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Cuestionario Previo Práctica 7, Guías, Proyectos, Investigaciones de Electromagnetismo

Solución del cuestionario previo de la práctica número 7 de electricidad y magnetismo.

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2017/2018

Subido el 20/09/2021

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Laboratorio de Electricidad y
Magnetismo
Cuestionario Previo Práctica No. 5
Constantes dieléctricas y capacitancia
Grupo 19
Octubre 21, 2020
1. Define el concepto de capacitancia y menciona cuáles son sus unidades en
el SI.
La capacitancia C de cualquier capacitor se define como la razón entre la magnitud de la
carga en cualquiera de los conductores y la diferencia de potencial V entre ellos. La
capacitancia mide la aptitud que tiene un conductor para almacenar grandes cantidades
de carga eléctrica a potenciales electrostáticos relativamente bajos. Se define como:
La unidad de capacitancia en el SI es el Farad (F), un farad es igual a un coulomb por volt (1 C/V)
2. ¿Qué es un capacitor y cómo funciona?
Un capacitor es un dispositivo que almacena energía potencial eléctrica y carga
eléctrica; es todo par de conductores separados por un material aislante. Cuando el
capacitor está cargado hay cargas de igual magnitud Q y signo opuesto en los dos
conductores, y el potencial Vab del conductor con carga positiva con respecto al que
tiene carga negativa es proporcional a Q.
Para hacer un capacitor, basta aislar dos conductores uno del otro. Para almacenar
energía en este dispositivo hay que transferir carga de un conductor al otro, de manera
que uno tenga carga negativa y en el otro haya una cantidad igual de carga positiva.
Debe realizarse trabajo para trasladar las cargas a través de la diferencia de potencial
resultante entre los conductores, y el trabajo efectuado se almacena como energía
potencial eléctrica.
3. ¿Qué es un material dieléctrico y qué es el campo eléctrico de ruptura?
Se denomina-dieléctricos-a los materiales-que no conducen la electricidad, es decir,
que tienen baja conductividad eléctrica, por lo que pueden ser utilizados como -aislantes.
Tienen la propiedad de formar dipolos eléctricos en su interior bajo la acción de un
campo eléctrico. Así, todos los materiales dieléctricos son aislantes, pero no todos los
materiales aislantes son dieléctricos.
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Laboratorio de Electricidad y

Magnetismo

Cuestionario Previo Práctica No. 5

Constantes dieléctricas y capacitancia

Grupo 19

Octubre 21, 2020

1. Define el concepto de capacitancia y menciona cuáles son sus unidades en

el SI.

La capacitancia C de cualquier capacitor se define como la razón entre la magnitud de la

carga en cualquiera de los conductores y la diferencia de potencial V entre ellos. La

capacitancia mide la aptitud que tiene un conductor para almacenar grandes cantidades

de carga eléctrica a potenciales electrostáticos relativamente bajos. Se define como:

La unidad de capacitancia en el SI es el Farad (F), un farad es igual a un coulomb por volt (1 C/V)

2. ¿Qué es un capacitor y cómo funciona?

Un capacitor es un dispositivo que almacena energía potencial eléctrica y carga

eléctrica; es todo par de conductores separados por un material aislante. Cuando el

capacitor está cargado hay cargas de igual magnitud Q y signo opuesto en los dos

conductores, y el potencial Vab del conductor con carga positiva con respecto al que

tiene carga negativa es proporcional a Q.

Para hacer un capacitor, basta aislar dos conductores uno del otro. Para almacenar

energía en este dispositivo hay que transferir carga de un conductor al otro, de manera

que uno tenga carga negativa y en el otro haya una cantidad igual de carga positiva.

Debe realizarse trabajo para trasladar las cargas a través de la diferencia de potencial

resultante entre los conductores, y el trabajo efectuado se almacena como energía

potencial eléctrica.

3. ¿Qué es un material dieléctrico y qué es el campo eléctrico de ruptura?

Se denomina dieléctricos a los materiales que no conducen la electricidad, es decir,

que tienen baja conductividad eléctrica, por lo que pueden ser utilizados como aislantes.

Tienen la propiedad de formar dipolos eléctricos en su interior bajo la acción de un

campo eléctrico. Así, todos los materiales dieléctricos son aislantes, pero no todos los

materiales aislantes son dieléctricos.

Normalmente un dieléctrico se vuelve conductor cuando se sobrepasa el campo de

ruptura del dieléctrico, es decir, si se aumenta mucho el campo eléctrico que pasa por el

dieléctrico, dicho material se convierte en un conductor. El uso de un dieléctrico permite

que un capacitor mantenga una gran diferencia de potencial V y que, por lo tanto,

almacene cantidades más grandes de carga y energía.

La ruptura dieléctrica es un fenómeno que tiene lugar en un material dieléctrico, como

sabemos, un campo eléctrico da lugar a pequeños desplazamientos de las cargas ligadas

en las moléculas del dieléctrico. Si el campo eléctrico al que se ve sometido es muy

fuerte, es decir se le aplica a través de él una diferencia de potencial que supera un

valor crítico Ec, las corrientes eléctricas, normalmente muy pequeñas se incrementan

rápidamente y puede sacar a los electrones de las moléculas, que se aceleraran bajo la

acción del campo eléctrico. De este modo, se da lugar a la ruptura dieléctrica del

material (ha tenido lugar una descarga eléctrica), con lo que el dieléctrico se puede

volver conductor. Este campo crítico fija el límite de utilización del material como

aislante. La ruptura dieléctrica puede ser reversible, el material recupera su carácter

aislante al bajar de Ec o irreversible cuando ya no se recupera el carácter aislante. El

campo eléctrico máximo que puede resistir un material dieléctrico sin que se produzca

ruptura recibe el nombre de rigidez dieléctrica del material o campo de ruptura.

4. Investiga y elabora una tabla donde se indique el valor de la permitividad

eléctrica, la

permitividad eléctrica relativa y el campo eléctrico de ruptura de al menos 10

materiales

dieléctricos, incluyendo al vidrio, hule o neopreno, madera, acrílico y cartón o

papel.

Material Permitividad

eléctrica

Permitividad

eléctrica relativa

Campo eléctrico

de ruptura

Vidrio 3. x 10

− 11

Neopreno 6. x 10

− 11

Madera 1.

x 10

− 11

Acrílico 1. x 10

− 11

Papel 3.

x 10

− 11

Aceite 1. x 10

− 11

Parafina 2. x 10

− 11

Vacío 8. x 10

− 12

Agua 7. x 10

− 10

Porcelana 5. x 10

− 11

5. Investigue el modelo matemático que relaciona el campo eléctrico de

ruptura con la

diferencia de potencial máxima que se le puede aplicar a un capacitor.