #o'e!ial di"&i%(e, #e$o %"ado la $ela!i e'$e la !a#a!i'a!ia ( la di+e$e!ia de #o'e!ial, "e !o!l%(e 0%e #a$a 0%e ei"'a %a di"&i%!i del #o'e!ial, 'iee 0%e ;abe$ % a%&e'o de la !a#a!i'a!ia. El a%&e'o de la !a#a!i'a!ia e"'5 dado #o$ CF
•
VI.CLCULO ? ANLISIS DE ERRORES E e"'e i"'a'e "e !al!%la el #o$!e'a1e de e$$o$ #a$a la !a#a!i'a!ia
|
%E = E
|
=
V t −V e V t
|
|
6,6 nF 6 nF −
6,6 %E ≅ 9,09
El %"o de % diel!'$i!o #e$&i'e a % !a#a!i'o$ &a'ee$ %a di+e$e!ia de #o'e!ial V &5" *$ade ( a"4 al&a!ea$ &a(o$e" !a'idade" de !a$*a ( ee$*4a. R E9ERENCIAS @ >a$a&illo, L. Ci$!%i'o Se$ie, Ci$!%i'o Pa$alelo. 9%e'e. ;''#"-::*oo.*l:@(o. H=@ H A#o'e, 9e$ado. Code"ado$e" o Ca#a!i'o$e" e Se$ie ( Pa$alelo. 9%e'e ;''#"-::*oo.*l:VMbl. H== Ma!iel G, Ca$lo". Cal!%lo de la Ca#a!i'a!ia Ci$!%i'o" Se$ie ( Pa$alelo. 9%e'e ;''#"-::*oo.*l:1QN.H=@H Ma%"!$i'o e'$e*ado el H de a*o"'o de H=@. A"i*a'%$a de ele!'$o&a*e'i"&o
e"" Ma%$i!io Ba"a'e Pa'o1a, 1&ba"a'e#%0/i$'%al.ed%.!o L%i" Gab$iel D%ea" Bea/ide", l*d%ea"b%0/i$'%al.ed%.!o L%i" Ale1ad$o Q%i*%a'a$, e&ail- la0%i*%a'a$!W@%0/i$'%al.ed%.!o
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