PRÁCTICA 3 CAPACITOR DE PLACAS PLANAS Y PARALELAS

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PRÁCTICA 3 CAPACITOR DE PLACAS 
PLANAS Y PARALELAS
OBJETIVOS:
 Determinar la magnitud del Campo Eléctrico dentro de un 
capacitor.
 Determinar y evaluar las leyes físicas que rigen el 
comportamiento del capacitor.
 Determinar el valor de la constante de permitividad relativa 
del aire Єo.
 Evaluar el experimento por comparación de los valores 
obtenidos contra valores calculados.
 Cuantificar y analizar la variación de la capacitancia al variar
la separación de sus placas.
MATERIAL Y EQUIPO:
 1 Capacitor Experimental de placas planas y paralelas. 
 1 Multímetro digital. Con escala para medir capacitancias
 Dos cables de conexión para medición de capacidad.
 Diez placas de acrílico
 Un flexómetro.
 1 Paño de lana.
 1 Voltímetro electrostático.
 1 Barra de acrílico
INTRODUCCION:
¿Qué es un capacitor?
Un capacitor o también conocido como condensador es un 
dispositivo capaz de almacenar energía a través de campos 
eléctricos (uno positivo y uno negativo). Este se clasifica dentro 
de los componentes pasivos ya que no tiene la capacidad de 
amplificar o cortar el flujo eléctrico.
Partes de un capacitor 
Este dispositivo en cuanto a construcción es demasiado sencillo 
en comparación con otros componentes, ya que solo consta de 
tres partes esenciales.
 Placas metálicas: Estas placas se encargan de almacenar las
cargas eléctricas.
 Dialéctico o aislante: Sirve para evitar el contacto entre las 
dos placas.
 Carcasa de plástico: Cubre las partes internas del capacitor.
Tipos de capacitores
Existen diferentes tipos de capacitores ya sea por su tipo de 
material, por su construcción, su funcionamiento, etc. En esta 
ocasión los clasificaremos de una forma más general.
 Electrolíticos
A pesar de que existen capacitores electrolíticos no polarizados 
no son tan comunes como los polarizados, esto se debe a que se 
utilizan en corriente directa donde siempre se tiene un polo 
negativo y uno positivo.
 Cerámicos
Se utilizan para filtros, osciladores o para acoplar diferentes 
circuitos. Una de sus desventajas es que son bastante sensibles a 
los cambios de temperatura y de voltaje.
 De película 
El material utilizado para este capacitor es el plástico, son no 
polarizados y tienen una capacidad de auto reparación, se utilizan 
principalmente en aplicaciones de audio.
 De mica
Se utilizan cuando se requiere una gran estabilidad, ya sea 
por temperatura o por tiempo, también cuándo se tiene una 
carga eléctrica alta.
https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/Electrolitico.jpg
https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/Ceramico.jpg
https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/Pelicula.jpg
https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/De-mica.jpg
 De doble capa eléctrica o súper capacitores
Estos capacitores son como los electrolíticos, pero almacenan 
miles de veces más la energía, los convencionales por los regular 
están en el orden de los microfaradios y estos súper-capacitores 
pueden llegar al orden de los 3,000 faradios.
 Variables
Estos capacitores tienen la ventaja de poder variar su valor dentro
de los rangos establecidos por la fabricación. Esto se logra gracias
al deslizamiento de las placas conductoras.
Se utilizan en filtros y en aplicaciones de sintonización.
En el caso de este experimento, para facilitar la comprensión del 
fenómeno, se hace referencia a un capacitor de placas paralelas, 
es decir a un par de cuerpos planos con área A, ambos cargados 
con la misma cantidad de carga eléctrica, pero con signos 
contrarios.
Cuando este par de placas se colocan paralelamente, con sus 
caras viéndose entre sí, separados entre ellos una distancia d, se 
tiene un capacitor de placas paralelas.
Figura 2. Capacitor de placas paralelas. Con la misma forma 
circular y área igual
https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/Supercapacitor.jpg
https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/Variable.jpg
¿Qué es la capacitancia?
