OBJETIVOS General √ Analizar el funcionamiento funcionamiento de un condensador condensador elemental. elemental.
Específicos √ Analizar la relación entre la intensidad de campo eléctrico y la diferencia de potencial de las placas de un condensador de placas paralelas, manteniendo constante la distancia de separación entre ellas. √ Analizar la relación entre entre la intensidad de campo campo eléctrico y la separación separación de potencial de las placas de un condensador de placas paralelas, manteniendo constante la distancia de separación entre el
RESUMEN En esta práctica de laboratorio teníamos como objetivo analizar lo que plantea la ley de Om y comprobar cuál es la relación entre el voltaje y la intensidad de corriente, mediante la utilización de tres resistencias de diferente valor !"## $, %%# $, & $' y por ultimo un bombillo, así utilizando la caja de cone(ión, podíamos tomar los valores al situar una de las resistencias o el bombillo en la caja, el pro)rama instalado en el computador nos permite observar los diferentes valores que se adquieren para el voltaje y la intensidad, ya con estos valores se realiza la )rafica de * contra + para el caso de las tres resistencias y el bombillo, el resultado de la )rafica nos demuestra que la relación es directamente proporcional entre estas dos, se tiene en cuenta que si se denota una línea recta se dice que la relación es lineal y constante y se da a entender que en este caso se cumple la ley de om, estos materiales reciben el nombre de materiales ómicos, en el caso de los materiales no ómicos son los cuales la ley de om no se cumple es decir, que al tomar los valores de voltaje e intensidad y al )raficarlos su relación no va a ser lineal es decir, no se formara una línea recta. Al realizar el e(perimento se pudo denotar que las tres resistencias mantienen una relación lineal en cuanto a intensidad y voltaje, esto las ace ser materiales ómicos, en cambio el bombillo al no formar línea recta y no ser constante se lle)a a decir que este es un material no ómico, el cual no cumple la ley de Om.
MARCO TEORICO CONDENSADOR e denomina condensador al dispositivo formado por dos conductores cuyas car)as son i)uales pero de si)no opuesto. -a capacidad C de un condensador se define como el cociente entre la car)a Q y la diferencia de potencia V-V’ e(istente entre ellos.
-a unidad de capacidad es el farad o faradio , aunque se suelen emplear subm/ltiplos de esta unidad como el microfaradio 01"# 23 , y el picofaradio, p1"# 2 "% .4n condensador acumula una ener)ía U en forma de campo eléctrico. -a fórmula como demostraremos más abajo es
CONDENSADOR DE PLACAS PARALELAS 5ara entender al)unos de los factores que determinan el valor de la capacitancia de un dispositivo consideraremos un capacitor conformado por un par de placas planas paralelas. i 6 y 2 son las densidades superficiales de car)a eléctrica en las superficies de área A, las car)as eléctricas en las placas tienen ma)nitudes +Q y – Q, respectivamente, con Q = dA. 7omo las car)as eléctricas en las placas son de diferente tipo, tienden a atraerse, por lo que quedan depositadas en las superficies internas del capacitor. -a diferencia de potencial eléctrico para este dispositivo8
En donde d es la distancia de separación entre las placas, y es la permisividad eléctrica del vacío. ustituyendo la e(presión para la densidad de car)a en términos de la car)a eléctrica, tenemos8
7apacitor de placas planas paralelas con car)as de diferente tipo, y líneas de campo en su interior por lo que al compararla con la e(presión ", encontramos que la capacitancia para el capacitor de placas planas paralelas es8
DETALLES EPERIMENTALES
5ara la realización de esta práctica, el profesor junto con el asistente de trabajo e(plicaron los pasos de la )uía a se)uir lue)o comprobamos el montaje y procedimos a colocar cada una de sus partes en las escalas correctas inicialmente8 el sensor de campo eléctrico conectado a la fuente de voltaje a "% * y el 9ultímetro en la escala de %# *. 5ara analizar la relación entre el voltaje y el campo eléctrico, separamos las placas del condensador a una distancia de : cm con una potencial de %# * entre las placas de este y determinamos el valor del campo eléctrico re)istrándolo en la tabla ". -ue)o manteniendo constante esa distancia, repetimos el proceso anterior pero esta vez llevando el voltaje a :#, 3#, ;#, "## y "%# * de potencia entre las placas. 5ara analizar la relación entre la distancia que ay en las placas del condensador y el campo eléctrico, se aplicó un voltaje de %# *, manteniéndolo constante y cambiando la distancia de las placas en un ran)o de : a "% cm y se re)istraron en la tabla %. 5ara finalizar se ajustó el voltaje a %< * con una distancia de : cm entre las placas, el dato que re)istraba el 9ultímetro se consi)na en la =abla &, lue)o se va aumentando el voltaje y separando las placas asta que el 9ultímetro re)istrara lo mismo que en el caso anterior, y se consi)nan en la tabla &.
