Capacidad de un condensador plano.

Capacidad de un condensador plano
Objetivos:
 Medir la carga que almacena el condensador en función de la diferencia de
potencial aplicada.
 Medir la carga que almacena el condensador en función de la distancia entre
sus armaduras.
 Determinar la capacidad del condensador y el valor de ε0.

Materiales usados:
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Fuente de alimentación de CC.
Dos voltímetros.Resistencia 100 MΩ.
Condensador plano de placas circulares.
Amplificador de señales.
Cables de conexión.

Fundamento teórico:
Un condensador es un dispositivo constituido por dos conductores (que suelen
denominarse armaduras o placas) separados por un medio aislante, en nuestro
caso el aire. Cuando dicho medio aislante no es el vacío se denomina
dieléctrico. El condensador se usa para almacenarcarga y energía. Al establecer
una diferencia de potencial entre sus armaduras las placas adquieren una
misma carga pero de signo opuestos entre sí. Se considera cargada
positivamente la armadura conectada al potencial mayor y negativamente la
conectada al potencial menor.
La capacidad de un condensador se define como la relación entre la carga de
una cualquiera de sus armaduras y ladiferencia de potencial establecida entre
esa armadura y la otra, para cargarlo. Por lo tanto, es una magnitud positiva
que, evidentemente, se mide en Faradios en el SI.

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Puesto que ( V+ - V- ) o ( V- - V+) son proporcionales a la carga de cada
armadura, la capacidad de un condensador depende solo del tamaño, forma y
disposición geométrica de los conductores, así como el medio aislante quehaya
entre sus placas.
Capacidad de un condensador plano:
Está constituido por dos láminas metálicas, planas, paralelas, de igual área S,
separadas una distancia d muy pequeña, en comparación con las dimensiones
de las láminas. En estas condiciones podemos despreciar el efecto de los
bordes y suponer que el campo eléctrico entre las láminas es uniforme y en el
exterior es nulo. En efecto, enesta situación la mayor parte de la carga se
acumula en las caras opuestas de las láminas, creando cada una un campo de
módulo igual a σ/2ε0 (σ es la carga total de la armadura positiva dividida por su
área, o densidad superficial de carga). En la región exterior a las láminas los dos
vectores son de sentidos opuestos con lo que el campo total es nulo. En la
región entre las láminas, ambosvectores son de igual sentido con lo que el
campo valdrá,

Figura 1

La d.d.p. entre la placa positiva y la negativa será:

Con lo que la capacidad del condensador vendrá dada por:

Donde S es el área de la intersección entre una de las dos armaduras y la
proyección de la otra sobre ella: Cambiando el valor de S, podemos variar la
capacidad del condensador (condensador variable).
2Cuando un condensador se conecta a una batería, la carga se transfiere de un
conductor a otro hasta que la diferencia de potencial entre los conductores es
igual a la diferencia de potencial entre los terminales de la batería. La cantidad
de carga transferida es Q = C·V.

Método experimental:
Nuestro condensador está formado por dos placas circulares paralelas, de 25,6
cm de diámetro cadauna, de las que una de ellas está fija y la otra es móvil,
como se muestra en la figura 2. El esquema del montaje experimental para el
proceso de carga se muestra en la figura 3. Para la carga se utiliza una fuente de
tensión variable de 0 a 500 V. Un amplificador de señales nos servirá para
medir la carga que adquiere el condensador.
Para seguir las explicaciones que siguen puede ayudarse dela figura 8 del
apéndice, donde están los esquemas de la fuente de tensión y del amplificador
de señales.

Figura 2: condensador plano.
La figura 4 muestra el esquema para la medida de la carga del condensador. La
placa móvil del condensador (derecha en las figuras) se conecta al polo
negativo de la fuente de tensión y a la conexión de tierra del amplificador de
señales. La placa fija del...