Capacitor De Placas Planas Y Paralelas Practica

INTRODUCCIÓN

En electricidad y electrónica, un condensador o capacitor es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separados por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).

Un condensador de placas paralelas está formado por dos grandes placas conductoras paralelas. En la práctica, las placas pueden ser láminas metálicas pequeñas muy finas, separadas y aisladas una de otra por una lámina delgada de plástico. Este “sándwich” se arrolla para ahorrar espacio. Se A el área de cada placa y d la distancia de separación, que es pequeña comparada con la longitud y anchura de las placas. Situamos una carga +Q sobre una placa y –Q sobre la otra.

Estas cargas se atraen entren sí y se distribuyen uniformemente sobre las superficies interiores de las placas. Como las placas están muy próximas, el campo en cualquier punto entre ellas (excluyendo los puntos próximos a los bordes) es aproximadamente igual al campo debido a dos planos de carga infinitos, iguales y opuestos. Cada carga contribuye con un campo uniforme de magnitud E = σ/2ε_O resultando así un campo total E = σ/ε_0, siendo σ=Q/A la carga por unidad de área en cada una de las placas.

Un capacitor es un dispositivo eléctrico, formado por dos conductores aislados entre sí, que al aplicarles una diferencia de potencial V, se reacomoda su carga eléctrica, uno queda con carga +Q y el otro con carga -Q de esta forma se dice que el capacitor está cargado.

Un capacitor cargado puede activar un circuito eléctrico.

Se define la capacitancia de un capacitor como:

C=Q/V

Para un capacitor de placas planas y paralelas se tiene:

C= ε A/d

Donde:

ε= ε_o ε_r

ε_r= constante dieléctrica

La unidad de capacitancia es:

C=Coulomb/Volt=Faraday

Se le denomina a la unidad coult/volt = Faradio y se le denota por la letra f. Por la magnitud del faradio se utiliza más comúnmente el microfaradio (μf) equivalente a una millonésima parte del faradio (μf = 10E-6 f). Es conveniente hacer notare que la capacitancia de este dispositivo es independiente de la carga eléctrica que tenga el capacitor en algún momento, solo depende directamente del área de las placas rectangulares e inversamente proporcional a la distancia entre las placas colocadas paralelamente.

Los valores más comunes de capacitancia son

1μF = 10-6 F

1nF = 10-9 F

1pF = 10-12 F

También es importante notar que la capacidad de este dispositivo para almacenar carga es limitada, es decir, que no es posible cargar los conductores indefinidamente y mantener válida la relación entre Carga y Diferencia de potencial. El límite se alcanza cuando las cargas negativas se pueden mover, a través de aires que separa a las dos placas y cancela las cargas positivas de la otra placa, a este efecto se le conoce como Rompimiento de Dieléctrico. Este efecto de rompimiento se puede retardar si se coloca un material dieléctrico entre las placas, provocando con ello un aumento en la capacidad del capacitor.

Algunos de los tipos de dieléctrico utilizados en condensadores, de acuerdo a información de wikipedia son los siguientes:

Dieléctrico de aire. Se trata de condensadores, normalmente de placas paralelas, con dieléctrico de aire y encapsulados en vidrio. Como la permitividad eléctrica es la unidad, sólo permite valores de capacidad muy pequeños. Se utilizó en radio y radar, pues carecen de pérdidas y polarización en el dieléctrico, funcionando bien a frecuencias elevadas.

Dieléctrico de mica. La mica posee varias propiedades que la hacen adecuada para dieléctrico de condensadores: bajas pérdidas, exfoliación en láminas finas, soporta altas temperaturas y no se degrada por oxidación o con la humedad. Sobre una cara de la lámina de mica se deposita aluminio, que forma una armadura. Se apilan varias de estas láminas, soldando los extremos alternativamente a cada uno de los terminales. Estos condensadores funcionan bien en altas frecuencias y soportan tensiones elevadas, pero son caros y se ven gradualmente sustituidos por otros tipos.

De manera muy general se ha descrito anteriormente teóricamente en qué consiste un capacitor de placas planas y paralelas, qué es un capacitor, así como las unidades en las cuales se mide la capacitancia. También se han presentando algunas de las principales ecuaciones que definen a la capacitancia.

En el presente reporte se han hecho diversos experimentos, de manera mucho más concreta, la primera parte consistió en analizar las posibles relaciones entre voltaje y distancia y en forma paralela entre carga y voltaje, posteriormente observamos 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. Finalmente determinamos valores relacionadas con el cambio de la capacitancia con la distancia entre las placas.

Determinamos el error experimental para la medición de la capacitancia al vacío y con dieléctrico. Analizamos las gráficas para dicho conjunto de datos para posteriormente determinar una relación lineal. El análisis correspondiente se hizo en base a las indicaciones dadas por parte del profesor y a su vez auxiliándonos en el análisis y guía propuestos por el manual de laboratorio.

MATERIAL UTILIZADO

Capacitor Experimental de placas planas y paralelas

Multímetro digital M-4650

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