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• Fabricio Almendras

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PRÁCTICA #5 CAPACITORES Y DIELÉCTRICOS 1. MARCO TEORICO. El capacitor: Es un dispositivo que almacena energía potencial eléctrica y una carga eléctrica Dieléctrico: Material aislante que aumenta la capacitancia de un capacitor. 2. OBJETIVOS. 2.1 OBJETIVO GENERAL. Estudiar el comportamiento de un condensador con y sin dieléctrico. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. a) Determinar la capacidad de un condensador de placas paralelas (sin dieléctrico), por dos métodos diferentes. b) A partir de la gráfica Q=f(AV), determinar gráficamente la capacitancia del condensador y compararla con los métodos anteriores. c) Determinar la constante dieléctrica de dos materiales y compararla con datos reales (Internet) 3. EQUIPO Y MATERIAL UTILIZADO. cantidad

Equipo 1

Base

1

Fuente de alimentación 450V

1 1

Fuente de regulación de voltaje (variag) Multimetro

1

Sensor de carga

1

Sistema de adq. De datos

1

Condensador de placas cuadradas

1

Extensor de corriente

2

Dieléctrico

1

Conmutador

1

Flexometro

6

Cables Separadores

1

Calibrador

observaciones + cable

+ cables

ESQUEMAS DE LA PRÁCTICA

OBTENCIÓN DE LA CAPACITANCIA DE UN CONDENSADOR SIN DIELÉCTRICO DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

OBTENCIÓN DE LA CONSTANTE DIELÉCTRICA DE DOS MATERIALES DIELÉCTRICOS DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

V Diferencia de potencial establecida entre las placas de condensador.

RESUMEN DE LA PRÁCTICA.

TABULACIÓN DE DATOS EXPERIMENTALES Y ANALITICOS Primer método segundo metodo

VARIABLES EXPERIMENTAL ES Nº ∆V (V)

Carga (Coul)

VARIABLE CALCULA DA C ( ℉ ) Q C= ∆V

1. 2. 3. 4. -

8.6E-9

4.075E-10

1.383 E-8 1.567 E-8 1.891 E-8

4.1163 E10 4.1020 E10 4.2783 E10

21. 1 33. 6 38. 2 44. 2

VARIABLES EXPERIMENTAL ES N º

d (m)

1 .2 .3 .4 .-

8.6 4 8.6 4 8.6 4 8.6 4

PERMITIVID AD

Lad ε 0 o (C2/Nm2) (m)

VARIABLES CALCULADAS ÁRE C ( ℉ ¿ A ε 0∗A C= 2 (m ) d 2 A=L

EE-

0.2 0

8.85 E-12

0.04

4.1163E10 4.1163E10

E-

4.1163E10

E-

4.1163E10

DATOS EXPERIMENTALESPARA LA DETERMINACION DE LA CONSTANTE DIELECTRICA Material: cartón prensado VARIABLES

EXPERIMENTALES

Nº

∆V (V)

Q (C)

1.-

29.3

2.8166E -8 3.3512E -8 3.5832E -8 4.0901E -8

2.-

34.7

3.-

37.7

4.-

42.7

d (m)

Lado (m)

1.42 E-3

0.20

Cte. Asumida ε0 (C2/Nm2)

8.85 E12

VARIABLES CALCULADAS ÁREA K 2 Q∗d (m ) k= 2 ∆ V∗ε 0∗A A=L 3.856 0.04 3.874 3.812 3.8423 Promedi o:

3.84608

DATOS EXPERIMENTALESPARA LA DETERMINACION DE LA CONSTANTE DIELECTRICA Material: Cartulina VARIABLES

EXPERIMENTALES

Nº

∆V (V)

Q (C)

1.2.3.-

17.6 25.2 29.6

6.7522 E-8 9.5208E-8 1.1355E-7

d (m)

3.2 E-4

Lado (m)

0.20

Cte. Asumida ε0 (C2/Nm2)

8.85 E-12

VARIABLES CAL ÁREA (m2) A=L2

0.04

K

3 3 3

4.-

34.6

1.3097E-7 Promedio:

MÉTODOS MATEMATICOS ε ∗A Q Q∗d C= 0 k= ∆V d ∆ V∗ε 0∗A C= capacitancia Q= carga ∆V= diferencia del potencial ε0= permitividad A= área d= distancia k= constante dielectrica ELABORACIÓN DE GRAFICOS. C=

Q vs V 2.00E-08 1.50E-08 1.00E-08 5.00E-09 0.00E+00 15

20

25

CARTÓN PRENSADO

30

35

40

45

50

3 3

Q *d vs V**A 1.60E-11 1.40E-11 1.20E-11 1.00E-11 8.00E-12 6.00E-12 4.00E-12 2.00E-12 0.00E+00 0

0

0

0

0

0

CARTULINA

Q *d vs V**A 1.40E-11 1.20E-11 1.00E-11 8.00E-12 6.00E-12 4.00E-12 2.00E-12 0.00E+00 2.00E-11 2.50E-11 3.00E-11 3.50E-11 4.00E-11 4.50E-11

AJUSTE DE CURVAS

Q vs V 2.00E-08 1.50E-08 Linear ()

1.00E-08 5.00E-09 0.00E+00 15

20

25

CARTÓN PRENSADO

30

35

40

45

50

Q *d vs V**A 1.60E-11 1.40E-11 1.20E-11 1.00E-11 8.00E-12 6.00E-12 4.00E-12 2.00E-12 0.00E+00

Linear ()

0

0

0

0

0

0

CARTULINA

Q *d vs V**A 1.40E-11 1.20E-11 1.00E-11

Linear ()

8.00E-12 6.00E-12 4.00E-12 2.00E-12 0.00E+00 2.00E-11

3.00E-11

4.00E-11

5.00E-11

CUESTIONARIO. 1.- cuando se conectan condensadores en serie, el condensador resultante es mayor o menor que los condensadores usados. Cuando los pones en serie la inversa del condensador resultante es igual a la suma de las inversas de cada condensador por separado, por tanto condensador resultante será menor que los condensadores usados

1/Cequiv = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3....... 2.- cuando se conectan condensadores en paralelo, el condensador resultante es mayor o menor que los condensadores usados. cuando los pones en paralelo el condensador resultante es la suma de todos, por ejemplo pones en paralelo un condensador de 2,2 uF con oto de 4,7 uF el resultado será un condensador de 2,2+4,7=6,9 uF, por tanto se puede decir que el condensador resultante será mayor Cequiv = C1 + C2 + C3+......

3.- mencione con que otro nombre se los conoce a los materiales dieléctricos. se los denomina materiales aislantes 4.- si las placas del condensador no fueran iguales, es decir una mas grande que la otra, en relación de área cual de las placas deberá considerarse? La grande o la pequeña?

5.- la capacitancia es directamente proporcional al voltaje o a la carga?. Capacitancia y la carga son directamente proporcional Capacitancia y voltaje son inversamente proporcional Carga y voltaje directamente proporcional 6.- investigue sobre los tipos de dieléctricos mas usados y cual de ellos es el mejor. Los dieléctricos más utilizados son el aire, el papel y la madera. 7.- ¿ el aire puede ser considerado como un dieléctrico? Si es cierto, ¿ cual es el valor de la constante dieléctrica para el aire? Si su valor en aire (seco) es de 1.00059 8.-investigue cuales son los elementos de un condensador, su función y su clasificación. En su forma más sencilla, un condensador está formado por dos placas metálicas (armaduras) separadas por una lámina no conductora o dieléctrico, su función es almacenar carga eléctrica

OBSERVACIONES Durante el experimento nosotros pudimos calcular las diversas capacitancias a su vez que pudimos conocer mas sobre este tema que es muy interesante para todos

y en especial para la materia de FIS200 tambien logramos hacer las graficas que a su vez por el parecer se cometió casi un error minimo al hacer los cálculos respectivos.

BIBLIOGRAFIA Título: Física Autor: David Hlliday, Robert Resnick y Kenneth Krane Editorial: Continental, S.A. de C.V. Lugar: México Año: 1998 Edición: Cuarta Edición