miércoles, 16 de septiembre de 2009

Capacitancia

Resumen
En este informe se mostrara el procedimiento, los resultados obtenidos y la interpretación de estos mismos.
Los temas que desarrollamos en esta práctica de laboratorio fueron las cargas el voltaje y la capacitancia para un condensador de placas paralelas.
Y el objetivo es que planteo en este laboratorio fue establecer la relación entre estas.

Abstract
In this report there was to show the procedure, the obtained results and the interpretation of these themselves. The topics that we develop in this practice of laboratory were the loads, the voltage and the capacitance for a condenser of parallel plates. And the aim is that I raise in this laboratory it was to establish the relation between these.

INTRODUCCION
En la cotianidad de nuestra vida diaria utilizamos muchos implementos tecnológicos los cuales nos ayudan a tener una mejor calidad de vida, estos instrumentos empezaron al generarse a partir de nuevos conocimientos.
Entre todos estos conocimientos uno de los más importantes y que impulso al desarrollo del ser humano en la parte tecnológica fue conocer la energía eléctrica, pero al indagar en esta rama con el tiempo se dieron a ver ciertos materiales que ayudaban en el flujo de esta o por el contrario materiales que limitaban este flujo de esta, facilitando así que el ser humano le pudiese dar el uso adecuado de esta, es decir, manejarla a su voluntad.



MARCO TEORICO
Capacitancia
La capacitancia es una propiedad de los condensadores. Esta propiedad rige la relación existente entre la diferencia de potencial o ya también conocida como tensión que existente entre las placas del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este y esto se puede expresar por la siguiente expresión:



Donde
C es la capacidad, medida en faradios o en otras subdivisiones como por ejemplo microfaradio o picofaradio.
Q es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios.
V es la diferencia de potencial, la cual se mide en voltios.
Hay que resaltar que la capacitancia siempre una cantidad positiva y que depende de la geometría del capacitor considerado (de placas paralelas, cilíndrico, esférico).
Dieléctrico
Un dieléctrico es un material que limita el flujo de corriente, los cuales pueden ser utilizados como aislantes como por ejemplo vidrio, cerámica, madera seca, porcelana entre otras. Los dieléctricos se definen por su constante dieléctrica, las fugas actuales, y el desglose de tensión. Se utilizan principalmente en los condensadores, lo que permite cobrar a construir sobre la conductora de placas. Es un aislante dieléctrico que puede soportar un campo eléctrico de alta sin dejar que el flujo de la corriente a través de él.


Procedimiento
Para la experiencia realizada se utilizo un productor, una esfera metálica, un par de platos los cuales se encuentran en paralelo y una jaula de faraday. El experimento consta de seis partes,La primera parte consta que se conecta la esfera a la fuente, esta se carga positivamente, en ese momento se realiza lo mismo con los platos pero uno se carga cargado positivamente y otro negativamente, la esfera la alejamos para que esta no vaya a cargar los platos por inducción. Con un productor tocamos la esfera y ya que este productor a quedado positivamente cargado por contacto debido a la esfera, lo utilizamos para aumentar la carga de las placas, esto lo hacemos tocando la placa con carga positiva, no se toca la negativa ya que si se hace esto las cargas se anularían por los distintos signos de la carga





La segunda sección del experimento se realiza lo mismo que el experimento anterior, es decir, cargamos el plato positivo pero vamos separando a estos platos, al hacerlo se dio haber que el voltaje es directamente proporcional de la distancia.
A continuación se demostrara con la ayuda de las siguientes formulas:

C=Q/V

En esta fórmula tenemos que la capacitancia es igual a la relación que hay entre los siguientes tres factores:
C = capacitancia
Q=carga
V= diferencia de potencial
Y esta dada por la siguiente expresión:

C= eA/D

Además de esto tenemos también que la capacitancia es igual a:
Donde:
A= es el área
D= la distancia
e= una constante





En la tercera parte del experimento se introduce un dieléctrico entre las placas, estos dieléctricos uno era de madera y el otro de acrílico.
En el de acrílico se puede observar que

C=KCo

Donde:
Co es la capacitancia sin el dieléctrico
K es la constante dieléctrica
C es la capacitancia con el dieléctrico

En el de madera observamos

En la cuarta parte de la experiencia nos enfocamos en los plato que se encontraban en paralelo pero solamente observamos el que se encontraba cargado positivamente, se cargo el productor por contacto con ayuda de la placa positiva, luego de esto se procedía a introducirlo dentro de la jaula de faraday, y con esto íbamos midiendo su voltaje al ir separando las placas paralelas`.




En el quinto y último experimento del laboratorio se iba aumentado el voltaje desde un voltaje de 1000 a 3000, como los previos experimentos a este con el productor se tocaba la placa positiva y luego la introducíamos en la jaula de faraday con los diferentes voltajes.






¿Cuál de los dieléctricos tiene un k mayor?
En la grafica podemos apreciar que la madera tiene menor diferencia de potencial, por lo tanto tiene mayor capacitancia y constante dieléctrica.


ANALISÍS DE RESULTADOS


¿Qué puede concluir acerca de la relación entre la carga Q y el voltaje V cuando la capacitancia del condensador es constante?

Si la capacitancia de un condensador es constante, se puede concluir que la relación entre Q (carga) y V (voltaje) es directamente proporcional, es decir, al aumentar la carga debe aumentar el voltaje para que la capacitancia se mantenga.

Cuando aumenta la separación entre las placas. ¿Cómo cambia la capacitancia del capacitor? ¿Que relación hay entonces entre la capacitancia C y la carga en sus placas cuando se mantiene constante la diferencia de potencial V?

Dado que la capacitancia de placas planas paralelas es de , se ve que entre mas distancia la capacitancia es menor. Si el voltaje es constante la relación entre carga y capacitancia es directamente proporcional, es decir, a mayor carga mayor capacitancia.


Cuando se mantiene la carga en las placas del capacitor constante. ¿Qué relación hay entre la capacitancia del condensador y la diferencia de potencial V entre sus placas?
Dada la ecuación


Vemos que a carga constante la relación entre capacitancia y diferencia de potencial son inversamente proporcionales, es decir, al aumentar el voltaje la capacitancia disminuye.

¿Qué cambios produce en la magnitud de la capacitancia introducir un dieléctrico entre sus placas?
La función que cumple el dieléctrico es evitar el paso de corriente, por consiguiente la diferencia de potencial disminuye y la capacitancia aumenta dependiendo de las características del material.

CONCLUCIONES
1. ¿Qué relación empírica puedes derivar entre la carga, el voltaje y la capacitancia de un capacitor?

La capacitancia es


por lo que C y Q son directamente proporcionales y C y V son inversamente proporcionales


2. Explique ¿en qué forma actúa el dieléctrico para producir el efecto observado en la magnitud de la diferencia de potencial entre las placas?

El dieléctrico actúa como una barrera para la corriente y baja la diferencia de potencial entre las placas y esto aumenta la capacitancia.
En este laboratorio vimos la proporcionalidad de los términos de la ecuación de Capacitancia mencionados anteriormente y a su vez, encontramos la razón de las constantes cuando se introduce un dieléctrico.

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