Este documento presenta los resultados de un experimento sobre capacitancia y dieléctricos realizado por dos estudiantes de ingeniería industrial. El experimento analizó la relación entre carga, voltaje y capacitancia para un condensador de placas paralelas en varios casos, y comparó los coeficientes dieléctricos de materiales comunes.

1. Universidad del Norte
Departamento de física
EXPERIENCIA NO 3.
CAPACITANCIA Y DIELECTRICOS
Johana Held
Andrea Martínez
Ingeniería Industrial
Martinezheld1807@gmail.com
SEPTIEMBRE 16 DE 2009
ABSTRACT
In this experiment we will analyze the relationship between charge, voltage and
capacitance that occurs in a parallel plate capacitor, then we will develop various
experiences and these will be described throughout this report and this will help in
learning and implementing correct the theoretical concepts mentioned above.
Keywords: voltage, capacitance, parallel plate capacitor.
RESUMEN
En esta experiencia analizaremos la relación entre carga, el voltaje y la capacitancia
que se presenta en un condensador de placas paralelas, para ello desarrollaremos
varias experiencias que serán descritas a lo largo de este informe, con lo cual se
ayudara en el correcto aprendizaje y aplicación de los conceptos teóricos
mencionados anteriormente.
Palabras clave: voltaje, capacitancia, condensador de placas paralelas.
INTRODUCCION
En los aparatos eléctricos o electrónicos es común ver pequeños dispositivos de
formas variadas que almacenan energía eléctrica; este es un capacitor o condensador.
Un condensador es un dispositivo que sirve para almacenar carga y energía. Está
formado por dos placas conductoras (metálicas) de forma arbitraria aisladas una de
otra, que poseen carga de igual magnitud pero de signos contrarios, por lo que se
produce un campo eléctrico entre las placas. El valor absoluto de la carga de
cualquiera de las placas se denomina `la carga del condensador'. Así, si un
condensador tiene carga Q, implica que su placa positiva tiene carga +Q y su placa
negativa tiene carga -Q.
Los condensadores suelen usarse para: Baterías, por su cualidad de almacenar
energía, Memorias, por la misma cualidad, Filtros, El flash de las cámaras fotográficas,
Tubos fluorescentes etc.
OBJETIVOS
General:
1 Johana Held
Andrea Martínez
1807

2. Universidad del Norte
Departamento de física
Establecer la relación entre carga, voltaje y capacitancia para un condensador de
placas paralelas.
Específicos:
1. Establecer una relación empírica entre el voltaje V y la carga Q, manteniendo la
capacitancia del condensador C constante.
2. Establecer una relación empírica entre la carga Q y la capacitancia C,
manteniendo el voltaje constante.
3. Establecer la relación empírica entre el voltaje V y la capacitancia C,
manteniendo constante la carga Q
4. Comparar los coeficientes dieléctricos de algunos materiales comunes.
MARCO TEORICO
CONDENSADOR O CAPACITOR
Un condensador es un dispositivo que consiste de dos conductores separados por un
aislante o el vacío, que almacena energía potencial eléctrica y carga eléctrica, al
transferirse carga de un conductor al otro. Para trasladar estas cargas es necesario
realizar trabajo, el que se almacena como energía potencial eléctrica. Una forma
consiste en conectar los conductores a los bornes de una batería. La energía potencial
eléctrica se puede considerar como almacenada en el campo eléctrico en le espacio
entre los conductores.
La relación de la carga del condensador a la diferencia de potencial entre los
conductores se conoce como capacitancia C,
y depende del tamaño y forma de los conductores y del material aislante entre ellos.
La unidad de la capacitancia en el sistema SI en el faradio, F, y es igual a un Coulomb/
volt, es decir,
En los circuitos los capacitares se representan mediante los símbolos:
DIELECTRICOS
Un material no conductor como por ejemplo el vidrio, el papel o la madera, se
denomina dieléctrico. Faraday descubrió que cuando el espacio entre los dos
conductores de un condensador se ve ocupado por el dieléctrico, la capacidad
aumenta en un factor k que es característico del dieléctrico y se denomina constante
dieléctrica. La razón de este incremento es que el campo eléctrico entre las placas de
un condensador se debilita por causa del dieléctrico. Así, para una carga determinada
sobre las placas, la diferencia de potencial se reduce y la relación Q/V se incrementa.
2 Johana Held
Andrea Martínez
1807

