7/21/2019 Capacitancia

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FISICA C

Capacitancia

Nombre:

Luis Andrés Añ!"o Toro

Pro#esor:

In$% &osé S"re'o

Pr'e'o: ()

I Término de' *+(*

Fe", de En-re$:

.iér"o'es/ *+ de 0unio de *+(*

Año:

2012 - 2013

Ob0e-i1os:

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a) Encontrar la capacitancia de un capacitor desconocido en términos deun capacitor patrón.

b) Comprobar que en una conexión paralela de capacitores, se almacenamayor ener!a potencial electroest"tica que en una conexión en serie.

ResumenEn la pr"ctica de laboratorio de #sica c reali$ada el miércoles pasado,   seobser%ó que se puede calcular la capacitancia de un capacitor %ala laredundancia desconocido a partir de relaciones matem"ticas y de leyes&!sicas que enunciaremos a continuación. 'e reali$o el traba(o con uncapacitor conocido y uno desconocido después mediante el establecimientode la di&erencia de potencial se allo la capacitancia del capacitordesconocido, posterior a esto se armó el circuito con los capacitares en seriey también en paralelo, con lo que se supo cual almacena mayor cantidad deener!a potencial electroest"tica, allando su capacitancia.

Para la realización de este experimento se utilizaron los siguientes materiales:

1. Fuente de voltaje DC

2. Voltímetro alcance !V "V!. #nterruptor 

$. Capacitor est%ndar cenco

&. Capacitor desconocido". Ca'les de conexión

In-rodu""i2n

'e llama capacitor a un dispositi%o que almacena cara eléctrica. Elcapacitor est" &ormado por dos conductores próximos uno a otro, separadospor un aislante, de tal modo que puedan estar carados con el mismo %alor,pero con sinos contrarios.En su &orma m"s sencilla, un capacitor est" &ormado por dos placasmet"licas o armaduras paralelas, de la misma super#cie y encaradas,separadas por una l"mina no conductora o dieléctrico. *l conectar una de las

placas a un enerador, ésta se cara e induce una cara de sino opuesto enla otra placa. +or su parte, teniendo una de las placas caradaneati%amente -) y la otra positi%amente ) sus caras son iuales y lacara neta del sistema es 0, sin embaro, se dice que el capacitor seencuentra carado con una cara ./os capacitores pueden conducir corriente continua durante sólo un instantepor lo cual podemos decir que los capacitores, para las seales continuas,es como un cortocircuito), aunque &uncionan bien como conductores en

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6ientras que un capacitor equi%alente de n capacitores conectados en serie%iene dado por

1

C es

=∑i=1

n1

C i

Pro"edimien-o E;<erimen-'

1. Capacitancia de un capacitor desconocido

En primer luar, conectamos la &uente de %olta(e y se la a(ustó a 78

+oco después se armó el circuito tal como lo muestra la iura 1.

'e colocó el interruptor en la posición *, y se procedió a carar el capacitorpatrón o conocido Cp).

9espués se cambió el interruptor de * a : y se reistró el salto de la au(aque da el %olt!metro 8p) en ese instante.

Con el circuito apaado o desconectado, se sustituyó el capacitor patrón porel capacitor desconocido, se esperó 1; seundos, reali$amos el mo%imientodel interruptor de * a :.

Con estos datos usamos la de#nición pre%iamente enunciada la cual nos dice

Cx=VxVp

Cp

<=5>* 1

2. Conexión en paralelo

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'e armó el circuito como lo indica en la iura 2.

9espués de esto se de(ó el circuito carar durante 1; seundos y se cambióla posición del interruptor para determinar el %olta(e almacenado mediante

el salto moment"neo de la au(a del %olt!metro.

/a lectura del %olt!metro 8ep), que representa la di&erencia de potencial enparalelo.

9e la misma &orma, la &órmula que se utili$ó para obtener dica capacitanciaes

Cep=Vep

VpCp

<=5>* 2

3. Conexión en serie

'e armó el circuito como lo indica en la iura 3.

9espués de esto se de(ó el circuito carar durante 1; seundos y se cambióla posición del interruptor para determinar el %olta(e almacenado medianteel salto moment"neo de la au(a del %olt!metro.

/a lectura del %olt!metro 8ep), que representa la di&erencia de potencial enserie.

