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Practica 4: Capacitores

Leggs Gonzlez Aldo Daniel, Martnez Hernndez Jessica, Rodrguez Alvares del Castillo Yair y Vicente Frausto Alan

Academia de Fsica

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniera campus Guanajuato Instituto Politcnico Nacional

hiezika@gmail.com

Resumen

En esta prctica utilizamos el multmetro para poder obtener el valor de cada uno de los

capacitores as como el valor de cada arreglo que hicimos.

De la misma manera se utilizaron las diferentes frmulas para obtener de manera terica

los valores de cada uno de los arreglos y as lograr compararlos con los obtenidos

mediante el multmetro.

Los valore obtenidos mediante las formulas eran de importancia ya que con ellos nos

dabamos cuenta de que los valores que obtenamos del multmetro eran muy parecidos a

los obtenidos tericamente.

Introduccin

El capacitor es un dispositivo elctrico que permite almacenar energa en forma

de campo elctrico. Es decir, es un dispositivo que almacena cargas en reposo o

estticas. Consta en su forma ms bsica de dos placas de metal llamadas armaduras

enfrentadas unas a otras, de forma que al conectarlas a una diferencia de potencial o

voltaje una de ellas adquiera cargas negativas y la otra positivas.

Como el capacitor tiene en cada placa cargas iguales pero de signo opuesto, la carga

neta del condensador es nula. Cuando se habla de carga de un capacitor se habla de la

carga de cualquiera de sus placas, pero en realidad slo las cargas de la placa negativa

se mueven (hacia la placa positiva), debido a que el movimiento es slo de los electrones.

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= Capacitancia

Q= Carga

= Diferencia de voltaje

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La capacitancia tiene la unidad del SI coulomb por volt. La unidad de capacitancia del SI

es el farad (F), en honor a Michael Faraday.

La capacitancia C depende tanto de factores geomtricos (rea de las placas y distancia

entre ellas) como de factores intrnsicos del material dielctrico, representados estos

ltimos por la constante de permitividad del material, como lo expresa la siguiente

ecuacin que representa la capacitancia de un par de placas planas y paralelas:

Dnde:

A=rea de cada placa.

d= Distancia entre las placas

= 8.85x10-12 C2/Nm2

Tipos de Capacitadores:

Capacitor elctrico de tantalio: si bien estos son ms caros que los

anteriores, se destacan por poseer una mayor confiabilidad y flexibilidad.

Dentro de este tipo de capacitores existen tres clases: capacitores de hojas

metlicas, capacitores de tantalio slido y capacitores de tantalio.

Capacitores elctricos de cermica: estos se destacan por ser econmicos y

de reducido tamao. Adems, poseen un gran intervalo de valor de

aplicabilidad y capacitancia. Son ideales para aplicaciones de derivacin,

filtrado y acoplamiento de aquellos circuitos que son hbridos integrados que

logran tolerar cambios importantes en la capacitancia. El material dielctrico

que se utiliza en estos capacitores puede ser titanato de calcio, de bario o bien,

dixido de titanio a los que se le agregan otros aditivos. Los capacitores

elctricos de cermica adquieren forma de disco o tubular.

Capacitores

elctricos de plstico o

papel: estos pueden estar

hechos con plstico, papel, o la

suma de los dos y se los puede

utilizar en aplicaciones como

acoplamiento, filtrado,

cronometraje, suspensin de

ruidos y otras. Una propiedad

que poseen estos capacitores es

que las pelculas metlicas se

autor reparan. Tambin son muy estables, resistentes al aislamiento y pueden

funcionar a temperaturas muy elevadas.

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Capacitores de vidrio y mica: estos son utilizados cuando se precisa muy

buena estabilidad y una carga elctrica alta. Se caracterizan por poder operar

a frecuencias muy altas y tener gran estabilidad en relacin a la temperatura.

Estos capacitadores se encuentran en distintos tamaos.

Un dielctrico es un material no conductor, como el caucho, el vidrio o el papel

encerado. Cuando un material dielctrico se inserta entre las placas de un

capacitor aumenta la capacitancia. Si el dielctrico llena por completo el espacio

entre las placas, la capacitancia aumenta en un factor adimensional k, conocido

como constante dielctrica. La constante dielctrica es una propiedad del

material y vara de un material a otro. En esta seccin se analizara este cambio en

capacitancia en trminos de parmetros elctricos tales como carga elctrica,

campo elctrico y diferencia de potencial.

Un dielctrico brinda las siguientes ventajas:

Aumenta

capacitancia Aumenta el voltaje

de operacin maxio. Posible soporte

mecnico entre las placas, lo cual permite que las placas estn muy juntas sin tocarse, de este modo d disminuye y C aumenta.

I. Procedimiento

Materiales

Capacitadores de diferentes valores

1 tarjeta de experimentacin

3 juegos de cables caimn 1 pila de 9 V

Multmetro

Para la prctica comenzamos midiendo el valor real de los capacitores para

as poder medir el valor de la capacitancia en los diferentes arreglos y poderlos

comparar con el valor obtenido tericamente por medio de las formulas

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El primer arreglo que hicimos fue un arreglo paralelo con dos capacitancias de

diferentes valores y medimos su valor equivalente para poder compararlos con

el valor obtenido de manera terica.

