Capacidad electrica

2.1.- Capacitores. Capacitancia: El condensador eléctrico o capacitor, es un dispositivo capaz de almacenar cargar y energía eléctrica. Consiste en dos elementos metálicos planos y paralelos separados por un aislante llamado dieléctrico. Las laminas metálicas y los conectores usualmente son de aluminio, mientras que el dieléctrico se usa una gran variedad de sustancias aislantes. Entre losdieléctricos más utilizados se encuentran: aire, mica, papel, cerámica, plástico, tantalio, vidrio y poliéster. Según el dieléctrico que se presente, se habla de capacitores de aire, de mica, entre otros.
El encapsulado de un capacitor puede adoptar distintas formas, y dependiendo de ello se habla de capacitores planos, cilíndricos, esféricos, entre otros.
La capacitancia o capacidad es un conceptogeneral que se aplica cuando dos objetos conductores adyacentes, separados por un material no conductor, adquieren cargas iguales y de signo contrario. Esta capacitación depende, de la distancia que separa a los conductores, del tamaño del mismo, del voltaje entre ellos y del dieléctrico que se encuentre.
La capacitancia de un capacitor se define como la razón entre la carga adquirida por elconductor cargado positivamente y la diferencia de potencial entre los elementos que forman el capacitor:
C = Q / V
C: Capacidad
Q: Carga eléctrica almacenada.
V: Diferencia de potencial.
La capacitancia se expresa en coulomb por voltio, y a esta unidad se le denomina farad en honor al físico ingles Michael Faraday.

2.2.- Cálculo de la capacitancia: El cálculo se reduce a determinar elpotencial eléctrico entre las armaduras y efectuar el cociente Q/V. si V es una función lineal de Q, como sucede en algunos casos sencillos, la carga no aparece en la expresión final de la capacitancia.

2.2.1.- Capacitancia de un capacitor plano: La capacitancia de un capacitor plano depende del área de las armaduras y de la distancia entre ellas. Su fórmula es:
C = Єo A/d. Siendo:
C:Capacitancia.
Єo: Permitividad en el vacío.
A: Superficie de la placa.
d: Distancia.

2.2.2.- Capacitación de un capacitor cilíndrico: En este caso, la capacitación depende, de la longitud del capacitor, de la razón entre sus radios externos e internos y la permitividad del vacío Єo. Su fórmula es: C = 2 π Єo L / ln (b/a).
2.2.3.- Capacitación de un capacitor esférico: La capacitación depende dela geometría (radios a y a) y de la constante dieléctrica del capacitor. Su fórmula es:
C = 4 π Є ab / b-a.

2.3.- Efectos de un dieléctrico en un capacitor: Sus principales efectos son: aumentar la capacitancia del capacitor y mejorar la rigidez mecánica de la estructura física del capacitor.
La presencia de un dieléctrico entre las placas de un capacitor provoca la disminución del voltajeentre ellas.
El valor de la capacitancia de un dieléctrico es: C = k Co, como Co es la capacitancia del capacitor sin dieléctrico, la relación anterior demuestra que, cuando se introduce un dieléctrico, la capacitancia aumenta de acuerdo con el valor de la constante dieléctrica k.

Material. Constantes dieléctricas (k)
Vacío 1
Aire seco 1,00059
Baquelita 3,5 – 5,0
Vidrio 5 – 10
Mica 3 –6
Mylar 3,1
Plexyglass 3,40
Polietileno 2,25
Papel 3,5
Teflón 2,1
Agua 80,4

Fig. 1. Constante dieléctrica para algunos materiales.

La presencia de un dieléctrico entre las armaduras de un capacitor permite indagar sobre el máximo voltaje VAB(máx.) que se puede aplicar sin que se produzca una descarga eléctrica entre sus bornes. Esta descarga se manifiesta en forma de chispa que,usualmente, tiene efectos destructivos. El voltaje crea un campo eléctrico dentro del capacitor, es usual referirse al máximo campo que pueda aplicarse al mismo, sin que se produzca la ruptura eléctrica, como resistencia dieléctrica. Estas se expresan en V/m. En el vacío, no se produce descarga alguna y, por tanto, su resistencia dieléctrica es infinita.

Material. Constantes dieléctricas (k)...