¿Qué es Capacitancia? Se define como la razón entre la magnitud de la carga de cualquiera de los conductores y la magnitud de la diferencia de potencial entre ellos. La capacitancia siempre es una cantidad positiva y puesto que la diferencia de potencial aumenta a medida que la carga almacenada se incrementa, la proporción Q / V es constante para un capacitor dado. En consecuencia la capacitancia de un dispositivo es una medida de su capacidad para almacenar carga y energía potencial eléctrica. El farad es una unidad de capacitancia muy grande. En la práctica los dispositivos comunes tienen capacitancia que varían de microfarads a picofarads.
Capacitor
¿Qué es un Capacitor? Considere dos conductores que tienen una diferencia de potencial V entre ellos. Supongamos que tienen cargas iguales y opuestas, como en la figura. Una combinación de este tipo se denomina capacitor. La diferencia de potencial V es proporcional a la magnitud de la carga Q del capacitor.(Esta puede probarse por la Ley de coulomb o a través de experimentos. Un capacitor se compone de dos conductores aislados eléctricamente uno del otro y de sus alrededores. Una vez que el capacitor se carga, los dos conductores tienen cargas iguales pero opuestas. Pag.
Capacitor: Conexión en Paralelo Consideremos que condensadores conectados en paralelo como en la siguiente figura.
Capacitor: Conexión en serie Considere una conexión en serie de condensadores como en la siguiente figura. Figura 2.A
Figura 1.A
La ley de Kirchhoff de corrientes:
La Ley de Kirchhoff de voltajes:
En conjunto con la fórmula tensión-corriente de un condensador: En conjunto con la corriente en un capacitor:
Permitamos escribir la igualdad: Podemos escribir la siguiente igualdad:
Que simplificando conduce a la relación:
Es decir: Tenemos que: Tenemos que:
Define una expresión para la conexión en paralelo de varios condensadores. (Figura 1.A)
Define una expresión de conexión en serie de condensadores (Figura 2.A). Pag.
Almacenamiento de Energía de un Capacitor La energía almacenada en un condensador cargado se puede determinar al calcular la cantidad de trabajo necesario para llevar una carga dq de una placa a la otra. Cuando esto ocurre, una de las placas del condensador tiene una carga +dq y la otra –dq, y este trabajo lo realiza una batería.
Si suponemos que en cierto instante la carga del condensador es q, la diferencia de potencial es V, entonces, q V= /C Con C igual a la capacidad del condensador.
Campo Eléctrico
Energía de Campo Eléctrico Un campo en general almacena energía y en el caso de cargas aceleradas puede transmitir también energía (principio aprovechado en antenas de telecomunicaciones). La densidad volumétrica de energía de un campo eléctrico está dada por la expresión siguiente:
Por lo que la energía total en un volumen V está dada por: Campo eléctrico producido por un conjunto de cargas puntuales. Se muestra en rosa la suma vectorial de los campos de las cargas individuales;
Donde dV es el diferencial de volumen.
Pag.
Dieléctricos Se denomina dieléctrico al material mal conductor de electricidad, por lo que puede ser utilizado como aislante eléctrico, y además si es sometido a un campo eléctrico externo, puede establecerse en él un campo eléctrico interno, a diferencia de los materiales aislantes con los que suelen confundirse. Todos los materiales dieléctricos son aislantes pero no todos los materiales aislantes son dieléctricos. Algunos ejemplos de este tipo de materiales son:
La introducción de un dieléctrico en un condensador aislado de una batería, tiene las siguientes consecuencias: • Disminuye el campo eléctrico entre las placas del condensador.
La mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita. En cuanto a los gases se utilizan como dieléctricos sobre todo el aire, el nitrógeno y el hexafluoruro de azufre. Los dieléctricos más utilizados son el aire, el papel y la goma.
• Disminuye la diferencia de potencial entre las placas del condensador, en una relación Vi/k. • Aumenta la diferencia de potencial máxima que el condensador es capaz de resistir sin que salte una chispa entre las placas (ruptura dieléctrica). • Aumento por tanto de la capacidad eléctrica del condensador en k veces. • La carga no se ve afectada, ya que permanece la misma que ha sido cargada cuando el condensador estuvo sometido a un voltaje. Pag.
