Contextualización

Introducción Teórica al Capacitor de Placas Paralelas

Un capacitor es un dispositivo de almacenamiento de carga que tiene la capacidad de almacenar energía en un campo eléctrico. Un capacitor simple, como un capacitor de placas paralelas, está compuesto por dos placas conductoras (generalmente hechas de metal) separadas por un material dieléctrico (un aislante) como aire, papel, mica, cerámica o incluso vacío.

La capacidad de un capacitor para almacenar carga depende de su capacitancia, un parámetro físico definido por el área de las placas, la distancia entre ellas y la permitividad del medio dieléctrico entre las placas. La capacitancia se mide en faradios (F), pero en la práctica es más común usar submúltiplos como microfaradios (μF), nanofaradios (nF) y picofaradios (pF).

Al conectar un capacitor a una fuente de tensión, como una batería, las cargas se acumulan en las placas, creando un campo eléctrico entre ellas. Esto almacena energía en el capacitor. La energía almacenada puede ser liberada cuando sea necesario, por ejemplo, para suministrar energía durante una caída de tensión, para filtrar ruidos en señales eléctricas o para formar un oscilador en un circuito electrónico.

Contextualizando Capacitores de Placas Paralelas

Los capacitores son omnipresentes en la tecnología moderna. Se emplean en muchos dispositivos electrónicos esenciales, como televisores, teléfonos celulares, computadoras, cámaras y también en sistemas de energía eléctrica. Por ejemplo, los capacitores en un televisor ayudan a filtrar el ruido en la señal de video, lo que permite una imagen clara y estable. En un suministro de energía, los capacitores pueden ayudar a estabilizar la tensión, protegiendo los dispositivos electrónicos conectados. En sistemas de audio, los capacitores se utilizan para separar la señal de audio de la señal de corriente continua.

A través de este proyecto, explorarán cómo funcionan los capacitores, específicamente los capacitores de placas paralelas. Aprenderán sobre la teoría detrás de su funcionamiento y luego, utilizando esta comprensión, diseñarán, construirán y probarán sus propios capacitores. Además, también reflexionarán sobre las muchas formas en que los capacitores juegan un papel en nuestra vida cotidiana y cómo contribuyen a una tecnología cada vez más desarrollada.

Actividad Práctica

Título de la Actividad: Construyendo tu propio Capacitor de Placas Paralelas

Objetivo del Proyecto

Esta actividad práctica tiene como objetivo proporcionar una comprensión más profunda del funcionamiento de un capacitor de placas paralelas. Los alumnos crearán su propio capacitor utilizando materiales domésticos y lo medirán utilizando un multímetro para identificar la capacitancia obtenida. El grupo luego redactará un informe detallado sobre la experiencia.

Descripción Detallada del Proyecto

1. Etapa de Investigación: Los alumnos deben investigar los conceptos de capacitancia, placas paralelas y dieléctricos, cómo están interrelacionados y cuál es su relevancia en la tecnología moderna.
2. Etapa de Construcción: Los alumnos aplicarán la teoría aprendida para diseñar y construir su propio capacitor de placas paralelas.
3. Etapa de Pruebas: Los alumnos realizarán pruebas con el capacitor construido, midiendo su capacitancia con un multímetro.

Materiales Necesarios

1. Dos trozos de hoja de aluminio del mismo tamaño (aproximadamente 15 cm x 15 cm)
2. Una hoja de papel vegetal del mismo tamaño (15 cm x 15 cm)
3. Cables
4. Cinta aislante
5. Multímetro con capacidad de medición de capacitancia
6. Batería de 9V

Paso a Paso Detallado

Etapa de Investigación

1. Utilice los recursos proporcionados en la introducción y/o cualquier otro material confiable para comprender los conceptos de capacitancia, placas paralelas y dieléctricos.
2. Observe cómo los conceptos están interrelacionados y cómo se aplican en la vida real.

Etapa de Construcción

1. Coloque el papel vegetal sobre una de las hojas de aluminio (las placas de aluminio representarán las placas conductoras del capacitor y el papel vegetal será el dieléctrico).
2. Coloque la segunda hoja de aluminio sobre el papel vegetal.
3. Enrolle cuidadosamente las tres capas para formar un cilindro.
4. Aísle uno de los extremos del cilindro con cinta aislante.
5. Conecte un cable a cada una de las hojas de aluminio utilizando cinta aislante. Los cables deben salir de lados opuestos del cilindro para evitar posibles cortocircuitos.

Etapa de Pruebas

1. Conecte los cables del capacitor al multímetro y mida la capacitancia.
2. Anote los valores obtenidos.
3. Desconecte la batería y observe el valor de capacitancia en el multímetro. Anote los valores obtenidos.

Una vez que se completen todas las etapas, cada grupo debe preparar un informe detallado abordando los siguientes temas:

Introducción: Contextualice el tema, su relevancia y aplicación en el mundo real, así como el objetivo de este proyecto.

Desarrollo: Exponer la teoría detrás del tema del proyecto, explicar la actividad en detalle, indicar la metodología utilizada y finalmente presentar y discutir los resultados obtenidos.

Conclusión: Retome los puntos principales del trabajo, explicitando los aprendizajes obtenidos y las conclusiones extraídas sobre el proyecto.

Bibliografía: Indique las fuentes en las que se basaron para trabajar en el proyecto, como libros, páginas web, videos, etc.

Este proyecto debe ser ejecutado por un grupo de 3 a 5 alumnos y tiene un tiempo total de ejecución esperado de cinco a diez horas por alumno. La fecha de entrega del informe final es de un mes a partir de la fecha de inicio del proyecto.