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Capacitancia

Visión general

Fuente: Yong P. Chen, PhD, Departamento de física & Astronomía, Facultad de Ciencias, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN

Este experimento utilizará condensadores comerciales y un condensador de placas paralelas para demostrar el concepto de capacitancia. Un condensador almacena enfrente cargos de dos conductores, por ejemplo dos opuestos placas del metal, llevando a una diferencia de potencial (tensión) entre los dos conductores. La cantidad de carga en cada conductor es proporcional a esta caída de tensión, con la capacitancia como el factor de proporcionalidad. Si la tensión está cambiando con el tiempo, la corriente que fluye en el condensador será proporcional a la tasa de cambio, y de nuevo la capacitancia es el factor de proporcionalidad.

La capacitancia del capacitor de placas paralelas es el producto de la constante dieléctrica con la distancia entre las placas dividida por el área de la placa. Este experimento demostrará la proporcionalidad con la distancia primero depositar algo de carga en el condensador y luego utilizando un voltímetro de alta impedancia (Electrómetro) para monitorear la tensión entre las placas como se aumenta la distancia. El cambio de tensión también será monitoreado con un material dieléctrico, tal como una placa de plástico insertado en el espacio entre las placas de metal.

Se utilizará un medidor de capacitancia directamente medir la capacitancia, así como a las medida paralelo y conexiones en serie de condensadores disponibles comercialmente y para estudiar cómo la capacitancia total se relaciona con capacitancias individuales.

Procedimiento

1. carga de un condensador

  1. Obtener un condensador comercial con una capacitancia C = 470 μF (o algún valor similar), una fuente de voltaje programable y un amperímetro (o multímetro puede medir actual).
  2. Con la fuente de tensión a 0 V, conecte el terminal "+" de la fuente de tensión a un terminal del condensador, con el amperímetro en el medio y conecte el terminal "−" de la fuente de voltaje a la terminal, como en la figura 1. La conexión puede realizarse con cables con

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Resultados

Para un condensador, una parcela de la corriente I versus rampa tipo ΔV/Δt es lineal, como se muestra en la figura 7. Puesto que la corriente es la tasa de cambio en la carga Q en un conductor terminal, esto también refleja la relación lineal entre la carga Q y el voltaje V de un capacitor (ecuación 1). La pendiente de la recta es igual a la capacitancia del condensador (ecuación 2).

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Aplicación y resumen

En este experimento, se demostró la carga de un condensador, donde la corriente es el producto de la capacitancia y la tasa de cambio del voltaje. Observando cómo varía el voltaje dado un cargo fijo, hemos demostrado cómo la capacitancia de un condensador de placas paralelas varía con la separación y con el medio entre las placas.

El medidor de capacitancia también puede utilizarse para medir directamente la capacitancia y determinar la capacitancia total de capacitores conectados en pa...

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Tags
CapacitanceCapacitorVoltageChargesConductive TerminalsInsulating MaterialParallel Plate CapacitorCurrentElectronsFaradsCharge StoragePower SourceNetwork ConfigurationCharging CurrentPhysical FactorsMagnitude Of VoltageVoltage FluctuationCurrent Flow

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0:06

Overview

1:03

Principles of Capacitance

3:11

Charging the Capacitor

4:47

Tuning the capacitance

5:56

Data Analysis and Results

7:12

Applications

8:30

Summary

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