Informe De Laboratorio N°6 “Condensador de Placas Paralelas ”
Integrantes:
JACKSON URBINA 1181298 EVER ROZO
Norte de Santander San José De Cúcuta Universidad Francisco de Paula Santander 2018
Introducción
Los condensadores son dispositivos que almacenan carga eléctrica, por lo que sus usos son muy variados, ya sea para demostrar varias fórmulas ya planteadas, o para realizar diversas prácticas. Los condensadores de placas paralelas tienen un funcionamiento similar, solo que es más funcional al momento de comprobar cómo influyen diversos factores en los diferenciales de potencial e incluso en el campo eléctrico que se forma entre ambas placas. Por medio del siguiente informe se realizara el respectivo análisis de las preguntas formuladas por la guía de trabajo por medio de los datos tomados en la práctica de laboratorio.
Objetivos Objetivo General
Analizar el funcionamiento de un condensador elemental. Objetivos específicos
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. Analizar la relación entre la intensidad del campo eléctrico y la separación entre las placas de un condensador de placas paralelas, manteniendo constante la diferencia de potencial entre ellas.
Fundamentación Teórica
Básicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico. Va a tener una serie de características tales como capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad, que deberemos aprender a distinguir: Capacidad: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que se suelen utilizar varios de los submúltiplos, tales como microfaradios (µF=10-6 F ), nano faradios (nF=10-9 F) y picofaradios (pF=10-12 F). Tensión de trabajo: Es la máxima tensión que puede aguantar un condensador, que depende del tipo y grosor del dieléctrico con que esté fabricado. Si se supera dicha tensión, el condensador puede perforarse (quedar cortocircuitado) y/o explotar. En este sentido hay que tener cuidado al elegir un condensador, de forma que nunca trabaje a una tensión superior a la máxima. Tolerancia: Igual que en las resistencias, se refiere al error máximo que puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo. Polaridad: Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad superior a 1 µF tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensión prestando atención a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los inferiores a 1µF, a los que se puede aplicar tensión en cualquier sentido, los que tienen polaridad pueden explotar en caso de ser ésta la incorrecta. La diferencia de potencial entre estas placas es igual a V = E*d ya que depende de la intensidad de campo eléctrico y la distancia que separa las placas. También: V =q* d, siendo q carga por unidad de superficie y d la diferencia entre ellas. Para un condensador de placas paralelas de superficie S por placa, el valor de la carga en cada una de ellas es q*S y la capacidad del dispositivo: C = q *S /(q * d )= S / d , Siendo d la separación entre las placas. La energía acumulada en un condensador será igual al trabajo realizado para transportar las cargas de una placa a la otra venciendo la diferencia de potencial existente ellas: W = V*q = (q / C)"q La energía electrostática almacenada en el condensador será igual a la suma de todos estos trabajos desde el momento en que la carga es igual a cero hasta llegar a un valor dado de la misma, al que llamaremos Q.
W = V" dq = (1/C) " (q " dq)= 1/2 (Q2/C ) Si ponemos la carga en función de la tensión y capacidad:, la expresión de la energía almacenada en un condensador será: W = 1/2 " C " V2 medida en unidades de trabajo. Dependiendo de superficie o Área de las placas su fórmula de capacidad es C = A/ 4*d Cuando se hable del campo eléctrico, se utiliza comúnmente la fórmula: Q/Eo*A, donde Eo es la permisividad eléctrica en el vacío.
Desarrollo de la práctica
La práctica de laboratorio consistía en llenar 3 tablas donde cada una condiciones planteadas, por medio de la información suministrada de un multímetro que nos mostrara el diferencial de potencial a una escala de 200v, y otro multímetro que nos dará el valor del campo en una escala de 20v. La tabla 1 consistía en dejar la distancia entre ambas placas constante, y únicamente aplicar aumentos de voltaje para ver a cuanto equivale el campo eléctrico en ese caso; se tomaban 6 datos aumentando de a 20 voltios por intervalo. La tabla 2 consistía en dejar un voltaje constante e ir modificando la distancia entre las placas para ver como influía en el valor del campo eléctrico; se tomaban 6 datos aumentando la distancia 2cm por intervalo. La tabla 3 consistía en hallar el valor del campo a una distancia y un voltaje establecidos por la misma tabla, para luego ir variando el voltaje y buscar a que distancia se presentaba nuevamente el mismo valor del campo; se tomaban 4 datos aumentando 25v por intervalo.
