capacitancia

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
LABORATORIO DE FÍSICA C

PRACTICA #5
CAPACITANCIA
Objetivos
 Estudiar y analizar las configuraciones de conexión entre los capacitores y la energía
almacenada.
Fundamento teórico
La relación entre la carga q y el potencial V de un conductor en equilibrio electrostático es
unaconstante llamada capacidad C del conductor, la misma que depende exclusivamente de
la geometría del conductor y del medio en el que está inmerso.
Capacitancia se define como el cociente de la magnitud de la carga de cualquiera de los
conductores entre la magnitud de la diferencia de potencial eléctrico entre ellos, es decir:

Se llama capacitor al dispositivo que almacena carga y queconsiste en dos conductores que
no se tocan. Estos dos conductores tienen, por lo general, cargas del mismo valor pero de
signo contrario, Q. La unidad de capacitancia (C/V) se le denomina faradio (F). Se
acostumbra utilizar el microfaradio (10-6 F) para denominar a los capacitores disponibles en el
comercio.
El espacio entre los conductores está lleno por un material no conductor, como aire, papelo
plástico. A este material se le denomina dieléctrico, y la capacitancia es proporcional a una de
sus propiedades, llamada constante dieléctrica, K (igual a 1 para el aire).
Al hablar de un capacitor de placas paralelas, este se encuentra en función de la distancia
entre estas placas, además de la constante dieléctrica del material entre las placas, es decir:

Donde
es el valor de lapermitividad eléctrica relativa del capacitor, cuyas placas están
separadas por un dieléctrico. Además, se puede definir a como:

[ ⁄
], que es la permitividad eléctrica del vacío. A
Donde
continuación en la tabla 5.1 se puede observar ciertos valores de permitividad relativa según
el dieléctrico de condensación.

1

Dieléctrico

εr

Vacío
Aire
Teflón
poliestireno
policarbonato(MKC)
poliéster / mylar (MKT)
vidrio
mica
cerámica
óxido de aluminio
óxido de tántalo

1
1.0006
2.0
2.5
2.9
3.2
4.0 - 8.5
6.5 - 8.7
6.0 - 50,000
7.0
11.0

Tabla 5. 1: Permitividad relativa

Un capacitor cargado almacena una cantidad de energía potencial electrostática igual a:

Esta energía puede imaginarse como almacenada en el campo eléctrico entre las placas.Configuración en serie y paralelo
Se puede demostrar que, al tener n capacitores conectados en paralelo, la capacitancia viene
dada por:
∑

Figura 5. 1: Configuración en paralelo

Al tener n capacitores conectados en serie, la capacitancia viene dada por:
∑

2

CAPACITANCIA

Figura 5. 2: Configuración en serie

Procedimiento
1. Capacitancia de un capacitor desconocido CX.
a. Arme el circuitode la figura 5.3

Figura 5. 3

b. Ajustar 8 VDC en la fuente de voltaje, con la posición del interruptor en b.
c. Colocar el interruptor en la posición a, para cargar el capacitor patrón (Cp).
d. Cambiar la posición del interruptor de a a b y registrar la lectura (Vp) del
voltímetro en ese instante en la reporte de datos.
e. Con el circuito desconectado, sustituir el capacitor patrón porel desconocido (Cx).
Luego activar el circuito y repetir los pasos c y d.
f. Del circuito mostrado en la figura 5.3, cuando el interruptor está en la posición a,
tanto el capacitor patrón como el desconocido adquieren una carga máxima Qp y
Qx respectivamente, notando que ambos capacitores son sometidos a la misma
diferencia de potencial V, se obtiene la siguiente relación:
Qp
Cp



QxQ
 Cx  x C p
Cx
Qp

g. La lectura que señala el voltímetro representa la diferencia de potencial en el
capacitor, la cual es proporcional a la carga almacenada en el capacitor, por tanto
es válido que la relación (Vx/Vp) sea equivalente a (Qx/Qp). Entonces la
capacitancia desconocida se obtiene por:

Cx 

3

Vx
Cp
Vp
CAPACITANCIA

2. Conexión paralelo
a. Se conectan en...