laboratorio de fisica

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
Escuela de Física
Laboratorio de Física
L3. Condensadores
INTRODUCCIÓN
La forma más simple de construcción de un condensador es la de un condensador de placas. Su capacidad depende de la superficie de las placas A y de la distancia
d entre ellas. Esta capacidad aumenta cuando se coloca un material entre las placas cuya constante dieléctrica es r. Lacapacidad viene dada entonces por:

C   r 0

A
d

Esta relación es estudiada en la segunda parte del experimento con una construcción de condensador de geometría variable. Aquí se dispone de condensadores de
superficies A = 40cm2 y A = 80cm2 y de diferentes materiales dieléctricos que tiene forma de placas. La distancia entre placas puede ser variada en pasos
milimétricos.

OBJETIVOS
Medir la carga Q sobre una placa de condensador en función de la tensión aplicada V.
 Determinar la capacitancia C como una función del área A, de las placas.
 Determinar la capacitancia C con diferentes dieléctricos entre las placas.
 Determinar la capacitancia C en función de la distancia d entre las placas.
FUNDAMENTO TEÓRICO
La diferencia de potencial V entre un conductor eléctricoaislado cargado, en el espacio libre y un punto de referencia en el infinito, la
distancia es proporcional a la carga Q sobre el conductor:
Q=CV
(1).
El coeficiente de proporcionalidad C se llama la capacidad del cuerpo.
El diseño más simple de un condensador es de un condensador de placas. Su capacidad
Q
(2)
C
V

Q: carga del condensador, V: voltaje aplicado
depende del área A de lasplacas, la distancia d entre las placas y el material - no conductor - entre las placas. La capacitancia de una placa
de condensador es
A
(3)
C   r 0
d
siempre y cuando la distancia entre las placas sea mucho menor que las dimensiones de las placas y el campo E entre las placas puede ser
considerada homogénea. La permitividad r describe el cambio de la capacitancia en relación con elvalor del vacío causado por la
introducción del material.

La capacitancia C de un condensador es el coeficiente de proporcionalidad entre la carga Q en el condensador y la tensión aplicada V
(ecuación (1))
(4).
Q  CV
La relación (2) se estudia por medio de un condensador desmontable con geometría variable. Condensadores con placas de áreas A =
400cm2 y A = 800cm2 están disponibles. Ladistancia d entre las placas se puede aumentar con espaciadores en pasos de 1mm. En primer
lugar la carga Q en el condensador se mide en función de la tensión V. La capacidad C se determina como la pendiente de la línea recta a
través del origen y a través de los puntos de datos. Con el fin de confirmar la proporcionalidad
(5)
CA
que se deriva de la ecuación (3), la medición se lleva a cabo a unadistancia fija d con diferentes áreas A, de las placas. Además, las
permitividades r son determinadas mediante la colocación de los dieléctricos entre las placas del condensador. La variación de la
distancia d entre las placas en un área constante A permite confirmar la proporcionalidad
1
(6).
C
d

Las cargas se miden casi sin corriente por medio de un electrómetro amplificador quefunciona como un medidor de culombios. Cualquier
voltímetro puede ser usado para mostrar el voltaje de salida VA. A partir de la capacitancia de referencia CA
(11).
Q  C AVA
Se obtiene. Por ejemplo, en CA = 10[nF], VA = 1[V] corresponde a la carga Q = 10nAs. Si otras capacidades son usadas, otros rangos de
mediciones son accesibles.
TEMAS PARA CONSULTAR
1. Capacitancia o capacidad eléctrica
2.Condensador o capacitor. Clasificación. Aplicaciones.
3. Energía eléctrica almacenada en un condensador

BIBLIOGRAFÍA
1. Alonso - Finn; Física, Tomo II, Cap. 16.
2. Halliday - Resnick; Física, Tomo II, Caps. 31 y 32.
3. Arthur Kip; Fundamentos de electricidad y magnetismo, Cap. 7.
4. Goldemberg; Física general y experimental, Caps. 9 y 10.
5. Sears - Zemansky; Física, Cap. 29.
NOTA...