Capacitor de Placas Planas Paralelas

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FIS 1200 “B”

Defensa de Laboratorio Tema: CAPACITOR DE PLACAS PLANAS PARALELAS 1.- OBJETIVO  

Analizar el Capacitr !e "laca# "lana# "aralela#$ Calc%lar la capacitancia el&ctrica' la cn#tante !iel&ctrica$

2.- FUNDAMENTO TEÓRICO Un capacitr e# %n ele(ent el&ctric )%e al(acena ener*+a ener*+a en ,r(a !e %n par !e cn!%ctre# #epara!# pr %n !iel&ctric$ -T(an! en c%enta la ,r ,r(a !el !el capac apaciitr tr .a )%e )%e /ari aria la capac apaciitanc tanciia$ a$ Al* (%. intere#ante en l# capacitre# e# el ca(p el&ctric )%e e# %ni,r(e en el centr per n en la# rilla# !e la# placa# plana# (# e#pec+ca(ente$

CAPACITANCIA Y DIELECTRICOS C%al)% C%al)%ier ier ca(p ca(p el& el&ctr ctric ic entre entre cn!%c cn!%ctr tre# e# car*a! car*a!## e# %n (e (e!i !i prp prpic ici i para para al(a al(ace cena narr ener ener*+ *+a a el&c el&ctr tric ica$ a$ "r e3e( e3e(pl pl  la# la# plac placa# a# (etlica# paralela# )%e #e in!ican en la *%ra cn#tit%.en l )%e #e !en(ina %n capacitr$

Eddy Max Paredes Gómez

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1


FIS 1200 “B”

4a ener*+a re)%eri!a para car*ar el !i#p#iti/ !e la *%ra p%e!e prprcinar#e (e!iante %na 5ater+a  ac%(%la!r$ Al !e#cnectar#e la 5ater+a' la# placa# )%e!arn car*a!a# p%!i&n!#e %tilizar#e e#ta ener*+a para e6peri(ent# p#terire# p#terir(ente$ E6i#te %n l+(ite para tran#,erir car*a$ Car*ar %n cn!%ctr e)%i/ale a in7ar cn aire %n *l58 (ientra# (# in7a! e#t& el *l5' (# !i,+cil #e 9ace #e*%ir intr!%cien! aire$ En el ca# !e %n cn!%ctr #%ce!e l (i#( .a )%e c%anta (# car*a #e le !&' (# #e incre(enta la !i,erencia !e ptencial$ "r tant p%e!e !ecir#e )%e el incre(ent en la car*a -: e# !irecta(ente prprcinal a la !i,erencia !e ptencial -V' #ien! la cn#tante !e prprcinali!a! la Caa!itan!ia "C#$ E6peri(ental(ente;

4a %ni!a! !e (e!i!a !e la capacitancia #e la !en(ina Faradio . #e la !ene c( la tran#,erencia !e %na car*a !e %n C%l(5 )%e ele/ar a %n cn!%ctr #% ptencial en %n /lti$

Die$%!tri!os & !aa!itores: 4# !iel&ctric# !e#e(pe
=

E

=

E

V d σ ε

=

0 σ

ε

=

V

σ

d

0

conociendo  Q

=

Q S

=

σ *S

igualando V d


=

σ ε

0

=

Q ε S 0

Página

2

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA V d

=

Q Sε

Sε →

0

0 d

=

Q V

ε =

C

⇒

finalmente C =

FIS 1200 “B”

×

0 d

S

Capacitancia en ,%nci=n !e #%# !i(en#ine# *e(&trica# C%an! #e tiene %n !iel&ctric e#te (!ica l# ca(p# el&ctric# entnce#;

3.- MATERIALES Y EQUIPOS • • • • • •

Capacitr !e placa# plana# paralela#$ F%ente !e ali(entaci=n$ Vlt+(etr$ A(plica!r lineal #en#i5le$ Ca5le ca6ial$ >al/an=(etr$

4.- ESQUEMA- MONTAJE


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FIS 1200 “B”

