Campo Electrostatico

CAPACITOR DE PLACAS PLANAS Y PARALELAS

OBJETIVOS

Determinar y evaluar las leyeres físicas que rigen el comportamiento del capacitor.

Determinar las constantes de permitividad relativa del aire y de algún otro material.

Evaluar el experimento por comparación de los valores obtenidos contra valores calculados.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

Un capacitor es un dispositivo que almacena energía en un campo electrostático. Los capacitores se emplean además para crear campos eléctricos, como el dispositivo de placas paralelas que produce el campo eléctrico casi uniforme que desvía los haces de electrones.

En los circuitos, se utilizan los capacitores para suavizar y eliminar las variaciones repentinas en línea de voltaje que se puedan dañar.

Los conductores aislados uno de otro y de sus medio forman un capacitor cuando están cargados los conductores tienen cargas iguales, pero opuestas, de magnitud que se les da el nombre de placas.

Cuando cargamos un capacitor, observamos que la carga que aparece en sus placas es directamente proporcional a la diferencia Δv entre ellas. La capacitancia C es la constante de proporcionalidad necesaria para convertir la relación en una ecuación.

q=C∆v C=q/∆v

Donde C depende del tamaño,la forma y la separación de las placas

Podemos prescindir del efector de los bordes del campo eléctrico que ocurren cerca de los bordes de las placas y suponer que este campo eléctrico tiene la misma magnitud y dirección en todo volumen entre las placas.

E=σ/(2ϵ_0 )

E=de un disco grande de carga uniforme

El campo eléctrico neto es la suma de los campos generados por las dos placas

E=E_+-E_-=σ/(2ϵ_o )+σ/(2ϵ_o )=σ/ϵ_o

Al emplear σ=q/A donde A es el aérea superficial de cada placa y al sustituir la ecuación tenemos

Av=∫_+^-▒〖Eds=q/(∈_o A) ∫_+^-▒〖ds=qd/(∈_o A)〗〗

La capacitancia…

C= q/∆v o sea C= (∈oA)/d

Depende de factores geométricos en este caso de la separación d de las placas y la superficie A.

MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO

Capacitor Experimental de placas planas y paralelas.

Multímetro digital M-4650 CR.

Dos cables de conexión para medición de capacidad.

Diez placas de acrílico

Un flexómetro.

Paño de lana.

Voltímetro electrostático.

Punta de prueba.

PROCEDIMIENTO

Primeramente analizaremos las posibles relaciones entre voltaje y distancia y en forma paralela entre carga y voltaje; posteriormente nos ocuparemos de la forma en que se afecta el espacio (campo) entre las placas ante la presencia de materiales distintos al aire, entre sus placas, y cómo repercute esto en las relaciones ya estudiadas, y por último el cambio de la capacitancia con la distancia entre las placas.

Para la primera parte conecte el voltímetro eléctrico a la terminal positiva, localizada al control del aparato en el interior de la funda plástica, a la terminal hembra positiva del capacitor localizada en la placa que se encuentra unida al cuerpo del capacitor por un cilindro de plástico. Así mismo, conecte cualquiera de las terminales negativas del voltímetro a la terminal de la otra placa del capacitor.

Libere el tornillo inferior de control de la perilla con objeto de poder manipular la abertura de separación entre las placas sin necesidad de usar la perilla de control.

Primer Experimento:

1. Abra las placas a una distancia de 7 cm midiendo las distancias con la escala y vernier situadas en la parte superior del capacitor, y “cargue” el capacitor.

2. Frote la barra de acrílico con el paño y toque la parte interior de la placa positiva con la barra

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