Electricida

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CAPÍTULO 6

CAPACITORES Y DIELÉCTRICOS

Los capacitores son elementos pasivos muy utilizados en los círculos eléctricos y electrónicos, los cuales sirven para almacenar energía eléctrica en forma de campo, también se dice que sirven para almacenar cargas eléctricas. En esta unidad estudiaremos como están construidos, de que factores físicos depende el valor de la capacitancia, cómo secuantifica la capacitancia equivalente para diferentes arreglos y como se comportan los capacitores cuando se energizan con corriente directa, además graficaremos las curvas características de los fenómenos transitorios que ocurren cuando se cargan y descargan los capacitores a través de resistencias.

CAPACITOR DE PLACAS PARALELAS.
Dos conductores con cargas iguales y opuestas que estén próximosformaran un capacitor. En este capítulo solo estudiaremos los capacitores de placas paralelas que tienen un área “A”en las placas y están separados por un aislante llamado dieléctrico de espesor “d”.

Placas conductoras de área “A”

Carga eléctrica “Q”

[pic] Dieléctrico (material aislante)
dCampo Eléctrico “E”

Distancia de separación de placas “d”.

El símbolo literal para representar el capacitor es la letra “C” y el símbolo gráfico son dos líneas rectas paralelas; si el capacitor es electrolítico (polarizado) una línea es

recta y la otra es curva, la terminal recta es la polaridad positiva y la terminal dela línea curva es el borne negativo del capacitor. La forma en que se representa un capacitor en un circuito es:

[pic]

Ejemplo de capacitores

en serie y en paralelo

Para cargar un capacitor, lo podemos hacer de dos formas: la carga directa o rápida que consiste en conectar las terminales de la fuente o batería a las terminales del capacitor y posteriormente separarlas, automáticamentese carga el capacitor, la segunda forma de cargarlo es conectar en serie una resistencia y un capacitor y este arreglo serie conectarlo a la batería, el capacitor llevará un tiempo en cargarse, dependiendo del valor de la resistencia y del capacitor; a esta forma de cargar el capacitor se le llama carga lenta. La carga que se transfiere dependerá del voltaje V (potencial eléctrico de la batería)conectado al capacitor. Experimentalmente se ha probado que la carga es proporcional al voltaje aplicado; y para establecer una igualdad se introdujo una constante de proporcionalidad “C” denominada capacitancia. La capacitancia se define como la capacidad que tiene un capacitor para almacenar energía eléctrica en forma de campo, o también como la capacidad de almacenar carga eléctrica, cuandose suministra un voltaje. Las unidades de la capacitancia son el Farad o Faradio y corresponde a la relación Coulomb/Volt del SI de unidades de medida.

[pic]

Cuando las placas de un capacitor adquieren una carga Q entonces se produce un campo eléctrico uniforme entre las placas cuya magnitud puede ser medida por:

[pic]

Donde (=Q/A es la densidad de carga superficial y (0 lapermitividad del aire cuyo valor es: (0=8.85x10-12. La diferencia de potencial entre placas puede ser calculado entonces por:

[pic]

La capacitancia en términos de la característica geométrica del capacitor esta dada por:

[pic]

[pic]

Por lo que podemos entonces ver que entre mayor sea el área de las placas y menor la distancia de separación entre ellas serámayor la capacitancia.
Los capacitares se fabrican de varios tipos, tamaños y valores, así encontramos capacitares polarizados y no polarizados, de valor fijo y variable, de forma cilíndrica, rectangular y esférica; los capacitares comerciales los fabrican en micro-faradios y pico-faradios que son submúltiplos del faradio. Los capacitares no polarizados generalmente son de valor bajo mientras...
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