Capacitores De Placas Paralelas 573v25

Capacitores de placas paralelas 1.-Fundamento Teórico. Inventada alrededor de 1745 por el físico holandés Pieter van Musschenbroek, la botella de Leyden es considerada como la versión primitiva del capacitor, siendo común encontrarla en los laboratorios de física, aunque ya no se usa de manera práctica. Esta consiste en una botella de vidrio forrada en estaño por fuera y con bolitas de este mismo metal por dentro. Del interior de la botella sale una varilla metálica que termina en una esfera y toca en la parte inferior a las bolitas de estaño. El vidrio hace de dieléctrico y la varilla y la parte exterior de la botella hacen de armaduras. Se puede incluso hacer una botella de Leyden casera, pero se debe tener cuidado de no tocar las armaduras(a menos que uno disfrute recibiendo descargas) debido a que pueden llegar a tener capacitancias muy altas y cargarse a varios miles de voltios.

Un condensador de placas paralelas es un condensador que posee dos placas metálicas de gran tamaño separadas por un dieléctrico o un no conductor como el vacío. Cuando las placas son conectadas a una diferencia de potencial como baterías se produce una transferencia de carga desde un conductor a otro hasta que la diferencia de potencial entre los conductores debido a sus cargas iguales y opuestas se hace igual a la diferencia de potencial entre los terminales de la batería. La cantidad de carga sobre la superficie de las placas depende tanto de la diferencia de potencial a la cual son sometidas como a la geometría de las mismas. Así la capacitancia del capacitor viene dada por la relación entre la carga sobre las placas y la diferencia de potencial aplicada y su unidad es el Faradio. C=Q/V En el caso de un condensador de placas paralelas la carga que puede almacenar es mínima por lo tanto su capacitancia también lo es, aunque en la actualidad existen capacitores de gran capacitancia su funcionamiento sigue siendo el mismo solo que con muchas más placas separadas por dieléctricos de mejores materiales, a saber, la botella de Leyden.

El capacitor es un dispositivo eléctrico que permite almacenar energía en forma de campo eléctrico. Es decir, es un dispositivo que almacena cargas en reposo o estáticas. Consta en su forma más básica de dos placas de metal llamadas armaduras enfrentadas unas a otras, de forma que al conectarlas a una diferencia de potencial o voltaje una de ellas adquiera cargas negativas y la otra positivas. Esto se debe a que al conectar las armaduras a una diferencia de potencial, que puede ser una batería, las cargas llegan muy rápidamente a un nuevo estado de reposo en la cual esa diferencia de potencial es "transmitida"(los electrones del polo negativo de la batería se repelen hacia una placa mientras que en el polo positivo se extraen electrones de la otra armadura)a las armaduras, pero al estar enfrentadas las placas unas con otras estas cargas se atraen formando un campo eléctrico paralelo y almacenando energía eléctrica permanentemente. Como el capacitor tiene en cada placa cargas iguales pero de signo opuesto, la carga neta del condensador es nula. Cuando se habla de carga de un capacitor se habla de la carga de cualquiera de sus placas, pero en realidad sólo las cargas de la placa negativa se mueven (hacia la placa positiva), debido a que el movimiento es sólo de los electrones. En la práctica, la dinámica eléctrica del condensador se expresa gracias a la siguiente ecuación diferencial, que se obtiene derivando respecto al tiempo la ecuación anterior.

Donde representa la corriente eléctrica, medida en amperios. Sin dieléctrico

Donde: C es la capacidad, en faradios; A es el área de las placas, en metros cuadrados; ε es la permitividad; d es la separación entre las placas, en metros. K es la constante del dielectro

con dieléctrico

Tipos de capacitores: 1) Capacitor de placas paralelas o capacitor plano.

2) Capacitor esférico

3) Capacitor cilíndrico

2.-objetivo de la práctica. Se demos tratará la relación, entre carga, voltaje y capacitancia de un capacitor de caras paralelas.

3-. Materiales para la práctica. Un condensador de placas paralelas Tres transportadores de carga. Una esfera conductora de 13 cm de diámetro. Un electrómetro pasco. Una fuente de poder ES. Tres materiales dieléctricos.

