Capacitancia Y Dielectricos

Departamento de Matemáticas y Física ©Ciencias Básicas

Marzo 24, 2009 Laboratorio de Física Electricidad Universidad del Norte – Colombia____________ CAPACITANCIA Y DIELECTRICOS Julián Ávila Pinilla Email: [email protected] Ingeniería Mecánica

Cindy Méndez García Email: [email protected] Ingeniería Mecánica

David Bolívar De Oro Email: [email protected] Ingeniería Mecánica

Steven Lavalle García Email: [email protected] Ingeniería Mecánica

ABSTRACT In this experiment we are going to stablish the relationship between the charge, voltage and capacitance for a parallel plate capacitor; analyzed three different situations: 1. Capacitance constant, 2. Constant voltage and 3. Constant charge. RESUMEN En este experimento estableceremos la relación entre la carga, el voltaje y la capacitancia, para un capacitor de placas paralelas; analizando tres situaciones diferentes: 1. Capacitancia constante, 2. Voltaje constante y 3. Carga constante. • INTRODUCCION Y OBJETIVOS En el laboratorio pudimos observar diferentes casos en donde analizamos la carga, el voltaje y la capacitancia de un condensador de placas paralelas, en los cuales una de estas cantidades se mantenía constante, otra variable y la otra como incógnita. De esta manera podemos establecer la relación de de cada una de estas cantidades con las otras. • MARCO TEORICO Los capacitares son dispositivos que almacenan carga, se utilizan en una variedad muy amplia de circuitos eléctricos, por ejemplo, para sintonizar la frecuencia de receptores de radio, como filtros en suministros de energía eléctrica, para eliminar chispa en los sistemas de encendidos de automóviles y como dispositivos de almacenamiento de energía en unidades de destellos electrónicas.

Se define Capacitancia o Capacidad Eléctrica de un conductor la relación existente entre la cantidad de carga aplicada al mismo y el potencial que, como consecuencia del suministro de la misma, adquiere dicho conductor.

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Caso 1: Mantenga C constante, varíe Q y mida V.

Caso 2: Mantenga V constante, varíe C y mida Q.

Caso 3: Mantenga C Constante, varíe V y mida Q Caso 4: Mantenga Q constante, varíe C y mida V

Caso 5: Coeficientes dieléctricos

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DATOS OBTENIDOS Gráfica 1

Gráfica 2

Gráfica 3

Gráfica 4

Gráfica 5

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ANALISIS Y DISCUSIONDE RESULTADOS GRAFICA 1: En este caso tenemos capacitancia constante y carga variable: La relación que se establece entre la carga y el voltaje, mientras tenemos la capacitancia constante, es directamente proporcional, debido al cociente V=Q/C. GRAFICA 2: En este caso tenemos Capacitancia variable y voltaje constante: Si la capacitancia es variable y el voltaje constante, La relación que existe entre la carga y la capacitancia es directamente proporcional por el producto Q=V x C. GRAFICA 3: En este caso tenemos voltaje variable y distancia constante: Si la distancia es constante la capacitancia también. Si mantenemos la capacitancia constante y el voltaje se encuentra variando, la relación que existe entre la carga y el voltaje es directamente proporcional, debido al producto Q= V x C. GRAFICA 4: En este caso tenemos carga constante y distancia variable: Si la distancia varia eso quiere decir que la capacitancia también es variable, por lo tanto, si tenemos una carga constante y la

capacitancia varía, podemos concluir que el voltaje es inversamente proporcional a la capacitancia, por el cociente V=Q/C. GRAFICA 5: En este caso tenemos el dieléctrico que en este caso es madera: cuando se pone el dieléctrico en medio de las placas del capacitor, observamos una baja en el voltaje y cuando lo retiramos vuelve a subir. •

CONCLUSIONES

Pregunta 1: Si el voltaje aumenta la carga debe aumentar para que se mantenga el cociente de la fracción (Q/V). Pregunta 2:  La capacitancia disminuye porque por que la distancia es inversamente proporcional a la  capacitancia.  C=ε0A/d Como   la   distancia   va   aumentando   la   capacitancia   (C)   va   disminuyendo,   por  consiguiente, la carga (Q) debe disminuir para mantener la ecuación ∆V= Qd/ ε0A Pregunta 3: Si la distancia (d) aumenta la capacitancia (C) disminuye y la diferencia de potencial (∆V) aumenta, esto teniendo la carga (Q) constante. Pregunta 4: Aumenta la capacitancia (C) debido a que el voltaje (V) disminuye. Antes de poner un dieléctrico en medio del capacitor conocemos una capacitancia inicial (C0), para hallar la capacitancia con el dieléctrico es necesario utilizar la siguiente formula: C= K x C0 Donde K es la constante dieléctrica del elemento dieléctrico que en nuestro caso es madera.

Preguntas Problematológicas 1. ¿Qué relación empírica puedes derivar entre la carga, el voltaje y la capacitancia de un capacitor?

R. La capacitancia es directamente proporcional a la carga e inversamente proporcional a la diferencia de potenciales.

2. Explique ¿en qué forma actúa el dieléctrico para producir el efecto observado en la magnitud de la diferencia de potencial entre las placas? R/. Al colocar el dieléctrico en medio de las placas del capacitor, este retiene las líneas de campo que se están dirigiendo de una placa a otra

• REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1] R.A. Serway, “Física” Tomo II. 4ta Edición. Ed. MC. Graw-Hill (1997) [2] Hewitt, Conceptos de Física. Ed. Limusa, S.A. Grupo Noriega de Editores (1999)