1. “CAPACITORES Y CAPACITANCIA”
Fernando Tejera González José Cera Jinete
e-mail: ftejera@uninorte edu.co e-mail: jacera@uninorte.edu.co
Ingeniería industrial Ingenieria Mecanica
Fabio Iguaran Didier Bornacelli
e-mail: iguaranf@uninorte edu.co e-mail: dbornacelli@uninorte edu.co
Ingenieria Mecanica Ingenieria Mecanica
ABSTRACT
This articulate has as aim to show the importance of interesting device called capacitors, these are
the ones in charge to store great amounts of energy, for it we experimented in the laboratory the
characteristics that must have these devices, which can be found in serious or in parallel. The
capacitors keep a relation between their accumulated loads and their potentials which generate a
constant that is called capacity or capacitance. After analyzing the obtained results of the different
experiences it was possible to be reached the conclusion that these capacitors must contain in its
interior a dielectric material with a dielectric constant that must have certain magnitude so that the
mentioned capacitance previously increases considerably as it passes the time in addition
phenomena as the electrical unloading are of great importance since thanks to the capacitors the
energy produced by them can be stored and later be used.
RESUMEN
Este articulo tiene como fin mostrar la importancia de unos interesantes dispositivos llamados
capacitores, estos son los encargados de almacenar grandes cantidades de energía, para ello se
experimento en el laboratorio cuales deben ser las características que deben tener estos capacitores
los cuales se pueden encontrar en serie ó en paralelo.
Los capacitores guardan una relación entre sus cargas acumuladas y sus potenciales las cuales
generan una constante que es llamada capacidad o capacitancia. Después de analizar los resultados
obtenidos de las diferentes experiencias se pudo llegar a la conclusión que estos capacitores deben
contener en su interior un material dieléctrico con una constante dieléctrica que deben tener cierta
magnitud tal que la capacitancia mencionada anteriormente aumente considerablemente a medida
que pasa el tiempo; además fenómenos como las descargas eléctricas son de gran importancia ya
que gracias a los capacitores la energía producida por ellas puede ser almacenada y posteriormente
ser utilizada.
2. 1. INTRODUCCIÓN
Uno de los recursos mas importantes que tenemos los seres humanos es la energía, la cual es
necesaria para que se puedan realizar todos los procesos vitales de la tierra, para ello se requiere el
buen aprovechamiento de ella, por tal motivo muchos científicos se han dedicado a encontrar la
mejor manera de utilizar o aprovechar dicho recurso el cual puede ser generado en grandes
cantidades por descargas eléctricas para luego ser almacenadas y posteriormente distribuidas.
Por esta razón el hombre ha creado dispositivos especiales denominados capacitores, formados por
dos conductores o armaduras, generalmente en forma de placas o láminas separados por un material
dieléctrico(materiales que no conducen la electricidad) que, sometidos a una diferencia de potencial
adquieren una determinada carga eléctrica (a esta propiedad de almacenamiento de carga se le
denomina capacidad o capacitancia).
La relación que existe entre las cargas eléctricas acumuladas y la tensión sobre el capacitor es una
constante llamada capacidad, el análisis de la capacitancia tiene alta importancia para la
construcción de un capacitor que sea de gran utilidad cuando este en presencia de cargas.
2. MARCO TEORICO
En electricidad y electrónica, un condensador o capacitor es un dispositivo que almacena energía
eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación
de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a
la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separados por un material dieléctrico
(siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como
aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una
determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga
total almacenada).
Se denomina dieléctricos a los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden ser
utilizados como aislantes eléctricos.
Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, la cera, el
papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita.
Los dieléctricos se utilizan en la fabricación de condensadores, para que las cargas reaccionen. Cada
material dieléctrico posee una constante dieléctrica k. que es conocida como a constante de
proporcionalidad directa e inversamente proporcional hablando matemáticamente
3. 3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Elementos utilizados:
• Electrómetro
• Capacitor variable
• Amplificador de Potencia
• Esfera conductora
• Censores de voltaje
• Electrodo
• Jaula de Faraday
• Circuito RLC CI 6512
• Censores de voltaje
• Interfaz ScienceWorkShop 750
• Interruptor de tres posiciones
Eléctricas y que a su vez pueda almacenar dicha carga para luego utilizarla para el beneficio de la
humanidad.
