FÍSICA ELECTROMAGNÉTICA – GUÍAS DE LABORATORIOS

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PROGRAMA DE FÍSICA

FÍSICA ELECTROMAGNÉTICA – GUÍAS DE LABORATORIOS

CÓDIGO 21142

GUÍA No 5. CAPACITANCIA

Cortes Ruben, Jinete Yuliana, Latorre Rafael, Meléndez Daniel, Pérez Raquel

Profesor: Sair Arquez

Laboratorio de Física Electromagnética, Universidad Del

Atlántico, Barranquilla

Resumen

1. Introducción

La capacitancia eléctrica (C) es una propiedad física de un conductor que expresa la habilidad de un conductor para adquirir carga sin un cambio sustancial en su potencial (Vásquez-García, 2008).

Cuanto mayor es la capacitancia y tanto más grande es la magnitud Q de la carga en cualquiera de los conductores con una diferencia de potencial y, en consecuencia, se refleja en una mayor cantidad de energía almacenada. Podremos comprobar en esta experiencia que la capacitancia es una medida del alcance de un capacitor para guardar energía. (Serway et al., 2008)

1. Marco teórico

Desde que la sociedad del consumo fue conquistada por el uso indispensable de la electricidad, un día sin esta es inconcebible, sin computador, celular, Internet. Nuestra supervivencia depende de la electricidad, supliendo desde lo más básico hasta lo más sofisticado; ninguna persona que goce del privilegio de tener una lavadora querrá volver a los tiempos de antaño y gastar horas lavando ropa a mano. Hoy en día las energías renovables y nucleares suponen una garantía para nuestra seguridad y comodidad en el futuro. Sin embargo, la vida como la conocemos ahora, junto a las facilidades que nos brinda la electricidad era muy diferente antes de que Alessandro Volta, Charles-Augustin de Coulomb, André-Marie Ampère, junto con otros investigadores contribuyeran a la consagración definitiva de la energía eléctrica y la revolución industrial, en los siglos XVIII y XIX (Gonzáles-Longgat, 2008). Desde finales del siglo XIX, los ingenieros lograron aprovechar la electricidad para uso doméstico e industrial, la rápida expansión de la tecnología eléctrica la convirtió en algo indispensable para la industria moderna y para la vida diaria. En la actualidad se conocen dos formas básicas para almacenar electricidad: químicamente y mecánicamente. La forma más común de almacenaje de energía eléctrica es mediante el uso de las baterías, también puede ser almacenada químicamente en celdas de combustible. El almacenamiento de energía eléctrica en forma mecánica se logra mediante el uso de capacitores (condensadores), dispositivos que almacenan energía eléctrica potencial eléctrica y carga eléctrica sin la necesidad de la presencia de reacciones químicas ácidas o básicas. Para hacer un capacitor, basta con aislar dos conductores uno del otro. Para guardar energía en este dispositivo, se transfiere carga de un conductor al otro de modo que uno tenga carga negativa, y el otro, una cantidad igual de carga positiva (Vasquez Garcia, 2010). Con respecto a un capacitor en particular, la relación de la carga de cada conductor con relación a la diferencia de potencial entre los conductores es una constante que estudiaremos en este laboratorio para la cual las relaciones lineales no se dan entre voltaje y corriente sino entre una de estas variables y la derivada de la otra, lo que producirá ecuaciones diferenciales que serán igualmente lineales, esta constante es la capacitancia. A pesar de que la capacitancia es un elemento pasivo, este tiene la propiedad de almacenar energía, pudiendo tener condiciones iniciales para las variables de voltaje y corriente, en función de la energía que almacena en un campo eléctrico (Salazar Gómez, n.d.). La capacitancia depende del tamaño y forma de los conductores y del material aislante (en su caso) que está entre ellos. La diferencia de potencial creada por la acumulación de las cargas tiene una relación directa con la energía almacenada por la capacitancia. La relación de carga respecto a la diferencia de potencial no cambia. Esta relación se conoce como capacitancia C del capacitor:

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