UNIVERSIDAD DE SONORA SONORA CAMPUS HERMOSILLO
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE CIVIL Y MINAS INGENIERO MINERO REPORTE 4 “CAPACITANCIA”
LABORATORIO DE FISICA III
ALUMNO: DAVID ESTEBAN GASTELUM NEVAREZ
HERMOSILLO, SONORA 03 DE OCTUBRE DEL 2014
PRÁCTICA NÚMERO 4
CAPACITANCIA I. Objetivos. 1!C"#$%&'(&% )* +'-./' .-* (&) -"'(&'*("% -"#" *)#*-&'*("% (& -*%* 2!O&%*% &) &+&-5" 6& 5.&'& ' #*5&%.*) (.&)7-5%.-" "%& )* -*$*-.5*'-.* (& ' -"'(&'*("% 8 #&(.% )* -"'5*'5& (.&)7-5%.-* (& (.-9" #*5&%.*) 3!I'&5.*% )* )&8& (& )" -"'(&'*("%& 6& & -"'&-5*' &' &%.& 8 &' $*%*)&)"
II. Material: 1!B"5&))* (& L&8(&' 2!G&'&%*("% (& -*%* 3!D&-*%*("% (& "5&))* (& L&8(&' P&(& &% ' -*)& -"' +"%%" *.)*'5&; 4!C"'(&'*("% (& $)*-* $*%*)&)* <!C*$*-.5/#&5%" =!L)*& A))&' >!C*)& $*%* -"'&?./' @!C*5%" -"'(&'*("%& -"#&%-.*)& !M*5&%.*) (.&)7-5%.-" *-%).-", #*(&%*, .(%.", &5-;
III. Procedimiento: Nota: Todas las observaciones mediciones !"e realice sobre los #en$menos est"diados% an$telas en las &ojas !"e se ane'an en la secci$n llamada bit(cora Primer objetivo: Com)render la #"nci$n b(sica del condensador. 1!C")"6& )* "5&))* (& L&8(&' "%& '* *& *.)*'5& 2!C"'&-5& -"' *)*#%& )* "5&))* (& L&8(&' *) &'&%*("% (& -*%*: U'* $)*-* * )* 5&%#.'*) $".5.* (& 75& 8 )* &'(* $)*-*, * )* 5&%#.'*) &)7-5%.-* '&*5.* U& -.'5* *(9&.* " -*)& -"' -*.#' &' &* )* '&-&.(*(, $*%* *&%*% &' -"'5*-5" &)7-5%.-" 3 A--."'& &) &'&%*("% (& -*%* $*%* 6& )* "5&))* 6&(& -*%*(* 4 T%*'-%%.(" '" 1< &'(", (&5&'* &) &'&%*("% (& -*%* 8 (&-"'&-5& )" *)*#%& (& )* "5&))*
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*e+"ndo objetivo: Observar el e#ecto !"e tiene "n material diel,ctrico sobre la ca)acitancia de "n ca)acitor medir la constante diel,ctrica de dic&o material. Cada miembro del e!"i)o deber( reali-ar al menos "na medici$n de la constante diel,ctrica. 1 C"'&-5& &) #&(.("% (& -*$*-.5*'-.* -*$*-.5/#&5%"; * )* 5&%#.'*)& &)7-5%.-* (& )* $)*-* (&) -*$*-.5"% (& $)*-* $)*'* $*%*)&)*, -"#" & .'(.-* &' )* %* 1*
2! S&)&--."'& )* &-*)* *$%"$.*(* (&) #&(.("%, $%&."'*'(" &) "5/' 6& -"%%&$"'(* *) %*'" (&&*(" S& %&-"#.&'(* 6& &#$.&-& &%.-*'(" . )* &-*)* # $&6&* $&(& #&(.% &) *)"% (& )* -*$*-.5*'-.* E' -*" (& '" &% *, & &) ..&'5& %*'" #*8"% U5.).-& &5& $%"-&(.#.&'5" 9*5* 6& &) -*$*-.5/#&5%" $&(* $%"$"%-."'*% )* )&-5%* (& -*$*-.5*'-.*
Nota: C"ando "na determinada escala es rebasada en el m('imo valor !"e )"ede medir% el medidor indica el nmero "no% !"e es "na se/al de !"e el ran+o de la escala &a sido s")erado se tiene !"e )asar a otra maor. 3! C")"6& ' #*5&%.*) (.&)7-5%.-" &'5%& )* $)*-* (&) -*$*-.5"%, $%"-%*'(" 6& '" 6&(& *.%& &'5%& &) (.&)7-5%.-" 8 )* $)*-* (&) -*$*-.5"%, -"#" & .'(.-* &' %* 1 E .#$"%5*'5& 6& )* $)*-* (&) -*$*-.5"% #*'5&'*' &) $*%*)&).#" &'5%& &))* 4!B*" &* -"'(.-."'