Colegio Saint Louis School Condensadores Profesor Erwin Daz

Colegio Saint Louis School Condensadores Profesor Erwin Díaz V

Condensadores o capacitores Un capacitor o condensador es un dispositivo que almacena carga eléctrica. Este dispositivo se utiliza en distintos tipos de circuitos eléctricos y electrónicos. Un capacitor simple esta formado por dos placas paralelas metálicas de área A separadas por una pequeña distancia d. Entre las placas contiene un material aislante( dieléctrico) el que puede ser aire. Para cargar un capacitor se conecta cada placa, mediante un alambre conductor, a los terminales ( bornes) positivos y negativo de una batería o pila.

La batería o pila establece entre placas una diferencia de potencial, debido a que son atraídos los electrones de una de las placas, la queda con carga positiva(+Q). Los electrones son transferidos por medio de la batería a la otra placa, la queda con carga negativa (-Q). Cada placa esta al mismo potencial del borne al que fue conectada, por lo tanto, el capacitor esta al mismo voltaje que el de la batería. Cuando la diferencia de potencial entre las placas es igual a la diferencia de potencial de la batería, la transferencia de carga se interrumpe y cada placa queda con la misma cantidad de carga.

Capacitancia La cantidad de carga Q que adquiere un determinado capacitor es proporcional al valor de la diferencia de potencial V entre las placas, es decir: Por lo tanto, La razón de la cantidad de carga Q al potencial V producido, será una constante C para un capacitor dado: La capacitancia es siempre una cantidad positiva. Su unidad en el SI es Coulomb/Volt, lo que se denomina Farad o Faradio ( F)

Condensador de placas paralelas La capacitancia de un condensador de placas paralelas de área A, que están separadas un distancia d y que tiene entre placas aire es: Donde es una constante llamada de permisividad del espacio libre, con un valor 8, 85 x 10˄-12 ( C˄2/Nm˄2) La capacitancia C no depende de la carga Q ni del potencial V, sino de la geometría del condensador.

Ejercicio resuelto: Calcular la capacitancia para un dispositivo donde la placa del condensador, que esta conectado a una fuente de poder que le aplica una diferencia de potencial de 9 V, adquiera una carga de 54 �� C

Dieléctrico Un dieléctrico es un material aislante. Es común que entre las placas de un condensador se coloque un dieléctrico en este caso, cumple varias funciones como: * Permitir aumentar la diferencia de potencial máxima que soporta el condensador sin que fluya carga entre las placas, ya que el aire se ioniza con facilidad, en cambio, el dieléctrico es mas difícil de romper. * Aumentar la capacidad. Esto se debe tanto a que las placas se pueden colocar a menos distancia sin que se toquen, como a que disminuye el campo eléctrico entre las placas del condensador y la diferencia de potencial: Cuando se coloca un dieléctrico entra las placas, de modo que este llene el espacio libre, entonces la capacidad del condensador aumenta en un factor K conocido como constante dieléctrica. Para un condensador de placas paralelas la capacitancia se calcula como:

Se puede escribir permitividad del material. como ∈, se conoce como Rigidez dieléctrica: La intensidad máxima de campo eléctrico que un dieléctrico puede soportar Sin romperse se denomina rigidez dieléctrica y se mide en volts por metro ( V/M). La rigidez dieléctrica es diferente para cada material y a pesar de presentarse como una constante puede ser afectada por las propiedades físicas del propio material, condiciones del medio ambiente y naturaleza , y duración de la diferencia de potencial aplicada, asi como por la frecuencia con que el material la experimenta.

Ejercicio propuesto : Las placas de un capacitor tienen 35(cm 2) de área y están separadas con aire, por una distancia de 2, 5 8(mm): a) ¿ Cuál es su capacitancia? b) ¿Qué carga tienen las placas cuando se conectan a una fuente de 10 V?

Respuestas: a) C = 1, 2 x 10^(-12) ( F) b) Q=1, 2 x 10^(-11)

Energía eléctrica de un capacitor El gráfico representa la carga eléctrica Q de un capacitor en función de la diferencia de potencial V entre sus placas Como Q crece en forma directamente proporcional a V, el gráfico corresponde a una función lineal, ya que la capacitancia C es constante. La energía almacenada en el capacitor corresponde al trabajo eléctrico realizado por la batería para cargarlo. El trabajo puede ser calculado como el área bajo la curva de la grafica( que corresponde a un triangulo). Por lo tanto , la energía potencial eléctrica almacenada en el capacitor será:

� Como Q=CV la energía también se puede calcular como o :