4.-procedimientos de la práctica. El capacitor de caras paralelas es conectado al electrómetro, este es conectado a tierra. Se conecta la esfera, a la fuente de voltaje a 1000 V DC. Separa las caras del capacitador a una distancia de 5cm. Pega el plano de prueba a la esfera toma el tiempo y colócalo a unas de las caras del capacitor. Observa la diferencia de potencial. ¿Por qué es suficiente tocar solo una de las caras del capacitor? Realizar este procedimiento a diferentes distancias.

5.-Calculos realizados.

6.-informe fotográfico. En esta imagen observamos los materiales a usar para la práctica de capacitores de placas paralelas.

Se observa el funcionamiento del capacitor de placas paralelas sin dielectro

En esta imagen observamos el funcionamiento del capacitor de placas paralelas con dielectro

En esta imagen se observa mi persona experimentando con el capacitor de placas paralelas .

7.-concluciones y recomendaciones. Realizado el experimento de los capacitores de placas paralelas se llegó a las siguientes conclusiones: Se observa que los capacitores de placas paralelas que captan las cargas eléctricas que lo rodean. Se observa en las gráficas (tiempo VS capacidad) que la representación de estas nos sale en tipo ondas. Y no solo se lo puede observar en laboratorios sino que también en el campo de electrónica que los lleva la tecnología que utilizamos como medidor el de igualdad de la capacidad hasta un cierto límite. Se recomienda utilizar los materiales de práctica con cautela y cuidado, hacer la experimentación con paciencia.

8.-cuestionario. 1.- Las placas de un condensador se encuentra conectadas a una batería. ¿Qué le sucede a la carga de las placas si se desconecta los cables de la batería? R.- Estas aun contiene sus cargas acumuladas del último momento conectado a la batería. 2.- Las placas de un condensador se encuentran conectadas a una batería. ¿Qué sucede a la carga si se desconectan los cables de la batería y se conectan entre sí? R.3.- Si se desea aumentar el voltaje de operación máximo de un condensador de placas paralelas. ¿Cómo puede conseguirse? R.4.- puesto que las cargas de las placas de un condensador de placas paralelas son de signo contrario, se atraen. Por tanto, se requiere un trabajo positivo para aumentar la separación entre placas. ¿Qué ocurre con el trabajo externo realizado en este proceso? R.-

5.- se le pide construya un condensador de tamaño pequeño y gran capacitancia. ¿Qué factores son importantes en su diseño? R.6.- Llevara a cabo una investigación que incluya: a.-los tipos de condensadorescomerciales sin dieléctricos, su costo, donde se pueden comprar. b.- la aplicación de los condensadores en circuitos eléctronicos y eléctricos de uso diario.

8.-ejercicios. 1.- Las placas de un capacitor tiene una separación de 5mm en el aire, calcular su capacitancia si cada placa mide 15cm x 20 cm. R.-

2.-Dos laminas cuadradas de estaño de 30cm de lado están adheridas a las caras opuestas de una lamina de mica de 0,1 mm de espesor, con una permisividada relativa de 5,6. ¿Cuál es el valor de la capacitancia?. R.3.-Un condensador de placas pralelas de 1E-10 F , tiene un área de 0,02 m2 y una separación de 15mm. Hallar la constante dieléctrica. R.4.-se tiene un capacitor de placas paralelas separardas una distancia de 2cm.Silas placas son discos y la capacitancia es de 72E-12F=72pF ¿Cuál es el radio de las placas? R.5.-considere un condensador de placas paralelas, cada uno con un área de 0,2m2 y separadas una distancia de 1cm. A este condensador se le aplica una diferencia de potencial V=3000 voltios, hasta que el condensador se carga, después de lo cual se desconecta de la batería y el condensador queda aislado, luego se llena el condensador con un material dieléctrico de constante desconocida K, y se observa que el potencial disminuye a V=1000 voltios calcule. ¿La capacitancia C antes de rellenar el condensador con ,material dieléctrico.