Electricidad industrial

Laboratorio de Electromagnetismo

CAPACITOR DE PLACAS PLANAS Y PARALELAS

Integrantes:

Martínez Mozo Luis Diego

Mejía Velázquez Mauricio

Navarrete Castillo David

Rojas Ramos Oliver de Jesús

PROFESOR: Rivera Vázquez German

SECUENCIA: 2IM31

Fecha de realización del experimento: 21-agosto-2018

Fecha de entrega del reporte: 28-agosto-2018

Objetivos

• Determinar experimentalmente la relación entre la capacitancia de dos placas planas y paralelas y la distancia que las separa.
• A partir de los valores obtenidos en el experimento determinar la constante de permitividad relativa del aire.
• Conocer la efectividad del experimento obteniendo el porcentaje de error de los resultados, con respecto a los valores teóricos.

Hipótesis.

• De la capacitancia de un sistema de dos placas plana y paralelas: “La capacitancia entre dos placas paralelas es inversamente proporcional a la distancia que hay entre ellas”
• De la capacitancia de un sistema de dos placas plana y paralelas con placas de acrílico: “La capacitancia entre dos placas paralelas con placas de acrílico es inversamente proporcional a la distancia que hay entre ellas”

Introducción.

Un capacitor o condensador eléctrico es un dispositivo empleado es un dispositivo empleado para almacenar cargas eléctricas. Un capacitor básico consta de dos láminas metálicas separadas por un aislante o dieléctrico que puede ser aire, acrílico, vidrio, mica, aceite o papel encerado.

La capacidad o capacitancia de un capacitor se mide por la cantidad de carga eléctrica que puede almacenar. Para aumentar la capacitancia se hacen las siguientes modificaciones:

1. Disminuir la distancia entre las placas metálicas, de tal manera que, al acercarse, la placa positiva provocará que se atraigan más cargas negativas de la batería sobre la placa negativa y por supuesto más cargas positivas sobre la placa positiva.
2. Aumentar el área de las placas, pues mientras mayor superficie tengan mayor será su capacidad de almacenamiento.
3. Aumentar el voltaje de la batería. La cantidad de carga Q que puede ser almacenada por un capacitor a un voltaje dado es proporcional a la capacidad C y al voltaje V de donde:

[pic 3]

Al despejar C de la fórmula anterior se obtiene la ecuación que permite definir la unidad de capacitancia:

[pic 4]

Donde C = capacitancia del capacitor en faradios (F)

Q = carga almacenada por el capacitor en coulombs  (C)

             V = diferencia de potencial entre las placas del capacitor en volts (V)

A la unidad de capacitancia se le ha dado el nombre de faradio (F) en honor de Michael Faraday (1791-1867), físico y químico inglés, pionero del estudio de la electricidad.

Por definición: un capacitor tiene la capacitancia de un faradio cuando al almacenar la carga de un coulomb su potencial aumenta un volt:

[pic 5]

Debido a que el faradio es una unidad muy grande, en la práctica se utilizan submúltiplos de ella, como el microfaradio (μF=1x F) equivalente a la millonésima parte del farad y el picofaradio (pF=1x) equivalente a la billonésima parte del faradio.[pic 6][pic 7]

Cuando se desea calcular la capacitancia de un capacitor de placas paralelas se utiliza la siguiente expresión:

[pic 8]

Donde: C = capacitancia en faradios (F)

ε = constante que depende del medio aislante y recibe el nombre de    permitividad en F/m

             A= área de una de las placas paralelas en metros cuadrados

             d = distancia entre las placas en metros

La constante ε llamada permitividad eléctrica o simplemente permitividad del medio aislante, es igual al producto de la constante de permitividad en el vacío  , y “ o sea, la permitividad relativa o constante dieléctrica del medio aislante. Por tanto:[pic 9][pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

Los valores de la permitividad relativa o constante dieléctrica, () de algunas sustancias aislantes se encuentran en la siguiente tabla:[pic 13]

Finalmente cabe señalar que las unidades de la constante dieléctrica o permitividad k son F/m equivalente a  igual que las unidades que .
[pic 14][pic 15]

Material

Para el siguiente trabajo experimental se utilizó el material a continuación mencionado.

• Un multímetro digital.
• Un voltímetro
• Un capacitor de placas planas paralelas.
• Un capacitor de placas planas paralelas. (nuevo)
• 4 cables banana-banana
• Un flexómetro.
• Diez placas de acrílico.
• Un tubo de PVC
• Un paño de lana

Desarrollo Experimental

Primeramente, en una experiencia demostrativa se conectó el voltímetro mediante los cables banana-banana al capacitor. Se electrizó una placa por medio de un tubo de PVC (frotado con el paño anteriormente), el cual tocaba la parte interior de la placa para que se cargara y se viera reflejado en el voltímetro, pero lo que se pudo observar es que no se mantenía la carga y esta disminuía en momentos por lo cual para los experimentos realizados se utilizó el multímetro que a continuación se explicaran.

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