Por lo tanto resulta de nuestro interés estudiar, comprender y analizar los conceptos anteriormente
expuestos para luego corroborar nuestros conocimientos con experiencias de laboratorio y de una u
otra forma comprender los fenómenos que ocurren en la naturaleza no solo de forma teórica sino
también en la práctica.
En esta primera experiencia se trabajo sobre la relación entre la carga (Q), la diferencia de voltaje
(V) y la capacitancia (C) entre placas paralelas de las cuales se pudieron conocer sus propiedades
haciendo uso de la formula C=Q/V , para ello la experiencia se realizo en cuatro partes:
Caso 1: Mantenga C constante, varíe Q y mida ∆V.
En este caso, la distancia entre las placas se mantuvo constante y por medio del electrodo se cargó
una de las placas positivamente (tomando carga de la esfera conductora conectada a la fuente), por
lo que la carga en el capacitor fue aumentando, y se midió V. Luego se doblo la distancia y se
volvió a observar.
Caso 2: Mantenga V constante, varíe C y mida Q.
4. Se conecto el capacitor a una fuente de poder y se mantuvo el voltaje constante, la distancia entre
las placas se fue variando, y utilizando la jaula de Faraday que estaba conectada al electrómetro, se
transfirió carga a las placas por medio de un electrodo para luego medir la variación de la carga.
Caso 3: Mantenga C Constante, varíe V y mida Q.
Se conecto el capacitor a una fuente de poder y se vario el voltaje, la distancia entre las placas se
mantuvo constante, y utilizando la jaula de Faraday que estaba conectada al electrómetro, se
transfirió carga a las placas por medio de un electrodo para luego medir la variación de la carga.
Caso 4: Mantenga Q constante, varíe C y mida V.
Se realizan varios toques a las placas con el transportador de cargas Incremente la separación de las
placas. Mida el potencial para cada caso. Realice por lo menos 5 mediciones. Evite tocar con sus
manos las placas del capacitor.
5. Caso 5: Coeficiente dieléctrico.
Aquí se observo qué como afecta el uso del dieléctrico entre las placas de un capacitor. Por ello se
llevaron las placas a cierta carga y a una distancia fija para luego insertar el dieléctrico, para así
analizar como se comportaba el potencial mientras el dieléctrico se encontraba entre las placas.
4. DATOS OBTENIDOS
Caso 1
Caso 2
7. 5. ANALISIS DE RESULTADOS
Responda estas preguntas a partir de los datos obtenidos
Pregunta 1: ¿Qué puede concluir acerca de la relación entre la carga Q y el voltaje V cuando la
capacitancia del condensador es constante?
Manteniendo la capacitancia constante y variando la carga, la diferencia de voltaje aumenta, esto se
debe a que según la fórmula son directamente proporcionales.
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?
Al separar las placas la capacitancia disminuye debido a que esta es inversamente proporcional a la
distancia. En cuanto a la relación que existe entre la capacitancia y la carga cuando V es constante
es que son proporcionales debido a que si aumenta C también aumentara Q siempre y cuando V sea
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?
Por definición tenemos que la C = Q/V que C es inversamente proporcional a la diferencia del voltaje
por lo tanto al variar C (en este caso separamos las placas disminuyendo la capacitancia) la
diferencia del voltaje tiende a aumentar en cada vez que la capacitancia disminuya.
Pregunta 4: ¿Qué cambios produce en la magnitud de la capacitancia introducir un dieléctrico entre
sus placas?
El dialéctico evita el paso de la corriente por lo tanto hace que diferencia del voltaje se haga menor
y esta por ser inversa a la capacitancia hace que esta aumente su magnitud.
8. 6. CONCLUCIONES
Del actual informe pedemos resaltas los siguientes puntos:
Se estableció el concepto de capacitancia y la relación entre carga, voltaje y capacitancia para un
condensador de placas paralelas.
Se estableció también las distintas variaciones que fueran de importancia para probar el
funcionamiento de la ecuación de capacitancia para ver su funcionamiento en la practica
7. DATOS BIBLIOGRAFICOS
Mendoza, Aníbal; Ripoll Luís y Miranda Crespo Juan. Física Experimental: Electricidad y Magnetismo.
2ª. Edición. Barranquilla, Ediciones Unirte. 2006. 136 pag.
Sears et al. Física Universitaria. Volumen II. Undécima edición. México: Editorial Pearson. 2004. 1709
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Serway Raymond A. Física: Para ciencias e ingenierías. Volumen I. Sexta edición.
Argentina: Editorial Thomson.2005.702 Pág.
