Fisik 2

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CAPACITOR DE PLACAS PLANAS Y PARALELAS

Estudio del comportamiento de dos cuerpos conductores cargados con cargas iguales de signo opuesto y separados por una distancia d.
 
Objetivos del Experimento
 
 Aplicará los conocimientos adquiridos de electrización, campo eléctrico y ley de Gauss en el estudio del Capacitor.
 Determinará y Evaluará las leyes físicas que rigen el comportamientodel capacitor.
 Determinará las constantes de permitividad relativa del aire y de algún otro material.
 Evaluará el experimento por comparación de los valores obtenidos contra valores calculados.
 Cuantificará y analizará la variación de la capacitancia al variar la separación de sus placas.

Introducción teórica
 
Una de las conclusiones más importantes de la ley de Gauss es lasiguiente: “Tome un cuerpo amorfo, el cual tiene una carga eléctrica diferente de cero, distribuida sobre su superficie”. Ahora, para determinar la magnitud del campo eléctrico generado por ésta distribución de carga, se aplica la ley de Gauss; para ello envuelva el cuerpo amorfo con una superficie tal, que tenga la misma forma del cuerpo, asegurando de esta manera que el vector E y el vector sonparalelos, por tanto
e0 E = e0 E Aenvolvente = Qencerrada
pero la distribución de carga es una distribución superficial  por lo que,
Qenc =  Acuerpo
así que, e0 Aenv E = s Acuerpo

 
cuando A en v se acerca mucho en valor al área A cuerpo, estos cuando queremos calcular el valor del campo eléctrico muy cerca del cuerpo amorfo entonces,

si o no cambia en eltiempo, es decir, el sistema está “aislado” del resto del universo (sistema cerrado), por tanto E muy cerca del generados se puede considerar constante. Esto es válido para cualquier tipo de cuerpo cargado.
 

Los objetivos fundamentales de esta práctica están dirigidos al estudio de un dispositivo llamado capacitor. Físicamente se define el capacitor como dos cuerpos conductores de formaarbitraria cargados con cargas iguales, pero de signo opuesto.
 
Figura 1. Un capacitor.
 

Ahora un capacitor de placas paralelas es un par de cuerpos planos con área S, ambos cargados con la misma cantidad de carga eléctrica, pero con signos contrarios, cuando este par de placas se colocanparalelamente, con sus caras viéndose entre sí, separados entre ellos una distancia d se tiene un capacitor de placas paralelas.
 
 

 
Figura 2. Capacitor de placas paralelas.
 
 
Usando el principio de superposición, se puede demostrar que el campo eléctrico de un capacitor de placas paralelas está confinado al interior de las placas y además se puede considerar constante. Ahora estecampo está dado en términos de las líneas de campo, y estas líneas almacenan energía eléctrica por lo que la propiedad intrínseca de un capacitor, en general es almacenar energía en términos de líneas de campo eléctrico, a esta propiedad se le conoce como capacitancia.
 
Esta capacitancia depende de dos parámetros: el área superficial de las placas S y la distancia d entre las placas.Cuando S crece entonces la capacitancia crece, pues se pueden almacenar mayor cantidad de líneas, manteniendo d constante. Cuando d se hace más pequeño manteniendo el área y la carga constante, entonces las líneas se “cortan” en varios o unos fragmentos, haciendo que la densidad de líneas aumente y por tanto la capacitancia crece.
 
Por tanto,
 

Ahora, la diferencia de potencial entre lasplacas, por definición es,


lo cual se puede reducir a,
V = Ed
donde d es la distancia entre las placas y


 

 
 
 
por lo que
 
 
 
pero
 
donde Q es la carga en alguna de las placas y A es el área de las placas, así que

 
entonces,
así que,
m2
Las unidades de la capacitancia son:
 
Se le denomina a...
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