condensadores

UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO BOLÍVAR
FÍSICA MÉDICA Y FÍSICA PARA CS. DE LA SALUD
Maríarenas
UNIDAD III
CAPACITANCIA Y CONDENSADORES

Introducción
En esta unidad se tratarán las propiedades de los condensadores o capacitores que son
dispositivos cuya función principal es la de almacenar energía. Bajo este mismo
principio se estudian las capacidades pulmonares (agrupación de dos o másvolúmenes
pulmonares) que constan de la capacidad inspiratoria, la capacidad residual funcional y
la capacidad vital.
Básicamente un condensador está constituido por dos conductores que poseen cargas
iguales en magnitud pero de signos opuestos (Figura 3.1). La capacitancia de estos
dispositivos depende de su geometría y del material que separa a los conductores
(material dieléctrico oaislante)

Definición de Capacitancia
La capacitancia C de un condensador se define como la razón de la magnitud de la carga
en cualquiera de los dos conductores y la diferencia de potencial entre ellos.
Esto, mediante una expresión matemática sería:
ࡽ
࡯ ൌ 
ࢂ

Ecuación 3.1. Capacitancia

Donde

C = Capacitancia
Q = Magnitud de la carga de uno de los conductores
V = Diferencia dePotencial entre los conductores

Por definición la capacitancia siempre es una cantidad positiva debido a la propiedad
matemática de ³magnitud´. La capacidad de un dispositivo es la medida de su capacidad
de almacenar carga y energía potencial eléctrica.

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Figura 3.1. Condensador de placas paralelasUnidad de Capacidad
Si de la Ecuación 3.1 expresamos Q en coulomb y la diferencia de potencial V en
voltios tendríamos que:
‫ ݀ܽ݀݅ܿܽ݌ܽܥ‬ൌ

‫ܾ݉݋݈ݑ݋ܥ‬
ൌ ‫݋݅݀ܽݎܽܨ‬ሺ‫ܨ‬ሻ
ܸ‫݋݅ݐ݈݋‬

El faradio es la unidad de capacidad según el Sistema Internacional de medidas, esta
unidad es muy grande para las capacidades reales de un condensador, debido a esto se
hace el uso de los submúltiplos, dondelos más comunes son el microfaradio (1µF =
1*10-6 F), el nanofaradio (1ȘF = 1*10 -9 F) y el picofaradio (1pF = 1*10-12 F)

Cálculo de la Capacitancia
En definiciones anteriores se mencionó que la capacitancia depende de la forma
geométrica de los conductores, para demostrar esto tomaremos en cuenta tres ejemplos
utilizando conductores planos paralelos, un capacitor esférico y un capacitorcilíndrico.
Para estos ejemplos se considerará el vacío como dieléctrico.

y

Capacitor plano o de placas paralelas

Un condensador de placas paralelas o plano es un dispositivo que está constituido por
dos láminas paralelas de área finita separadas por una distancia despreciable en
comparación con sus dimensiones. (Figura 3.2)

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Figura 3.2. Condensador de Placas Paralelas
De las unidades anteriores conocemos que el campo eléctrico viene expresado por:
ࡱ ൌ

ࡽ
ࢿ૙ ‫࡭ כ‬

Ecuación 3.2. Campo Eléctrico

Y la diferencia de potencial por:
ࢂ ൌࡱ‫ࢊכ‬
Ecuación 3.3. Potencial Eléctrico

Al sustituir la Ecuación 3.2 en la Ecuación 3.3 se tendría que:

ࢂ ൌ

ࡽ‫ࢊכ‬
ࢿ૙ ‫࡭ כ‬Ecuación 3.4. Ecuación de Potencial Eléctrico en función de la carga Q y la superficie A

Sustituyendo la Ecuación 3.4 en la Ecuación 3.1 correspondiente a la capacitancia:

࡯ൌ

ࡽ
ࡽ‫ࢊכ‬
ࢿ૙ ‫࡭ כ‬

࡯ ൌ

ࢿ૙ ‫࡭ כ‬
ࢊ

Ecuación 3.5. Ecuación de la Capacitancia en función del Área y la distancia entre las placas sin
dieléctrico

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Donde C = Capacitancia
İ0 = Constante de permitividad
A = Área de las placas
d = Distancia entre las placas
La ecuación anterior nos dice que la capacitancia de un condensador es directamente
proporcional al área de las placas e inversamente proporcional a la distancia que las
separa.
Un razonamiento de esto es que para alcanzar una gran capacidad el...