Permitividad Eléctrica Del Aire.docx

Permitividad Eléctrica del Aire: Por medio de condensadores

Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito

Laboratorio de Fisca de Electromagnetismo

FIEL- Grupo 13

Ayala Aldana Tomas Rodríguez Lemus Edgar Santiago Vásquez Barón Juan David Joaquín Gerónimo Donetti Varela

2019-1

1. Objetivo General: Mediante las medidas de la fuerza entre dos placas de un condensador de placas paralelas, lograr determinar la permitividad eléctrica del aire.

1.1. Objetivos específicos: a) Entender el funcionamiento de un condensador de placas paralelas. b) Comprender como actúan las fuerzas que existen entre las placas y como varían según el potencial eléctrico. c) Ser capaces de determinar la medida de ɛα 2. Marco Teórico: La permisividad eléctrica se conoce como la tendencia de un material a polarizarse al ser expuesto a un campo eléctrico. Esta está definida por la ecuación:

(1)

Dónde: A= Es el área de las placas x=A la separación de estas placas n= Es el coeficiente de proporcionalidad (este se definirá por la pendiente de la gráfica de F vs V2 donde V es la diferencia de potencial entre las placas)

Esta ecuación se puede demostrar si se toma alguno de los siguientes sistemas y se haya la fuerza que ejerce una de las placas para mantener una distancia z constante.

En el sistema de la izquierda se tiene que una de las placas está cargada con +Q y la otra placa está cargada con –Q, si tomamos como C y C0 las capacitancias de las dos placas se obtiene que el cambio de energía en el condensador es:

Pero ya que la distancia x no es constante el trabajo realizado por la fuerza F es ∆W=F∆x, dado esto obtenemos:

(2)

De donde despejaremos F y obtendremos la ecuación para determinar la fuerza que actúa entre las placas:

(3)

La ecuación anterior nos permite hallar la fuerza que mantiene a las dos placas separadas una distancia x ya sea con cargas –Q y +Q y cuando se les aplica una diferencia de potencial constante. También se nota que la fuerza F depende de la diferencia de voltaje V2 y el coeficiente de proporcionalidad se dará por la pendiente de la recta F vs V2.

Ya obteniendo todos los datos anteriores se puede calcular con la ecuación (1) la permitividad eléctrica del aire.

3. Montaje: El montaje que se va a realizar, son dos placas paralelas una sobre la balanza, y otra sujeta a un aislante plástico que debe ir paralela a la placa sobre la balanza, estas dos placas deben estar separadas a 4cm y se someterán a una diferencia de potencial de V generada por una fuente de alto voltaje. 4. Procedimiento: 4.1. Primero se debe realizar el montaje anterior, siempre que con la fuente de voltaje apagada. 4.2. Se debe medir el área de las placas. 4.3. Luego se someterá a las placas a un cambio de diferencia de voltaje. 4.4. Luego de cada cambio de diferencia de voltaje se deben tomar los datos de la lectura de la balanza y de la separación de las placas. 4.5. Se deben completar los valores de la tabla (Lectura de la balanza (Kg) y Voltaje (kV)) 4.6. Se debe realizar la tabla de F vs V, para esta se halla la F con F=mg, donde m es la lectura de la balanza y g es la aceleración de la gravedad. 4.7. Mediante esta gráfica y su pendiente se halla el valor del coeficiente de proporcionalidad. 4.8. Con la ecuación (1) se halla el valor de la permitividad del aire

5. Variables a medir: 5.1. V=Diferencia de Voltaje 5.2.X=Distancia entre las placas. 5.3. n=Coeficiente de proporcionalidad.