Instituto de Ciencias Fsicas

CapacitanciaNombre de la Estudiante:

Denisse Villamar HerreraNombre de la Profesora:

Francisca Flores NicolaldeFecha de Entrega:

26 - enero 2011Paralelo:

27Prctica:

12

II Trmino 2010-2011

En esta experiencia para poder encontrar la capacitancia de un capacitor desconocido en relacin de un capacitor cuya capacitancia ya era conocida, se procedi a realizar una conexin simple en la cual intervena el uso de un voltmetro, un interruptor de dos bornes y una fuente de voltaje. Para poder demostrar que en una conexin paralela de capacitores era mayor la energa electroesttica almacenada, que en una conexin en serie; se procedi a armar dos tipos de conexiones en las cuales se utilizo todo el material anterior citado, y mediante unos diagramas elctricos se pudieron armar dichas conexiones. En esas conexiones se pudo obtener la diferencia de potencial entre los dos capacitores, el conocido y el desconocido, dato utilizado para hallar la capacitancia de cada una de las conexiones y posteriormente la energa almacenada en cada una de ellas. Comprobando de esta manera que la conexin en paralelo alberga mayor cantidad de energa potencial que la conexin en serie.

En electricidad y electrnica, un condensador (capacitor en ingls) es un dispositivo que almacena energa elctrica, es un componente pasivo. Est formado por un par de superficies conductoras en situacin de influencia total (esto es, que todas las lneas de campo elctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o lminas, separados por un material dielctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo elctrico, ya que acta como aislante) o por el vaco, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga elctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada). La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. La capacidad o capacitancia es una propiedad de los condensadores o capacitores. Esta propiedad rige la relacin entre la diferencia de potencial (o tensin) existente entre las placas del capacitor y la carga elctrica almacenada en este, mediante la siguiente ecuacin:

Donde: C es la capacidad, medida en faradios[ ] (en honor al fsico experimental Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submltiplos como el microfaradio [ ] o picofaradio[ ].

Q es la carga elctrica almacenada, medida en culombios; V es la diferencia de potencial (o tensin), medida en voltios. Un capacitor cargado almacena una cantidad de energa potencial electroesttica igual a:

sta energa puede imaginarse como almacenada en el campo electico entre placas. Un capacitor equivalente de n capacitores conectados en paralelo viene dado por: Un capacitor equivalente de n capacitores conectados en serie viene dado por:

ACTIVIDAD 1. Capacitancia de un capacitor conocido. 1) Se arm el circuito. a b

5V

C

V

2) Se ajust la fuente de voltaje en 5V, con la posicin del interruptor en b. 3) Se coloc el interruptor en la posicin a, para cargar el capacitor patrn ( tiempo de espera fue de 20 s.

). El

4) Se cambi la posicin del interruptor de a a b y se registro la lectura ( ) del voltmetro en ese instante. 5) Cuando el circuito estuvo desconectado, se sustituyo el capacitor patrn por el desconocido ( ). Luego se activo el circuito y se repiti los pasos 2 y 3. 6) Aplicar los clculos pertinentes.

ACTIVIDAD 2. Conexin paralelo y conexin serie.1) Se arm el circuito de manera que los capacitores, desconocido y patrn, queden en

paralelo, de manera similar al experimento anterior se determino la lectura del voltmetro ( ). a b

5V

V

Los capacitores y se conectaron en serie como se indica en la figura, y de manera similar que el caso anterior, se determino la lectura del voltmetro ( ). a b

5V

V

ACTIVIDAD 1. Capacitancia de un capacitor conocido. Del circuito mostrado, cuando el interruptor estuvo en la posicin a, tanto el capacitor patrn como el desconocido adquirieron una carga mxima y respectivamente, notando que ambos capacitores son sometidos a la misma diferencia de potencial V, de donde se desprendi la siguiente relacin:

La lectura que seal el voltmetro represento la diferencia de potencial en el capacitor la cual es proporcional a la carga almacenada en el capacitor, por tanto es vlida que la relacin ( ) sea equivalente a ( ). Entonces la capacitancia desconocida se obtiene por:

Clculo de la capacitancia desconocida.

1.5 [V] 1 [V] 1

ACTIVIDAD 2. Conexin paralelo y conexin serie.

Clculo de la capacitancia equivalente paralelo.Capacitancia Terica Equivalente

(

)

2.6 [V]Capacitancia Experimental Equivalente Error Porcentual

|

|

Clculo de la capacitancia equivalente serie.Capacitancia Terica Equivalente

0.6 [V]Capacitancia Experimental Equivalente Error Porcentual

|

|

Energa Almacenada en cada configuracin (Paralelo y Serie). ( ( )( )( ) )

En esta prctica se pudo analizar la diferencia que existe al almacenar energa potencial electroesttica en una conexin en serie la cual dio como resultado una energa almacenada de [ ][ ] y una conexin en paralelo que dio como resultado un valor de [ ][ ], notablemente se pude observar que la conexin en paralelo tiene una mayor cantidad de energa electroesttica almacenada que la conexin en serie, Tambin en esta practica se pudo obtener los valores de las capacitancias de los capacitores conectados en serie, en paralelo y sin olvidar la determinacin del capacitor desconocido, con un error muy aproximado al cero porciento, no se pude decir que no hubo error ya que realmente en la vida real realmente siempre existir un margen de error en las mediciones que hagamos, aunque sea mnimo. Pero los valores que se obtuvieron, como es el caso de la ][ ], en la capacitancia del capacitor desconocido que tubo un valor de [ ][ ] y por ultimo se capacitancia de la conexin en paralelo se obtuvo un valor de [ obtuvo el valor de la capacitancia de la conexin en serie, la cual tomo el valor de [ ][ ], estas cantidades fueron al compararlas iguales a los valores tericos obtenidos, por lo cual se puede comprobar la veracidad delos valores obtenidos en la practica.

Como ya se tena como objetivo al inicio de la prctica se pudo obtener el valor de capacitancia del capacitor desconocido en trminos de un capacitor patrn, mediante la utilizacin de una conexin simple se obtuvieron los valores de las respectivas diferencias de potencial electroesttico y conociendo la capacitancia del capacitor conocido, se hallo el valor de la capacitancia desconocida mediante la relacin entre la capacitancia y la diferencia de potencial se obtuvo el valor de la capacitancia del capacitor desconocido. Siguiendo similar procedimiento pero utilizando en la conexin los dos capacitores se obtuvo el valor de la capacitancia de la conexin en paralelo y la conexin en serie. Cuyos valores fueron necesarios para obtener la energa almacenada en cada conexin, demostrando de esta manera el segundo objetivo de esta practica, que la energa almacenada en la conexin en paralelo albergaba mayor cantidad de energa potencial electroesttica que la conexin en serie.

Imgenes: Celular. Informacin:

Folleto de Laboratorio de Fsica C http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_elctrico http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_elctrica