Análisis de resultados y respuestas a preguntas 1. Elabore un gráfico de Campo Eléctrico vs Voltaje cuando la distancia de separación
entre las placas de un condensador es fija. (Tabla 1) Rta: Tabla 1- d=4cm=0,04m
V
E 0,60 1,19 1,80 2,45 3,01 3,67
20 40 60 80 100 120
2. Determine la pendiente de esta gráfica, ¿Qué significa? Rta: − , − ,
= ,
El término positivo de la pendiente nos permite saber su constante de proporcionalidad, y según como sus variables de Voltaje contra Campo en esta fórmula: V=E*d demuestra esa relación, podemos determinar que la pendiente con respecto a la distancia será negativa si se toma respecto al campo. 3. ¿Cómo es la relación entre el Campo eléctrico entre las placas del condensador y el
voltaje aplicado? Rta: Son directamente proporcionales, debido a que un aumento en el voltaje significó
un aumento en el Campo Eléctrico. Esa relación también se puede notar en la formula V=E*d 4. Si se hubiese tomado datos con una distancia entre las placas del condensador
diferente, ¿Cambiaría la pendiente de esta gráfica? Rta: Un aumento o disminución de la distancia hubiera cambiado drásticamente el
valor del campo eléctrico, pero la pendiente sería siendo positiva y demostrando que es directamente proporcional el voltaje y el campo. 5. Grafique con los datos de la tabla 2, la relación entre el campo eléctrico y la distancia
de separación de las placas del condensador cuando el voltaje es constante.
Rta: Tabla 2- V=20v d(cm)
E
4 6 8 10 12 14
0,60 0,36 0,25 0,28 0,14 0,11
6. Determine la pendiente de esta gráfica. ¿Qué representa? Rta: − ,.−,
= −,
La pendiente resultante es negativa, esto demuestra la proporcionalidad existente entre la distancia y el campo eléctrico ya que en la tabla se puede notar como va descendiendo la línea en la gráfica. 7. ¿Cómo es la relación entre el Campo eléctrico entre las placas del condensador y la
distancia de separación entre ellas? Rta: Son inversamente proporcionales debido a que un aumento en la distancia
significa un decrecimiento en el valor del Campo eléctrico. Esto también se puede ver reflejado en la fórmula: V= E*d. 8. Con la tabla 3 elabore un gráfico de Voltaje vs distancia entre las placas. Rta: Tabla 3 – E= 0,73 V
d(cm)
25 50 75 100 125
4 7,5 11 13,8 16,2
9. Determine la pendiente de esta gráfica. ¿Qué relación tiene? Rta: − = , ,−
La pendiente representa su proporcionalidad, se podría decir que es muy parecida a la pendiente de la Tabla 1, pero esta aumenta a menor cantidad, aunque en ambos casos de demuestra un caso de proporcionalidad directa, ya que el aumento del uno influye totalmente en el aumento del otro cuando el valor del campo permanece constante. 10. Si las placas de un condensador cargado, se acercan entre sí, ¿Qué sucede con la
diferencia de potencial, la capacidad y la energía almacenada? Rta: La diferencia de potencial será la misma, debido a que el voltaje aplicado a las
placas no va a variar. La capacidad aumentara debido a su proporcionalidad directa con la superficie y su proporcionalidad inversa a la distancia. La energía almacenada será mayor debido al aumento del campo. 11. Para que sirve un condensador? Rta: un condensador es un elemento capaz de almacenar energía eléctrica.
Interiormente consta de dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico, cuando conectamos el condensador a una fuente de voltaje, comienza a circular corriente por el circuito y una de las placas adquiere carga negativa y la otra positiva, al apagar la fuente de voltaje, si conectamos alguna carga (ej: una resistencia) al condensador, comenzará a circular corriente desde el condensador hacia la carga, hasta descargarse.
Conclusiones
Los condensadores de placas paralelas tienen usos muy variados que son de gran utilidad. El voltaje con respecto al campo eléctrico con una distancia constante, y el voltaje con respecto a la distancia con un valor de campo eléctrico constante son directamente proporcionales. La distancia y el campo eléctrico con un diferencial de potencial constante son inversamente proporcionales. Al acercarse las placas de un condensador, lo único que no varia es el diferencial de potencial.
Recomendaciones
Tomar con precaución las placas para que estas no esten torcidas al momento de medir el campo, ya que puede variar el resultado mostrado. Fijarse que se este dando el voltaje establecido. Al fijar el voltaje, ver que este no varíe luego de un rato, así que lo mejor es esperar a que muestre un mismo resultado y se quede así por un tiempo. Acomodar la distancia entre las placas a como estaban antes de empezar la práctica para dejar todo en orden.
Bibliografía
http://www.planetaelectronico.com/cursillo/tema2/tema2.3.html
http://html.rincondelvago.com/condensador-de-placas.html
Guías de Laboratorio Electricidad Y Magnetismo UFPS
