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Aplicación de Software para la Enseñanza de las Ciencias Básicas Módulo de Física

Participante:

Eduardo Ramírez Tinoco

Unidad 4

El Campo Magnético

Instituto Tecnológico Correo electrónico: [email protected] Fecha: 11/11/2011

Reporte de la actividad Actividad 2 Capacitancia Objetivo. Explicar el funcionamiento de un capacitor de placas paralelas, la relación con la carga eléctrica, campo eléctrico, potencial eléctrico y material eléctrico. Instrucciones. 1. Para esta actividad hay que utilizar el http://phet.colorado.edu/en/simulation/capacitor-lab

simulador

“Capacitor

Lab”.

2. Selecciona la pestaña “Introduction”. 3. Activa las mediciones: capacitancia, carga, energía y campo eléctrico, localizadas en el recuadro del lado derecho. Procedimiento. 4. Procede a realizar variaciones en el área de las placas. ¿Qué se observa en las mediciones de voltaje, carga almacenada, energía almacenada y capacitancia? Anota aquí tus observaciones Al hacer más grande el área de las placas aumentaba la carga almacenada, energía almacenada y capacitancia si se hacía más pequeña disminuía, con respecto al voltaje este no se modificaba

5. Procede a realizar variaciones en la separación de las placas. ¿Qué se observa en las mediciones de voltaje, carga almacenada, energía almacenada y capacitancia? Página 1 de 5

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Anota aquí tus observaciones Al realizar la separación de las placas la carga almacenada, energía almacenada y capacitancia disminuía, al acercarse esta aumentaba, con respecto al voltaje este nuevamente no se modificaba.

6. Obtén la configuración: área de las placas de 100 mm 2 y separación entre placas de 10 mm. Ahora en el selector de la pila varía de positivo a negativo los valores de voltaje. ¿Qué se observa en las mediciones de voltaje, carga almacenada, energía almacenada y capacitancia? Anota aquí tus observaciones Con respecto al voltaje cambia el sentido, la capacitancia es de 0.89x10-13 , un poco alta, la carga almacenada es de 0.13x10-12mas baja que la capacitancia, y con respecto a la energía almacenada es la más alta la cual es de 1.00x-13

7. Conecta la punta roja (+) del voltímetro al polo positivo de la pila, de la misma forma conecta la punta negra (-) del voltímetro al polo negativo de la pila. Asimismo, activa el detector de Campo Eléctrico y coloque el sensor de campo en una posición del espacio entre las placas. Procede a ajustar el voltaje de la pila hasta un valor aproximado a 0.5 V. Bajo este esquema completa la siguiente tabla.

Área de placa

Separación

Capacitancia

Carga almacenada

Energía almacenada

Campo eléctrico

100mm2

10mm

0.89x10-13

0.04x10-12

0.11x10-13

50 v/m

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Aplicación de Software para la Enseñanza de las Ciencias Básicas Módulo de Física 200mm2

10mm

1.77x10-13

0.09x10-12

0.23x10-13

50 v/m

400mm2

10mm

3.54x10-13

0.18x10-12

0.45x10-13

50 v/m

100mm2

7.5mm

1.17x10-13

0.06x10-12

0.15x10-13

67v/m

100mm2

5mm

1.77x10-13

0.09x10-12

0.22x10-13

101 v/m

¿Qué relaciones de proporcionalidad se encuentran de la capacitancia con respecto al área y separación de las placas? Anota aquí tus observaciones La razón que existe de proporcionalidad va depender de cuanto aumente el área y la distancia de de las placas.

8. En la última configuración establecida, procede a desconectar la pila. ¿Qué percibes al variar los parámetros de área y separación entre placas, en lo referente a las mismas mediciones anteriores y en comparación con el punto 7? Anota aquí tus observaciones Que al estar más cerca las placas aumenta el campo eléctrico y al alejarlo disminuye y que depende mucho a qué distancia se encuentre las placas va a depender la carga almacenada, energía almacenada y capacitancia

¿Podrías con las observaciones obtenidas establecer una relación empírica entre capacitancia, área de las placas y separación entre las mismas? Anota aquí tus observaciones Si porque como ya se menciono antes depende del área de las placas para que la capacitancia aumente o disminuye. Página 3 de 5

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¿Qué crees que sucedería si tuviera un capacitor de placas paralelas cuyas placas tiene una forma geométrica es distinta a un cuadrado? Anota aquí tus observaciones Pues lo que yo pienso si se modifica la forma geométrica si va a tener diferentes capacitancias porque depende mucho del área de las placas.

9. Con el capacitor conectado a la pila, selecciona un voltaje de 0.5 V y procede a desconectar la pila. Ahora conecta las puntas del voltímetro a las placas del capacitor (roja arriba y negra abajo). Varía entonces la cantidad de carga de la placa superior. ¿Qué observas con el valor del voltaje medido? Anota aquí tus observaciones No al desconectar la pila del circuito, las placas se quedan almacenado el voltaje el cual es de 0.05

¿Encuentras alguna relación entre las cantidades físicas de capacitancia, voltaje y carga? Anota aquí tus observaciones Si que va depender del voltaje para tener la diferente capacitancia así como también la carga.

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¿Podrías con las observaciones obtenidas establecer una relación empírica entre capacitancia, voltaje y carga almacenada? Anota aquí tus observaciones Pues si porque la capacitancia, el voltaje y carga almacenada van creciendo conforme se va agregando mas.

10. Selecciona la pestaña “Dielectric”, Desconecta la pila o establezca 0 V en la pila. Introduce el material dieléctrico teflón entre las dos placas. Después cambia el dieléctrico por las opciones: papel, vidrio y variaciones específicas de la constante dieléctrica. ¿Qué observas en las mediciones de la capacitancia de un material con respecto a otro y con respecto cuando hay aire? Anota aquí tus observaciones Que la capacitancia más pequeña es del teflón y la más grande es del vidrio y que tiene una gran variación dependiendo de cada material utilizado como dieléctrico.

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