Condensadores

INTRODUCCIÓN:

Los condensadores son elementos eléctricos ampliamente usados en una gran variedad de circuitos. El condensador es un elemento que acumula energía eléctrica en términos del campo eléctrico producido en su interior como consecuencia de las cargas eléctricas que se depositan en sus placas. Casi cualquier aparato con circuitos electrónicos contiene condensadores. Como implican una diferencia de potencial pueden almacenar energía, al igual que carga. Un rayo es la descarga espectacular de un gran condensador, formado por el sistema de una nube y la tierra.

Capacidad eléctrica

En electromagnetismo y electrónica, la capacitancia1 o capacidad 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 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.

En la práctica, la dinámica eléctrica del condensador se expresa gracias a la siguiente ecuación diferencial, que se obtiene derivando respecto al tiempo la ecuación anterior.

Donde “i” representa la corriente eléctrica, medida en amperios.

Unidades de capacidad eléctrica

Unidades de capacidad

Submúltiplos: mF = milifaradio = 10-3F

nF = nanofaradio = 10-9 F

pF = picofaradio = 10-12 F

mF = microfaradio = 10-6 F

Si en la ecuación de la capacidad se hace que = 1 coulomb y = 1 Voltio, se obtiene la unidad de Capacidad eléctrica, llamada 1 faradio. El nombre es en honor a Michael Faraday. Como el faradio resulta ser una unidad bastante grande, en la medida de capacidades eléctrica se utilizan algunos submúltiplos

Un faradio es la capacidad de un conductor aislado cuya carga es de 1 coulomb cuando su potencial es de 1 voltio.

Reducciones

 1 mF = 1*10-3 F

 1 mF = 1*10-6 F

 1 nF = 1*10-9 F

 1 pF = 1*10-12 F

Condensadores:

Un condensador es un dispositivo constituido por dos conductores aislados próximos, con cargas iguales y de signo contrario, que permiten almacenar una gran cantidad de energía, y por consiguiente energía con un pequeño potencial. Los conductores que forman el condensador se llaman armaduras y según la forma de éstas los condensadores pueden ser planos, cilíndricos, esféricos. Etc.

La cantidad de carga almacenada por un condensador es directamente proporcional a la diferencia de potencial que se haya establecido entre sus placas, pero puede ocurrir que dos condensadores de distinta forma o tamaño adquieran distinta carga cuando se someten a una misma diferencia de potencial. La capacidad del condensador es: . La representación y las unidades de capacidad de un condensador son las mismas que las correspondientes a la capacidad de un conductor.

Condensador Esférico

Está formado por dos esferas concéntricas (radios a y b)

Figure 2.5: Condensador esférico, formado por dos conductores concéntricos, de radios a y b, a<<b.

Dada la simetría del problema, las cargas se distribuyen uniformemente con densidades que se pueden determinar fácilmente usando, por ejemplo el teorema de Gauss. El resultado es

Condensador de placas paralelas

OBJETIVO: Demostrar que el voltaje en las placas de un condensador es proporcional a la separación de las placas.

DESCRIPCIÓN: El condensador de placas paralelas se carga a 1000 Volts usando una fuente de poder de corriente continua al conectar el interruptor. Las placas pueden estar separadas y el voltaje observado usando el electrómetro, demostrando que el voltaje es proporcional a la placa de separación.

EQUIPAMIENTO: Un sistema de Condensador de placas paralelo con electrómetro como se muestra en la fotografía.

TIEMPO: Ninguno.

Condensador de láminas paralelas sin dieléctrico

El condensador más sencillo que existe se compone de dos láminas planas conductoras y paralelas A y B, con cargas iguales y de signo contrario, sin dieléctrico (entre las dos láminas o armaduras existe el vacío o el aire) separadas una distancia. Este tipo de condensador

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