FSICA 1200 LABORATORIO

CAPITULO: ELECTROSTATICANDICE1. OBJETIVO2. FUNDAMENTO TEORCO3. HIPOTESIS EXPERIMENTAL4. INSTALACION DEL SISTEMA EXPERIMENTAL5. REGISTRO DE DATOS6. RESULATADO DEL EXPERIMENTO 6.2 MODELO MATEMATICO Y SUS COMPORTAMIENTO

7. INTERPRETACIONES FISICAS8. ASERCION DE CONOCIMIENTOS

9. BIBLIOGRAFIA

10. APENDICE

CAPACITOR DE PLACAS PLANAS

1. OBJETIVOS.

- Verificacin del comportamiento de la carga elctrica en funcin de la tensin en un capacitor.- Determinacin experimental de la capacitancia midiendo carga y tensin con 1% de error probable.

2. FUNDAMENTO TEORICO.

ENTONCES LA CARGA ES PROPORCIONAL AL VOLTAJE

El modelo matemtico para el experimento ser:

Donde:

C: capacitancia elctrica, Faradio

Q: carga depositada, Coulomb

V: diferencia de potencial aplicada al capacitor, Voltios

HIPOTESIS EXPERIMENTAL El modelo matemtico experimental de placas planas paralelas, est dado de las siguientes formas :

5. INSTALACION DEL SISTEMA EXPERIMENTAL

Para realizar el presente trabajo experimental se debe seguir los siguientes pasos:

Conectamos un capacitor a una fuente de voltaje variable, utilizo un voltmetro conectado en paralelo.

Conectamos un voltmetro y mido la distancia entre placas.

Medimos la carga utilizando un amplificador de carga o micro ampermetro, de tipo CC, utilizo un cable coaxial para obtener una lectura precisa.

Recogemos la carga de la placa, la amplifico y la mido.

realizamos la conexin del circuito, tal como podemos observar en la fig. IV5. REGISTRO DE DATOS EXPERIMENTALES

TABLA N1INSTRUMENTOCLASEESCALA(Max)ERROR ABSOLUTO

VOLTIMETRO1.5

AMPLIFICADOR

BALISTICO DE CARGAS1.5

CALCULO DE ERRORES

Para el Voltmetro

Para el Amplificador

Para el limite de la medida

TABLA N2

MAGNITUD FISICAMEDIDA

Capacitancia

Dimetro

Distancia de separacin (d)

TABLA N3

NTENSION

CARGA

150 4,50.71*10 4,5*10

2 70 4,51,11*10 4,5*10

380 4,51,25*10 4,5*10

410 4,51,5*10 4,5*10

512 4,51,81*10 4,5*10

6130 4,51,91*10 4,5*10

7150 4,52,2*10 4,5*10

8160 4,52,41*10 4,5*10

9170 4,52,55*10 4,5*10

10180 4,52,7*10 4,5*10

11200 4,53,0*10 4,5*10

12210 4,53,16*10 4,5*10

5. RESULTADOS EXPERIMENTALES

5. INTERPRETACIONES FISICA

7.1. Si tensin aplicada al capacitor varia aumentando o disminuyendo se observa que la capacitancia:

a) Aumenta,

b) Disminuye,

c) Se mantiene constante.

7 .2. La capacitancia depende de:

a) La tensin y la carga elctrica,

b) Slo de la tensin

c) De ninguno de ellos

7.3. El campo elctrico generado entre las placas depende de:

a) La tensin aplicada a las placas,

b) De la energa cumulada en el capacitor,

c) De las fuerzas que obran sobre las cargas en movimiento.

7.4. La carga elctrica que se mueve en el circuito que contiene el capacitor ocurre en el tiempo de rgimen:

a) Transitorio,

b) Permanente.

