1. Capacitancia
TRABAJO EXPERIMENTAL Nº4
TEMA: CAPACITANCIADE UN CAPACITOR DE PLACAS PLANAS
CIRCULARES
1. OBJETIVOS
Determinar la capacitancia de polacas circulares
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
CONDENSADOR
Un condensador es un dispositivo almacenador de carga. Básicamente consta de
dos conductores enfrentados, separados por un dieléctrico. El dieléctrico impide
que circule corriente de placa a placa, pero ambas están lo suficientemente
cercanas como para que las distribuciones de carga generadas en una placa
afecten a la otra. En el siguiente subapartado se va a explicar el principio de
operación de este componente, para pasar posteriormente al análisis matemático
que permitirá deducir la ecuación de comportamiento.
PRINCIPIO DE OPERACIÓN
La explicación que se presenta a continuación a cerca del funcionamiento de este
componente se basa en el condensador de placas paralelas. Tal y como se
aprecia en la Figura 1, este condensador consta de dos placas conductoras
enfrentadas, separadas por una distancia muy inferior al lado de la placa. Para
simplificar y facilitar la comprensión del principio de operación se ha omitido el
dieléctrico intermedio. (Fig.1)
Fig.1Capacitor de caras planas
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2. Capacitancia
El proceso de carga del condensador no dura indefinidamente. Cuando la fuerza
que impulsa a las cargas a dirigirse hacia al condensador se iguala con la ejercida
por el campo creado por éstas entre las placas, el proceso alcanza un punto de
equilibrio y cesa la corriente, ya que no hay cargas en movimiento (Figura 2).
Fig.2 Evolución transitoria de las corrientes durante el proceso de carga del
condensador
CAPACIDAD DEL CONDENSADOR DE PLACAS PLANAS
Si en las placas del condensador se almacena una carga Q, y el área enfrentada
de las placas es A, la densidad superficial de carga en dichas placas será:
Si la separación entre las placas (d) es muy pequeña, puede suponerse que entre
ambas el campo eléctrico es uniforme y perpendicular a ellas. Aplicando la ley de
Gauss
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3. Capacitancia
El factor de proporcionalidad entre V y Q se llama capacidad del condensador:
Donde:
ANALISIS DE VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL TRABAJO
EXPERIMENTAL
Identificación de variables
La identificación de las variables que intervienen en el presente trabajo
experimental son:
Linealizacion de la ecuación
La modificación de la ecuación para que represente una función lineal, es:
3. MATERIALES Y EQUIPO
 Capacitor de placas planas circulares
 Amplificador de carga eléctrica
 Fuente de tensión regulable
 Voltímetro de corriente directa
 Microamperimetro de corriente directa
 Cable coaxial
 Cables para conexiones
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4. Capacitancia
4. EJECUCION DEL EXPERIMENTO
Una vez realizado el montaje del sistema de experimentación, energizado y
calibrado de los instrumentos se sigue los siguientes pasos:
 Se registran los valores que determinan las condiciones iníciales
del experimento.
 Se incrementa la tensión hacia las placas del capacitor a
intervalos regulares.
 Lugo se desconecta el cable que está conectada a la placa
aislada con el vacío e inmediatamente se conecta con el cable
recolector de carga eléctrica en lugar del cable desconectado
inicialmente.
 Se registra la lectura en tablas correspondientes.
 Este proceso de incrementos de tensión y lecturas de la carga
eléctrica en realiza la cantidad necesaria.
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5. Capacitancia
5. ESQUEMA EXPERIMENTAL
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6. Capacitancia
6. REGISTRO Y OBTENCION DE DATOS
7
7. PROCESO DE DATOS
a)
7
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7. Capacitancia
b) Coeficiente de correlación
c)
7
Formulación de la hipótesis
Selección y cálculo del estadístico
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8. Capacitancia
Desicion con un nivel de confianza de 90%, es decir o y
v=n-2=5grados de libertad, el valor de t de la tabla II del apéndice es
Ya que La hipótesis nula Ho es rechazada, entonces, con una
confianza del 90%o un error del 10% se concluye que el valor predicho
experimental b=9.8841190621*10-no concuerda con el valor predicho.
Formulación de la hipótesis:
Calculo estadístico
Decisión con un nivel de confianza de 90%, es decir o y
v=n-2=5grados de libertad, el valor de t de la tabla II del apéndice es
Ya que La hipótesis nula Ho es rechazada, entonces, con una
confianza del 90% o un error del 10% se concluye que el valor predicho
experimental b no concuerda con el valor predicho.
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9. Capacitancia
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10. Capacitancia
8.CONCLUSIONES
Se pudo determinar de manera correcta y se llego al siguiente resultado
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11. Capacitancia
CUESTIONARIO
1.- ¿Cuál será el valor de la capacitancia del capacitor de placas planas,
determinado de la ecuación de mejo ajuste?
Según el cálculo efectuado recurriendo a los métodos de los mínimos cuadrado el
valor de la capacitancia es:
2.-Calcular la capacitancia del capacitor en función de sus características
geométricas y tipo de dieléctrico
3. Si en lugar de introducir un dieléctrico entre las placas de capacitor,
introducimos una lamina conductora de espesor “e”(sin tocar físicamente
las placas). Incrementara o reducirá el valor de su capacitancia ¿. Justifique
su respuesta
e
Cuando un dieléctrico se introdujo entre las placas de condensados cargado, la
carga en las placas permanece sin cambio; pero la diferencia de potencial
registrada por un voltímetro electrostático se reduce desde Vo hasta V=Vo/k. Por
lo tanto, la capacitancia se incrementa en el proceso por un factor k
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12. Capacitancia
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