3. Universidad del Norte
Departamento de física
Un dieléctrico debilita el campo eléctrico entre las placas de un condensador pues, en
presencia de un campo eléctrico externo, las moléculas del dieléctrico producen un
campo eléctrico adicional de sentido opuesto al del campo externo.
Si el campo eléctrico original entre las placas de un condensador sin dieléctrico es
E0 el campo en el dieléctrico es:
CONDENSADOR DE PLACAS PARALELAS
Un condensador corriente es el condensador de placas paralelas, formado por dos
grandes placas conductoras paralelas. En la practica las placas pueden ser láminas
metálicas muy finas, separadas y aisladas una de otra por una hoja de papel. Este
“papel sándwich” se enrolla para ahorrar espacio. Cuando las placas se conectan a un
dispositivo de carga, por ejemplo, una batería, se produce una transferencia de carga
desde un conductor a otro hasta que la diferencia de potencial entre los conductores
debido a sus cargas iguales y opuestas se hace igual a la diferencia de potencial entre
los terminales de la batería.
La cantidad de carga sobre las placas depende de la diferencia de potencial y de la
geometría del condensador; por ejemplo, del área y separación de las placas en un
condensador de placas paralelas. Sea Q la magnitud de carga sobre cada placa y V la
diferencia de potencial entre las placas. La relación Q/V se llama Capacitancia C:
Esta magnitud expresa la “capacidad” de almacenar carga que posee el condesador
bajo una determinada diferencia de potencial. La unidad del SI de la capadiad es el
culombio, por voltio y se denomina Faradio (F) en honor al gran físico experimantal
ingles, Michael Faraday:
1F = 1 C/V
Como el faradio es una unidad relativamente grande, se utilizan frecuentemente los
submúltiplos:
- 1 mF = 1*10-3 F
- 1 mF = 1*10-6 F
- 1 nF = 1*10-9 F
- 1 pF = 1*10-12 F
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
esta experiencia se realizara en varios casos, en los cuales se variara C, Q y V
Caso 1: C constante, variando Q y midiendo V.
Para realizar esta práctica realice un montaje como el siguiente:
3 Johana Held
Andrea Martínez
1807

4. Universidad del Norte
Departamento de física
el condensador de placas paralelas está conectado al electrómetro, éste está
conectado a tierra y una de las esferas a la fuente de voltaje de 1000VDC.
Inicialmente colocamos a 3.5 cm la separacion entre las placas del condensador, con
el probador plano transferimos la carga desde la esfera cargada a las placas del
condensador. La carga en este caso es transferida tocando con el probador, primero la
esfera y luego una de las placas del condensador. Si tocamos siempre la esfera y la
placa del condensador en el mismo lugar, se transferirá aproximadamente la misma
cantidad de carga cada vez.
Luego de esto doblamos la separación entre las placas del condensador y observamos
el nuevo potencial medido
Caso 2: V constante, variando C y midiendo Q.
El montaje de este caso es el siguiente:
Las placas del condensador tienen una separación inicial de 2.5 cm y es conectado a
la fuente de voltaje de 1000VDC. La Jaula de Faraday es conectada al electrómetro y
éste a tierra.
En este caso descargamos el probador de carga (pulsando el botón “cero” en el
electrómetro) y lo usamos para examinar la densidad de carga del condensador
usando la Jaula de Faraday al medir la carga. Determinamos la densidad de carga en
varios puntos sobre la placa del condensador – tanto en la parte interna como externa
de las superficie.
Luego de esto escogemos un punto cerca del centro de la placa del condensador y
medimos la densidad de carga en esta área para diferentes separaciones de las
placas.
Caso 3: C Constante, variando V y midiendo Q
El montaje de este caso es igual al mostrado en el caso 2.
4 Johana Held
Andrea Martínez
1807

