Capacitores

Práctica 13: Capacitores

OBJETIVO: Analizar la relación de un capacitor de placas paralelas con la distancia entre las placas y el área de las mismas. Analizar la capacitancia equivalente de capacitores en serie y en paralelo.

PROBLEMA: ¿Qué capacitancia equivalente tiene mayor exactitud y menor incertidumbre; la obtenida al colocar los capacitores en serie o al colocarlos en paralelo? Considerando el valor verdadero, el teórico Y ¿Cuál es la exactitud de la constante dieléctrica obtenida del material de prueba? Considerando el valor verdadero, el valor informado por el proveedor o publicado en tablas.

ANTECEDENTES:

Un capacitor es un dispositivo eléctrico formado por dos conductores aislados entre sí, que al aplicarles una diferencia de potencial V, se reacomoda su carga eléctrica uno queda con carga positiva y otro con carga negativa. La capacitancia se define como:

C=Q/V

La capacitancia depende de la distancia entre los conductores y del área de cada conductor:

C=ε A/d

ε=constante dieléctrica

Se denomina dieléctricos a los materiales que no conducen la electricidad, por lo que se pueden utilizar como aislantes eléctricos.

HIPÓTESIS: A menor distancia entre las placas paralelas, mayor capacitancia. La capacitancia equivalente con mayor exactitud y menor incertidumbre será la que corresponde al circuito en paralelo.

PROCEDIMIENTOS:

Conectar el capacitor de placas paralelas al mediro de capacitancia.

Colocar el material en medio de las placas y medir la capacitancia y la distancia.

Realizar 5 distancias diferentes y observar como varía la capacitancia con respecto a la distancia.

CAPACITANCIA EQUIVALENTE

Conectar los tres capacitores en serie y medir su capacitancia equivalente.

Conectar los tres capacitores en paralelo y medir su capacitancia.

Realizar lo mismo de manera teórica y observar la variación que hay entre el valor teórico y el valor experimental.

MATERIAL:

1 capacitor de placas paralelas

1 medidor de capacitancia

3 capacitores diferentes

3 cables rojos

3 cables negros

RESULTADOS:

Tabla 1. Capacitancia

Capacitancia (pF) Distancia (cm) ε

1 33.3 0.72 9.55x10-12

2 18.4 1.36 1.00x10-11

3 9.8 1.74 6.82x10-12

4 5.7 2.28 5.19x10-12

5 1.6 3.1 1.94x10-12

C=ε A/d

ε=Cd/A= (33.3pF(0.72cm))/(π(〖8.94cm〗^2))=9.55x〖10〗^(-12) F/m

C1

¡/(Ceq.)= 1/C1+1/(C2 )+1/C3

C2

¡/(Ceq.)= 1/104.8+1/4.5+1/2.1= 1.41µF

C3

Ceq= 4.5µF

C1 C2 C3 Ceq=C1+C2+C3

Ceq=104.8+4.5+2.1= 111.4µF

Ceq= 111.7µF

ANÁLISIS DE RESULTADOS:

Después de medir la capacitancia del conductor de placas paralelas pudimos observar que esta depende en efecto de la distancia entre las placas. A mayor distancia, menor capacitancia y viceversa. Esto es debido a que son inversamente proporcionales y cuando una aumenta la otra disminuye. Así mismo pudimos observar que el material que se coloca en medio de las placas hace el trabajo de un aislante eléctrico por lo que también provoca una variación en la capacitancia. Este cambio depende del material que se utilice.

Al medir la capacitancia equivalente de las dos diferentes conexiones se observo la diferencia entre ambas. En el circuito

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