Actividad de Aprendizaje Activo “capacitores y arreglos de capacitores”Dr. Omar Olmos López Nombres:___________________________________ Matriculas:_________________ Calificación:_______ Instrucciones: Sigue las instrucciones que a continuación se te dan y para cada etapa documenta y analiza la situación que se te presenta. Al finalizar la actividad realiza una reflexión y expresa tus conclusiones del proceso. ETAPA 1 Familiarización del simulador 1.- Accede al simulador de laboratorio de capacitores: http://phet.colorado.edu/en/simulation/capacitor-lab 2.- Selecciona la pestaña de Introducción. 3.- Juega con el simulador, cambia la separación entre las placas, el área. Activa el voltímetro, el detector de campo y mide la energía almacenada por el capacitor. Etapa 2 Parámetros físicos de un capacitor de places planas 1) Utilizando la separación de d=10 mm y el Área de 100 mm2, ajusta el voltaje de la batería en algún valor entre -1.5 V y 1.5 V y escribe tus observaciones. Activa el cuadro de líneas de campo 2) Ahora activa el cuadro de “Plate Charge” Y el “Voltimetro” para poder medir la carga y el potencial del capacitor. Realiza las mediciones en los valores sugeridos. Q /coulombs (medido) V/volts Q/V (cálcular) -1.4 V 3. Para ello recuerda que: C=Q/V Desarrollo: 4.. Verifica el cálculo de la capacitancia para los valores calculados anteriormente.0 V -0.Grafica en Excel los valores de V vs Q e indica el tipo de comportamiento que tienen los datos.b Determina ahora la relación C=Q/V .a Determina el potencial dentro de un capacitor de placas planas 4. 4.3V 0. Incluir gráfica en Excel.5V 0.8 V 1.-El valor de la pendiente es una nueva cantidad física llamada Capacitancia. Anotas tus resultados a continuación.0V 364 Caso 6 1.0 V 276 Caso 5 1. ¿El valor de C depende del V?. Etapa 3 Variación de capacitancia al variar dimensiones Investigaremos que sucede cuando cambiamos las dimensiones de nuestro capacitor.0 V 193 Caso 4 1. Cambia el área de las placas y observa cómo cambia la capacitancia al cambiar A. d=10 mm Voltaje V Area mm2 C(faradio s) U=Energí a almacena Caso 1 1. Explica que es la capacitancia. Activa las casillas de capacitancia y energía almacenada y llena la tabla siguiente.0 V 117 Caso 3 1.4.c Calcula el valor esperado de la capacitancia para los valores de la tabla 1.0 V 100 Caso 2 1. 1.0 V 400 . Anotas tus resultados a continuación. 3 Ajusta ahora el potencial a 1.7 Caso 6 1. VAría la separación entre las placas y observa cómo cambia la capacitancia al cambiar d.3 Caso 4 1.0 mm.0V 5. Anexa la gráfica en excel.0 V 6. A= 200 mm2 Voltaje V d (mm) C (faradios) U=Energí a almacena da Caso 1 1.da (Joules) Grafica la relación que existe de la capacitancia C vs area A. .0 V 10 Caso 2 1. Anexa la gráfica en excel. Activa el recuadro de “Electric Field Lines”. observa lo que sucede cuando se incrementa la separación entre las placas. 1.5 V y utiliza el área A=100 mm2 y d=10. Con la batería conectada.0 Caso 3 1.0 V 5 Grafica la relación que existe de la capacitancia C vs la distancia de separación d.4 Caso 5 1.0 V 8.0 V 7. ¿Qué sucede con la carga almacenada en el capacitor cuando la separación d aumenta. a) ¿Qué sucede con la carga almacenada cuando la separación d aumenta? ¿Por qué sucede esto? b) ¿Qué sucede con la intensidad del campo eléctrico cuando la separación aumenta? ¿explica a qué se debe esto? Utiliza la separación de 5mm y desconecta la bacteria. ¿Por qué sucede esto? a) ¿Qué sucede con el voltaje cuando la separación de se incremanta? ¿Por qué sucede esto? b) ¿Qué sucede con la intensidad del campo cuando la separación d aumenta?.(Utiliza el sensor de campo para medir esta cantidad) .Anota que sucede con el flujo de cargas de la batería (anota tus observaciones) de la dirección del flujo de cargas al aumentar o disminuir la separación d. 4 Repite el cambiar la distancia d. o a donde se va? Etapa 4 Arreglos de capacitores Analicemos ahora los arreglos en series y paralelo. pero ahora active el sensor de energía almacenada. analiza un arreglo de 3 capacitores sujetos a un voltaje de 1. Capacitor 1 Capacitor 2 Capacitor 3 Capacitor Equivalent e . ¿Por qué consideras que la energía cambia? ¿De dónde proviene esta energía. Para ello utiliza la pestaña de MULTIPLE CAPACITORS. A partir de esta opción.5 V y recopila la siguiente información de cada capacitor. compara el valor medido a partir de la expresión? 1 1 1 1 = + + + . .(efecto combinado ) Capacitancia C Carga Q Voltaje 2x10-13 f 1x10-13 f 3x10-13 f ¿Cómo es la carga dentro de cada capacitor en un arreglo en serie? ¿Cómo es el voltaje de cada capacitor. c EQ C1 C 2 C3 Calculo: Etapa 5 Arreglos de capacitores en paralelo Analicemos ahora los arreglos en paralelo.. su suma cuál es el voltaje total? ¿La capacitancia equivalente se obtiene sumando los inversos de las capacitancias de cada capacitor. Para ello utiliza la pestaña de MULTIPLE CAPACITORS.. A partir de esta opción. analiza un arreglo de 3 capacitores en paralelo sujetos a un voltaje de 1.5 V y recopila la siguiente información de cada capacitor. compara el valor medido a partir de la expresión? . Capacitor 1 Capacitor 2 Capacitor 3 Capacitor Equivalent e (efecto combinado ) Capacitancia C Carga Q Voltaje 2x10-13 f 1x10-13 f 3x10-13 f ¿Cómo es la carga dentro de cada capacitor en un arreglo en paralelo? ¿Cómo es el voltaje de cada capacitor respecto al voltaje total? ¿La capacitancia equivalente de un arreglo de capacitores en paralelo se obtiene sumando las capacitancias de cada capacitor. ..c EQ = C1 + C2 + C3 + . Calculo: FIN .
Report "Actividad Aprendizaje Activo Capacitores y Arreglos"