Cap As It Ores

CAPACITANCIA Y DIELÉCTRICO Abstract In this experiment the relationship was established between the load, voltage and capacitance wing of a device called a capacitor or condenser, this will be for any of the previous cash. This experience was through two plates to simulate a capacitor. Resumen En esta experiencia se establecerá las relaciones entre la carga, voltaje y ala capacitancia de un dispositivo llamado capacitor o condensador, Para esto se tendrá cualquiera de las anteriores como contante. Esta experiencia se dio por medio de dos placas que simula un capacitor. 1. INTRODUCCIÓN: se elaboro una experiencia para establecer la importación del funcionamiento de unos de los dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica , su funcionamiento , como puede funcionar , de que forma puede ser mas eficiente como se compone y además de las relaciones que se tiene que establecer, para que tenga mayor capacitancia, potencial. 2. MARCO TEÓRICO: Para que se tenga mayor claridad de este informe daremos unos conceptos fundamentales. Un capacitor eléctrico condensador es un dispositivo eléctrico que esta formado por dos materiales conductores. Los cuales están separado uno del otro por un vacío o por un material dieléctrico. El capacitor tiene como principal función es almacenar energía eléctrica. La cual ocurre cuando los dos materiales conductores son cargados por dos cargas una –Q y otra +Q, a medida que se cargan los conductores establecen una diferencia de potencia, obteniendo una mueva expresión la cual es la capacitancia, la capacitancia como su nombre lo indica es la capacidad de almacenar energía. “En otras palabras la capacitancia es la mede la cantidad de carga que puede mantenerse separada a una distancia de potencial dada.” [1] “Al tener dos cargas iguales de signos contrarios +-Q y una diferencia de potencial correspondiente V, el consiente es la capacitancia.” [1] C=

ε0A D

(Capacitancia en el vacío)

El efecto del dialéctico en el capacitor es; “si un aislante o dialéctico introducido entre un capacitor de placas separadas con carga fija, la capacitancia aumenta. Ello ocurre por que el campo eléctrico debido a las cargas de la placas distorsiona la distribución de cargas de las moléculas del dialéctico, produciendo en cada molécula un pequeño momento

dipolar inducido, esto dipolos a su vez, reducen el campo eléctrico total y por lo tanto, la diferencia de potencial entre las placas.” [1] Pag 316. 1 párrafo C=

Kε 0 A L

(Capacitancia cuando hay un dialéctico)

“La contante del dialéctico es un numero sin dimensiones que indica cuanto se reduce el campo .por acción de un dialéctico. K vale 1 para el vació y es mayor que 1 para un dialéctico” [1]pag317 3 párrafo

3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En la experiencia del laboratorio usaremos los siguientes instrumentos; capacitador de placas circulares, un instrumento que suministra voltaje o una fuente de voltaje, un electrómetro, el trasportador de cargas, la jaula de Faraday, una esfera metálica y el programa data estudio para obtener las grafica de cada caso correspondiente. En el experimento de los capacitadores se hicieron diferentes casos para cada factor que afectaba el potencial eléctrico y la capacitancia. Caso 1 Cuando Q es variable, C se mantiene contante y se mide el voltaje Montamos el sistema que consiste en las placas paralelas conectado al electrómetro y el voltímetro a la esfera metálica proseguimos con el trasportador de cargas a trasferir cargas de la esfera a las placas paralela y vemos que sucede con el voltaje en data estudio Caso 2 Cundo Q se mantiene contante, C es variable y se mide el voltaje. En este caso experimentaremos como influye la distancia en el voltaje, y a su vez como influye con la capacitancia, Comenzamos a oscilar las placas con una cierta velocidad cambiando la distancia una de la otra. Caso 3 La implementación de un dieléctrico Con una distancia, carga contante introducido un dieléctrico o no conductor lo ponemos a oscilar de arriba así bajo. Caso 4 En este caso combinamos la configuración del sistema conectando directamente las placas paralelas al generador de voltaje y proseguimos como el caso 2

Caso 5 En este caso la distancia permanece constante, es decir la capacitancia es constante, varia V y se mide Q. Primero medimos la carga que tiene en 1000V usando el trasportador de cargas y la jaula de Faraday. Después se cambia se va aumentando el voltaje y midiendo su carga.

