CONDENSADOR DE PLACAS PARALELAS

OBJETIVOS

Objetivo general

Analizar el funcionamiento de un condensador elemental

Objetivos específicos

1. Analizar la relación entre la intensidad de campo eléctrico y la diferencia de potencial de las placas de un condensador de placas paralelas manteniendo constante la distancia de separación entre ellas.
2. Analizar la relación entre la intensidad de campo eléctrico y la separación entre las placas de un condensador de placas paralelas manteniendo constante la diferencia de potencial entre ellas.

Materiales

• Placas paralelas
• Multímetro
• Resistencia 10 M´Ω
• Jinete
• Sensor de campo eléctrico
• Cables de conexión
• Fuente de alimentación
• Banco óptico

CONDENSADOR DE PLACAS PARALELAS

Se llama condensador a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El condensador está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con mi mismo valor, pero con signos contrarios.

los condensadores pueden conducir corriente continua durante un solo instante, aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna, lo cual lo convierte en un dispositivo muy útil cuando se debe impedir que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico.

Para un condensador se define su capacidad, como la razón entre la carga que posee uno de los conductores y la diferencia de potencial entre ambos, es decir, la capacidad es proporcional a la carga e inversamente proporcional a la diferencia de potencial:

[pic 1]

Condensador de placas paralelas

En su forma más sencilla, un condensador está formado por dos placas metálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas, separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. Por su parte, teniendo una de las placas cargada negativamente (-Q) y la otra positivamente (+Q) y sus cargas son iguales, la carga neta el sistema es 0. Sin embargo, se dice que el condensador se encuentra cargado con una carga Q. Las dos placas paralelas tienen igual área y están separadas A una distancia d como en la figura 1.

[pic 2]

La carga por unidad de área en cada placa es σ=Q/A. Si las placas están muy cercanas de la otra, podemos despreciar los efectos de los extremos y suponer que el campo eléctrico es uniforme entre las placas y cero en cualquier otro lugar. El campo eléctrico entre dos placas está dado por:

                                [pic 3]        

𝜺ₒ Es la constante de permisividad eléctrica del vacío.

La diferencia de potencial entre las placas del condensador, está relacionada con el campo eléctrico entre ellas y la distancia de separación de las mismas, así:

V=Ed

PROCEDIMIENTO

1. Realizamos el montaje mostrado en la siguiente imagen:

[pic 4]

1. Calibramos el medidor de campo eléctrico, para que el valor del campo eléctrico sea cero cuando el voltaje que aplicamos a las placas también sea cero.
2. Conectamos el sensor de campo eléctrico la fuente de voltaje DC (12V).
3. Colocamos el medidor de campo eléctrico(multímetro) en la escala de 20V y ajustamos la lectura a cero, manipulando el botón de corriente de la fuente y con el botón de calibración fina que se encuentra en la parte superior derecha del medidor de campo eléctrico.
4. Analizamos la relación entre el voltaje y el campo eléctrico, separamos las placas del condensador a una distancia de 4 cm y aplicamos un potencial de 20V entre las placas del condensador y determinamos el valor del campo eléctrico con estos datos los registramos en la tabla número 1.
5. Manteniendo la misma distancia repetimos el proceso anterior para los datos 40,60,80,100 y 120 voltios de potencial entre las placas.
6. Para analizar la relación entre la distancia entre las placas del condensador y el campo eléctrico aplicamos un voltaje de 20V entre las placas del condensador. Con los datos que tomamos por medio de la constante en la distancia registramos los datos de los rangos de 4 a 12 m.
7. Ajustamos el voltaje en 25V y la distancia entre las placas en 4 metros. Observamos el valor del campo eléctrico y llevamos este valor a la tabla número 3.

ANÁLISIS

1. Elabore un gráfico de campo eléctrico vs voltaje cuando la distancia de separación entre las placas de un condensador es fija (Tabla 1).

[pic 5]

1. Determine la pendiente de esta gráfica. ¿Qué significa?

Rta: m m =0.0265[pic 6][pic 7]

La pendiente de esta grafica representa la distancia de separación entre las placas del condensador

1. ¿Cómo es la relación entre campo eléctrico entre las placas del condensador y el voltaje aplicado?

Rta: La relación entre el voltaje y el campo eléctrico es lineal y es directamente          proporcional   ya   que   si   el   voltaje   aumenta   el   campo

eléctrico también aumenta en la misma proporción.

1. ¿Si se hubiese tomado datos con una distancia entre las placas del condensador diferente, cambiaría la pendiente de esta gráfica? Explique.

Rta: Si cambiaría la pendiente de la gráfica, pues el valor de la pendiente es la distancia de separación de las placas, y si esta distancia es mayor la pendiente seria mayor, pero si fuese menor la pendiente también sería menor.

...