capacitores

INTRODUCCION

Dentro de las ramas del estudio de la electricidad y la electrónica, se ha hecho una adopción de facto del anglicismo capacitor para designar al condensado.
La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional deunidades se mide en Faradios (F), siendo 1faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.
La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los condensadores, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en micro- µF = 10-6, nano- nF = 10-9 o pico- pF =10-12 -faradios. Los condensadores obtenidos a partir desupercondensadores (EDLC) son la excepción. Están hechos de carbón activado para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las "placas". Así se consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno de estos condensadores se incorpora en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad de 1/3 de Faradio, haciendoinnecesaria la pila. También se está utilizando en los prototipos de automóviles eléctricos.















I. OBJETIVOS


Medir la Capacitancia equivalente de un sistema de capacitores conectados en serie y en paralelo.


Medir la energía potencial electrostática almacenada por un capacitor.


Realizar una gráfica de voltaje vs. Tiempo que nos permita conocer elcomportamiento de estas variables.
















II. MARCO TEÓRICO
ENERGIA ELECTROSTÁTICA EN CAPACITORES

Un capacitor está formado por dos conductores separados por un medio material no conductor. Idealmente el capacitor almacena energía eléctrica en forma de campo eléctrico entre los conductores.
Cada conductor recibe el nombre de electrodo, cuando a uno de los electrodo se le agregauna carga eléctrica en el otro se induce la misma cantidad pero de signo distinto estableciéndose un campo eléctrico. Si se aumenta la carga en el capacitor, la diferencia de potencial entre sus electrodos se incrementa en forma proporcional. La relación entre la carga total Q en uno de sus electrodos y la diferencia de potencial V entre los electrodos es siempre una constante denominadacapacitancia del capacitor que se expresa como:



La capacitancia es la habilidad de un capacitor para almacenar la energía potencial electrostática. Para un capacitor cargado la energía almacenada es:



La capacidad C se expresa en faradios. La capacidad de un capacitor depende de la geometría de los conductores que forman las placas del capacitor y del medio material que las separa.ASOCIACIÓN DE CONDENSADORES

a) Asociación en Serie de dos condensadores
Capacidad equivalente




b) Asociación en Paralelo de dos condensadores
Capacidad equivalente

Análisis del Circuito: Proceso de carga

En el circuito de la figura 1, cuando se cierra en interruptor, si inicialmente el condensador está descargado es decir Q (t = 0) = 0 se cumple la siguienteecuación





El primer miembro de la ecuación es la fuerza electromotriz o V de la fuente de alimentación. La diferencia de potencial en la resistencia es i(t)R y en el condensador . Considerando que la corriente eléctrica i(t) se puede escribir en términos de la carga como La ecuación (4) se expresa como, una ecuación diferencial de primer orden, lineal e inhomogénea con coeficientesconstantes.


Ordenándola se tiene:


Teniendo en cuenta las condiciones iniciales del proceso de carga, la solución completa de la (6) es:




La representación gráfica de durante el proceso de carga se muestra en la figura 2. En la gráfica se observa que el valor de la carga tiende asintóticamente al valor: para valores de tiempos grandes.

Para determinar la diferencia de potencial...