7.5. El capacitor bloquea la circulacin de la carga elctrica en el rgimen.

a) Transitorio,

b) Permanente,

c) En cualquier instante,

7.6. Despus de estar cargado el capacitor, se quita la fuente de alimentacin y la carga elctrica

Circula en:

a) Sentido contrario

b) En el mismo sentido que se cargo

c) No circula en ningn sentido.

7.7.Si despus de cargar el capacitor , se sustituye al fuente de alimentacin por un foquito, se observa que:

a) Se prende y permanece en ese estado en forma indefinida,

b) Se prende instantneamente,

c) No se prende nada.

7.8. Cuando se descarga el capacitor, el sentido da circulacin de la carga es de sentido:

a) Contrario al que se carg inicialmente,

b) Del mismo sentido al que se carg inicialmente,

c) No circula carga elctrica,

7.9. La carga elctrica que se deposit en las placas los hizo en:

a) La superficie del capacitor,

b) El volumen del capacitor,

c) El campo elctrico.

La capacitancia no depende de la carga ni del voltaje es independiente.

5. ASERCION DEL CONOCIMIENTO

En el experimento se observo que para un determinado voltaje y se detiene y no hay ms circulacin de corriente elctrica, se quita la fuente de alimentacin, entonces obtendremos en el capacitor energa o carga elctrica almacenada, entonces un capacitor es dispositivo elctrico constituido de dos placas o armaduras metlicas, capaz de almacenar energa y carga elctrica.Tambien se observo que almacenada el capacitor de carga elctrica, conectada a un poco o led. Lo q ocurre es que la carga elctrica almacenada, empieza a moverse en sentido contrario recombinndose con atomos a los cuales les falta electrones, y ese atomo queda en equilibrio. Entonces el foco se prende y se apaga en forma de fotones (luz) entonces haci es como se le descarga un capacitor.

5. BIBLIOGRAFIA

5. APENDICE

VERIFICACION DEL MODELO MATEMATICO

DETERMINACION DE C

Tabla No. 5

No.xyx2Y2xy

1507,10E-0925005,04E-173,55E-07

2701,11E-0849001,23E-167,77E-07

3801,25E-0864001,56E-161,00E-06

41001,50E-08100002,25E-161,50E-06

51201,81E-08144003,28E-162,17E-06

61301,91E-08169003,65E-162,48E-06

71502,20E-08225004,84E-163,30E-06

81602,41E-08256005,81E-163,86E-06

91702,55E-08289006,50E-164,34E-06

101802,70E-08324007,29E-164,86E-06

112003,00E-08400009,00E-166,00E-06

122103,16E-08441009,99E-166,64E-06

16202,43E-072486005,59E-153,73E-05

Calculo de los estimadores a y b:

LINEA AJUSTADA A LOS DATOS EXPERIMENTALES.

ANALISIS

El modelo matemtico ajustado a los datos experimentales es suficientemente bueno para representar a las propiedades del experimento.

DESVIACION ESTANDAR DE LA FUNCION ESTIMADANxy

1507,10E-097,5922E-092,4226E-19

2701,11E-081,0572E-082,7829E-19

3801,25E-081,2063E-081,9132E-19

41001,50E-081,5043E-081,8374E-21

51201,81E-081,8023E-085,9086E-21

61301,91E-081,9513E-081,7079E-19

71502,20E-082,2494E-082,4358E-19

81602,41E-082,3984E-081,3533E-20

91702,55E-082,5474E-086,8636E-22

101802,70E-082,6964E-081,3007E-21

112003,00E-082,9944E-083,1133E-21

122103,16E-083,1434E-082,7444E-20

SUMA16202,43E-072,4310E-071,1801E-18

DESVIACIONES ESTANDAR DE LA ESTIMACIONDESVIACIONES ESTANDAR DEL INTERCEPTO Y PENDIENTE

DESVIACION ESTANDAR DEL INTERCEPTO

DESVIACION ESTANDAR DE LA PENDIENTE

COEFICIENTE DE CONFIANZA

GRADOS DE LIBERTAD

ERROR PROBABLE

El grfico de los lmites de confianza es:

Errores absolutos del intercepto.