5.- EJECUCIÓN • •

•

•

Ar(ar el circ%it #e*?n el e#)%e(a !e la *%ra$ S%(ini#trar %na !i,erencia !e ptencial !e inter/al# !e @0 /lti# . para ca!a %n !e e#t# inter/al# (e!ir la car*a -e6cept%an! el ?lti($ S%(ini#trar %n !i,erencial !e ptencial !e 100 V . /ariar la !i#tancia !e #eparaci=n !e la# placa# !e#!e 2 (( . para ca!a %n !e e#t# inter/al#' (e!ir la car*a$ Dan! %na !i,erencia !e ptencial 5a#e al capacitr' intr!%cir %n !iel&ctric' !e#cnectan! la ,%ente (e!ir la car*a' l%e* )%itar el !iel&ctric . (e!ir la car*a #in !iel&ctric$

6.- OBTENCIÓN Y REGISTRO DE DATOS D!i(etr !e la# placa# !el capacitr c($ !!i#tancia !e #eparaci=n !e la# placa# (($ V/lta3e (e!i! V$ :Car*a (e!i!a C$ N LECTURAS "Diferentes (o$ta)es# ' D "!m# d "mm# ( "(# * "C# Die$%!tri!o Eddy Max Paredes Gómez

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4


1 2  J @  N ' 1 2  J @

FIS 1200 “B”

@0 0'0 10GH 100 0'2@ 10 GH 1@0 0'J  10GH 200 0'@  10GH 2@0 0'@  10 GH 2K0 0'  10 GH LECTURAS "Diferentes Distan!ias# d "mm# ( "(# * "C# Die$%!tri!o GK 2 2'J  10 J 1'J 10GK  1 10GK K 0'K  10GK 10 0'H  10GK

2

2@' D "!m#

AIRE

100

2@' N ' 1

-1 N ' 1

AIRE

LECTURAS "Die$%!tri!o +adera# D "!m# d ( "(# * "C# "mm# 2@'  100 0'@ , 10GH Sin Die$%!tri!o "(a!io# D "!m# d ( "(# * "C# "mm# 2@'  100 0'1 , 10GH LECTURAS "Die$%!tri!o Cart.n# D "!m# d ( "(# * "C# "mm# 2@' 2 100 1'J , 10G H

-1 N ' 1

-1

Sin Die$%!tri!o "(a!io# D "!m# d ( "(# "mm# 2@' 2 100

* "C# 0'2@ , 10GH

LECTURAS "Die$%!tri!o (idrio# D "!m# d ( "(# * "C# "mm# 2@' 2 100 1' , 10GH Sin Die$%!tri!o "(a!io# D "!m# d ( "(# * "C# "mm# 2@' 2 100 0' , 10GH

.-AN!LISIS Y CALCULOS Eddy Max Paredes Gómez

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5


FIS 1200 “B”

T"#$%&'"(#$)' *'% )#+'% #* S.I. N ' 1 2  J @  N ' 1 2  J @

D "m#

LECTURAS "Diferentes (o$ta)es# d "m# ( "(# * "C# Die$%!tri!o GH @0 0'1 10 100 0'2@ 10 GH 1@0 0'J  10GH 200 0'@  10GH 2@0 0'@  10 GH 2K0 0'  10 GH LECTURAS "Diferentes Distan!ias# d "m# ( "(# * "C# Die$%!tri!o GK 0'002 2'J  10 0'00J 1'J 10 GK 0'00 1 10GK 0'00K 0'K  10 GK 0'010 0'H  10 GK

0'00 0'2@ 2 D "!m#

0'2@

AIRE

100

AIRE

N ' 1 --1

LECTURAS "Die$%!tri!o +adera# D "m# d "m# ( "Nm/C# * "C# 0$2@ 0$00 100 0'@ , 10GH Sin Die$%!tri!o

N ' 1 --1

LECTURAS "Die$%!tri!o Cart.n# D "m# d "m# ( "Nm/C# * "C# 0$2@ 0$002 100 1'J , 10GH Sin Die$%!tri!o

N ' 1 ---

D "m#

d "m#

( "Nm/C#

* "C#

0$2@

0$00

100

0'1 , 10GH

D "!m#

d "m#

( "Nm/C#

* "C#

0$2@

0$002

100

0'2@ , 10G H

LECTURAS "Die$%!tri!o (idrio# D "m# d "m# ( "Nm/C# * "C# 0$2@ 0$002 100 1' , 10GH Sin Die$%!tri!o D "m#


d "m#

( "Nm/C#

* "C# Página

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1

0$2@

FIS 1200 “B”

