Física II Práctica de Laboratorio Electricidad y Magnetismo, Guías, Proyectos, Investigaciones de Física

¡Descarga Física II Práctica de Laboratorio Electricidad y Magnetismo y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Física solo en Docsity! UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO PRÁCTICA No. 4 CONSTANTES DIELÉCTRICAS Y RIGIDEZ DIELÉCTRICA CONTENIDO PROGRAMÁTICO RELACIONADO: TEMA 2. CAPACITANCIA Y DIELÉCTRICOS SUBTEMAS: 2.3 SEMESTRE LECTIVO: 2022-1 NOMBRE PARTICIPANTES Alvarez Silva Arturo GRUPO 1301C PROFESOR Angel Rueda Angeles SEMESTRE 2022-1 LECTIVO ELEMENTOS DE EVALUACIÓN ELEMENTO % Calificación Evaluación Previa 20 Aprender a usar los equipos 10 Trabajo en equipo 10 Comparación y análisis de 30 resultados Redacción y presentación el 30 reporte INTRODUCCIÓN Si un material contiene moléculas polares, estarán normalmente en una orientación aleatoria cuando no tiene un campo eléctrico aplicado. Si se aplica un campo eléctrico, polarizará al material orientando los momentos de dipolos de moléculas polares. Esto disminuye el campo eléctrico efectivo entre las placas y aumentará la capacidad en una disposición de placas paralelas. Despolarizado (Es) 6 E) E ES E ) Dielectric 06509000 Polarizado por un campo eléctrico aplicado. . - AAA AAA AAA Ey === DODODIO | mm 001400 QS 4 / Figura 1. Polarización por campo E y cuerpo de capacitor. La capacitancia aumenta cuando se introduce un dieléctrico entre las placas, la relación entre la capacitancia del capacitor cuando se introduce el dieléctrico y Y Cc cuando las placas se separan por el vacío: K= , por lo que las constantes o dieléctricas de todos los dieléctricos son mayores que su unidad. Cuando se introduce un dieléctrico entre las placas de un capacitor el dieléctrico se polariza, es decir, hay una redistribución de cargas positivas y negativas dentro del material. MATERIAL Y EQUIPO - Un multímetro o medidor de capacitancia. - Dos CD's viejos. - Papel aluminio de cocina. - Dos palitos de paleta planos. - Dos alambres de cable telefónico. - Muestras circulares de: papel, cartón, hule y otros. - Cables de conexión. - Una regla graduada de 30 cm. - Un Vernier. — Un encendedor largo. DESARROLLO Determinación de la permitividad del aire. 1.- Recorte el papel aluminio al tamaño del CD y péguelo para formar una cara del capacitor como se muestra en la figura 5 a, b y c. Figura 5 a, b y c. Elaboración de un capacitor de placas circulares con CD's. 2.- Coloque un palito de paleta plano a cada CD y pegue un alambre en su parte posterior para crear el capacitor de placas circulares, como se muestra en la figura 6. Figura 6. Capacitor de placas circulares con CD's. 3.- Mida la capacitancia del capacitor a una distancia de 5 mm de separación obteniendo los valores de la tabla 1, para el aire o vacío. Tabla 1. Cálculo de la permitividad del espacio vacío. Determinación de las constantes dieléctricas. 4.- Haciendo referencia a la figura 7, coloque entre las placas del capacitor: cartón, papel, hule y acrílico (una a la vez); midiendo la capacitancia en cada caso, primero con dieléctrico y luego sin él. Figura 7. Dieléctricos para el capacitor de placas circulares. 5.- Conservando la distancia al sacar el dieléctrico, concentre sus mediciones en la tabla 2. Tabla 2. Constantes dieléctricas. Material C (con [e (TT ETIO) e dieléctrico) Cartón Papel Hule Acrílico a) Si no cuenta con el capacímetro, ¿de qué otra forma podría ver las diferencias con dieléctrico y sin él? Explique. R= Consultando en la literatura algunas propuestas de mediciones con las cuales si permanecen constantes se puede deducir que eso mismo pasaría experimentalmente. Pero se sabe que al introducir un dieléctrico en las placas del capacitor aumentará el voltaje de operación máximo y la capacitancia de un capacitor. 6.- Entre a la siguiente liga: https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/capacitor- lab/latest/capacitor-lab.html?simulation=capacitor-lab 7.- En el laboratorio de capacitores, seleccione la pestaña de Dieléctricos y seleccione cargas en la placa y líneas de campo eléctrico, así como el voltímetro y el capacímetro, como se muestra en la figura 8. Figura 8. Dieléctricos en un capacitor. Figura 12. Encendedor largo desarmado. 15.- Si utiliza el encendedor puede desarrollar la práctica considerando el arco eléctrico dentro del vástago como se muestra en la figura 13. Figura 13. Desarrollo de la experimentación dentro del vástago. 16.- Si ya no ocupa el encendedor, separe la pieza piezoeléctrica y conecte la otra terminal al exterior del vástago para generar un arco eléctrico, como se muestra en la figura 14. Figura 14. Desarrollo de la experimentación fuera del vástago. 17.- Mida la distancia entre los electrodos y sabiendo que el campo eléctrico necesario para producir un arco eléctrico en el aire es de 3KV/mm o bien 3MV/m, calcule el voltaje que está produciendo el piezoeléctrico. Anote su resultado en la tabla 4. Tabla 4. Constantes dieléctricas. d (mm) MECA VANE 18.- Introduzca diferentes dieléctricos entre los electrodos, uno a la vez, como se muestra en las figuras 15 a, b y c. Posteriormente genere el arco eléctrico presionando el piezoeléctrico. Figura 15 a, b y c. Rigidez dieléctrica con diversos materiales. Figura 16 a y b. Experimentación en casa con estufa. 19.- Con los datos obtenidos, investigue en libros o en internet, el campo eléctrico necesario para romper la rigidez dieléctrica de los diferentes materiales y llene la tabla 5. Tabla 5. Constantes dieléctricas. Dieléctrico DOE ¿Ocurrió ME Campo (espesor) ruptura? MANTE eléctrico de [mmj) A e investigado (Rigidez dieléctrica) Madera 14 Papel 13 cascarón Plástico 20 Hule 15 Vidrio 9.8-13.8 Aceite 2.5 comestible Polietileno 18.9-21.7 Agua 65-70 destilada