Errores absolutos de la pendiente.

MEDIDAS DE PRECISION DE LOS PARAMETROS

PRUEBA DE HIPOTESIS.

El valor de 0,49 est en la regin de aceptacin de la hiptesis Ho, por tanto inferimos que el valor de puede hacerse cero con una confianza del 99 % o un Error probable de 1%.HIPOTESIS PARA LA PENDIENTE

El valor de -8.84*10E10 esta en la regin de rechazo de la hiptesis Ho, por tanto inferimos que el valor de no puede sustituir el valor de 1.123*10E-10 con una confianza del 99 % o un Error probable de 1%.CAPACITANCIA DEL CAPACITOR DE PLACAS PLANAS

MODELO MATEMATICO Y SU COMPORTAMIENTO

Q = C*V

2.3 PROPIEDADES Y APLICACIONES DE LOS CAPACITORES.2.3.1 PROPIEDADES Los capacitores almacenan cargas.

Estn formados por dos conductores con cargas iguales, Q, pero opuestas.

Hay una diferencia de potencial, V, entre los conductores.

La relacin constante Q/V depende de la forma y disposicin de los conductores de un capacitor, esto es de su geometra, y del material entre los conductores.

Controla el almacenamiento y la entrega de la carga.2.3.2 APLICACIONESLos capacitores tienen una amplia aplicacin en:

Mejoramiento del factor potencia.

Capacitores para acoplamiento (tipo arveja).

Para circuitos oscilatorios.

Para filtros.

Circuitos elctricos y electrnicos. til en una lmpara de destello (flash) de fotografa.

Otro empleo importante de los capacitores es la entrega lenta, pero constate, de energa, cuando los capacitores estn acoplados con otros elementos de circuito.

Los sistemas de respaldo para emergencia para computadoras dependen de este empleo de los capacitores.3. SISTEMA DE EXPERIMENTACION

fig. IV Esquema

Suministramos un valor cercano a los 50 V., luego recojo el borne positivo del capacitor, introduzco el cable coaxial, para registrar la carga.

Para realizar la segunda experiencia se procede por los mismos pasos ya anteriormente mencionados.

Luego de haber realizado la experiencia lo desconectamos y cortocircuitamos la energa almacenada entre las placas del capacitor porque ocasionara serios accidentes al tocar estos terminales con la mano sin haber descargado la energa almacenada.4. INSTALACION DEL SISTEMA EXPERIMENTAL.

Fig. V Esquema del experimento

5. REGISTRO DE DATOS.-

INSTRUMENTOCLASEESCALA MAXIMAERROR ABSOLUTO

Fuente de alimentacin1.5300 [V]

Voltmetro0 - 300 [V]

Amplificador lineal de carga1.560 miVol a 300 A 0.045 x10-8

Capacitor

Capacmetro150 mF

MAGNITUDES CANTIDAD

Dimetro25.5 0.1 [cm]

Distancia5.0 0.1 [mm]

Errores absolutos de los instrumentos

]

Limite de medida de los instrumentos.-

TABLA DE DATOSNo.TENSIN

VV (V)CARGA

(QQ)*10-8(C )

