Carga Y Descarga De Un Condensador

FUNDAMENTO TEORICO

1-CAPACIDAD

Se define capacidad C de un condensador como la relación entre la magnitud de la carga Q de uno cualquiera de los conductores y la diferencia de potencial Vab entre ellos.

La capacitancia es la propiedad de un circuito eléctrico, o elemento del circuito, para retardar un cambio en el voltaje que pasa a través de él. El retardo es causado por la absorción o liberación de energía y está asociado con un cambio de la carga eléctrica.

En la mayoría de los casos, los conductores suelen tener cargas de igual magnitud y signo opuestos, de modo que la carga neta del condensador es nula. Entonces el campo eléctrico en la región comprendida entre los conductores es proporcional a la magnitud de esta carga y por tanto la diferencia de potencial Vab entre los conductores es también proporcional a la magnitud de carga Q.

C=Q/V_ab

De esta definición se deduce que la mitad de capacidad es el coulomb por volt (1C/V). Una capacidad de un coulomb por volt se denomina farad (1F) en honor de Michael Faraday. Como el farad es una unidad de capacidad grande se utilizan unidades de tamaño más adecuado, como el microfarad (1μF= 10^-6 F) o el picofarad (1pF=10^-12F).

Cuando se dice que un condensador tiene una carga Q, significa que la carga del conductor de mayor potencial es Q y la de menor potencial es –Q.

CONDENSADOR

Dos Conductores cualesquiera separados por un aislador se dice que forman un condensador. El parámetro de circuito de la capacidad se representa con la letra C y se mide en Faradios.

Un Condensador se representa por el símbolo:

Las unidades de medida utilizadas en los condensadores es la descrita en el penúltimo párrafo del apartado anterior.

De la ecuación de capacidad anterior surgen dos observaciones importantes.

Primero, el voltaje no puede cambiar de forma instantánea en las terminales del condensador. Dicha ecuación indica que este cambio produciría una corriente infinita, lo que físicamente es imposible.

Segundo, si el voltaje en las terminales es constante, la corriente en el condensador es cero. Esto se debe a que no se puede establecer una corriente de conducción en el material dieléctrico del condensador. La corriente de desplazamiento solo se puede producir con un voltaje que varíe con el tiempo. Por lo tanto un condensador se comporta como un circuito abierto si el voltaje es constante

Los condensadores tienen muchas aplicaciones en circuitos eléctricos. Se utilizan para sintonizar los circuitos de radio, para suavizar la corriente rectificada suministrada por una fuente, para eliminar la chispa que se produce cuando se abre repentinamente un circuito con inductancia. El sistema de encendido de los motores de un coche tiene un condensador para eliminar chispazos al abrirse y cerrarse los platinos.

Acción de carga.

Si dos conductores separados por un material aislante, como el aire, el papel, el caucho, el plástico o el vidrio, se conectan a un generador de CC o a una batería, los electrones libres en el material conductor se orientan en la dirección de la tensión de excitación.

La batería que actúa como una bomba de electrones transfiere algunos de estos electrones libres del conductor A al conductor B. La transferencia de electrones hace que el conductor B sea cada vez más negativo y el conductor A cada vez más positivo. Así se crea una diferencia de potencial entre los conductores.

Del material que pierde electrones se dice que está cargado positivamente y del que gana electrones se dice que está cargado negativamente.

Si el proceso de carga continua, con el tiempo el conductor B llegará a estar lo suficientemente cargado negativamente como para evitar transferencia adicional de electrones. Cuando esto ocurre, el voltaje medido del conductor A al conductor B es igual y opuesto a la tensión de excitación.

La rapidez del movimiento de los electrones está limitada por la resistencia de los materiales conductores. Por lo tanto, el proceso de carga requerirá de más tiempo si se utilizan materiales de resistencias más altas.

Energía almacenada en un condensador

El proceso de transferencia de carga eléctrica de una placa del condensador a la otra, produce una acumulación de energía. Esta energía en forma de cargas eléctricas desplazadas, permanece almacenada por algún tiempo después de que se desconecta la tensión de excitación. La cantidad de energía almacenada en el condensador depende de la capacitancia y del voltaje a través de él, elevado al cuadrado. Por consiguiente:

221ccCvW=

En donde Wc= Energía acumulada en el condensador, joules (J)

C= Capacitancia, farads (F)

Vc= Voltaje medido entre placas de polaridad opuesta, volt (V)

La energía almacenada en el condensador no se libera en el instante en que éste se desconecta del generador. La duración de la carga depende de factores tales como las resistencias del dieléctrico, la constante dieléctrica, la superficie de dispersión la humedad y la radioactividad del ambiente.

Carga y descarga de un condensador

En esta práctica se introduce el condensador como un elemento del circuito, y esto nos va a llevar a considerar corrientes variables con el tiempo. Utilizáremos en nuestro estudio el circuito de la Figura 1, en el que se tiene un condensador, de capacidad C, que puede cargarse y descargarse a través de una resistencia R. Ambos elementos están conectados en serie a los bornes centrales de un conmutador bipolar de doble conexión. Los bornes superiores de dicho conmutador están conectados a una fuente de alimentación de potencia, que suministra una diferencia de potencial constante, V. Los bornes inferiores del conmutador están conectados entre sí mediante un hilo

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