La capacitancia es la capacidad de un componente o circuito para 
recoger y almacenar energía en forma de carga eléctrica.
Esta capacitancia depende de dos parámetros: el área superficial 
de las placas A y la distancia d entre las placas.
Cuando el área A crece entonces la capacitancia C crece, pues se 
pueden almacenar mayor cantidad de líneas, manteniendo d 
constante. 
La capacitancia es un factor geométrico que depende del tamaño, 
la forma y la separación de las placas, lo mismo que del material 
que ocupa el espacio entre ellas (que por ahora supondremos que 
es un vacío). La capacitancia de un capacitor no depende de ∆V ni 
de q.
Cuando d se hace más pequeño manteniendo el área y la carga 
constante, entonces las líneas se “cortan” en varios fragmentos, 
haciendo que la densidad de líneas aumente y por tanto la 
capacitancia crece.
Para el Camp eléctrico E se tiene V = E d + V 
o . . . . . . . . . . . . (1)
Para la Capacitancia C se tiene C = k Єo A/d . . . . . . . 
. . (2) Coul/Volt. = Faradio = F
Si se conoce la carga, la capacitancia será C = 
Q/V . . . . . . . . . . . . . (3)
El límite se alcanza cuando las cargas negativas se pueden mover,
a través de aire que separa a las dos placas y cancelar las cargas 
positivas de la otra placa, a este efecto se le conoce como 
Rompimiento de Dieléctrico.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTO 1:
Para el estudio del Campo eléctrico conecte el voltímetro eléctrico
a la terminal positiva hembra positiva del capacitor localizado en 
la placa que se encuentra unida al cuerpo del capacitor por un 
cilindro de plástico. 
Conecte cualquiera de las terminales negativas del voltímetro a la 
terminal de la otra placa del capacitor.
Libere el tornillo inferior de control de la perilla con objeto de 
poder manipular la abertura de separación entre las placas sin 
necesidad de usar la perilla de control.
Primer Experimento: DETERMINACIÓN DEL CAMPO ELÉCTRICO
1. Abra las placas a una distancia de 7 cm midiendo la distancia 
con la escala y vernier situada en la parte superior del capacitor, y
cargue el capacitor.
2. Frote la barra de acrílico con el paño y toque la parte interior de 
la placa positiva con la barra procurando que este contacto lo 
haga toda la zona frotada de la barra.
3. Repita el paso 2 hasta que el voltímetro registre 7.5 kv; a partir 
de este valor disminuya la distancia de separación de 0.5 cm.
4. Anote para cada valor de separación d, el valor del potencial V 
correspondiente, hasta obtener una tabulación de al menos 10 
pares de mediciones.
SEGUNDO EXPERIMENTO: DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE 
DE PERMITIVIDAD
1. Ensamble el circuito mostrado en la figura. 
Voltímetro digital
 CAPACITOR
Procedimiento:
1. Primero armamos el circuito como lo muestra la imagen con 
las conexiones correspondientes.
2. Encendemos el multímetro y ponemos la perilla en la opción 
de medir capacitancia. 
3. Colocamos las placas a una distancia de 10 mm, y 
registramos la lectura del multímetro 
4. Incrementamos la separación de las placas.
5. Cuando la separación de las placas este en 15 mm 
registramos el valor del multímetro. 
6. De nuevo incrementamos la separación de las placas, cuando
la separación este en 20 mm registramos el valor del 
multímetro.
7. Incrementamos la separación de las placas, cuando la 
separación de las placas este en 25mm registramos la 
lectura del multímetro.
8. Continuamos aumentando 5mm la separación de las placas y 
registramos cada valor medido por el multímetro así hasta 
llegar a una distancia de 50 mm.
DESARROLLO EXPERIMENTAL 
EXPERIMENTO 1. DETERMINACIÓN DEL CAMPO ELÉCTRICO
 DATOS
V (Kv) 7.0 6.0 5.0 4.1 2.7 1.8 0.8
d (cm) 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0
Tabla 1. Datos obtenidos en el experimento
Convirtiendo las unidades al Sistema Internacional (S.I)
V (v) 7000 6000 5000 4100 2700 1800 800
d (m) 0.070 0.060 0.050 0.040 0.030 0.020 0.010
Tabla2. Datos obtenidos en el experimento convertidos
Analizando los datos podemos decir que estos son proporcionales, 
es decir, mientras la distancia disminuye el voltaje disminuye. 
