Informe De Lab Oratorio Ii Esquema

Informe de Laboratorio II Capacitancia y Dieléctricos Universidad del Norte Barranquilla Septiembre de 2008 Daniel José Cardozo Ortega [email protected] Código: 200022085

Miguel Torrenegra Delgado [email protected] Código: 200020460

Abstract The objective of this laboratory was to measure, compare and observe the relationship between Charges, Capacitance and voltage for it is made different tests, a total of five cases in which varied each of them, for it is made different tests, a total of five cases in which varied each of them

Resumen El objetivo de este laboratorio era el de medir, comparar y observar las relaciones entre Carga, Voltaje y Capacitancia, para ello se hicieron diferentes pruebas, en total cinco casos en los cuales se variaban cada uno de ellos, para algunos casos se dejaron unos constantes y para otros se variaron.

Conceptos Básicos

Carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas Condensador es un dispositivo formado por dos placas metálicas separadas por un aislante llamado dieléctrico. Dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente. Capacidad o capacitancia es una propiedad de los condensadores. Esta propiedad rige la relación existente entre la diferencia de potencial existente entre las placas del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este mediante la siguiente ecuación:

La tensión, el voltaje o diferencia de potencial es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito cerrado. La diferencia de potencial también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro.

Caso 1 Descripción: Se conectó el electrómetro al capacitor y la potencia con un voltaje de 1000 Voltios se conectó a una bola esférica hueca de metal. Con un portador de carga se transfirió carga hacia la placa positiva del capacitor y se media cada vez que se cargaba el capacitor con el portador.

Análisis: El voltaje aumenta debido al contacto del probador cargado por la esfera con la placa, existe un aumento en el voltaje del sistema, las placas quedan con mayor carga pero igual mantienen la con una capacitancia constante pero cada vez que existe un contacto va aumentando de manera uniforme. En la gráfica se muestra que cada vez que tocamos con el transportador de carga el potencial del capacitor aumenta de manera uniforme.

Caso 2 Descripción: Se conectó la jaula de Faraday al electrómetro, la potencia con un diferencial de potencial de 1000 Voltios al capacitor, después con el transportador de carga se hacían toques a cada una de las partes de las placas del capacitor y se introducían en el interior de la jaula de Faraday para registrar en donde se veía mayor registro de voltaje.

Análisis: Primero se tocó la parte exterior de la placa positiva del capacitor y se introdujo a la jaula, en esta primera parte se registró un voltaje alto, cuando se toco la parte central de la placa positiva y se introdujo en la jaula el diferencial de potencial era menor que en la parte externa de esta, lo mismo se hizo con la placa negativa del capacitor y el resultado fue el mismo a diferencia de que al ser la placa negativa en la gráfica se registro un diferencial de potencial negativo.

Caso 3 Descripción: Se conecto el electrómetro a la Jaula de Faraday y la Potencia al Capacitor esta vez con un diferencial de potencial de 3000 Voltios, lo q se procedió a hacer después fue transportar la carga inicial del capacitor a la Jaula de Faraday y registrar el voltaje obtenido después cambiar a 1000V, 2000V y registrar de igual forma que la primera vez. Análisis: Al hacer la primera parte del experimento nos resulto un diferencial de potencial, aproximadamente 6.5 Voltios, al cambiar el voltaje de 3000 a 2000 voltios el diferencial de potencial nos resultó menor aproximadamente unos 4.5 Voltios y al volver a cambiar de voltaje de 2000 a 1000 voltios el diferencial de potencial siguió disminuyendo a unos 2.3 Voltios aproximadamente.

En la gráfica se muestra como a medida que se cambia el diferencial de potencial el voltaje registrado por la jaula disminuye.

Caso 4 Descripción: Se procedió a cargar el capacitor con el transportador de carga realizando varios toques a la superficie de la placa positiva del capacitor ya que el transportador tenia carga positiva de manera que había que cargarlo por esta placa. Después de cargado el capacitor con una carga Q constante se procedió a alejar y acercar las placas del condensador a ciertas distancias con una velocidad de separación promedio.

Análisis: Primero al tener las placas de los capacitores a una distancia promedio de 2cm, observamos que el voltaje inicial era un voltaje V constante aproximadamente un voltaje de 14.1 voltios, al alejar rápidamente a un punto más lejano nos dimos cuenta que el voltaje disminuyó, cada vez entre más se alejaba la placa del capacitor el voltaje disminuía, y lo contrario cuando se acercan las placas, el voltaje aumenta. En esta gráfica se muestra como al alejar las placas del capacitor el voltaje disminuye.