0$002

0' , 10GH

100

CAPACITANCIA P#"# ),&"$+% V'*+#%/ 1$G C =

C =

0.10 ∗ 10

2.5 ∗10

−10

C =

2.5 ∗ 10

@$G

C =

7

C =

→

C =

0.25 ∗ 10

−7

→

100

2.6667 ∗ 10

−10

[ F ]

J$G

C =

0.5 ∗ 10

−7

→

200

[ F ]

0.65 ∗ 10

7

−

→

C =

250

2.46 ∗ 10

2$G

−

150 −10

[ F ]

[ F ]

0.4 ∗ 10

C =

10

−

2 ∗10

C =

→

50

$G

C =

−7

−10

2.6 ∗ 10

−10

[ F ]

$G

C =

0.69 ∗ 10

−7

→

280

[ F ]

P#"# ),&"$+% D,%+#$0,#%/ Utilizan! la ec%aci=n !e;

C = ε 0 *

S d

[ F ]

Lrea; S = π ∗ ε

=

D 2

= π

4

8.854 * 10

*

12

−

#0.256 m" 2

=

4

[ N

1

−

0.05147 ! m 2 

m 2 C 2 ] −

O5ten!r+a(#; 1$G C = 2.27858 ∗ 10 10 [ F ] J$G C = 5.69644 ∗ 10 11 [ F ] 2$G C = 1.1$929 ∗ 10 10 [ F ] @$G C = 4.55715 ∗ 10 11 [ F ] $G C = 7.59525 ∗ 10 11 [ F ] −

−

−

−

−

Ahora Variando en el Dieléctrico:

P#"# $ ),*0+",0' MADERA VENESTA/ Cn !iel&ctric; Sin !iel&ctric;

C = C 0

0.5 * 10

=

−7

100 0.1 ∗ 10 100


→

C =

5 ∗ 10

10

−

7

[ F ]

−

→

C 0

=

1 ∗ 10

−

10

[ F ] Página

7


FIS 1200 “B”

P#"# $ ),*0+",0' CARTON/ Cn Diel&ctric;

C =

Sin !iel&ctric;

C 0

1.4 ∗ 10

=

−

7

C = 1.4 ∗ 10

→

100 0.25 ∗ 10

−

[ F ]

−9

7

C 0

→

100

2.5 ∗ 10

=

−

10

[ F ]

P#"# $ ),*0+",0' VIDRIO/ Cn Diel&ctric;

C =

Sin !iel&ctric;

C 0

1.6 ∗ 10

=

−7

C = 1.6 ∗ 10

→

100 0.$ ∗ 10

−9

−7

→

100

C 0

=

$ ∗10

−

[ F ]

10

[ F ]

PARA LA CONSTANTE ELECTRICA 012 k =

MADERA k =

C C 0

=

C

=

capaci tan cia con dielectric o

C 0

capaci tan cia %in dielectric o

CARTON

5 * 10

−

1 * 10

−

10

10

=

k =

5

C C 0

=

VIDRIO 1.4 * 10

−

2.5 * 10

−

9

10

=

5 .6

k =

C C 0

=

1.6 * 10 $ * 10

−

9

10

−

=

5.$$

.- CONCLUSIONES •

•

•

•

•

Se analiz )%e l# capacitre# !e "laca# "lana# "aralela# #n in#tr%(ent# el&ctric# (%. ?tile# para al(acenar ener*+a$ Si la !i#tancia !e #eparaci=n e# *ran!e la capacitancia !i#(in%.e$ Si el /lta3e e# /aria! la Capacitancia #%,re %n incre(ent pc aprecia5le$ A!e(# )%e %n !iel&ctric p%e!e incre(entar la capacitancia en %n ,actr  n !e5e #er cn!%ctr$ 4# clc%l# #n l# #i*%iente#; CAPACITANCIA P#"# ),&"$+% V'*+#%/

P#"# ),&"$+% D,%+#$0,#%

1$G 2$G

1$G 2$G

[ F ] 10 C = 2.5 ∗10 [ F ] C =

2 ∗10

10

−

−


[ F ] 10 [ F ]

