Un capacitor, también llamado condensador,
es un dispositivo pasivo capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.
En su forma más común y útil , están formados por un par de conductores, con
cargas iguales, Q, y opuestas, generalmente en forma de láminas o placas, separadas
por un material dieléctrico o por el vacío, entre los cuales hay una diferencia
de potencial, V.
Si se aplica un voltaje a un capacitor, digamos
conectándolo a un acumulador, se cargará con gran rapidez. Una placa adquirirá
carga negativa y la otra una cantidad igual de carga positiva. Para un
capacitor dado, se ve que la carga Q adquirida es proporcional a la diferencia
de potencial V.
Q = CV
La constante de proporcionalidad, C se llama
capacitancia del capacitor. La capacitancia se mide en faradios, F, en
honor al eminente físico Michael Faraday.
C siempre se toma positiva, la capacitancia es
coulombs por voltios (C/V):
1F = 1C/1V
Como un faradio es una unidad muy grande, la mayor
parte de los capacitores tienen una capacitancia entre 1 pF (picofaradio = 10-12
F) y 1 µF (microfaradio = 10-6 F).
La capacitancia C es una constante para un
capacitor dado y su valor depende de la estructura del capacitor mismo.
La
capacitancia eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos
para mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la
cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencial eléctrico dado.
El
símbolo del capacitor es:
Algunos
capacitores comerciales:
EJEMPLO: Esfera Aislada ¿Cuál es la capacitancia de
una esfera aislada, de radio R?¿Cuál es la capacitancia de la tierra?
El Potencial viene dado por V = Q/4πεoR
La capacitancia viene dada por:
C = Q/V = Q / Q/4πεoR = 4πεoR
La capacitancia de la tierra, si el radio de la
tierra es de 6,38x106m, es:
C = 4πεoR = 4(3,14)(8,85x10-12F/m)(
6,38x106m) = 7,1x10-6 F.
Se nota que el faradio es una unidad muy grande
Asociación de capacitores
1.- Condensadores en
paralelo: Cuando
se conectan todas la placas positivas a un mismo punto A, y por tanto están a
un mismo potencial, lo mismo sucede con las placas negativas a un punto común
B.
Se
desea encontrar la capacitancia de un condensador único C, que sea equivalente
al sistema anterior o sea que tenga la misma carga total y que su diferencia de
potencial sea VAB, entonces:
C = (Q1 + Q2
+ Q3)/ VAB
Como:
C1 = Q1/ VAB ; C2 = Q2/ VAB ; C3 = Q3/ VAB
De
donde: Ceq = C1 +
C2 + C3
En
una asociación de capacitores en paralelo la capacitancia equivalente, Ceq,
es mayor que las capacitancias individuales.
2.- Condensadores en
serie: Consideremos
tres condensadores conectados en serie. Como la batería mantiene una diferencia
de potencial, aparece en la primera placa una carga +Q y en la segunda del
último una carga – Q, cada una de estas placas o armaduras induce en la placa vecina una carga igual y de signo
contrario y así sucesivamente. Los capacitores en serie tienen cargas idénticas
Q.
Para
obtener un capacitor equivalente, debe poseer cargas idénticas + Q y - Q y la
misma diferencia de potencial VAB, como:
VAB = V1 + V2
+ V3 = Q/C1 + Q/C2 + Q/C3 = Q
(1/C1 + 1/C2 + 1/C3) = Q/ Ceq
El
valor de la capacitancia equivalente viene dada por:
1/Ceq= 1/C1 +
1/C2 + 1/C3
La
capacitancia equivalente de un circuito en serie es siempre menor que las
capacitancias individuales.
Con
ejemplos:
http://fisica.cubaeduca.cu/media/fisica.cubaeduca.cu/medias/interactividades/condensadores/co/modulo_contenido_7.html
SIMULACIONES:
Con
este último simulador, construye un circuito utilizando un condensador, un
interruptor, y voltaje alterno, juega con ellos, hazlo también con una batería
para ver lo que sucede. Puedes montar varios condensadores en serie, o en
paralelo, juega y aprende ¡!!!!
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