De igual manera hicimos arreglos en serie con diferentes capacitores de

diferentes valores, medimos su valor en el multmetro y compararlos con el

valor obtenido de manera terica.

II. Resultados

Capacitancia de cada capacitor:

4.7 F

1 F

10 nF

0.022 nF

Arreglo Paralelo:

Para calcular la capacitancia total en un arreglo paralelo es

necesario emplear la siguiente formula:

C total=C1+C2+.+Cn

Con la formula anterior se calcul la capacitancia terica, mientras

que la capacitancia practica fue obtenida mediante un multmetro.

Ilustracin 1arreglo en serie

Ilustracin 2arreglo en paralelo

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Tabla 1 arreglos paralelo de capacitores

Capacitores Capacitancia Terica Capacitancia Practica

10 nF / 0.022 nF 10.022 nF 9.54 nF 4.7 F / 1 F 5.7 F 6.32 F 10 nF / 4.7 F 4.71 F 2.39 F 0.022 nF / 4.7 F 4.70002 F 5.20 F

Arreglo en Serie:

Para calcular la capacitancia total de un arreglo en serie se utiliza la formula siguiente:

C total=

Con la formula anterior se calcul la capacitancia terica, en lo correspondiente la

prctica esta fue calculada con un multmetro al igual que en el arreglo en paralelo.

Tabla 2 arreglos en serie de capacitores

Capacitores Capacitancia Terica Capacitancia practica

10 nF / 0.022 nF 0.0219 nF El multmetro no pudo medirla

4.7 F / 1 F 0.87 F 0.80 F

0.022 nF / 4.7 F 4.54 *10-10 F 0.026 nF

4.7 F / 10 nF 9.97 nF 10.26 F

III. Verificacin de Resultados

Con los resultados obtenidos se puede observar que la capacitancia terica y

la prctica, no son las mismas en ningn caso, esto se pude deber a mltiples

causas como lo son; la elaboracin de los arreglos, la precisin del multmetro

o a un fallo en el momento de medir la capacitancia, como se puede observar

en la primera capacitancia practica del arreglo en serie, donde no se pudo

obtener la medida.

De la misma manera se observa que son similares entre ellas las dos

capacitancias de cada arreglo, por lo tanto se puede afirmar que los resultados

obtenidos son consistentes y concordantes y de la misma manera se puede

decir que la prctica tuvo xito.

IV. Cuestionario

1. Un capacitor est conectado a una batera. a) Por qu las placas reciben una

carga exactamente de la misma magnitud? b) Es esto cierto aun cuando

tengan distinto tamao?

R=El tiempo de carga o descarga de un circuito RC es proporcional a la

resistencia y al capacitor que intervienen en el circuito.

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2. Si tiene dos capacitores C1 y C2 en los cuales C1 es mayor que C2. Cmo

podra hacer para que C1 pueda tener mayor carga?.

R= El circuito es integrador ya que hace una serie de ciclos para poder

cargarse o descargarse en un determinado tiempo. Para poder resolver el

sistema se necesita de una INTEGRAL, ya que en el circuito todo el potencial

no est directo a sus componentes.

3. En un capacitor de placas paralelas, una de las placas tienen carga positiva y

la otra negativa. Cada una de estas placas crea campo elctrico. Hay campo

elctrico alrededor del capacitor?

R= Las aplicaciones de los circuitos RC son principalmente en la industria, ya

que estn contenidos en casi todos los aparatos elctricos y electrnicos, otra

aplicacin es en la medicina, en los coches elctricos que se le generan a un

paciente, en algunas mquinas utilizadas para tomar radiografas al paciente, y

principalmente en los circuitos elctricos de las casas

4. Cul es la capacitancia de un conductor esfrico simple de radio r?

R=Se puede calcular con la siguiente formula

V. Conclusiones

Entre los resultados obtenidos anteriormente podemos ver que no fue muy

grande la diferencia que obtenamos al comparar la capacitancia obtenida de

manera teora y la capacitancia obtenida de manera experimental, dado que

variaban en dcimas, al principio consto un poco de trabajo ya que no

tenamos el conocimiento para saber en qu valor tenamos que poner el

multmetro.

De igual manera costaba trabajo que el multmetro captara el valor de cada

uno de los capacitadores, pero al final pudimos concluir nuestra practica con

xito y logramos adquirir los conocimientos necesarios para realizar algunos

circuitos sencillos.

VI. Referencias

http://www.tiposde.org/construccion/477-tipos-de-capacitores/

http://www.monografias.com/trabajos67/capacitores-fisica/capacitores-fisica.shtml

http://litalo.blogspot.es/1273304949/capacitadores/

http://html.rincondelvago.com/capacitancia_1.html

http://emilioescobar.org/u3/capacitancia.htm

Capacitores 11 de Marzo de 2014 18 de Marzo de 2014