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• Julián Gantiva Hernandez

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LABORATORIO DE CAPACITANCIA PLACAS PARALELAS INTEGRANTES

INTRODUCCION

Todo objeto que puede almacenar carga eléctrica es un capacitor, el más simple para un análisis es el compuesto por dos placas paralelas, conductoras, cada una con un área A, cada una mantiene una densidad de carga positiva y negativa respectivamente. El sistema se modela como dos láminas infinitas uniformemente cargadas.

La capacitancia de un condensador de placas paralelas con dieléctrico está dada por C=ε₀A/d, donde ε₀ es el coeficiente de permitividad eléctrica en el vacío, A es el área de la placa y d es la separación entre las placas. ε₀ = 8.85 ·10-12 C/N·m².

PROCEDIMIENTO

1. Descargue el siguiente link que corresponde al simulador phet de capacitancia de placas paralelas. https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/capacitor-lab/latest/capacitorlab.html?simulation=capacitor-lab&locale=es

2. Haga la gráfica de Capacitancia en función de 1/distancia con área constante A = 100 mm2 . Tome cinco datos de distancia y capacitancia. Distancia (m)

1/Distancia (1/m)

Capacitancia (F)

5.0mm/1000m=0.005m

(1/0.005)=200m

8.32x10E-13

6.0mm/1000m=0.006m

(1/0.006)=166.7m 6.95x10E-13

7.0mm/1000m=0.007m

(1/0.007)=142.9m 5.97x10E-13

8.0mm/1000m=0.008m

(1/0.007)=125m

5.23x10E-13

9.0mm/1000m=0.009m

(1/0.009)=111.1m

4.62x10E-13

3. Cuál es el significado físico de la pendiente y a que equivale. Es una razón de cambio de variables con respecto a otras. Forma de variación de ciertas unidades físicas, se concluye que la separación es a razón de cambio de la posición de la capacitancia y el área es la razón de cambio de la posición de la capacitancia tanto para el aire como para el dieléctrico. La pendiente de la gráfica equivale que la capacitancia es inversamente proporcional a la distancia entre las placas.

4. Con el valor de la pendiente de la ecuación obtenida en la gráfica determine la constante dieléctrica del vidrio y compárela con la mostrada en la tabla del simulador K = 4,7 Y=4*E-15X+3E-15 Y=mx+b

ϵ

c=K* 0*A*1/d 4*10E-15=K*

ϵ *área 0

A=100mm=1*10E-4m

cuadrados

k=4*10E-15/8.85*10E-12*1*10E-4

metros

cuadrados

k=4,52 5. Saque el porcentaje de error % error=( 4,52-4,7/4,7)*100=-3,89

y

causas

de

error.

causas de error: al ser con un simulador da unos resultados más precisos mientras que calculando las constantes con cálculos podría variar el resultado debido a los decimales. 6. Haga la gráfica de Capacitancia en función del Área con una distancia constante de 6.5 mm = 6.5x10-3m. Tome cinco datos de área y capacitancia. Área (m2)

Capacitancia (F)

(100,0mm2)/(1000000mm2 )= 0,0001m2

2,85x10E-13F

(206,0mm2)/(1000000mm2 )= 0,000206m2

5,86x10E-13F

(269,0mm2)/(1000000mm2 )= 0,000269m2

7,65x10E-13F

(331,0mm2)/(1000000mm2 )= 0,000331m2

9,42x10E-13F

(400,0mm2)/(1000000mm2 )= 0,000400m2

11,38x10E-13F

7. Cuál es el significado físico de la pendiente y a que equivale. A mayor distancia, mayor será el voltaje, debido a que el campo eléctrico será proporcional a la distancia en donde se quiera medir el campo, es decir, entre más es la distancia entre dos puntos, menor será el campo eléctrico. La pendiente de la recta estará representada como la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos sobre el plano; por lo tanto, el voltaje se debe aumentar cuando se cambia la distancia, ya que el campo eléctrico es proporcional a la distancia. 8. Con el valor de la pendiente de la ecuación obtenida en la gráfica determine la constante dieléctrica del teflón y compárela con la mostrada en la tabla del simulador K = 2.1 Y=3*E-09X+4E-16 Y=mx+b

ϵ

c=K* 0*A*1/d 3*10E-09=K*

ϵ *área 0

A=100mm=1*10E-4m k=3*10E-0.9/8.85*10E-12*1*10E-4 k=4.26

cuadrados metros

cuadrados

9. Saque el porcentaje de error y causas de error. %Error: (2.1-4.26/4.26)*100= -50.70

10. Escriba dos conclusiones de esta práctica. ❖ Un material dieléctrico no posee electrones libres en su estructura y requiere de un gran suministro de energía externa para desplazarlos de un átomo a otro ya que no tiene sus electrones fuertemente ligados a los núcleos. ❖ El valor teórico y el valor experimental para capacitores en paralelo deben ser similares o iguales. Cuando se ubican capacitores en paralelo, al medir la capacitancia total y compararla con la capacitancia individual del capacitor debe ser iguales o similares. ❖ El medio aislante que se encuentra entre el capacitador cuando es cualquier material, se aplica un campo y allí no viajan las cargas ya que se crea una polarización y los dipolos se dirigen hacia la dirección de donde se aplica el campo y no se desplazan por el medio aislante. ❖ Se comprobó que en una conexión paralela de capacitores, se almacena mayor energía potencial electrostática . 11. Escriba dos aplicaciones del capacitor de placas paralelas en la vida real. Los capacitores en los elementos que se utilizan en las tarjetas de una computadora para suministrar la energía que se les da a los componentes que le son conectados:

se usa en el flash de las cámaras de fotos. El capacitor del flash tarda un tiempo en cargarse. Después esa carga se usa toda junta para sacar la foto. También a veces en los aparatos hay una lucecita roja que marca "encendido", que al apagar el aparato la lucecita se apaga poco a poco. Es el capacitor que se está descargando.

Nota. Fecha de entrega: Máximo el 25 de octubre a las 6 pm.