 GRÁFICA
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Distancia Vs Voltaje
Distancia (d [m]
Vo
lta
je
 (V
) [
v]
Gráfica 1. Distancia Vs Voltaje. Ajuste de Recta sin Cambio de Variable
La gráfica demuestra qué, los datos son proporcionales.
 HIPOTESIS
La distancia, así como el voltaje presentan un comportamiento lineal.
 VERIFICACIÓN DE LA HIPOTESIS
Para verificar la hipótesis, se debe calcular el coeficiente de correlación 
lineal de los datos obtenidos en el experimento. (r ≥0.985)
Por el método de mínimos cuadrados, a través de una calculadora 
científica CASIO “fx-991EX”:
Valores dados por la calculadora CASIO “fx-991EX”
m (Pendiente) B (Ordenada al origen)
R (Coeficiente de 
Correlación Lineal)
104642.8571 v
m
−271.4285714 v 0.9988894346
r ≥0.985 0.9988894346∴ Es lineal
La hipótesis se acepta, ya que el coeficiente de relación lineal es:
0.985≤0.99988894346
Por lo tanto, no es necesario proponer un cambio de variable.
 LEY EXPERIMENTAL O EMPÍRICA 
Ecu. De la recta: Y=mx+b
Ley Empírica: V=E d+V 0
Sustit. En la ley empírica: V=104642.8571
v
m
d−271.4285714 v
 Calcular Permitividad del Aire 
Para poder calcular la Permitividad del Aire, se requiere saber el 
Área de las placas, el cuál no ha sido dado por el profesor, pero, 
indagando por internet se ha determinado un valor de r=0.1275m.
Entonces, se calcula el área: 
A=π r2=π (0.1275m )2=0.0510m2
De la fórmula: 
m=E0 A
Se despeja E0 y se sustituyen los valores:
E0=
m
A
=
104642.8571 v
m
0.0510m2
=4.8804 x10−7 v
m
Para la carga, de la fórmula: 
M= Q
E0 A
Se despeja Q y se sustituyen los valores: 
Q=mE0 A=(104642.8571 vm )(4.8804 x10−7) (0.0510m2 )=2.5947mC
EXPERIMENTO 2. DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE 
PERMITIVIDAD
 DATOS
C 
(pF)
65 47 39 33 30 27 26 25 24
d 
(cm)
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
Tabla 1. Datos obtenidos en el experimento
Convirtiendo las unidades al Sistema Internacional (S.I)
C (F) (
x10−12¿
65 47 39 33 30 27 26 25 24
d (m) 0.01
0
0.01
5
0.02
0
0.02
5
0.03
0
0.03
5
0.04
0
0.04
5
0.05
0
Tabla 2. Datos obtenidos en el experimento convertidos
Analizando los datos podemos decir que estos son inversamente 
proporcionales, es decir, mientras la distancia aumenta, la capacitancia 
disminuye. 
 GRÁFICA
0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055
0
1E-11
2E-11
3E-11
4E-11
5E-11
6E-11
7E-11
Distancia Vs Capacitancia
Distancia (d) [m]
Ca
pa
cit
an
cia
 (C
) [
F]
Gráfica 1. Distancia Vs Capacitancia. Ajuste de Recta sin Cambio de 
Variable
La gráfica demuestra qué, los datos son inversamente proporcionales.
 HIPOTESIS
La distancia, así como la capacitancia presentan un comportamiento 
lineal.