En esta gráfica se muestra como aumenta el Voltaje a medida que se acercas las placas del capacitor una a otra.

Caso 5 Descripción: Se conectó el potenciómetro a 1000 voltios a una pelota hueca esférica de metal, con el portador de carga se procedió a cargar el capacitor a un voltaje máximo de 4/5 de la escala total mostrada en el electrómetro, después con una separación adecuada se registró el voltaje inicial del capacitor, mientras se registra se procedió a introducir una tabla de madera este actuará como dieléctrico y después retirar la tabla y analizar los resultados obtenidos. Análisis: Al cargar el capacitor a 4/5 de la escala total mostrada en el electrómetro cargamos el capacitor con un voltaje relativamente alto aproximadamente unos 84.5 voltios, al empezar a registrar los datos nos dimos cuenta que el voltaje se mantenía constante, pero al introducir una taba de madera como dieléctrico nos dimos cuenta que el voltaje bajaba rápidamente a medida que íbamos introduciendo la tabla, cada vez que bajaba también observábamos unos pequeños picos pero inmediatamente seguía bajando hasta tener un voltaje menor al inicial, aproximadamente unos 71.7 voltios, a medida que se retiraba el dieléctrico nos dábamos cuenta como el voltaje aumentaba hasta obtener el voltaje que se tenía al comenzar el registro de datos.

Preguntas: ¿Qué puede concluir acerca de la relación entre la carga Q y el voltaje V cuando la capacitancia del condensador es constante? En la práctica demostramos la definición de capacitancia, en este caso se pudo observar que a medida que la carga aumenta en el capacitor el voltaje también lo hace y la capacitancia se hace constante con cada aumento y a medida que aumenta se sigue manteniendo constante Cuando aumenta la separación entre las placas. ¿Cómo cambia la capacitancia del capacitor?. ¿Qué relación hay entonces entre la capacitancia C y la carga en sus placas cuando se mantiene constante la diferencia de potencial V? La capacitancia disminuye a medida que la distancia aumenta esto por definición o por medio del caso dos lo podemos demostrar, el voltaje también arroja diferente resultados por este cambio y si medimos desde dentro nos arroja valores negativos y también disminuyen en la misma razón que las unidades positivas.

Cuando se mantiene la carga en las placas del capacitor constante. ¿Qué relación hay entre la capacitancia del condensador y la diferencia de potencial V entre sus placas? La relación que se encuentre es por la definición de capacitancia C=Q/V Al aumentar mi voltaje mi carga es mayor, y en el caso de la capacitancia del condensador, cuenda ella aumenta el potencial entre las placas disminuye, esto la grafica lo arroja pero no siempre resulta solo cuando se trata de condensadores.

¿Qué cambios produce en la magnitud de la capacitancia introducir un dieléctrico entre sus placas? Como vimos en el caso 5 el voltaje al introducir el dieléctrico disminuyó y pues como sabemos que la capacitancia es inversamente proporcional al voltaje se puede decir que la magnitud de la capacitancia es mayor cuando se introduce un dieléctrico ya que el diferencial de potencial disminuye. ¿Qué relación empírica puedes derivar entre la carga, el voltaje y la capacitancia de un capacitor? Se puede deducir que la carga es directamente proporcional a la carga y que la capacitancia es inversamente proporcional al voltaje o diferencia de potencial.

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 actúa de varias formas los cuales son: la disminución del voltaje, el  aumento de la capacitancia y la disminución del campo eléctrico de las placas ya  que se le está introduciendo un material aislante entre estas.

Conclusión

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Si el voltaje aumenta la carga es mayor esto quiere decir que son directamente proporcionales.

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La carga se mantiene siempre y cuando no exista contacto entre las placas o alguna interacción externa entre ellas.

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Al introducir un dieléctrico en un capacitor, la capacitancia aumenta y el voltaje disminuye.

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La capacitancia es inversamente proporcional al voltaje o diferencia de potencial.

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Entre mayor separación hay entre las placas el voltaje aumenta y viceversa.

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Entre menor sea la separación de las placas la capacitancia es mayor y viceversa.

Referencias Bibliográficas http://www.unicrom.com/Tut_condensador.asp http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica Física electricidad, Notas de Clase.