INGENIERIA DE SISTEMAS INFORME V 15

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGAFACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS, GEOLOGIA Y CIVILESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA DE SISTEMAS.

CONDENSADOR PLANO:

CURSO : laboratorio 5SEMESTRE : 2015 IINTEGRANTES : MARTINEZ OSCORIMA, Gusela Roxana(27120615) MONTES CHAICO, Belarmino (27115755) AHUI MARTINEZ, Fabio(27120829)

DOCENTE : Julio Ore

AYACUCHO PERU2015

CONDENSADOR PLANO

1. OBJETIVO: Analizar las relaciones de distancia y material dielctrico entre las placas de un condensador plano. Conocer la constante dielctrica de un material cuando se decide usarlo en un condensador

2. INTRODUCCIN TERICA

Dos placas conductoras paralelas aisladas forman un condensador plano. Despreciando los efectos de borde se define la capacidad siendo k la constante dielctrica del medio, permitividad del vaco, S el rea de una placa y d la distancia ente placas.Los condensadores Es un componente electrnico que almacena cargas elctricas para utilizarlas en un circuito en el momento adecuado.Est compuesto, bsicamente, por un par de armaduras separadas por un material aislante denominado dielctrico. La capacidad de un condensador consiste en almacenar mayor o menor nmero de cargas cuando est sometido a tensin.

Condensador bsico Smbolos del condensador

La capacidad o capacitancia:Es una propiedad de los capacitores. Esta propiedad rige la relacin existente entre la diferencia de potencial existente entre las placas del capacitor y la carga elctrica almacenada en este mediante la siguiente ecuacin:

Donde:Q es la carga almacenada, medida en coulomb V es la diferencia de potencial, medida en volt C es la capacidad, medida en farad. Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que slo depende de la forma del capacitor considerado.En la prctica, la dinmica elctrica del condensador se expresa gracias a la siguiente ecuacin diferencial, que se obtiene derivando respecto al tiempo la ecuacin anterior.

Donde i representa la corriente elctrica, medida en ampere.CONDENSADOR DE PLACAS PLANAS Es aquel condensador formado por dos lminas conductoras de rea A y separadas paralelamente por una distancia d, que es pequea comparada con las dimensiones de las aristas del rea en la figura. Al conectar el condensador a una fuente de poder (dispositivo que suministra energa elctrica) cada una de las placas adquiere una carga de valor Q. De la seccin de campo elctrico, tenemos que el campo total entre dos placas planas paralelas era:

Campo entre las placas:

Si entre ellas lo que exista era aire. La diferencia de potencial es:

Y la densidad de carga est dada por:

Tenemos que la diferencia de potencial es:

Aplicando la ecuacin nos queda:

3. MATERIALES

Sistema de un condensador plano de distancia variable

un multmetro digital

conectores.

4. PROCEDIMIENTOS: a. Instale el sistema de un condensador plano segn indicaciones del profesor.b. Mida el dimetro de las placas paralelas del condensador.c. Conecte el multmetro al condensador, antes fjelo en la opcin capacmetro en su mayor escala.d. A diferentes distancias en la escala del condensador mida su capacidad, espere unos segundos antes de medirlo.

5. RESULTADOS:

Sin dielctrico. DISTANCIA (mm)CAPACIDAD (nF)

10.52

20.27

30.19

40.15

50.13

60.11

70.10

CUADRO N11/DISTANCIA (mm)CAPACIDAD (nF)

10.52

0.50.27

0.330.19

0.250.15

0.20.13

0.1670.11

0.1430.10

Con Dielctrico DISTANCIA (mm)CAPACIDAD (nF)

3 0.24

4 0.22

5 0.16

6 0.13

7 0.12

80.10

90.09

El dielctrico: 2 milmetro de espesor.Dimetro: 23.4 centmetros.Radio: 11.7rea: 430.1 CUADRO N21/DISTANCIA (mm)CAPACIDAD (nF)

0.330.24

0.250.22

0.20.16

0.1670.13

0.1430.12

0.1250.10

0.1110.09

a. Grafique la capacidad versus inversa de la distancia. Haga un ajuste por mnimos cuadrados y con los datos medidos calcule la constante dielctrica del are.

Aqu vemos que para hacer la grfica utilizaremos el cuadro N1:

=0.02255309 nF

Utilizando la frmula:

Haciendo las conversiones y simplificando tenemos:

b. Repite el paso 3.4 y 3.5 fijando un dielctrico pegado a una de las placas.

c. Grafique la capacidad versus inversa de la distancia. Haga un ajuste por mnimos cuadrados y con los datos medidos, incluso con el clculo anterior, estime la constante dielctrica del dielctrico. No olvide que se trata de una asociacin en serie.

=0.019194273 nF

Si se introduce undielctricoentre lasplacas, la capacidad aumentar en un factor o k (constante dielctrico).Entonces: C = rA/d a =rea de cada placa en m2d = distancia entreplacasen metros= constante dielctrica (vaco), cuyo valor es: 8.85 x 10-12faradio/metro O k= constante dielctrico.

