Objetivos:

·      Verificar la proporcionalidad entre la carga que adquiere un capacitor y la tensión a la cual se encuentran sus armaduras

                 C= Q/V (constante)

·      Verificar las leyes de asociación de capacitores..

 

Materiales utilizados:  

·      Capacitores.

·      Galvanómetro balístico.

·      Llave conmutadora.

·      Fuente de tensión.

·      Cables de conexión.

 

Procedimiento:

 

A) • Para verificar que en un determinado capacitor, la carga (Q) que adquiere es proporcional a la diferencia de potencial que le suministramos (V), necesitamos aplicar entre sus armaduras diferencias de potencial conocidas y luego medir las correspondientes cargas eléctricas que adquiere. En consecuencia armamos el siguiente circuito:

 

En el circuito armado en la experiencia en clase, F es la fuente de tensión, LL la llave conmutadora con seis bornes, GB es un galvanómetro balístico, C un capacitor, R es un reóstato y V es un voltímetro. El capacitor que se usa en primer lugar es el marcado C1  .

Conectamos la llave conmutadora (LL) con la fuente. (F)

 

Luego desconectamos el capacitor (C) de la fuente (F) y lo conectamos al galvanómetro balístico.

 

Observamos que la aguja del galvanómetro se mueve. Esto se debe a que la carga proveniente del capacitor atraviesa la bovina móvil del instrumento.

            Repetimos la experiencia -determinando en cada caso la máxima deflección del galvanómetro- tres veces con la misma diferencia de potencial, y luego calculamos el promedio de estos tres valores. La carga eléctrica que circuló por el galvanómetro es:   Q = k_g.a, donde K_g es la constante del galvanómetro (dato) y a el número de divisiones que deflecta la aguja.

            Luego continuamos con los mismos pasos anteriores, variando los valores de la diferencia de potencial de la fuente, que a su vez son los que adquiere el capacitor. En la siguiente tabla se observan los valores:

 

La carga eléctrica que circula por el galvanómetro se calcula:

Q = KG. •a

 

1ª. Parte: Variamos los valores de diferencia de potencial de la fuente y volcamos los resultados en la siguiente tabla.

 

Obs.	V Volt	a div	ap div	KG mC/div	Q mC	ev Volt	ea div
1	0,60	3 4 5	4		0,924
2	1	6 6 6	6		1,40
3	1,40	8 9 10	9	0,231	2,08	± 0,01 v	1
4	1,80	12 12 12	12		2,77
5	2,20	15 15 15	15		3,465

 

1)   Adjuntamos a continuación el gráfico de Q=F(V)

 

Aclaración: Cada experiencia la realizamos más de 3 veces cada una, tomando en cuenta los valores que más se repetían, debido a que las condiciones en que se encontraban los instrumentos de medición no eran absolutamente perfectas, debido a la sensibilidad, notoriamente, del galvanómetro.

 

El valor representativo de la Capacidad: (Cmax + Cmin)  / 2 =  (1,57+1,4)/2 = 1,485 µF

Incerteza absoluta de la capacidad: (Cmax - Cmin)  / 2 = 0,085 µF

Entonces, C1 = 1,485 µF ± 0,085 µF

La incerteza porcentual resulta igual a 5,72 %

 

(La carga adquirida por el capacitor es igual a la razón entre la carga (Q) y la diferencia de potencial (V))

C1=(         1,485       ±       0,085         ) mF

 

Repetimos todos los pasos anteriores con el capacitor C2, con las mismas diferencias de potencial.

 

Obs.	V V	a div	ap div	KG mC/div	Q mC	ev V	ea div
1	0,60	2 3 4	3		0,69
2	1	6 6 6	6		1,38
3	1,40	9 9 9	9	0,231	2,079	± 0,01 v	1
4	1,80	11 11 11	11		2,541
5	2,20	15 15 15	15		3,46

 

1) Adjuntamos a continuación el grafico de Q=F(V)

 

Aclaración: Cada experiencia la realizamos más de 3 veces cada una, tomando en cuenta los valores que más se repetían, debido a que las condiciones en que se encontraban los instrumentos de medición no eran absolutamente perfectas, debido a la sensibilidad, notoriamente, del galvanómetro.

 

El valor representativo: (Cmax + Cmin)  / 2 =  (1,57+1,38)/2= 1,475 µF

Incerteza absoluta de C2 = (Cmax - Cmin)  / 2 =  0,095 µF

Entonces, C2 = 1,475 µF ± 0,095 µF

Incerteza porcentual = 6,44 %

 

 

• Conclusión: Comprobamos que la carga que adquiere el capacitor es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada en sus armaduras. Además, para una misma diferencia de potencial, las cargas adquiridas son distintas para cada capacitor, ya que éstas dependen de las capacidades de cada uno. Es decir que la capacidad actúa como una constante de proporcionalidad. Si graficamos Q en función de V, el gráfico obtenido será una recta, y la pendiente de esa recta representa la capacidad del capacitor.

            Es decir, se comprueba que  

 

 

C2=(     1,475      ±     0,095            ) mF

 

 

2ª. Parte

 

Vamos a determinar, en esta ocasión, la capacidad de dos capacitores conectados en serie, y para ello reemplazaremos el capacitor por 1 conjunto conectado de la manera antes nombrada.  

 

 

 

 

 

Repetimos la experiencia anterior, tomando los datos nuevamente y los volcamos en la siguiente tabla:

 

Obs.	V Volt	a div	ap div	KG mC/div	Q mC	ev Volt	ea div