CONDENSADOR DE PLACAS PARALELAS

I. OBJETIVO :

- Analizar las relaciones de carga , área y distancia entre las placas de un

condensador.

- Demostrar experimentalmente las fórmulas y propiedades de un condensador.

II. MATERIALES :

- Dos placas de aluminio.

- Una placa de acrílico.

- Un electroscopio.

- 2 alambres conductores .

- un electróforo de volta.

III. FUNDAMENTO TEORICO :

CONDENSADORES:

La diferencia de potencial entre dos esferas aisladas de radio R y cargas +q y –q

respectivamente es :

Se obtiene que la carga es proporcional al potencial y esta constante C= 2R , es llamada la

capacitancia de las dos esferas , si acercamos las dos esferas entonces la distribución de las

lineas de fuerza que salen o llegan a la otra se ve alterada , tal como se indica :

Entonces la capacitancia de una esfera aislada de radio R y carga Q queda definido por:

La otra esfera se supone muy grande () con centro en el conductor de carga igual y opuesta

, y su potencial es cero.

Esta conclusión es cierta puesto que el potencial es proporcional a la carga que lo produce ,

luego la relación o razón de las dos debe ser una constante.

Unidades : Faradio (F) = Coulomb/Voltio

Cuando dos conductores que tienen cualquier forma y poseen cargas iguales y opuestas , se

llaman Condensadores y los conductores se llaman placas.

La capacidad de un condensador depende solamente de la geometría del sistema y de las

propiedades del dielectrico involucrado.

Para calcular la capacidad de un condensador se recomienda seguir los siguientes pasos :

a) En las placas del condensador , situando una carga +q en una de ellas y una carga -q

en la otra.

b) Determinar el campo eléctrico entre las placas del condensador .

c) Determinar la diferencia de potencial entre las placas del condensador .

d) Aplicar la siguiente fórmula :

Existen tres tipos de condensadores mas conocidos y son :

CONDENSADOR DE PLACAS PARALELAS:

Sean dos placas paralelas de área A y separados una distancia d , a los cuales se les carga

aplicando una diferencia de potencial V.

Luego la capacidad es:

Usando la ley de gauss para hallar q :

Además se vio anteriormente :

Luego reemplazando (2) y (3) en (1) , tenemos:

CONDENSADOR CILINDRICO :

Consta de dos cilindros concéntricos de radios a y b , que poseen una carga +q y –q , y ambos

tienen una misma longitud L, como se muestra en la figura :

Además sabemos :

CONDENSADOR ESFÉRICO :

Consta de dos esferas concéntricas de radio a y b , que poseen cargas +q y –q, como se

muestra en la figura:

Para determinar la capacidad de un condensador esférico partimos de:

Sabemos :

Entonces la capacidad del condensador es :

ASOCIACIÓN DE CONDENSADORES :

EN SERIE :

Se asocia de la siguiente manera , donde se aplica una diferencia de potencial entre los puntos

a y b. Se cargan los condensadores , por estar en serie las cargas son iguales en todos ellos.

Donde la capacidad equivalente es :

EN PARALELO :

Trabajamos con tres condensadores , nuevamente se aplica una diferencia de potencial V para

cargar los condensadores . por estar en paralelo , la diferencia de potencial entre los bornes

es el mismo.

Donde la capacidad equivalente es :

Ceq = C1+C2+C3

IV. PROCEDIMIENTO :

Conectar los alambres a las dos láminas de aluminio y que vaya uno a un electroscopio y el

otro a su cubierta

PRUEBA I :

Cargamos una de las láminas , ayudado con el electróforo de volta . Observe que conforme se

va cargando , el ángulo de las agujas del electroscopio aumenta.

PRUEBA II:

Cargar una de las láminas de aluminio y alejarla de la otra lentamente , observe que el ángulo

de las agujas del electroscopio crece ligeramente y si lo acercamos disminuye el ángulo.

PRUEBA III :

Manteniendo la carga q y la distancia d en las láminas , luego mover una lámina en forma

paralela a la otra , cambiando la superficie relativa .

PRUEBA IV :

Manteniendo la capacidad , distancia y superficie debemos observar que , el ángulo de las

agujas del electroscopio disminuye cuando se ubica una placa aisladora entre las láminas .

OBSERVACIONES DE LAS PRUEBAS :

a) De la prueba I ; luego de cargar el electróforo de volta y acercarlo a una de las

placas del condensador se observa que el ángulo de las agujas del electroscopio

aumenta y se comprueba que al aumentar la carga en el condensador aumenta la

diferencia de potencial entre los conductores.

b) De la prueba II ; en esta parte se observa que después de alejar las placas del

condensador crece el ángulo de las agujas del electroscopio , demostrandose que

cuando la diferncia de potencial crece , la distancia entre las láminas crece, en

consecuencia la capacidad decrece.

c) De la prueba III ; se observa que el ángulo de las agujas crece si las superficies

relativas son menores y se comprueba que la diferencia de potencial aumenta

cuando la superficie de las placas del condensador disminuyen . Demostrandose que

la capacidad esta en relación directa con la superficie de las placas.

d) De la prueba IV ; se observa que el ángulo de las agujas del electroscopio

disminuye cuando se ubica una placa aisladora entre las láminas . Se demuestra que

la capacidad del condensador guarda una relación directa con el tipo de material

dieléctrico colocado entre las dos láminas.

V. CUESTIONARIO :

1. ¿CUÁNTAS CLASE DE CONDENSADOR CONOCE? MENCIÓNELOS.

Los tipos de condensadores que conocemos son :

- Condensadores planos .

- Condensadores esféricos.

- Condensadores Cilíndricos.

2. ¿CON LA EXPERIENCIA REALIZADA COMO DEFINIRÍA UN

CONDENSADOR?.

Los condensadores son sistemas de conductores cargados de igual magnitud pero de

diferente signo , y que están situados uno respecto al otro de tal manera que el

campo creado por ellos esta concentrado en un espacio limitado , donde almacenan

cargas , estos dispositivos pueden almacenar temporalmente la electricidad.

3. ¿QUÉ ES UN DIELÉCTRICO?.

Se llaman dieléctricos o aisladores a los cuerpos que tiene poca capacidad de

conducir la corriente eléctrica , como por ejemplo el caucho , el vidrio, el papel

encerado, etc.

Un dieléctrico brinda las siguientes ventajas :

- Aumenta la capacitancia de un capacitor.

- Aumenta el voltaje de operación máxima de un capacitor .

- Puede proporcionar soporte mecánico entre las placas conductoras.

4. HALLAR LA CAPACIDAD EQUIVALENTE , DEL CONDENSADOR CON

EL DIELECTRICO REALIZADO EN LA PRUEBA IV.

VI. CONCLUSIONES :

- Se comprobó experimentalmente que al aumenta r la carga en un condensador

aumenta la diferencia de potencial.

- Se pudo demostrar que la carga , área ,y distancia de las láminas de un condensador

influyen en la capacidad del mismo.

- Se observó que la capacidad de un condensador depende de su geometría y del

material que separa a los conductores cargados.

- La mayor parte de los materiales aislantes tiene resistencias dieléctricas mayores que

las del aire.

VII. BIBLIOGRAFÍA :

* J. ASMAT - M . CARAZO --------------- FISICA III – TOMO II

PERÚ.

* HUEMBERTO LEYVA ------------ ELECTROSTATICA Y

MAGNETISMO.