5. Universidad del Norte
Departamento de física
Como el El condensador de placas paralelas tiene una separación inicial de 2.5 cm y
está conectado inicialmente a una fuente de voltaje de 3000VCD y La Jaula de
Faraday está conectada a el electrómetro y éste lo está a tierra, ,mantenemos la
separación de las placas constante y cambiamos el potencial a través de las placas,
para ello movemos el cable de 3000 a 2000V. Examine la densidad de carga cerca del
centro de una de las placas del condensador y luego lo movemos a 1000VCD.
Caso 4: Q constante, variando C y midiendo V
Para este caso tenga el montaje es el siguiente
el condensador de placas paralelas esta conectado a el electrómetro y este último a
tierra. La fuente de voltaje se usa solamente para cargar la esfera e indirectamente el
capacitor empleando el “transportador de carga”.
Con una separación pequeña, cargamos el condensador con el “transportador de
carga” realizando varios toques a las placas desde la esfera cargada .
Incrementamos la separación de las placas. Medimos el potencial para cada caso. Y
registramos varias mediciones evitando tocar con las manos las placas del capacitor.
Caso 5: Coeficientes dieléctricos
el montaje de este cas o es el siguiente:
En este montaje se conecta el electrómetro a las placas del condensador y éstas se
separan 3mm.
Usamos la fuente de voltaje para tocar con el “transportador de carga”
momentáneamente las placas y cargar el condensador cerca de 4/5 de la escala total.
Incrementamos cuidadosamente la separación de las placas hasta que haya un
suficiente espacio para insertar un dieléctrico sin que éste se tenga que forzar,
insertamos el primer dielectrico (acrilico) y observamos el valor del potencial V.
5 Johana Held
Andrea Martínez
1807

6. Universidad del Norte
Departamento de física
repetimos el procedimiento para la madera.
DATOS OBTENIDOS
 Caso 1: C constante, variando Q y midiendo V.
 Caso 2: V constante, variando C y midiendo Q.
 Caso 3: C Constante, variando V y midiendo Q
6 Johana Held
Andrea Martínez
1807

7. Universidad del Norte
Departamento de física
 Caso 4: Q constante, variando C y midiendo V
Caso 5: Coeficientes dieléctricos. MADERA Y ACRILICO
7 Johana Held
Andrea Martínez
1807

8. Universidad del Norte
Departamento de física
8 Johana Held
Andrea Martínez
1807

9. Universidad del Norte
Departamento de física
ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Pregunta 1: ¿Qué puede concluir acerca de la relación entre la carga Q y el
voltaje V cuando la capacitancia del condensador es constante?
Por medio de la ecuación Q= CV, podemos notar que son proporcionales, es decir
cuando C es constante, Q aumenta o disminuye de igual forma cuando lo hace el
voltaje.
Pregunta 2:.Cuando aumenta la separación entre las placas.¿cómo cambia la
capacitancia del capacitor?. ¿Que relación hay entonces entre la
capacitancia C y la carga en sus placas cuando se mantiene constante la
diferencia de potencial V?
A mayor distancia, la capacitancia es más pequeña, la carga también disminuye ya
que estas son proporcionales, y V es constante.
Pregunta 3: Cuando se mantiene la carga en las placas del capacitor
constante. ¿Qué relación hay entre la capacitancia del condensador y la
diferencia de potencial V entre sus placas?
Cuando Q es constante, y la placas se separan, la capacitancia del condensador
disminuye, `pero el voltaje aumenta proporcionalmente con la distancia.
Pregunta 4: ¿Qué cambios produce en la magnitud de la capacitancia
introducir un dieléctrico entre sus placas?
Q= CV, cuando C es constante si Q o V aumenta C, la otra también; si V es constante
si C o Q aumenta el otro también aumenta; si Q es constante si V aumenta o
disminuye C también
9 Johana Held
Andrea Martínez
1807

10. Universidad del Norte
Departamento de física
CONCLUSIONES
La capacitancia es la razón entre la magnitud de la carga de cualquiera de los conductores y la
magnitud de la diferencia de potencial entre ellos.
La capacitancia siempre es una cantidad positiva y puesto que la diferencia de potencial
aumenta a medida que la carga almacenada se incrementa, la proporción Q / V es constante
para un capacitor dado. En consecuencia la capacitancia de un dispositivo es una medida de
su capacidad para almacenar carga y energía potencial eléctrica.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
• FISICA ELECTRICIDAD para estudiantes de ingeniería notas de clase
Darío castro castro
Antalcides olivo Burgos
Ediciones Uninorte
• Recursos virtuales:
Wikipedia la enciclopedia libre
http://es.wikipedia.org/wiki/Dieléctrico
http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_eléctrico#Aplicaciones_t.C3.A
Dpicas
otros:
http://aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/moodle/course/view.php?id=111#bajar4
http://www.fisicarecreativa.com/guias/capacitores.pdf
10 Johana Held
Andrea Martínez
1807