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6. CAPACITANCIAS EN SERIE Y EN PARALELO Tópicos relacionados Capacitancia, carga eléctrica, diferencia de potencial, energía almacenada y, configuración serie y paralelo. Objetivos 1. Determinar la capacitancia equivalente en un arreglo de condensadores en serie. 2. Determinar la capacitancia equivalente en un arreglo de condensadores en paralelo.

III. Por indicaciones del tutor o el auxiliar fije los valores de las capacitancias a usar y fije 1.5V en la batería. IV. Luego, con el voltímetro mida los voltajes en cada condensador. Además, identifique el valor de la carga total pinchando el botón “Stored Charge”. Lleve estas mediciones a la tabla 1. Tabla 1. Dos condensadores en serie Condensador

Simulación a usar Este laboratorio utiliza la simulación Capacitor del Laboratorio Remoto de PhET1 Simulaciones Interactivas en la Universidad de Colorado Boulder, bajo la licencia CC-BY 4.0. Observaciones / resultados Primera parte: Capacitancias en serie. I. Descargue el simulador PhET1 que se encuentra en el siguiente link: https://phet.colorado.edu/en/simulation/capacitor-lab II. Abra el simulador y pinche el botón “Múltiple Capacitor” y arme el montaje como se muestra en la figura 1, con dos condensadores en serie, para ello, pinche el botón “2 in Series”. Necita un voltímetro y un medidor de carga.

Capacitancia (F)

Voltaje (V)

Carga (C)

C1 C2 Carga total (C) = V. Repita el anterior paso pero con 3 condensadores en serie, para eso pinche en el botón “3 in Series”, puede elegir cualquier valor de capacitancia para el tercer condensador. Anote sus mediciones en la tabla 2. Tabla 2. Tres condensadores en serie Condensador

Capacitancia (F)

C1 C2 C3 Carga total (C) =

Figura 1. Montaje capacitancias en serie Departamento de Física y Electrónica- Universidad de Córdoba; Carrera 6ª. • 76-103 Montería-Córdoba www.unicordoba.edu.co

Voltaje (V)

Carga (C)

2 Segunda parte: Capacitancias en paralelo

Figura 2. Montaje capacitancias en paralelo I. Arme el montaje como se muestra en la figura 2, con dos condensadores en paralelo, pinche el botón “2 in Parallel”. Necita un voltímetro y un medidor de carga. III. Por indicaciones del tutor o el auxiliar fije los valores de las capacitancias a usar y fije 1.5V en la batería. IV. Luego, con el voltímetro mida los voltajes en cada condensador. Además, identifique el valor de la carga total pinchando el botón “Stored Charge”. Lleve estas mediciones a la tabla 3. Tabla 3. Dos condensadores en paralelo Condensador Capacitancia Voltaje (F) (V)

Carga (C)

C1 C2 Carga total (C) = V. Repita el anterior paso, pero con 3 condensadores en paralelo, para ello, pinche en el botón “3 in Parallel”, puede elegir cualquier valor de capacitancia para el tercer condensador. Anote sus mediciones en la tabla 4. Tabla 4. Tres condensadores en paralelo Condensador Capacitancia Voltaje (F) (V)

Carga (C)

C1 C2 C3 Carga total (C) = Evaluación 1. Llenar la cuarta columna de todas las cuatro tablas, empleando la siguiente ecuación para la carga en una de las placas del condensador 𝑄 = 𝐶∆𝑉

(1)

2. Al aplicar la ley de las mallas, al circuito de la figura 1, obtenemos lo siguiente

Por la ecuación (1) 𝑄1 𝐶1

+

𝑄2 𝑄𝑇𝑜𝑡 = 𝐶2 𝐶𝑇𝑜𝑡

Dejando intactos los valores de las capacitancias, y de acuerdo con los datos de la tabla 1, comparar las cargas 𝑄1, 𝑄2 y 𝑄𝑇𝑜𝑡 y determinar la ecuación para la capacitancia equivalente. 3. Repetir el anterior paso, pero con las tres capacitancias en serie. 4. De los valores de las cargas, en la tabla 3, ¿Qué puede identificar de las cargas parciales respecto a la carga total?

5. Repita el anterior paso pero con las tres capacitancias en paralelo. Bibliografía [1] University of Colorado. (2020) Interactive simulations PhET. University of Colorado. Recuperado de:https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/capacit or-lab Bibliografía recomendada • Serway, R. Física Volumen 2. Ed. McGraw Hill • Tipler, P. Física Volumen 2. Ed. Reverté • Hewitt, P. Física Conceptual. Ed. Addison Wesley • Alonso, M. Finn, E. Física Volumen. Ed. Pearson • Halliday, D. Resnick R. Krane, K. Física Tomo 2. Ed. CECSA • Tippens, P. Física Fundamental. Ed. McGraw Hill

𝑉𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑉𝐶1 + 𝑉𝐶2 Departamento de Física y Electrónica- Universidad de Córdoba; Carrera 6ª. • 76-103 Montería-Córdoba www.unicordoba.edu.co