4 DATOS

Caso1

OBTENIDOS

Caso2

Caso3

Caso4

Caso5

5 Análisis de los datos Responda estas preguntas a partir de los datos obtenidos Pregunta 1: ¿Qué puede concluir acerca de la relación entre la carga Q y el voltaje V cuando la capacitancia del condensador es constante? Se puede concluir que la carga Q y el voltaje son directamente proporcionales ya que, cuando en el experimento aumentábamos las cargas, el voltaje inmediatamente aumentaba, esto se debe a que como la capacitancia es contante no puede variar para satisfacer la ecuación C=Q/V si Q aumenta V tanbien debe aumentar Pregunta 2:.Cuando aumenta la separación entre las placas.¿cómo cambia la capacitancia del capacitador? ¿Que relación hay entonces entre la capacitancia C y la carga en sus placas cuando se mantiene constante la diferencia de potencial V? La distancia y la capacitancia son inversamente proporcional, la carga es directamente proporcional ala capacitancia por la forma C=εA/d ∆ V=Q/C Pregunta 3: Cuando se mantiene la carga en las placas del capacitar constante. ¿Qué relación hay entre la capacitancia del condensador y la diferencia de potencial V entre sus placas? Si Q es contante la capacitancia es inversamente proporcional A ∆V Pregunta 4: ¿Qué cambios produce en la magnitud de la capacitancia introducir un dieléctrico entre sus placas? La capacitancia aumenta cundo esta presenta un dieléctrico por que el dieléctrico lo que hace es absorber campo y almacenarlo. En este experimento en particular los dieléctricos fueron la madera y el aire que tienen como constantes dieléctricas 8 kE y ~1 kE. C=κCo (siendo Co la capacitancia antes de la presencia del dieléctrico) 3.2. Responda las siguiente preguntas problematológicas. 1. ¿Qué relación empírica puedes derivar entre la carga, el voltaje y la capacitancia de un capacitador? Se puede observar por los resultados que aunque directamente, la capacitancia no depende de la carga y del voltaje sino del cociente entre ellas dos, se puede llegar a que la capacitancia es directamente proporcional a la carga y inversamente proporcional al voltaje dejándonos así sale esta relación. C=Q/V

2. Explique ¿en qué forma actúa el dieléctrico para producir el efecto observado en la magnitud de la diferencia de potencial entre las placas? El dieléctrico hace que el campo disminuya Ello ocurre por que el campo eléctrico debido a las cargas de la placas distorsiona la distribución de cargas de las moléculas del dialéctico, produciendo en cada molécula un pequeño momento dipolar inducido, esto dipolos a su vez, reducen el campo eléctrico total y por lo tanto, la diferencia de potencial entre las placas 6 CONCLUSIONES • •

Gracias al experimento deducimos que la carga es directamente proporcional al voltaje. También deducimos que la capacitancia es inversamente proporcional al voltaje y a su vez, es directamente proporcional a la carga

Por las dos anteriores conclusiones se saca la siguiente relación C = Q/V • • • • • •

En la presencia de un dieléctrico entre un condensador; la capacitancia aumenta de esto se saca la relación C=κCo (siendo Co la capacitancia antes de la presencia del dieléctrico) En la experiencia también se evidencio que cuando se tiene un dieléctrico entre un condensador la capacidad de almacenar energía aumenta Se noto que el campo eléctrico disminuye si se tiene un dieléctrico en entre dos condensadores la diferencia de voltaje máxima que el condensador es capaz de resistir es mucho mayor en la presencia de un dieléctrico. El capacitor tiene una mator eficiencia si la distancia entre los dos materiales conductores es minima y la eficiencia disminuye SIELA distancia es muy grande comparada con la intensidad de la carga La eficiencia del capacitor cuando este pose un dialéctico aumenta si este no afecta tanto el campo que pasa dentro de el.

7 BIBLIOGRAFIA [1] Sears, Francis W; Zemansky, Mark W; Young, Hugh D. y Freddman, Roger A. “Física universitaria con física moderna” Vol 2. Undécima edición. ED. Pearson Education (2005). [2] Dario Castro Castro; Antalcides Olivo Burgos. “Física electricidad para estudiantes de ingeniería: Notas de clase”.Barranquilla Ediciones uninorte (2008) [3] Joseph W. Kane; Monton M. Sternhein. “fisica”. ED. Revente, S.A. [4] Tipler, P. “Fisica Universitaria ” , Vol. 2. Philadelphia:Saunders College Publishing. (1997).