TALLER DE CAPACITANCIA En los grupos de trabajo conformados realice las siguientes actividades. TENGA EN CUENTA LAS FECHAS DE ENTREGA. Yulitza Andrea Plata González id: 000482066 Pedro Alejandro león Soler id: 000447042 Realice cada una de las actividades propuestas. En este mismo documento debe anexar, la información solicitada. I. LEA EL MARCO TEÓRICO PROPUESTO A CONTINUACIÓN: Definición Un capacitor consiste de dos conductores a y b llamados placas. Se supone que están completamente aislados y que se encuentran en el vacío. Se dice que un capacitor está cargado si sus placas tienen cargas iguales y opuestas, +q y −q. Cuando se mencione a la carga, q, de un capacitor se considera a la magnitud de la carga de cualquiera de las placas. Un capacitor puede adquirir carga eléctrica si se conecta a las terminales de una batería. Puesto que las placas son conductoras, entonces son equipotenciales, y la diferencia de potencial a través de las placas será la misma que la de la batería (V). Por conveniencia, a la magnitud de la diferencia de potencial entre las placas se le llama V. La carga (q) y la diferencia de potencial en un capacitor se relacionan por 𝑞 = 𝐶𝑉 Donde, C es la contante de proporcionalidad llamada capacitancia. La unidad de la medida en el sistema internacional es farad (F) 1farad = 1 coulomb/Volt. La capacitancia depende de la geometría del capacitor. En la tabla adjunta, puede observar la fórmula establecida para cada uno de los capacitores. II. TOMA DE DATOS Y ANÁLISIS. 1. Familiarizarse con el simulador Phet abriéndolo en el siguiente link. https://phet.colorado.edu/sims/html/capacitor-lab-basics/latest/capacitor-lab-basics_es.html En la figura 1, puede observar un pantallazo de lo que encuentra en la simulación. Observe que hay una batería conectada a un capacitor de placas paralelas. Fig. 1. Pantallazo del simulador ACTIVIDAD 1. Con sus propias palabras e imágenes capturadas de la simulación puede mostrar: - Identifique y describa qué características de un condensador pueden ser modificadas para hacer un condensador con la mayor capacitancia. Los atributos modificables dentro del simulador son la distancia de las placas, Área de las placas y el voltaje, al experimentar con el simulador podemos concluir que mientras menor sea la distancia y mayor el Área de la placa, la capacitancia aumenta. - Qué característica de la simulación uso para ayudarse Usamos la distancia entre las placas y modificamos el área de las placas, además de aumentar el voltaje y cambiar polaridades de las placas, también podemos observar la carga de la placa superior y la energía almacenada ACTIVIDAD 2. RELACION: Capacitancia y área: 𝐶= 𝜀0 𝐴 𝑑 2.1. Deje una distancia de separación (d) entre las placas constante, registre el dato en la tabla, y luego modifique el área entre las placas, registre este valor junto con el valor de la capacitancia en la tabla 1. Realice10 medidas. Tabla 1: variación del área y la capacitancia d = 0,006 m A (m2) 0.10x10-4 0.11x10-4 