Capacitancia y dieléctricos
*Capacitores: Es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total separadas por un material dieléctrico o por el vacio *Capacitancia: Es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacidad también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. *Capacitores en serie: condensadores conectados uno después del otro, están conectados en serie. Estos capacitores se pueden reemplazar por un único capacitor que tendrá un valor que será el equivalente de los que están conectados en serie Para obtener el valor de este único capacitor equivalente se utiliza la formula: 1/CT=1/C1+1/C2+1/C3+1/C4 Pero fácilmente se puede hacer un cálculo para cualquier número de capacitores que se conecten en serie con la ayuda de la siguiente fórmula: 1/CT=1/C1+1/C2+….+1/CN *Capacitores en paralelo: dos capacitores conectados como se muestra en la figura siguiente se conoce como una combinación en paralelo, la figura muestra un diagrama en circuito para esta combinación de capacitores. Las placas de la izquierda de los capacitores se conectan por un alambre conductor en el terminal positivo de la batería
Glosario *Circuito: Es una red eléctrica (interconexión de dos o mas componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada *Campo eléctrico: Es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor “q” sufre los efectos de una fuerza eléctrica “f” *Corriente eléctrica: Es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material * Semiconductor: Es un elemento que se comporta como un conductor o como un aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químico semiconductores de la tabla periódica Se indican en tabla adjunta *Compuerta lógica: Es un dispositivo electrónico con una función booleana. Suman, multiplican, niegan o afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Son circuitos de conmutación integrados en un chip *Corto circuito: Es el fallo de un aparato o línea eléctrica por el cual la corriente eléctrica pasa directamente del conductor activo o fase al neutro o tierra en sistemas monofásicos de corriente alterna *Ohmímetro: Instrumento para medir la resistencia eléctrica * Shunt: Es una carga resistiva a través de la cual se deriva una corriente eléctrica. Generalmente la resistencia de un shunt es conocida con precisión y es utilizada para determinar la intensidad de corriente eléctrica que fluye a través de esta carga, mediante la medición de la diferencia de tensión o voltaje a través de ella, valiéndose de ello de la ley de ohm (l=V/R).
*Protoboard: Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo *Fuerza electromotriz: Es toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica *Diferencia de potencial: Es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico ejercido sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. *Potencia eléctrica: Es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el sistema internacional de unidades es el vatio (watt) *Fuente de alimentación: Es el dispositivo que convierte la corriente alterna (ca) en una o varias corrientes continuas (cc), que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (computadora, televisor, impresora, router, etcétera) *Energizado: Participio masculino singular del verbo "energizar". *Amperímetro: Es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que esta circulando por un circuito eléctrico. Un micro amperímetro esta calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio. *Voltímetro: Es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico *Fase: Es cada uno de los circuitos de una corriente eléctrica alterna. *Tierra: Es un planeta del sistema solar que gira alrededor de su estrella, el sol es la tercera orbita mas interna. Es el más denso y el quinto mayor de los ocho de los ocho planetas del sistema solar *Neutro: Que no presenta ninguna característica de las dos opuestas que podría presentar.
*Circuito integrado: también conocido como chip o microchip, es una estructura de pequeñas dimensiones de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre el CI y un circuito impreso.
SOPA DE LETRAS
K J F F D T S Y Q C B R R D K R
E H G A S S H H W O F F D R N
N P O I U P U A E R E U R F U E
*física *Fuerza
E R Ñ Q L M T R Y F U B N T D A T Y R I H F E R F F V V G G U T
G D S W E I F D U E K Z F P T R
*Neutro *Energía
I A F J H J G H I Q F B A N M X U I S C S G I F I F C N T E G U J A H H S F H I Y Y J M O I F
D F O P U A F J F A O Q S R W E
*Shunt *Corriente
REPORTAJES Capacitores y capacitancia Un estudio demostró que la capacitancia es un parámetro del condensador eléctrico/capacitor eléctrico que indica la capacidad de almacenamiento de carga, este tiene su unidad es el fario. Esta unidad es muy grande y para representar valores comerciales de este elemento se utilizan los submúltiplos del faradio.
Capacitores en serie y en paralelo:
Capacitores/condensadores conectados uno después del otro, están conectados en serie. Éstos capacitores s pueden remplazar por un único capacitor que tendrá un valor que será el equivalente de los que están conectados en serie Paralelo/El acoplamiento en paralelo de los capacitores se realiza conectándolos a todos a los mismos dos bornes.
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