UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FIS 1200 “B”
Defensa de Laboratorio Tema: CAPACITOR DE PLACAS PLANAS PARALELAS 1.- OBJETIVO
Analizar el Capacitr !e "laca# "lana# "aralela#$ Calc%lar la capacitancia el&ctrica' la cn#tante !iel&ctrica$
2.- FUNDAMENTO TEÓRICO Un capacitr e# %n ele(ent el&ctric )%e al(acena ener*+a ener*+a en ,r(a !e %n par !e cn!%ctre# #epara!# pr %n !iel&ctric$ -T(an! en c%enta la ,r ,r(a !el !el capac apaciitr tr .a )%e )%e /ari aria la capac apaciitanc tanciia$ a$ Al* (%. intere#ante en l# capacitre# 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 cn!%c cn!%ctr tre# e# car*a! car*a!## e# %n (e (e!i !i prp prpic 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# (etlica# paralela# )%e #e in!ican en la *%ra cn#tit%.en l )%e #e !en(ina %n capacitr$
Eddy Max Paredes Gómez
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FIS 1200 “B”
4a ener*+a re)%eri!a para car*ar el !i#p#iti/ !e la *%ra p%e!e prprcinar#e (e!iante %na 5ater+a ac%(%la!r$ Al !e#cnectar#e la 5ater+a' la# placa# )%e!arn car*a!a# p%!i&n!#e %tilizar#e e#ta ener*+a para e6peri(ent# p#terire# p#terir(ente$ E6i#te %n l+(ite para tran#,erir car*a$ Car*ar %n cn!%ctr e)%i/ale a in7ar cn aire %n *l58 (ientra# (# in7a! e#t& el *l5' (# !i,+cil #e 9ace #e*%ir intr!%cien! aire$ En el ca# !e %n cn!%ctr #%ce!e l (i#( .a )%e c%anta (# car*a #e le !&' (# #e incre(enta la !i,erencia !e ptencial$ "r tant p%e!e !ecir#e )%e el incre(ent en la car*a -: e# !irecta(ente prprcinal a la !i,erencia !e ptencial -V' #ien! la cn#tante !e prprcinali!a! la Caa!itan!ia "C#$ E6peri(ental(ente;
4a %ni!a! !e (e!i!a !e la capacitancia #e la !en(ina Faradio . #e la !ene c( la tran#,erencia !e %na car*a !e %n C%l(5 )%e ele/ar a %n cn!%ctr #% ptencial en %n /lti$
Die$%!tri!os & !aa!itores: 4# !iel&ctric# !e#e(pe
=
E
=
E
V d σ ε
=
0 σ
ε
=
V
σ
d
0
conociendo Q
=
Q S
=
σ *S
igualando V d
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=
σ ε
0
=
Q ε S 0
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA V d
=
Q Sε
Sε →
0
0 d
=
Q V
ε =
C
⇒
finalmente C =
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×
0 d
S
Capacitancia en ,%nci=n !e #%# !i(en#ine# *e(&trica# C%an! #e tiene %n !iel&ctric e#te (!ica l# ca(p# el&ctric# entnce#;
3.- MATERIALES Y EQUIPOS • • • • • •
Capacitr !e placa# plana# paralela#$ F%ente !e ali(entaci=n$ Vlt+(etr$ A(plica!r lineal #en#i5le$ Ca5le ca6ial$ >al/an=(etr$
4.- ESQUEMA- MONTAJE
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5.- EJECUCIÓN • •
•
•
Ar(ar el circ%it #e*?n el e#)%e(a !e la *%ra$ S%(ini#trar %na !i,erencia !e ptencial !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 ptencial !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 ptencial 5a#e al capacitr' intr!%cir %n !iel&ctric' !e#cnectan! 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 capacitr 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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1 2 J @ N ' 1 2 J @
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@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$%!tri!o "(a!io# D "!m# d ( "(# * "C# "mm# 2@' 2 100 0' , 10GH
.-AN!LISIS Y CALCULOS Eddy Max Paredes Gómez
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T"#$%&'"(#$)' *'% )#+'% #* S.I. N ' 1 2 J @ N ' 1 2 J @
D "m#
LECTURAS "Diferentes (o$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#
Eddy Max Paredes Gómez
d "m#
( "Nm/C#
* "C# Página
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0$2@
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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/ Cn !iel&ctric; Sin !iel&ctric;
C = C 0
0.5 * 10
=
−7
100 0.1 ∗ 10 100
Eddy Max Paredes Gómez
→
C =
5 ∗ 10
10
−
7
[ F ]
−
→
C 0
=
1 ∗ 10
−
10
[ F ] Página
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P#"# $ ),*0+",0' CARTON/ Cn 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/ Cn 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# capacitre# !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 pc aprecia5le$ A!e(# )%e %n !iel&ctric p%e!e incre(entar la capacitancia en %n ,actr n !e5e #er cn!%ctr$ 4# clc%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
−
−
Eddy Max Paredes Gómez
[ 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 ]
−
Cn !iel&ctric; Sin !iel&ctric;
P#"# $ ),*0+",0'
Cn !iel&ctric Sin !iel&ctric; C 0 = 1 ∗ 10 10 [ F ] P#"# $ ),*0+",0' VIDRIO/ C =
5 ∗ 10
10
−
[ F ]
−
Cn 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 cn#tante 1 cn#tante# !iel&ctrica# !e al*%n# (ateriale# -la# (i#(a# n tiene !i(en#i=n; MADERA -VENESTA @ CARTON @$ VIDRIO @$ #e p%! analizar . /ericar )%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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Si in7%.e la ,r(a !el capacitr 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 cntin%aci=n (#tra(# la# ,r(%la#;
•
A8*,0#0,'$% ) *'% 0#8#0,+'"%
4# capacitre# #e %#an en (ile# !e aparat#' per e6i#ten !# *ran!e# *r%p# l# *0+"9$,0'% ) >## 8'+$0,# . l# ,$)%+",#*% ) #*+# 8'+$0,#. Entre $os e$e!tr.ni!os de ba)a oten!ia e#tn para #intnizar la ,rec%encia De (!%lar A+5 C( ltr# en la# ,%ente# !e p!er$ T%5# 7%re#cente#$ Mantener crriente 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$es #e %#an en centrale# 9i!rel&ctrica#' para c(pen#ar la ,%erza electr(triz !ela 55ina# pri(aria# en l# *enera!re# . en Eddy Max Paredes Gómez
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10
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l# (tre# . planta# in!%#triale# para c(pen#ar la (i#(a ener*+a !e la 55ina#' #e lla(an 5anc !e cn!en#a!re# !e ener*+a reacti/a$
Condensador variale de !na vie"a radio AM#
Condensador con ventilador de !na $lanta
1:.- BIBLIOGRAF?A/ G SerQa.$ F+#ica$ E!$ Mc>raQGill$ G alli!a.GRe#nic$ F%n!a(ent# !e ,+#ica$
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