0.12x10-4 0.13x10-4 0.14x10-4 0.15x10-4 0.16x10-4 0.17x10-4 0.18x10-4 0.19x10-4 C (F) 1,5×10-13 1.6x10-13 1.8x10-13 1.9x10-13 2.1x10-13 2.2x10-13 2.4x10-13 2.5x10-13 2.7x10-13 2.8x10-13 2.2 Use Excel para graficar C en función de A, 2.3 Encuentre la ecuación de su gráfica 2.4. De la pendiente encontrada determine el valor de la permitividad en el vacío 𝜀0 𝜀0 = 8,9091X 10 − 13 2.5 Determine el porcentaje de error usando el valor real: 𝜀0 = 8.85X10-12 C2/N.m2 %error = | 𝟖.𝟗𝟎𝟗𝟏𝐗𝟏𝟎−𝟏𝟑−𝟖.𝟖𝟓𝐗𝟏𝟎−𝟏𝟐 | *100%= 89% |𝟖.𝟖𝟓𝐗𝟏𝟎−𝟏𝟐 | ACTIVIDAD 3: RELACIÓN: capacitancia y distancia 𝐶 = 𝜀0 𝐴 𝑑 3.1. Deje constante un valor de A y regístrelo en la tabla 2. Ahora cambie la distancia de separación entre las placas y registe este valor, calcule el valor de 1/d para cada dato, y también anote el respectivo valor de la capacitancia. Registre 10 datos. Tabla 2: variación de distancia y capacitancia A= 0,000100 d (m) 6x10-3 6.4x10-3 6.8x10-3 7.2x10-3 7.6x10-3 8.0x10-3 8.4x10-3 8.8x10-3 9.2x10-3 9.6x10-3 1/d ( m-1) 166.65 156.75 147.05 138.88 131.57 125.00 119.04 113.63 108.69 104.16 m2 C (F) 1.5 x10-13 1.4 x10-13 1.3 x10-13 1.2 x10-13 1.2 x10-13 1.1 x10-13 1.1 x10-13 1.0 x10-13 1.0 x10-13 0.9 x10-13 3.2. Use Excel para graficar C en función de (1/d) 3.3. Encuentre la ecuación de su gráfica 3.4. De la pendiente encontrada determine el valor de la permitividad en el vacío 𝜀0 𝜀0 = 𝑚 𝐴 =8.924472 X10 − 12C2/N. m2 3.5. Determine el porcentaje de error usando el valor real: 𝜀0 = 8.85X10-12 C2/N.m2 %error = | 𝟖.𝟗𝟐𝟒𝟒𝟕𝟐 𝐗𝟏𝟎−𝟏𝟐−𝟖.𝟖𝟓𝐗𝟏𝟎−𝟏𝟐 | ∗ |𝟖.𝟖𝟓𝐗𝟏𝟎−𝟏𝟐 | 𝟏𝟎𝟎% = 𝟎. 𝟖𝟒% ACTIVIDAD 4. RELACION: Capacitancia y carga & Voltaje : CV = Q Conecte el circuito como en la figura 2: desde el capacitor a la batería. Y con la ayuda del voltímetro como se muestra en la figura2 puede encontrarse la diferencia de potencial entre las placas. Fig. 2. Conexión del capacitor a la batería. Fije el valor de la capacitancia en 0.47pF ( 0.47 x 10-12)F. Cambie los valores de la batería V y registre los valores de la carga. Ponga los datos en la tabla 3. Tabla 3. Variación de la carga y el voltaje. Capacitancia real de PhET (0.47 x 10-12)F V(Volts) 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 Q(C) 5x10-14 9x10-14 14x10-14 19x10-14 23x10-14 28x10-14 33x10-14 37x10-14 42x10-14 47x10-14 4.1 Use Excel para graficar Q versus V, 4.2 Encuentre la ecuación de su gráfica 4.3. De la pendiente encontrada determine el valor de la capacitancia CV=Q 𝑉 C=𝑄 Entonces C=m m = 2x1012𝑥 4.4 Determine el porcentaje de error usando el valor real C = 0.47 x 10-12F %error = | −𝟖.𝟖𝟓𝐗𝟏𝟎−𝟏𝟐 | ∗ 𝟏𝟎𝟎% |𝟖.𝟖𝟓𝐗𝟏𝟎−𝟏𝟐 | III Realice las conclusiones Generales - - El experimento con el simulador Phet nos demostró que la capacitancia de un condensador puede aumentarse al disminuir la distancia entre las placas y aumentar el área de las mismas. Estos parámetros son modificables y directamente proporcionales a la capacitancia: a menor distancia y mayor área, mayor capacitancia. El área es directamente proporcional a la capacitancia
