Capacitor de placas planas y paralelas

Instituto Politécnico Nacional

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas

Laboratorio de Electromagnetismo

Práctica 3

Capacitor de placas planas y paralelas

Secuencia 2IM32

Martes: 9:00 – 11:00 a.m.

Fecha de realización: Martes 23 de Febrero de 2016

Bartolo Hernández Jesús

2015600202

Profesor:

Xinah Heron Gutiérrez García

Introducción Histórica y Teórica

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.

En esta práctica veremos un cómo funcionan los capacitores y determinaremos experimentalmente la contante de dos materiales dialecticos (materiales que no conducen la electricidad) como lo son el aire y placas de acrílico. Recordemos que la capacitancia es una propiedad de los condensadores o capacitores, que son un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo (generalmente un material cerámico, metálico o plástico, el cual termina en dos o más terminales o patillas metálicas). Esta capacidad es medida en faradios en honor al físico experimental Michael Faraday.

Este capacitor experimental está conformado por un par de placas planas paralelas. Al conectarlas las placas al multímetro a través de los cables se suministran 2 cargas de diferente tipo y las cargas eléctricas en las placas tienden a atraerse, por lo que quedan depositadas en las superficies internas del capacitor. Este fenómeno es el que observaremos las características con respecto a la capacidad para almacenar energía dependen del medio en el que se encuentran introducidos los conductores, en este caso representados por la permitividad eléctrica o ε_0 que como ya había dichoes lo que encontraremos experimentalmente además de que obtendremos el erro con respecto al valor teórico par el dieléctrico que es el aire.

Material y equipo a utilizar

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.

Barra de acrílico

2 cables banana-caimán (1m)

Procedimiento

Primer Experimento

Primero se abrieron las placas a una distancia de separación entre ellas de 6.9 cm. Y esto se midió con la escala que tiene el capacitor integrado; se conectaron las terminales positivas y negativas de las placas al voltímetro.

Con ayuda de una barra de poliesterina se froto con el paño de lana hasta que se cargara y así poder electrificar el capacitor por contacto en la terminal positiva hasta que el voltímetro marcara 7.5 kV de ahí se dejó de electrificar y se comenzó a disminuir la distancia entre las placas 0.5 cm y se tomaron lecturas de como cambiaba el voltaje.

Este paso se repitió durante 3 veces y se anotaron las lecturas que se estaban tomando en la siguiente tabla:

r (cm) V1 (kV) V2 (kV) V3 (kV)

6.9 6.90 7.15 7.00

6.4 6.60 7.05 6.80

5.9 6.50 7.00 6.65

5.4 6.20 6.85 6.50

4.9 6.05 6.50 6.30

4.4 5.80 6.35 6.10

3.9 5.60 6.10 5.90

3.4 5.35 5.80 5.60

2.9 5.00 5.50 5.25

2.4 4.65 5.10 4.85

1.9 4.20 4.60 4.40

1.4 3.65 4.00 3.85

0.9 2.70 3.10 3.00

0.4 1.30 1.90 1.80

Segundo Experimento

En este experimento se analizaran nuevamente las mediciones de voltaje pero ahora afectando el diacrilico y el aire.

Como se realizó el experimento anterior las placas del capacitor se abrieron a una distancia de 3.6 cm pero ahora se introdujeron entre ellas 6 placas de diacrilico de más o menos el mismo grosor. El capacitor se cargó de igual manera que en el experimento anterior pero lo máximo a lo que se cargó fueron 2.5 kV. Se comenzaron a quitar las placas de diacrilico y se cerraba el capacitor para apretar dichas placas pero nunca que se llegaran a juntar por completo.

Se tomaba la lectura de la distancia y el voltaje el cual se registró en las tablas que se muestran a continuación.

Dieléctrico de acrílico Dieléctrico de aire

r (cm) V1 (kV) V2 (kV) V3 (kV)

3.6 2.5 2.5 2.5

3.0 2.0 2.0 2.3

2.4 1.8 1.6 2.0

1.8 1.1 1.4 1.5

1.2 1.0 1.0 1.1

0.6 0.5 0.3 0.7

r (cm) V1 (kV) V2 (kV) V3 (kV)

3.6 2.5 2.5 2.5

3.0 2.15 2.4 2.4

2.4 2.0 2.1 2.15

1.8 1.9 2.0 2.0

1.2 1.5 1.7 1.6

0.6 1.0 1.1 1.0

...