Capacitancia y dielectricos

Facultad de Ingeniería y Tecnología

Capacitancia y Dieléctricos |
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Laboratorio; Electricidad y Magnetismo

Objetivos:
Determinar la constante dieléctrica del medio.
Medir la constante dieléctrica en el aire (vacío).
Determinar la constante dieléctrica de distintos materiales.

Marco teórico:
* Condensador: Es un dispositivo que almacena energíaeléctrica, 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, separadas por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa comoaislante) 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).
La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia.En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.

* Capacitancia Eléctrica: Es una propiedad de los condensadores o capacitores. Esta propiedad rige la relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existenteentre las placas del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este, mediante la siguiente ecuación:

C = A∆z
*  = C ∆z / A


Donde:
* C es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o picofaradio.
* Q es la carga eléctricaalmacenada, medida en culombios;
* V es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios.

* Constante Dieléctrica: Se denomina dieléctricos a los materiales que no conducen la electricidad, por lo que se pueden utilizar 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 la constante de proporcionalidad directa e inversamente proporcional hablando matematicamente
Tenemos k para los siguiente dieléctricos: vacío tiene k = 1;aire (seco) tiene k = 1,00059; teflón tiene k = 2,1; nylon tiene k = 3,4; papel tiene k = 3,7; agua tiene k = 80.
Los dieléctricos más utilizados son el aire, el papel y la goma.
La introducción de un dieléctrico en un condensador aislado de una batería, tiene las siguientes consecuencias:
* Disminuye el campo eléctrico entre las placas del condensador.
* Disminuye la diferencia depotencial entre las placas del condensador, en una relación Vi/k.
* Aumenta la diferencia de potencial máxima que el condensador es capaz de resistir sin que salte una chispa entre las placas (ruptura dieléctrica).
* Aumento por tanto de la capacidad eléctrica del condensador en k veces.





Materiales:

* Condensador de placas paralelas (circulares)
* Baterías
*Multitester
* Placa de plástico blanca
* Placa de vidrio
* Trozo de cartón
* Trozo de cartulina dura







Multitester

Capacitancia en el Aire (vacío):

C = A∆z
*  = C ∆z / A

Tabla de datos:

X (m) | 0.017 m | 0.010 m | 0.008 m | 0.006 m | 0.003 m | 0.002 m |
C (nF) | 0.09·10–9 F | 0.10· 10–9 F |...