10

2.27858 ∗ 10

−

C = 1.1$929 ∗ 10

−

C =

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$G C = 2.6667 ∗ 10 10 [ F ] J$G C = 2.5 ∗ 10 10 [ F ] @$G C = 2.6 ∗ 10 10 [ F ] @$G 10 $G C = 2.46 ∗ 10 [ F ] P#"# $ ),*0+",0' MADERA/ C!RTON/

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$G J$G

−

−

−

C =

C =

7.59525 ∗ 10

−11

[ F ]

C =

5.69644 ∗ 10

−11

[ F ]

4.55715 ∗ 10

11

−

[ F ]

−

Cn !iel&ctric; Sin !iel&ctric;

P#"# $ ),*0+",0'

Cn !iel&ctric Sin !iel&ctric; C 0 = 1 ∗ 10 10 [ F ] P#"# $ ),*0+",0' VIDRIO/ C =

5 ∗ 10

10

−

[ F ]

−

Cn Diel&ctric; Sin !iel&ctric;

C = 1.6 ∗ 10

C 0

=

−9

C = 1.4 ∗ 10

C 0

=

−9

2.5 ∗ 10

−

[ F ] 10

[ F ]

[ F ]

$ ∗10

−

10

[ F ]

Ta(5i&n #e 9a p!i! calc%lar la cn#tante 1 cn#tante# !iel&ctrica# !e al*%n# (ateriale# -la# (i#(a# n tiene !i(en#i=n; MADERA -VENESTA @ CARTON @$ VIDRIO @$  #e p%! analizar . /ericar )%e e,ecti/a(ente 1345

.- CUESTIONARIO/ •

7S, *# ),%+#$0,# ) %8#"#0,9$ ) *#% 8*#0#% )* 0#8#0,+'" +,$) # : 0#$+' % *# 0#8#0,+#$0,# *0+",0#; 4# !iel&ctric# !e#e(pe
ε 0

*

C

ε 0

*

=

=

S d S

'e emplazando & en & d & el & 0

NO EPISTE CA"ACITANCIA E4ECTRICA

0

C 0! F  =

•

7T,$ #*<$# ,$=$0,# $ *# 0#8#0,+#$0,# *0+",0# *# &'"(# ) 0'$%+"00,9$ )* 0#8#0,+'";


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FIS 1200 “B”

Si in7%.e la ,r(a !el capacitr en la capacitancia' a (a.r rea (a.r #er la capacitancia el&ctrica$ Tant la ,r(a !e la# placa# c( la nat%raleza !el (aterial !iel&ctric #n #%(a(ente /aria5le# en !i#e<$ A cntin%aci=n (#tra(# la# ,r(%la#;

•

A8*,0#0,'$% ) *'% 0#8#0,+'"%

4# capacitre# #e %#an en (ile# !e aparat#' per e6i#ten !# *ran!e# *r%p# l# *0+"9$,0'% ) >## 8'+$0,# . l# ,$)%+",#*% ) #*+# 8'+$0,#. Entre $os e$e!tr.ni!os de ba)a oten!ia e#tn para #intnizar la ,rec%encia De (!%lar A+5 C( ltr# en la# ,%ente# !e p!er$ T%5# 7%re#cente#$ Mantener crriente en el circ%it . e/itar ca+!a# !e ten#i=n$ "r l *eneral e)%ip# electr=nic# t/ ra!i c(ara# etc$ • • • •

Los ind6stria$es #e %#an en centrale# 9i!rel&ctrica#' para c(pen#ar la ,%erza electr(triz !ela 55ina# pri(aria# en l# *enera!re# . en Eddy Max Paredes Gómez

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l# (tre# . planta# in!%#triale# para c(pen#ar la (i#(a ener*+a !e la 55ina#' #e lla(an 5anc !e cn!en#a!re# !e ener*+a reacti/a$

Condensador variale de !na vie"a radio AM#

Condensador con ventilador de !na $lanta

1:.- BIBLIOGRAF?A/ G SerQa.$ F+#ica$ E!$ Mc>raQGill$ G alli!a.GRe#nic$ F%n!a(ent# !e ,+#ica$


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