Cuestionario previo 5 de laboratorio de electricidad y magnetismo. 1. Defne Defne el concepto de capacitan capacitancia cia y menciona menciona cuáles son son sus unidades en el Sistema Internacional (SI). En electricidad y magnetismo, la capacidad eléctrica o capacitancia, es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacidad eléctrica también es una medida de la cantidad de la energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. condensador. atemáticamente, la capacitancia, es una relaci!n entre la diferencia de potencial "v#, e$istente entre un par de placas aisladas y la carga eléctrica eléctrica almacenada en en este, y se describe con la e$presi!n%
C4 &'( donde% C es la capacitancia medida faradios "f# & es la carga almacenada y se mide en coulomb "C# ( es la diferencia de potencial medida en volts "v# La capacitancia siempre es una cantidad positiva y puesto que la diferencia de potencial aumenta a medida que la carga almacenada se incrementa, la proporci!n proporci!n & ' ( es constante para un capacitor dado. La capacitancia tiene la unidad del )*+ coulomb por volt. La unidad de capacitancia es el farad "-#, en onor a icael -araday.
2. ¿Qué es un capac capacitor itor y cómo unciona unciona /n condensador o capacitor, es un componente eléctrico que almacena carga eléctrica, para liberarla posteriormente. 0ara almacenar la carga eléctrica, utili1a dos placas o super2cies conductoras en forma de láminas separadas por un material dieléctrico )aislante. Estas placas son las que se cargarán eléctricamente cuando lo conectemos a una batería o a una fuente de poder. poder. Las placas se cargarán con la misma cantidad de carga )q pero con distintos signos )positivo y negativo. /na ve1 cargado ya tenemos entre las dos placas una diferencia de potencial, y estará preparado para soltar esta carga cuando lo conectemos a un receptor de salida.
olina L!pe1 3iego /lises
/n condensador no se descarga instantáneamente, imaginemos un autom!vil que viaa a 677 8m'r, y después de acelerar un poco llega a los 697 8m'r, para incrementar esos 97 8m' r, se requiri! de un tiempo, lo mismo para con el capacitor, no podríamos descargarlo directamente, sino que ay un periodo transitorio.
!. ¿Qué es material material dieléc dieléctrico trico y "ue es el campo campo eléctrico eléctrico de ruptura *e denomina dieléctrico al material mal conductor de electricidad, por lo que puede ser utili1ado como aislante eléctrico. El material eléctrico que separa a las placas del capacitor, puedes ser aire, papel, aluminio, cerámica y ciertos plásticos La ruptura dieléctrica se produce cuando el campo eléctrico entre dos conductores supera un valor crítico E c, saltando una cispa en el vacío, o quemando el dieléctrico que pueda aber en medio. Esto limita la carga que se puede almacenar en las placas de un condensador. Como sabemos, un campo eléctrico da lugar a peque:os despla1amientos de las cargas ligadas en las moléculas del dieléctrico, si el campo eléctrico al que el dieléctrico se ve sometido es muy fuerte, la corriente eléctrica se incrementará rápidamente rápidamente y esta puede despla1ar despla1ar a los electrones de las moléculas del dieléctrico, de tal manera que se da una ruptura dieléctrica del material, con lo que el dieléctrico puede volverse un conductor. En el lugar en donde ocurre la ruptura aparece una cispa o arco eléctrico, que puede provocar la fusi!n, quemadura o agrietamiento del dieléctrico. El campo eléctrico má$imo que puede resistir un material dieléctrico sin que se produ1ca una ruptura recibe el nombre de rigide1 eléctrica o campo de ruptura.
#. $la%ora $la%ora una ta%la ta%la donde donde se indi"ue indi"ue el &alor de la permiti permiti&idad &idad eléctrica' la permiti&idad eléctrica relati&a y el campo eléctrico de ruptura de al menos 1 materiales dieléctricos. aterial*
Const Consta a
olina L!pe1 3iego /lises
Rigid Rigidez ez
Permit Permitivi ividad dad
Aire seco a 1 atm Baquelita Vidrio Mica Plástico de nitrocelulosa Papel parafnado Caucho Teón Aceite de transormador
nte dieléctr ica. 6.777;
eléctrica.
<
=.7 =.5 5.7 ?.7
6; 66> 977 957
9.7
56
<.7 9.7 @.7
9> 5? 6;
+. In&esti,ue In&esti,ue el modelo modelo matemátic matemático o "ue relaciona relaciona el campo eléctrico de una ruptura con la dierencia de potencial má-ima "ue se le puede aplicar a un capacitor. En un condensador de2nimos el potencial de ruptura como la má$ima diferencia de potencial que podemos establecer entre sus placas antes de que se produ1ca la ruptura del dieléctrico situado entre las mismas )notar que el potencial de ruptura corresponde al valor de la diferencia de potencial entre las placas del condensador cuando se a alcan1ado el campo de ruptura en el dieléctrico. El potencial de ruptura determinará la carga má$ima & que se puede almacenar en las placas del condensador%
&ma$4 C (r donde% C es la capacidad del condensador
olina L!pe1 3iego /lises
En un condensador es recomendable tener un dieléctrico entre las placas con un campo de ruptura grande, de modo que el potencial de ruptura sea grande y, así, la carga má$ima puede almacenarse en el condensador sea mayor. mayor.