Objetivos:

Analizar la carga eléctrica en un sistema de dos condensadores conectados en paralelo.

Estudiar la energía eléctrica en el proceso de conexión de dos condensadores en paralelo.

Carga eléctrica:

La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas por la mediación de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar fotones.

Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo. Qi=Qf

La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1

Práctico N°2Carga y Energía de condensadores en

paralelo

o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se los ha podido observar libres en la naturaleza.

Principio de Conservación de la Carga:

En concordancia con los resultados experimentales, el principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva.

En un proceso de electrización, el número total de protones y electrones no se altera, sólo existe una separación de las cargas eléctricas. Por tanto, no hay destrucción ni creación de carga eléctrica, es decir, la carga total se conserva. Pueden aparecer cargas eléctricas donde antes no había, pero siempre lo harán de modo que la carga total del sistema permanezca constante. Además esta conservación es local, ocurre en cualquier región del espacio por pequeña que sea.

Condensador o Capacitor Eléctrico:

Un condensador eléctrico o capacitor es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.

Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el periodo de descarga.

Condensadores

Símbolo Electrónico

Carga y descarga de un condensador/ capacitor:

Cuando un capacitor se conecta a una fuente de energía, esta permite que el capacitor empiece a acumular carga eléctrica en sus placas. Y así ocurre la carga y descarga de un capacitor.

Capacitancia o Capacidad Eléctrica:

En electromagnetismo y electrónica, la capacidad eléctrica, también conocida como capacitancia, es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacidad también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en éste, se describe mediante la siguiente expresión matemática:

donde:

 es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental Michael Faraday); esta unidad es relativamente

grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o picofaradio.

 es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;

 es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios.

Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que depende de la geometría del condensador considerado (de placas paralelas, cilíndrico, esférico). Otro factor del que depende es del dieléctrico que se introduzca entre las dos superficies del condensador. Cuanto mayor sea la constante dieléctrica del material no conductor introducido, mayor es la capacidad.

Capacitor en Paralelo:

El acoplamiento en paralelo de los capacitores se realiza conectándolos a todos a los mismos dos bornes.

Capacidad total en paralelo

La capacidad total (o equivalente) en paralelo se calcula sumando las capacidades de cada uno de los capacitores.

Tensión de capacitores en paralelo

Al estar unidos todos los capacitores por un mismo conductor, se encuentran todos a la misma diferencia de potencial (la de la tensión aplicada) por lo tanto la tensión de cada uno es igual a la de otro e igual a la total.

Carga de capacitores en paralelo

La carga total es igual a suma de las cargas almacenadas en cada capacitor

Y cada carga puede calcularse como q = C V de cada capacitor, pero en este caso V es la misma para todos, con lo que:

De esta manera, al ser V la misma, puede verse que las cargas que almacena cada capacitor para una determinada tensión aplicada no son iguales si las capacidades son distintas.

Datos:

Experimento

Qi= C1.Vi

Qf= (C1+C2)Vf

Ui= (C1.Vi^2)/2

Uf= ((C1+C2).Vf^2)/2

1 3010 2895,9 4530,05 2852,46152 6070 5894,7 18422,45 11818,87353 9030 8775,9 40770,45 26196,06154 12160 11789,4 73932,8 47275,494

C1 1000C2 470

Vi Vf3,01 1,976,07 4,019,03 5,97

12,16 8,02

1 2 3 40

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Q(m

icroC

)

1 2 3 40

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

4530.05

18422.45

40770.45

73932.8

2852.4615

11818.8735

26196.0615

47275.494

Conclusión:

Observando las gráficas se puede decir que se comporta como un sistema asilado eléctricamente, pero no es un sistema conservador, esto se da porque al desconectar la fuente y

conectar ambos condensadores, se realiza un trabajo eléctrico que libera energía en alguna forma.