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Capacitancia. Cuando dos conductores diferentes reciben una carga eléctrica, la carga almacenada será mayor en el de mayor capacidad eléctrica o capacitancia, es decir: La capacitancia de un conductor es la medida de su capacidad eléctrica. Un condensador o capacitor consta de dos conductores estrechamente espaciados que tienen cargas iguales de signos opuestos. La capacitancia de un conductor depende de dos factores: 1. De la forma geométrica del conductor. 2. Del dieléctrico que rodea al conductor. La forma geométrica afecta a la capacitancia porque el campo eléctrico depende de la distribución de las cargas en la superficie del conductor. El efecto de la constante dieléctrica del medio circundante sobre la capacitancia del conductor se debe a que la presencia del dieléctrico disminuye el campo eléctrico que produce el conductor y también disminuye su potencial, lo que equivale a aumentar su capacitancia, ya que la carga del conductor no ha variado. Capacitores = almacenadores de energía Los condensadores tienen múltiples aplicaciones: 1. Se puede usar un condensador para establecer configuraciones de campo eléctrico deseadas con diversas finalidades. 2. Se puede usar un condensador para eliminar la chispa que se produce cuando se interrumpe rápidamente un circuito que posee autoinducción. 3. En circuitos de radio para sintonizar e igualar la corriente rectificada proporcionada por el generador de energía. 4. Debido a que los condensadores pueden confinar fuertes campos eléctricos en pequeños volúmenes, pueden servir como dispositivos útiles para almacenar energía. 5. Utilizados mucho en electrónica para reducir fluctuaciones de voltaje en fuentes de poder electrónicas. 6. Se pueden utilizar para corregir el factor de potencia. Condensador Plano. Un condensador de placas paralelas está formado por dos láminas conductoras paralelas separadas una distancia muy pequeña, comparada con las dimensiones lineales de las láminas. ver figura. C = Q / VAB.......................................(1) Placas en vacío E = = Q / A E = (1 /)(Q / A).......................... ..(2) E = VAB / a........................................(3) Q / A = VAB / a Q / VAB =eo A / a.............................(4) Sustituyendo 1 en 4 C = A / a , Co= A / a Donde: E = intensidad del campo eléctrico E=N/C = intensidad de carga = C / m2 q = carga en cualquiera de las placas q=C A = área en una u otra placa A = m2 = constante de permitividad del vacío = 8.9 x10-12 C2 / Nm2 d = distancia entre las placas del condensador d=m Dieléctricos. Dieléctrico = aislador La interposición de un dieléctrico entre las dos placas de un capacitor aumenta la capacitancia del sistema, esto se debe a que, al polarizarse el dieléctrico disminuye el campo eléctrico en la región entre los conductores, y por lo tanto disminuye también la diferencia de potencial entre los mismos sin alterar su carga, por lo tanto, el cociente Q / VAB aumenta, es decir: Cdieléctrico > Cvacío La mayoría de los capacitores tienen un material no conductor entre las placas llamado dieléctrico, con esto se tendrá una mayor rigidez dieléctrica y se obtienen las siguientes ventajas: 1. Un material dieléctrico nos permite una menor separación entre las placas. 2. Un material dieléctrico incrementa la capacitancia del condensador. 3. Un material dieléctrico nos permite emplear voltajes mayores sin el peligro de la ruptura del dieléctrico. 4. Un material dieléctrico nos permite una mayor resistencia del capacitor. Los materiales dieléctricos más comúnmente usados son: mica, papel, plástico, cerámica. Relación entre Cdieléctrico > Cvacío vvacío = voltaje entre los conductores de un capacitor de vacío. vdieléctrico = voltaje entre los dos conductores cuando se interpone un dieléctrcio. k = constante del dieléctrico interpuesto. K = vvacío / vdieléctrico................................(1) La capacitancia del capacitor en vacío: Cvacío = Q / vvacío........................................(2) La capacitancia del capacitor con dieléctrico: Cdieléctrico= Q / vdieléctrico................................(3) Cdieléctrico / Cvacío = k k = C / Co La constante k para un material en particular se define como la razón de la capacitancia de un capacitor con un material dieléctrico y la capacitancia en vacío. Capacitores en serie y en paralelo. Circuito serie Se le conoce como circuito serie a aquel en donde la placa positiva de un capacitor se conecta a la placa negativa del otro, se representa en la figura. Características: Q = Q1 = Q2 = Q3 ..............................................(1) V = V1+V2+V3....................................................(2) C = Q / V, V = Q / C ............ ..............................(3) Aplicando a cada capacitor: V1 = Q1 / C1 V2 = Q2 / C2 V3 = Q3 / C3 Sustituyendo en 2 V = Q1 / C1 + Q2 / C2 + Q3 / C3 Sustituyendo en 1 V = Q / C1 + Q / C2 + Q / C3 V = Q ( 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3) Sustituyendo en 3 C=Q/V C = 1 / (1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3) Capacitores Paralelo Características: Q = Q1 + Q2 + Q3 .................................................(1) V = V1 = V2 = V3 .................................................(2) C = Q / V, Q = CV ............... .................................(3) Para cada capacitor: Q1 = C1V1 Q2 = C2V2 Q3 = C3V3 Sustituyendo en 1 Q = C1V1 + C2V2 + C3V3 Q = V (C1 + C2 + C3) Sustituyendo en 3 C = Q / V = V (C1+C2+C3) / V C = C1+C2+C3