1 50 4.50.30x10-8 0.045 x10-8

2 75 4.50.49x10-8 0.045 x10-8

3100 4.51x10-8 0.045 x10-8

4125 4.51.3x10-8 0.045 x10-8

5150 4.51.45x10-8 0.045 x10-8

6175 4.51.80x10-8 0.045 x10-8

7200 4.52 x10-8 0.045 x10-8

8225 4.52.3 x10-8 0.045 x10-8

9250 4.52.5 x10-8 0.045 x10-8

10275 4.52.8 x10-8 0.045 x10-8

11290 4.53.15 x10-8 0.045 x10-8

6. PROCESAMIENTOS DE DATOS EXPERIMENTALES.6.1. CONTRASTACION ENTRE MODELO MATEMATICO Y DATOS EXPERIMENTALES

Tabla No. 5

No.xyx2Y2xy

1503,00E-0925009,00E-181,50E-07

2754,90E-0956252,40E-173,68E-07

31001,00E-08100001,00E-161,00E-06

41251,30E-08156251,69E-161,63E-06

51501,45E-08225002,10E-162,18E-06

61751,80E-08306253,24E-163,15E-06

72002,00E-08400004,00E-164,00E-06

82252,30E-08506255,29E-165,18E-06

92502,50E-08625006,25E-166,25E-06

102752,80E-08756257,84E-167,70E-06

112903,15E-08841009,92E-169,14E-06

19151,91E-073997254,17E-154,07E-05

Calculo de los estimadores a y b:

Coeficiente de correlacin:

LINEA AJUSTADA A LOS DATOS EXPERIMENTALES.

ANALISIS

El modelo matemtico ajustado a los datos experimentales es suficientemente bueno para representar a las propiedades del experimento.

DESVIACION ESTANDAR DE LA FUNCION ESTIMADANxy

1503,00E-093,519E-092,6936E-19

2754,90E-096,3265E-092,0349E-18

31001,00E-089,134E-097,4996E-19

41251,30E-081,1942E-081,1204E-18

51501,45E-081,4749E-086,2001E-20

61751,80E-081,7557E-081,9669E-19

72002,00E-082,0364E-081,325E-19

82252,30E-082,3172E-082,9412E-20

92502,50E-082,5979E-089,5844E-19

102752,80E-082,8787E-086,1858E-19

112903,15E-083,0471E-081,0588E-18

SUMA19151,91E-07 7,23E-18

DESVIACIONES ESTANDAR DE LA ESTIMACION

DESVIACIONES ESTANDAR DEL INTERCEPTO Y PENDIENTE

DESVIACION ESTANDAR DEL INTERCEPTO

DESVIACION ESTANDAR DE LA PENDIENTE

COEFICIENTE DE CONFIANZA GRADOS DE LIVERTAD

ERROR PROBABLE

El grfico de los lmites de confianza es:

Errores absolutos del intercepto.

Errores absolutos de la pendiente.

MEDIDAS DE PRECISION DE LOS PARAMETROS

PRUEVA DE HIPOTESIS.

HIPOTESIS PARA EL INTERCEPTO

El valor d e -0.97 esta en la regin de aceptacin de la hiptesis Ho, por tanto inferimos que el valor de puede hacerse cero con una confianza del 99 % o un Error probable de 1%.HIPOTESIS PARA LA PENDIENTE

El valor de -8.84*10E10 esta en la regin de rechazo de la hiptesis Ho, por tanto inferimos que el valor de no puede sustituir el valor de 1.123*10E-10 con una confianza del 99 % o un Error probable de 1%.CAPACITANCIA DEL CAPACITOR DE PLACAS PLANAS

MODELO MATEMATICO Y SU COMPORTAMIENTO

Q = C*V

7. INTERPRETACIONES7.1. Si tensin aplicada al capacitor varia aumentando o disminuyendo se observa que la capacitancia:

a) Aumenta,

b) Disminuye,

c) Se mantiene constante.

7 .2. La capacitancia depende de:

a) La tensin y la carga elctrica,

b) Slo de la tensin

c) De ninguno de ellos

7.3. El campo elctrico generado entre las placas depende de:

a) La tensin aplicada a las placas,

b) De la energa cumulada en el capacitor,

c) De las fuerzas que obran sobre las cargas en movimiento.

7.4. La carga elctrica que se mueve en el circuito que contiene el capacitor ocurre en el tiempo de rgimen:

a) Transitorio,

b) Permanente.