 VERIFICACIÓN DE LA HIPOTESIS
Para verificar la hipótesis, se debe calcular el coeficiente de correlación 
lineal de los datos obtenidos en el experimento. (r ≥0.985)
Por el método de mínimos cuadrados, a través de una calculadora 
científica CASIO “fx-991EX”:
Valores dados por la calculadora CASIO “fx-991EX”
m (Pendiente) B (Ordenada al origen) R (Coef. Cor Lineal)
−8.73333 x10−10 5.37926 x10−11 0.886769511
r ≥0.985 0.9988894346∴ Noes lineal
La hipótesis no se acepta, ya que el coeficiente de relación lineal 
es:
0.985≥0.886769511
Se propone un cambio de variable, dónde: Z=
1
d
 CAMBIO DE VARIABLE
C (F) (
x10−12¿
65 47 39 33 30 27 26 25 24
d (m) 100 66.66 50 40 33.33 28.57 25 22.22 20
Tabla 4. Datos obtenidos en el experimento realizando el cambio de 
variable.
Realizando el cambio de variable se espera que los datos sean lineales y
sea aceptado el coeficiente de correlación lineal.
 GRÁFICA
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
0
1E-11
2E-11
3E-11
4E-11
5E-11
6E-11
7E-11
Z Vs Capacitancia
Z (1/d) [1/m]
Ca
pa
cit
an
cia
 (C
) [
F]
Gráfica 2. Z vs Capacitancia. Ajustando la recta y realizando el cambo de
variable
Se observa una linealidad en la gráfica, teniendo presente que, a simple 
vista, es posible que el coeficiente de correlación sea aceptado.
 HIPOTESIS
La distancia (Z), así como la capacitancia presentan un comportamiento 
lineal.
 VERIFICACIÓN DE LA HIPOTESIS
Para verificar la hipótesis, se debe calcular el coeficiente de correlación 
lineal de los datos obtenidos en el experimento. (r ≥0.985)
Por el método de mínimos cuadrados, a través de una calculadora 
científica CASIO “fx-991EX”:
Valores dados por la calculadora CASIO “fx-991EX”
m (Pendiente) B (Ordenada al origen)
R (Coeficiente de 
Correlación Lineal)
5.16142 x 10−13Fm 1.14665 x10−11F 0.99927197
r ≥0.985 0.99927197∴ Es lineal
La hipótesis se acepta, ya que el coeficiente de relación lineal es:
0.985≤0.99927197
 Ley experimental 
Ecu. De la recta: Y=mx+b
Ley Empírica: C=mZ+bC=m( 1d )+b
Sustit. En la ley empírica: C=5.16142 x 1013Fm ( 1d )+1.14665 x 10−11F
 Cálculo de la constante de permitividad 
 Cálculo del área: 
A=π r2=π (0.135m )2=0.0572m2
De la fórmula: 
m=E0 A
Se despeja E0 y se sustituyen los valores:
E0=
m
A
=5.16142 x10
−13Fm
0.0572m2
=9.0234 x 10−12 F
m
 Error Experimental
Para encontrar el Error Experimental se requiere de la siguiente 
fórmula: 
%E=|Val.Teórico−Val. ExperimentalVal .Teórico |x100
Sustituyendo los datos: 
%E=|8.85 x10−12−9.0234 x10−128.85 x 10−12 |x 100=1.95%
 Localización de causas que provocan error en el experimento
Existen diversas causas que generan que haya errores en el 
experimento tal como:
1. Máquinas: Los aparatos utilizados, dispositivos por el 
tiempo, generan un desgaste que puede provocar errores 
de medición e inclusive de efectividad del experimento.
2. Humano: Mala medición de los aparatos por parte de quién
los realiza, distancia de estos, toma de datos errónea.
3. Método: El proceso utilizado u método no es eficiente en 
cuestión de tiempo, puesto que puede apresurar o retrasar
el experimento cómo la toma de datos.
CONCLUSION.
Si analizamos los objetivos planteados al inicio de la práctica 
podemos afirmar que en efecto se fueron cumplieron uno por uno a
lo largo de toda la clase desde que aplicamos nuestra teoría en 
campo eléctrico pero aplicado al estudio del capacitador. 
Entendimos el concepto de capacitador, así como determinar las 
leyes físicas. También determinamos la constante y junto a este 
paso también hicimos un análisis pertinente de la fórmula empírica
y teórica para poder hacer la relación.
	DESARROLLO EXPERIMENTAL