INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD CULHUACAN INGENIERIA EN COMPUTACION ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO PRACTICA Capacitancia y Constante eléctrica GRUPO 2ICM23 AGUILAR SOTO EDUARDO ANTONIO APOLINAR ORTIZ ISIDRO VARGAS VILLAREAL OBED ENRIQUE VAZQUEZ GARCIA PABLO ALAN ZAMORA VALVERDE FERMIN OBJETIVO GENERAL Analizar el fenómeno producido en un condensador, donde la carga eléctrica puede ser almacenada por este debido a su capacidad eléctrica (capacitancia). Demostrar y discutir circuitos eléctricos, sus diferencias en diseño y funciones de los circuitos paralelos y en serie. OBJETIVO ESPECIFICOS - Aprender sobre el flujo de corriente y las diferencias entre los circuitos en serie y en paralelo. - Desarrollar habilidades necesarias para obtener la capacidad eléctrica de los condensadores en un circuito. INTRODUCCION La capacidad eléctrica o también conocida como capacitancia, es la propiedad que posee un cuerpo para mantener una carga eléctrica. En electrónica es la medida para determinar la energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo mas utilizado para almacenar energía mediante su capacitancia es el condensador. Un condensador consiste básicamente por dos conductores cercanos entre si, que tienen cargas iguales, pero de signo contrario. En un condensador, la relación entre la diferencia de potencial existente entre sus placas y la carga eléctrica se describe mediante la expresión matemática: 𝑄 𝐶= 𝑉 Donde: - C es la capacidad electrica, medida en faradios. Q es la carga eléctrica almacenada, dada en culombios. - V es la diferencia de potencial, medida en voltios. La capacidad es una cantidad positiva y depende de la geometría del condensador utilizado (Puede ser de placas, cilíndrico o esférico). Otro factor importante es el dieléctrico que hay entre las dos superficies del condensador. Cuanto mayor sea la constante dieléctrica del material conductor introducido, mayor es la capacidad. CONEXIÓN EN SERIE DE CAPACITORES. En este tipo de agrupamiento, los capacitores se conectan uno tras otro, como se muestra en la siguiente figura. En el circuito encontramos también una fuente de energía que nos proporciona la diferencia de potencial V para cargar los capacitores. Los capacitores de un circuito en serie se pueden sustituir por un capacitor equivalente (Ceq) de valor: 𝐶𝑒𝑞 = 1 1 1 1 + + ⋯ 𝐶1 𝐶2 𝐶𝑛 Este capacitor equivalente siempre será de menor valor que el menor de los capacitores del agrupamiento en serie. En caso de tener solo dos capacitores en serie la ecuación puede quedar como: 𝐶𝑒𝑞 1 1 𝐶1 𝐶2 1 = = = 𝐶2 + 𝐶1 𝐶1 + 𝐶2 1 1 1 + + ⋯ 𝐶1 𝐶2 𝐶𝑛 𝐶1 𝐶2 El capacitor equivalente tendrá una carga equivalente Qeq dada por: 𝑄𝑒𝑞 = 𝐶𝑒𝑞 𝑉 Además, se cumple que: 𝑄𝑒𝑞 𝑄1 = 𝑄2 = ⋯ = 𝑄𝑁 = Lo anterior nos indica que la carga en cada capacitor individual es igual ala carga del capacitor equivalente. Se debe observar que: 𝑉 = 𝑉1 + 𝑉2 + ⋯ + 𝑉𝑛 La ecuación anterior nos indica que la diferencia de potencial V, que proporciona la batería, será igual a la suma de las diferencias de potencia en cada uno de los capacitores. Cada V, se calcula como: 𝑉= 𝑄 𝐶 CONEXIÓN EN PARALELO DE CAPACITORES En este tipo de agrupamiento, todos los capacitores se conectan a la misma diferencia de potencial, como se muestra en la siguiente figura. Los capacitores del agrupamiento paralelo se pueden sustituir por un capacitor equivalente (Ceq) de valor: 𝐶 = 𝐶1 + 𝐶2 + ⋯ + 𝐶𝑛 Este capacitor equivalente siempre será de mayor valor que el mayor de los capacitores del agrupamiento paralelo. Todos los capacitores están conectados a la misma diferencia de potencial, así que: 𝑉 = 𝑉1 = 𝑉2 = ⋯ = 𝑉𝑁 El capacitor equivalente tendrá una carga equivalente Qeq dada por: 𝑄𝑒𝑞 = 𝐶𝑒𝑞 𝑉 La carga equivalente Qeq será igual a la suma de las cargas individuales. 𝑄𝑒𝑞 = 𝑄1 + 𝑄2 + ⋯ + 𝑄𝑛 En donde cada Qi se calcula como: 𝑄𝑒𝑞 = 𝐶𝑒𝑞 𝑉 MATERIAL Y EQUIPO - Pizarra magnética. Condensadores Lapiz y papel, para realizar cálculos y apuntes. PROCEDIMIENTO En el desarrollo de la práctica se realizaron dos circuitos de condensadores, uno en serie y otro en paralelo. Al desarrollar cada circuito se les proporciona una diferencia de potencial para que de esta manera puedan almacenar cada condensador, una carga eléctrica. DESARROLLO EN SIMULADOR - CONDENSADORES EN SERIE - CONDENSADORES EN PARALELO OBSERVACIONES El desarrollo de la práctica fue muy breve, una introducción a los condensadores y circuitos. Los conocimientos se desarrollaron en las clases teóricas y en la practica posterior. CONCLUSION GENERAL En un circuito en serie, la resistencia en el circuito equivale a la resistencia total de todas las bombillas. Mientras más bombillas haya en el circuito, menor será su luminosidad. En un circuito en paralelo, hay múltiples vías por las cuales puede fluir la corriente, de modo que la resistencia del circuito en general es menor que si hubiera una sola vía disponible. CONCLUSIONES INDIVIDUALES Podemos concluir que la capacitancia es un fenómeno que nos resulta sumamente útil de estudiar, ya que permite la creación de circuitos lógicos mas complejos que mejoren los métodos actuales, los cuales, aplicando las leyes de la física, permitan la mejora de la calidad de vida de la sociedad y su entorno. - Vázquez García Pablo Alan En la práctica pudimos ver que la capacitancia de un dispositivo es una medida de su capacidad para almacenar carga y energía potencial eléctrica. La capacitancia tiene la unidad del SI coulomb por volt. La capacidad eléctrica, que es también conocida como capacitancia, es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. En el sistema internacional de unidades la capacidad de unidades se mide en faradios (F), siendo un faradio. - Aguilar Soto Eduardo Antonio El uso de condensadores y sus propiedades permiten la creación de diversos circuitos electrónicos que hoy en día están presentes en diversos de los aparatos electrónicos que usamos en nuestra vida diaria. El comprender sus propiedades y saber utilizarnos nos permiten desarrollar proyectos de gran utilidad en el futuro. - Apolinar Ortiz Isidro En base a lo aprendido en esta práctica, sabremos qué tipo de circuito nos conviene realizar en cada situación, ya que la capacitancia varía en base al diseño del circuito. - Vargas Villareal Obed Enrique Podemos concluir que la capacitancia es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica teniendo en cuenta que el dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. Existe una relación entre la diferencia de potencial existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada. La podemos explicar de la siguiente manera C= Capacidad (Faradios) Q=Carga eléctrica (Coulomb) V=Diferencia de Potencial (Volts) La capacitancia de un dispositivo va a depender del arreglo geométrico de los conductores. - Zamora Valverde Fermin