&, "&%& &) &+&-5" 6& 5.&'& &) #*5&%.*) (.&)7-5%.-" "%& &) *)"% (& )* -*$*-.5*'-.*, %&$&-5" * )* -*$*-.5*'-.* -*'(" 9*8* *.%& &'5%& )* $)*-* -"'(-5"%* D&$7 (& &5* "&%*-./', #.(* )* -*$*-.5*'-.* (&) -*$*-.5"% -"' (.&)7-5%.-" <! E'&.(*, %&5.%& &) #*5&%.*) (.&)7-5%.-" 5&'.&'(" &) -.(*(" (& '" #"&% )* &$*%*-./' (& )* $)*-* (&) -*$*-.5"% $"%6& & .'5%"(-.%* ' &%%"% &?$&%.#&'5*) =! R&$.5* &) $%"-&(.#.&'5" * $*%5.% (&) $*" '#&%" 3 9*5* &) < $*%* (" $)*-* (.&)7-5%.-* R&-&%(& 6& (&&% 5&'&% ' *)"% (& -*$*-.5*'-.* -"' &) #*5&%.*) &'5%& )* $)*-* 8 ' *)"% (& -*$*-.5*'-.* -"' *.%& &'5%& )* #.#* >! R&$.5* )" $*" 3, 4 8 < $*%* 3 8 4 $)*-* (.&)7-5%.-*
Tercer objetivo. 1 P*%* &5& "&5.", $%.#&%*#&'5& &)&--."'& 5%& -*$*-.5"%& (.+&%&'5& 8 #.(* -"' &) -*$*-.5/#&5%" )* -*$*-.5*'-.* (& -*(* '" $"% &$*%*(" 2! E'&.(*, -"'&-5& )" 5%& -*$*-.5"%& &' &%.& 8 #.(* )* -*$*-.5*'-.* (& &5* *"-.*-./' -"#" & .'(.-* &' )* %* 2
3! C"#$*%& &) %&)5*(" "5&'.(" (& )* #&(.-./' *'5&%."% -"' &) *)"% 6& $%&(.-& )* &?$%&./' 5&/%.-* S"' .*)& D.&%&' #-9" 4!D& )* #.#* #*'&%* 6& &' &) -*" *'5&%."% -"'&-5& )" #.#" -*$*-.5"%& &' $*%*)&)" 8 #.(* -*$*-.5*'-.* -"' &) -*$*-.5/#&5%", 5*) -"#" & .'(.-* &' )* %* 3
< C"#$*%& &) %&)5*(" "5&'.(" (& )* #&(.-./' *'5&%."% -"' &) *)"% 6& $%&(.-& )* &?$%&./' 5&/%.-* S"' .*)& D.&%&' #-9"
4. Res"ltados. P%.#&% "&5."
01 C"ando toc$ "na de las )lacas del ca)acitor 2*e descar+$3 Al tocar la placa exterior del capacitor no se pudo notar ningún cambio, pero al tocar la placa interior este libero una pequeña descarga.
1 C"ando se "nieron las dos )lacas con el alambre% se descar+$ la botella de 5eden3 Al unir las dos placas la descarga fue mucho más grande. Se noto que al acercar el cable que estaba conectado a la placa exterior, a la placa interior, la descarga fue fuerte.
*e+"ndo objetivo. 1 E?$).6& &' &) ..&'5& -*'(" &) &+&-5" 6& "&%/ &' &) *)"% (& )* -*$*-.5*'-.* -*'(" .'5%"(" &) #*5&%.*) (.&)7-5%.-" &' &) -"'(&'*("%: La capacitancia siempre fue mayor con un material dieléctrico comparada con la del ac!o. 2 C"' )* -*$*-.5*'-.* (&) -*$*-.5"% -"' #*5&%.*) (.&)7-5%.-" CJ; 8 -"' )* -*$*-.5*'-.* -"%%&$"'(.&'5& -"' *.%& &'5%& )* $)*-* CV;, "5&'* &) *)"% (& )* -"'5*'5& (.&)75%.-* J 3 D*(" 6& & 9.-.&%"' #&(.-."'& $*%* 1, 2, 3 8 4 $)*-* (.&)7-5%.-*, & "5&'(%' 4 *)"%& (& -"'5*'5& (.&)7-5%.-* 4 C"' )" -*5%" *)"%& "5&'*: ! L* -"'5*'5& (.&)7-5%.-* $%"#&(." ! L* (&.*-./' $%"#&(." ! E) &%%"% $"%-&'5*) "ara calcular la constante dieléctrica # se usa la expresi$n% #& '() ' *onde es la capacitancia con un material dieléctrico con una constante dieléctrica y es la capacitancia entre dos placas cuando hay ac!o entre ellas. La capacitancia del aire es muy cercana a la del ac!o +un error de .- / "or lo que se puede considerar como una buena aproximaci$n de que hay ac!o entre las placas.