7.5. El capacitor bloquea la circulacin de la carga elctrica en el rgimen.

a) Transitorio,

b) Permanente,

c) En cualquier instante,

7.6. Despus de estar cargado el capacitor, se quita la fuente de alimentacin y la carga elctrica

Circula en:

a) Sentido contrario

b) En el mismo sentido que se cargo

c) No circula en ningn sentido.

7.7.Si despus de cargar el capacitor , se sustituye al fuente de alimentacin por un foquito, se observa que:

a) Se prende y permanece en ese estado en forma indefinida,

b) Se prende instantneamente,

c) No se prende nada.

7.8. Cuando se descarga el capacitor, el sentido da circulacin de la carga es de sentido:

a) Contrario al que se carg inicialmente,

b) Del mismo sentido al que se carg inicialmente,

c) No circula carga elctrica,

7.9. La carga elctrica que se deposit en las placas los hizo en:

a) La superficie del capacitor,

b) El volumen del capacitor,

c) El campo elctrico.

La capacitancia no depende de la carga ni del voltaje es independiente.

8. ASERCION DE CONOCIMIENTOEl comportamiento de la carga elctrica en funcin de la tencin en un capacitor describe una lnea recta. La capacitancia no depende de la tensin ni de la carga es independiente y su valor terico es 1x10E-10 y experimentalmente se hallo 1.123*10E-10.Los electrones en su estructura atmica la ltima capa, los electrones son fciles de remover, aplicando un campo elctrico estos adquieren una determinada orientacin, convirtindose en una corriente elctrica.

Por eso se utiliza materiales metlicos. En la construccin de capacitores.

En la fig.1 se observa dos placas planas separadas a una distancia (d) que es el vaco, Mediante los cables conectaremos a una fuente de alimentacin de voltaje (V).

Para un determinado voltaje se movern una determinada cantidad de carga elctrica. Las caractersticas ms importantes del capacitor es separar cargas elctricas positivas a un lado y negativas a otro lado.

Por mucho voltaje que se aumente hay un punto donde ocurre q los tomos donadores de electrones fueron movidos de una placa a otra como se observa en la fig. 2

Estas cargas elctricas se redistribuyen justo en la superficie de las placas,

Como la superficie est lleno de cargas positivas y negativas, y aumentando el voltaje empezara a moverse otro electrn, como no tiene otro lugar colisionara con otro electrn y virtualmente le pondr en el espacio. Empieza a moverse en sentido contrario al campo elctrico que en laboratorio puede ser observado por chispas.

Fig.1

Vaco

D

d

V

2.3.1 PROPIEDADES

Los capacitores almacenan cargas.

Estn formados por dos conductores con cargas iguales, Q, pero opuestas.

Hay una diferencia de potencial, V, entre los conductores.

La relacin constante Q/V depende de la forma y disposicin de los conductores de un capacitor, esto es de su geometra, y del material entre los conductores.

Controla el almacenamiento y la entrega de la carga.

2.3.2 APLICACIONES

Los capacitores tienen una amplia aplicacin en:

Mejoramiento del factor potencia.

Capacitores para acoplamiento (tipo arveja).

Para circuitos oscilatorios.

Para filtros.

Circuitos elctricos y electrnicos.

til en una lmpara de destello (flash) de fotografa.

Otro empleo importante de los capacitores es la entrega lenta, pero constate, de energa, cuando los capacitores estn acoplados con otros elementos de circuito.

Los sistemas de respaldo para emergencia para computadoras dependen de este empleo de los capacitores.

Fig.2

EMBED Equation.3

la carga elctrica es almacenada en las placas depende del voltaje, cuyo modelo matemtico es forma de una lnea recta que pasa por el origen de cordenadas. Cuya pendiente es la capacitancia.

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

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EMBED Equation.3

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EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

145

155

149

145

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

PAGE 2 FACULTAD NACIONAL DE INGENIERA

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