Capacitanci

Capacitancia
“ Considere dos conductores que tienen cargas de igual magnitud pero de signo 13 5 opuesto, como se muestra en la figura 26.1. Tal combinación de dos conductores se denomina capacitor. “
Los conductores se conocen como placas. Debido a la presencia de las cargas existe una diferencia de potencial A V entre los conductores. Puesto que la unidad de diferencia de potencial es el volt,una diferencia de potencial suele ser llamada voltaje. Se usará este término para describir la diferencia de potencial a través de un elemento de circuito o entre dos puntos en el espacio.
¿Qué determina cuánta carga está sobre las placas del capacitor para un voltaje determinado? En otras palabras, ¿cuál es la capacidad del dispositivo para almacenar carga a un valor particular de AV? Losexperimentos muestran que la cantidad de carga Q sobre un capacitor1 es linealmente proporcional a la diferencia de potencial entre los conductores; es decir, Q°c AV. La cpnstante de proporcionalidad depende de la forma y separación de los conductores.2 Esta relación se puede escribir como Q= C AVsi se define a la capacitancia como sigue:
Figura 26.1 Un capacitor consiste de dos conductores queconducen cargas de igual magnitud pero signos opuestos.
Definición de capacitancia La capacitancia C de un capacitor es la razón entre la magnitud de la carga en
cualquiera de los dos conductores y la magnitud de la diferencia de potencial entre ellos: ~
C = -^- (26.1)
AV

Advierta que, por definición, la capacitancia siempre es una cantidad positiva. Además, la diferencia de potencial AVsiempre se expresa en la ecuación 26.1 como una cantidad positiva. Puesto que la diferencia de potencial aumenta linealmente con la carga almacenada, la proporción Q/AVes constante para un capacitor dado. En consecuencia, la capacitancia es una medida de la capacidad del capacitor para almacenar carga y energía potencial eléctrica.
En la ecuación 26.1 se ve que la capacitancia se expresa en el SI conlas unidades coulomb por volt La unidad de capacitancia del SI es el farad (F), denominada así en honor a Michael Faraday:
1 F = 1 C/V
El farad es una unidad de capacitancia muy grande. En la práctica los dispositivos comunes tienen capacitancias que varían de microfarads (10"6 F) a picofarads (10'12 F). Para propósitos prácticos los capacitores casi siempre se marcan con "nú7" para microfaradsy "mmF" para micromicrofarads o, de manera equivalente, "pF" para picofarads.
Considere un capacitor formado a partir de un par de placas paralelas como-se muestra en la figura 26.2. Cada placa está conectada a la terminal de una batería (no mostrada en la Fig. 26.2), que actúa como fuente de diferencia de potencial. Si el capacitor inicialmente está descargado, la batería establece un campoeléctrico en los alambres conectores cuando se realizan las conexiones. Centre la atención sobre la placa conectada a la terminal negativa de la batería. El campo eléctrico aplica una fuerza sobre los electrones en el alambre afuera de esta placa; esta fuerza provoca que los electrones se muevan hacia la placa. Este movimiento continúa hasta'que la placa, el alambre y la terminal están todos al mismopotencial eléctrico. Una vez alcanzado este punto de equilibrio, ya no existe más una diferencia de potencial entre la terminal y la placa, y como resultado no existe un campo eléctrico en el alambre, por tanto, el movimiento de los electrones se detiene. La placa ahora porta una carga negativa. Un proceso similar ocurre en la otra placa del capacitor, con los electrones moviéndose desde la placahacia el alambre, dejando la placa cargada positivamente.
Figura 26.2 Un capacitor de placas paralelas consta de dos placas conductoras paralelas, cada una de área A, separadas por una distancia d. Cuando, el capacitor se carga, las placas transportan iguales cantidades de carga. Una placa conduce carga positiva, y la otra conduce carga negativa.
En esta configuración final la...