Utilizando la frmula:

Haciendo las conversiones y simplificando tenemos:

d. Compare, analice y comente sus resultados con y sin dielctrico

Los datos cambian, ya que si introducimos un dielctrico se observa que la diferencia de potencial disminuye. Si se introduce undielctricoentre lasplacas, la capacidad aumentar y adems depender de laspropiedades del dielctrico.

6. CUESTIONARIO:

a. Discuta la razn de la presencia de los dielctricos en los condensadores comerciales, cules son los ms usados?

Un material no conductor es llamado un dielctrico. Cuando un dielctrico llena completamente el espacio entre los conductores de un capacitor, la capacitancia se incrementa en un factor k, llamada constante dielctrica.La presencia de los dielctricos:

Resuelve el problema mecnico de mantener dos grandes lminas metlicas a distancia muy pequea sin contacto alguno. El dielctrico le da mayor rigidez, mayor soporte al condensador ya que los mantienen tiesos y no va a ver desnivelacin. El dielctrico no permite que hayan descargas elctricas ya que es un aislante. Consigue aumentar la diferencia de potencial mxima que el condensador es capaz de resistir sin que salte una chispa entre las placas (ruptura dielctrica). La capacidad de un condensador de dimensiones dadas es varias veces mayor con un dielctrico que separe sus lminas que si estas estuviesen en el vaco.

Supongamos que la capacitancia de un capacitor con un vaco entre sus conductores es C0. Cuando este espacio es llenado con un dielctrico de constante k, la capacitancia C de este nuevo capacitor es:C=k C0La constante dielctrica k es adimensional y su valor depende de los materiales.Los dielctricos ms usados pueden ser: de papel, de plstico, cermico, electroltico, de mica, de tntalo, de vidrio, de polister, Estos son los ms utilizados. A continuacin se describir, sin profundizar, las diferencias entre unos y otros, as como sus aplicaciones ms usuales. De papelEl dielctrico es de celulosa impregnada con resinas o parafinas. Destaca su reducido volumen y gran estabilidad frente a cambios de temperatura. Tienen la propiedad de autor regeneracin en caso de perforacin. Las armaduras son de aluminio. Se fabrican en capacidades comprendidas entre 1uF y 480uF con tensiones entre 450v y 2,8Kv.

Se emplean en electrnica de potencia y energa para acoplamiento, proteccin de impulsos y aplanamiento de ondulaciones en frecuencias no superiores a 50Hz.

Condensador de papelCondensador de plstico bobinado.1 y 2 son las dos hojas de plstico y a y b son dos hojas de aluminio enrolladas conjuntamente.

De plsticoSus caractersticas ms importantes son: gran resistencia de aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran), volumen reducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variaciones de temperatura, adems, tienen la propiedad de autor regeneracin en caso de perforacin en menos de 10s. Los materiales ms utilizados son: poli estireno (styroflex), polister (mylar), poli carbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (tefln). Se fabrican en forma de bobinas o multicapas.Tambin se conocen como MK. Se fabrican de 1nF a 100mF y tensiones de 25-63-160-220-630v, 0.25-4Kv. Se reconocen por su aspecto rojo, amarillo y azul. CermicoLos materiales cermicos son buenos aislantes trmicos y elctricos. El proceso de fabricacin consiste bsicamente en la metalizacin de las dos caras del material cermico.Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v.

Su identificacin se realiza mediante cdigo alfanumrico. Se utilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas prdidas en altas frecuencias.

Condensador cermico de discoCondensador cermico de placa

ElectrolticoPermiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos. Actualmente existen dos tipos: los de aluminio, y los de tntalo. El fundamento es el mismo: se trata de depositar mediante electrolisis una fina capa aislante. Los condensadores electrolticos deben conectarse respetando su polaridad, que viene indicada en sus terminales, pues de lo contrario se destruira.

Smbolo de un condensador electroltico y de tntaloCondensador electrolticoCondensador de tntalo

De micaSon condensadores estables que pueden soportar tensiones altas, ya que la rigidez dielctrica que presenta es muy elevada. Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia. Se utilizan en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF. La gama de tensiones para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v). Se estn sustituyendo por los de vidrio, de parecidas propiedades y ms barato.

Condensadores variablesConstan de un grupo de armaduras mviles, de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metlicas enfrentadas, varindose con ello la capacidad.El dielctrico empleado suele ser el aire, aunque tambin se incluye mica o plstico.

Condensadores ajustablesDenominados tambin trimmers, los tipos ms utilizados son los de mica, aire y cermica.

7. CONCLUSIONES

Diferencia con usar un dielctrico y no usarlo.

La constante dielctrica es la razn de la capacitancia C de un capacitador con un dielctrico entre sus placas.

Dependiendo del material dielctrico el incremento relativo de la capacitancia es constante.

El dielctrico es un mal conductor de electricidad y puede utilizarse como aislante elctrico.