Material diel,ctrico "tili-ado: 6I7RIO N#&%" (& C P+; $)*-* 1 ><= 2 2@> 3 13< 4 @> P%"#&(." J11 P%"#&(." J 013> E$ 124<
CK P+;
J
J
401 2<< 1>3 1433
<30 @ 133 1=<
0 022 01< 01@
Material diel,ctrico "tili-ado: ACR85ICO N#&%" (& C P+; $)*-* 1 <0 2 133 3 02 4 !=
CK P+;
J
J
14< >>> 44> 30<
2 <@0 224 !31<
0 0=@ 022 0=3
P%"#&(." J <>3@> P%"#&(." J 03@2 E$ 0==<
Material diel,ctrico "tili-ado: MA7ERA N#&%" (& C P+; $)*-* 1 3<2 2 = 3 0= 4 !=
CK P+;
J
J
123 >== 2 312
3<0 @ 1=< !4<0
02@ 03>< 01 044
P%"#&(." J 43 P%"#&(." J 0321 E$ 0>=4
Tercer objetivo. 1 O5&'* )* (.+&%&'-.* *")5* &'5%& )* -*$*-.5*'-.* #&(.(* -"' &) -*$*-.5/#&5%" $*%* )* *"-.*-./' (& )" 5%& -*$*-.5"%& &' &%.&, -"' &) *)"% 6& $%&(.-& )* &?$%&./' 5&/%.-* 2 O5&'* )* (.+&%&'-.* $"%-&'5*) ($; 5"#*'(" -"#" *)"% &%(*(&%" &) 6& "5" -"' &) #&(.("%
6. Concl"siones Pre+"ntas 0.9 2C"(les son las )artes b(sicas de "n ca)acitor )or !", es "n b"en dis)ositivo )ara almacenar car+a3 Res)onda en base al est"dio reali-ado a la botella de 5eden. 0n capacitor consta de dos conductores, los cuales deben de estar separados por un material tipo dieléctrico. 1n el caso de la botella de Leyden, esta tiene dos pie2as de metal3 una dentro y otra por fuera, y estas están separadas por idrio que actúa como material dieléctrico.
.9 En +eneral 2", e#ecto tiene "n material diel,ctrico en el valor de la ca)acitancia de "n condensador3 'omparado con la capacitancia del ac!o y a una distancia 45a, al poner un material dieléctrico la capacitancia en este caso será aumentada.
;.9 2C$mo #"e el error )orcent"al obtenido en la medici$n de la constante diel,ctrica3 Los errores porcentuales de las distintas constantes dieléctricas para cada material están en alores menores al 67 por lo cual son buenas estimaciones.
4.9 Com)are el valor )romedio obtenido )ara la constante diel,ctrica del material con el !"e )ro)orciona la biblio+ra#
=.9 Analice e')li!"e las )osibles #"entes !"e +eneran la di#erencia obtenida entre el valor )romedio medido de la constante diel,ctrica del material el valor )"blicado en la biblio+ra#
>. En base a los res"ltados obtenidos en el e')erimento )ara la asociaci$n de ca)acitores en serie en )aralelo 2se )"ede a?rmar !"e la e')resi$n !"e +obierna dic&os arre+los% es correcta3 "ara el caso en paralelo los resultados obtenidos con la expresi$n te$rica y los resultados medidos directamente con el capacit$metro fueron muy similares. 1n el caso del arreglo en serie se obtuo una diferencia porcentual bastante considerable.
@.9En "n ca)acitor de )lacas )aralelas 2C$mo se )"ede a"mentar s" ca)acitancia3 'olocando un material dieléctrico con una constante dieléctrica grande entre las placas.
.92", determina la di#erencia de )otencial !"e )"ede so)ortar "n ca)acitor3 2Tiene !", ver el material diel,ctrico !"e se enc"entre entre s"s )lacas3 'omo la capacitancia se de4ne como% '& 8)9. "odemos calcular la diferencia de potencial con la expresi$n anteriormente, con el material dieléctrico podemos tener control sobre el alor de y por lo tanto si queremos aumentar la diferencia de potencial, debemos reducir la capacitancia.
B.92", determina la cantidad de ener+
CONC5*IONE* Los capacitores formados de dos materiales conductores y un material dieléctrico, tienen la capacidad de almacenar carga eléctrica. Los materiales dieléctricos son materiales no conductores que modi4can la capacitancia de un capacitor. Se caracteri2a las propiedades de los materiales dieléctricos con una constante dieléctrica. 1n un circuito, la capacitancia depende de como estén conectados los capacitores3 pueden estar en serie o en paralelo.
6I. Dit(cora C(lc"los: C)-)" S&--./' &' )* 6& & %&*).*' )" -)-)" '&-&*%." $*%* "5&'&% )* -*'5.(*(& 6& & $%&&'5*%' &' )* &--./' (& R&)5*(" 8 6& (&&%' 9*-&%& * )$. " )*$.-&%" S& (.$"'& (& (" $.'*
DID5IORAF8A:
S&*%, Z&#*'K8, Y"', F%&&(#*' F.-* U'.&%.5*%.* V") 1, 12* &(.-./' E( A((."'! &)&8, 2010; R*8#"'( A S&%*8 8 Q"9' Q&&55, F.-* $*%* C.&'-.* & I'&'.&%* -"' F.-* M"(&%'* V")