/a expresión que se utili$ó para calcular la capacitancia equi%alente serie esCes=

Ves

Vp Cp

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<=5>* 3

Obser1"iones = D-osC<"i-n"i de un "<"i-or des"ono"ido

C  P=1 x10−6

 F 

V  P=1.5V 

V  X =0.8V 

Cx=Vx

VpCp

Cx=0.8V 

1.5V 1 x10

−6 F 

Cx=0.53 μ F 

bC<"i-n"i e8ui1'en-e en <r'e'o

C  P=1 x10−6

 F 

V  P=1.5V 

V  x p=2.35V 

Cep=Vx p

Vp  Cp

Cep=2.35V 

1.5V 1 x 10

−6 F 

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Cep=1.5 μF 

Entonces por de#nición tenemos

C eq=∑

i=1

n

C i

C eq=0.53 μF +1 μF 

C eq=1.53 μF 

Error porcentual

error=|Valor teorico−valor experimental

valor teorico   | x100

error=|1.5 μF −1.53 μF 

1.5 μF    | x100error=2

" C<"i-n"i e8ui1'en-e en serie

C  P=1 x10−6

 F 

V  P=1.5V 

V  x s=0.5V 

Cx s=

Ves

Vp Cp

Cx s=0.5V 

1.5V  1 x10

−6 F 

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Cx s=0.33 μ F 

5sando la de#nición tendremos

1

C  x s

=∑i=1

n1

C i

1

C  x s

=  1

0.53 μF +

  1

1 μF 

C  x s=0.346 μF 

Error porcentual

error=|Valor teorico−valor experimental

valor teorico   | x100

error=|0.346 μF −0.33 μF 

0.346 μF    | x100

error=4.74

dDe-ermine ' ener$> 'm"en en "d "on?$ur"i2n9<r'e'o = serie

PARALELO

V  x p=2.35V 

C  x p=1.5 μF 

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U  P=1

2C V 

2

U  P=1

2(1.5 μF ) (2.35V  )2

U  P=4 .14 μJ 

SERIE

V  x s=0.5V 

C  x s=0.33 μF 

U s=1

2C V 

2

U s=1

2(0.33 μF ) (0.5V )2

U s=0.041 μJ 

Dis"usi2n  An'isis

a) ¿Por qué es válida la relación ( Vx

Vp )=( Qx

Qp ) ?

/a lectura que seala el %olt!metro representa la di&erencia de potencial en elcapacitor, la cual es proporcional a la cara almacenada en el capacitor, por

tanto es %"lido que la relación (Vx

Vp

)  sea equi%alente a (Qx

Qp

)b) ¿Cuál es la diferencia entre una cobinación serie ! una

 paralela?

/as conexiones de capacitores reali$adas en paralelo mantienen la corrientepara cada uno de sus capacitores, y el %olta(e se %a di%idiendo se?n el

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n?mero de capacitores, en cambio las conexiones de capacitores reali$adasen serie mantienen el %olta(e, mientras que la corriente se di%ide de acuerdocon el n?mero de capacitores.

c) ¿"n cuál con#$uración es a!or la ener$%a alacenada?

/a ener!a almacenada es mayor en las con#uraciones de capacitores enparalelo.

Con"'usiones

*l relacionar dos puntos expuestos a una misma &uente de %olta(e,podremos decir que la cara por la capacitancia arro(an unaconstante, la cual lueo se iuala a las lecturas del %olt!metro, esdecir lleamos a una expresión que depende de las lecturas de%olta(e en el %olt!metro y de la capacitancia conocida.

/a ener!a potencial electrost"tica, es mayor en una con#uraciónde capacitores conectados en paralelo, debido a que este tipo deconexiones mantienen la corriente, y por ende la cara eléctrica,eso quiere decir que los dos conductores tienen la misma cara,solo que mayor a la cara que presentan los capacitores conectadosen serie en su interior. Esto también se e%idencia en la capacitanciatotal de una arupación de capacitores en paralelo es muco mayoa una con#uración de capacitores en serie.

REFERENCIAS BIBLIO@RAFICAS

• -uía de a'oratorio de Física C. #CF , /0P. evisión ###

• 3ttp:))es.4i5ipedia.org)4i5i)Capacidad6el7C!789ctrica

• 3ttp:))en.4i5ipedia.org)4i5i)Capacitor