DATOS OBTENIDOS Ta!la "# $ 1 : cm V %V& %# :# 3# ;# "## "%#
E %'V()& #.<:
1.08 1.63 2.18 2.72 3.27
Ta!la *# V 1 %# * $ +c), : 3 ; "# "% ":
E %'V()& #.<"
0.33 0.25 0.20 0.16 0.14
Ta!la -# E 1 #.3: >*?m V %< <# "< "## "%<
$ +c), :
8 12.5 17.5 23
ANALISIS
"# Ela!ore .n /r0fico $e Ca)po el1c2rico 3s Vol2a4e c.an$o la $is2ancia $e separaci5n en2re las placas $e .n con$ensa$or es fi4a +Ta!la ",
E vs V 3.27
3.50 2.72
3.00 2.50
2.18
2.00
E [KV/m] 1.50
1.63 1.08
1.00 0.54 0.50 0.00 20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
V [V]
*# De2er)ine la pen$ien2e $e es2a /r0fica# 67.1 si/nifica8 R2a9 m=
3.27− 0.54 120− 20
m =0. 0273 m
-a pendiente de esta )rafica nos representa la distancia que resulta cuando el voltaje y el campo eléctrico son mayor, estos acen que la atracción sea mayor entre las dos placas, es decir que la distancia comience a disminuir, por esto el valor de la pendiente está dada en metros y es menor a los #.#: mts que abía tomados inicialmente. -# 6C5)o es la relaci5n en2re el Ca)po el1c2rico en2re las placas $el con$ensa$or : el 3ol2a4e aplica$o8 R2a9 -a relación entre las dos es directamente proporcional entre mas voltaje se aplique el campo eléctrico abrá de aumentar entre las placas del condensador.
4. Si se hubiese tomados datos con una distancia entre las placas del condensador diferente, cambiaría la pendiente
de esta graca? RTA: Si porq! "# p!$%i!$&! %! "# %is$'i# ( %! #'!r%o s! #&r#!$ "#s p"#'#s %ismi$(! "# 'o$s$&! )#'i*$%os! m!$or o i+#" q! "# %is$'i#. ;# Grafi<.e con los $a2os $e la Ta!la *= la relaci5n en2re el Ca)po el1c2rico : la $is2ancia $e separaci5n $e las placas $el con$ensa$or c.an$o el 3ol2a4e es cons2an2e# !*er )rafica %' ># De2er)ine la pen$ien2e $e es2a /r0fica# R2a9 m=
0.14∗103− 0.48∗103 14 −4
m =34
7. ¿Cómo es la relación entre el Campo eléctrico entre las placas del condensador y la distancia de separación entre ellas? !"# $a relación entre ellas es in%ersamente proporcional entre ms distancia de separación entre las placas haya menor %a ser el campo eléctrico. ?# Con la 2a!la -= ela!ore .n /r0fico $e Vol2a4e 3s Dis2ancia en2re las placas# !*er )rafica &' @# De2er)ine la pen$ien2e $e es2a /r0fica# 67.1 relaci5n o!2iene8 R2a9
m=
m=
0.125 − 0.025 0.164 −0.04
0.1 0.124
m =0.806
Kv m
e dice que la pendiente representa el campo eléctrico, puesto que las Kv
unidades de esta son
m
y si denotamos la formula
V = E . d
, al
despejarla nos resulta
E=
V d
, demuestra que el campo es el cociente entre
el voltaje y la distancia que ay entre las dos placas. En el cálculo de la pendiente se demuestra, que el valor obtenido se apro(ima al valor constante del campo eléctrico que se ubico en esta parte. "# Si las placas $e .n con$ensa$or car/a$o= se acercan en2re sí# 67.1 s.ce$e con la $iferencia $e po2encial= la capaci$a$ : la ener/ía al)acena$a8
R2a9 -a diferencia potencial disminuirá, la capacidad aumentará, lo que es lo mismo, la ener)ía almacenada será superior. -a capacidad de un condensador plano, es proporcional a la superficie e inverso a la distancia, aunque la fuerza es el cuadrado de la distancia. -a diferencia de potencial eléctrico, tiene relación directamente proporcional, con la distancia entre las placas pues se define como el trabajo por unidad de car)a que debe realizarse para mover una car)a de un punto a otro y el trabajo depende de la distancia recorrida.
CONCLUSIONES
En el laboratorio, se comprobó que la +ntensidad es directamente proporcional al *oltaje, es decir, a mayor *oltaje, mayor +ntensidad.
@eterminamos que las resistencia de prueba, son materiales ómicos, ya que obedece la ley de Om mientras que la bombilla es un no ómico, esto se lle)o a comprobar )racias a la realización de la )rafica de * contra + en cada resistencia, allí se podía apreciar si se abía una relación lineal o no.
CONDENSADOR DE PLACAS PARALELAS
ANA ALEANDRA ERNANDE ASENSIO +"@?*;",
UNIVERSIDAD RANCISCO DE PAULA SANTANDER ISICA ELECTROMACNETICA CUCUTA *"* CONDENSADOR DE PLACAS PARALELAS
ANA ALEANDRA ERNANDE ASENSIO +"@?*;",
PRESENTADO A9 MARCO ERNANDO CEL CEL
UNIVERSIDAD RANCISCO DE PAULA SANTANDER ISICA ELECTROMACNETICA CUCUTA *"*