Carga Almacenada En Un Condensador

CARGA ALMACENADA EN UN CONDENSADOR Y CORRIENTE ELÉCTRICA
I. OBJETIVOS
 Determinar la carga almacenada en un condensador.
 Encontrar experimentalmente la capacidad de un condensador.
 Determinar la energía almacenada en un condensador.

II. EXPERIMENTO

A. MODELO FÍSICO
En electricidad y electrónica, un condensador o capacitador es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es uncomponente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separados por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por elvacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada). 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 Sistemainternacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio 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 de súper condensadores (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 deFaradio, haciendo innecesaria la pila. También se está utilizando en los prototipos de automóviles eléctricos.
El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente fórmula:



En donde:
C : Capacidad
Q1 : Carga eléctrica almacenada en la placa 1.
V1 – V2 : Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.

Nóteseque en la definición de capacidad es indiferente que se considere la carga de la placa positiva o la de la negativa, ya que



Aunque por convenio se suele considerar la carga de la placa positiva.

En cuanto al aspecto constructivo, tanto la forma de las placas armaduras como la naturaleza del material dieléctrico son sumamente variables. Existen condensadores formados por placas, usualmentede aluminio, separadas por aire materiales cerámicos, mica, poliéster, papel o por una capa de óxido de aluminio obtenido por medio de la electrolisis.

TIPOS DE CONDENSADOR
 CONDENSADOR PLANO
Consideremos el condensador plano, el mismo que esta constituido de dos superficies conductoras planas y paralelas, tal como se muestra en la figura 1. La diferencia de potencial entre las armaduras esV = V2-V1. La carga Q que contiene el condensador es proporcional a V existente entre las dos placas.














Por lo tanto se tiene: Q = C*V……. (1)
De donde C = …. (2), siendo C una constante, llamada capacidad electrostática o capacitancia.
Considerando ladistribución de cargas superficial σ para este condensador, el campo eléctrico se tiene: , de donde

Además: V = E*d, combinando las ecuaciones (2), (3) y (4) se obtiene:



De donde es la permitividad del medio dieléctrico para el vació.

 CONDENSADOR CILÍNDRICO
Para un condensador cilíndrico constituido de dos conductores cilíndricos coaxiales, de radios a y b, (b>a) y longitud L....