Practica Condensador


PRÁCTICA 1




Condensador de láminas plano-paralelas



OBJETIVO
Cálculo del valor de la permitividad eléctrica del aire, 0, y de la constante, k, que aparece en la ley de Coulomb.


MATERIAL
Condensador de láminas circulares y paralelas, capacímetro, destornillador pequeño, pie de rey, papel milimetrado, ordenador y programa de ajuste mediante mínimos cuadrados.TEORÍA
La capacidad de un condensador de láminas planoparalelas de área A y separadas entre sí una distancia d viene dada por la siguiente expresión
C  A  
4kd 0
7
 A  1
d
siendo 0
la permitividad eléctrica del vacío. A efectos prácticos el vacío y el
aire son prácticamente iguales, para el rango de precisión que vamos a
considerar.



Elcondensador que nosotros vamos a utilizar tiene unas placas (también denominadas armaduras) que son círculos de radio R, por lo que el área es

A  R 2
 1 D 2
4
Es preferible usar como variable el diámetro en vez del radio porque es más
fácil de medir. Sustituyendo obtenemos
C   0D  1

(1)
4 d
De la anterior ecuación podemos ver que conforme se aumenta la distanciaentre las placas, menor será la capacidad. Esto nos indica que ambas variables, C y d, son inversamente proporcionales.

Para obtener esta ecuación se ha de suponer que el campo eléctrico es uniforme y perpendicular a las dos placas, lo cual sólo es cierto si las placas son infinitas. Evidentemente en un laboratorio no nos cabe un condensador infinito, el que tenemos es de tamañofinito. La solución a este pequeño dilema es medir justo en el centro del condensador, lo más lejos posible de sus bordes. Entonces sí que podemos considerar que el campo eléctrico es prácticamente uniforme.

PRÁCTICA
Encima de la mesa del laboratorio tenemos un condensador el cual debemos asegurarnos que está descargado, para ello ponemos nuestra mano encima de
las dos placas y la poca cargaque tengan, si es que tienen, se cancela cuando las cargas negativas de la placa negativa se desplazan a la placa positiva a través de nuestra mano. Nuestra piel, a pesar de ser un mal conductor, permite que se descargue. Si hay algún alumno especialmente sensible a las pequeñas corrientes eléctricas (algo muy improbable), se debería utilizar algún elemento



7 Esta constante tiene un valorque es muy bien conocido y del cual sabemos 10 cifras
-12
2 -1 -2
-12
significativas. Su valor es 0= 8.854187817·10
C ·N ·m
= 8.854187817·10
F/m=
8.854187817 pF/m. La otra constante, denominada k, que aparece en la ley de Coulomb también tiene 10 cifras significativas y vale k= 8.987551788·109 N·m2/C29·109 N·m2/C2. Ambas
constantes no son independientes entre sí,son inversamente proporcionales, siendo la constante de proporcionalidad 1/4, es decir, k·0 = 1/4.
metálico para descargarlo. El destornillador que está en la mesa no vale para esta función porque no es metálico, es de grafito, que es un muy buen aislante.

El capacímetro es un aparato digital, de aspecto exterior semejante a un polímetro, que permite medir capacidades de condensadorescon gran precisión. El que nosotros vamos a utilizar es, en realidad, un medidor de LCR (LCR meter es su denominación inglesa), un aparato que es capaz de medir autoinducciones, capacidades y resistencias, dependiendo de donde coloquemos la rueda central que es giratoria. En nuestro caso la colocaremos en la posición en la que nos indica que el fondo de escala (máximo valor que puede medir) es de200 pF. El interruptor que tiene en la parte superior derecha debe estar colocado en la posición LCR.

Pero para que las medidas sean correctas hay que ajustarlo a cero, esto quiere decir lo siguiente: colocamos dos cables, que terminen en la pinza denominada de cocodrilo, en las dos conexiones que tiene el capacímetro en la parte inferior de su cara principal, sin que los cables...