capacitancia

Resumen:
En electromagnetismo y electrónica, la capacitancia o capacidad eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencial eléctrico dado. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia depotencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en éste.

Donde:
 es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o picofaradio.
 es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;
 es la diferencia de potencial (otensión), medida en voltios.
Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que depende de la geometría del condensador considerado (de placas paralelas, cilíndrico, esférico). Otro factor del que depende es del dieléctrico que se introduzca entre las dos superficies del condensador. Cuanto mayor sea la constante dieléctrica del material no conductor introducido, mayor es lacapacidad.
En la práctica, la dinámica eléctrica del condensador se expresa gracias a la siguiente ecuación diferencial, que se obtiene derivando respecto al tiempo la ecuación anterior.

Donde i representa la corriente eléctrica, medida en amperios.
Objetivo:
Comprender los conceptos de la capacitancia, establecer la relación entre carga, voltaje y capacitancia para un condensador deplacas paralelas.
Marco Teórico:
Dieléctricos:
Se denomina dieléctrico al material mal conductor de electricidad, por lo que puede ser utilizado como aislante eléctrico, y además si es sometido a un campo eléctrico externo, puede establecerse en él un campo eléctrico interno, a diferencia de los materiales aislantes con los que suelen confundirse. Todos los materiales dieléctricos son aislantes pero no todoslos materiales aislantes son dieléctricos.
Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita. En cuanto a los gases se utilizan como dieléctricos sobre todo el aire, el nitrógeno y el hexafluoruro de azufre.

Sin la presencia de un campoeléctrico externo, la orientación de las
Moléculas es aleatoria y la suma es cero (nivel más bajo de energía)

Polarización De Materiales Dieléctricos:



Susceptibilidad Eléctrica:

La susceptibilidad eléctrica, que describe la respuesta de un medio a la acción de un campo eléctrico, está relacionada con las propiedades de los átomos y moléculas del medio. Por esta razón, la susceptibilidadeléctrica es diferente para campos eléctricos estáticos y oscilantes. La susceptibilidad eléctrica inducida debida a la distorsión del movimiento electrónico en átomos o moléculas es esencialmente independiente de la temperatura, puesto que se trata de un efecto relacionado con la estructura electrónica de los átomos o de las moléculas y no con el movimiento térmico.

Constante Dieléctrica:

Enmateriales ferroeléctricos la relación entre E y P no es solamente no lineal, sino que posee histéresis. En otras palabras, la polarización producida por la intensidad de CE depende de la “historia eléctrica” de la muestra. (Titanato de bario, sal de Rochelle).
La relación lineal entre P y E esta dada por la expresión

Donde Xe es una cantidad adimensional llamada susceptibilidad eléctrica delmaterial, si se aplica esto a la formula:


Condiciones de frontera:


Definición.- La superficie de separación entre dos medios homogéneos se llama frontera. Averiguaremos cómo varía el campo eléctrico al pasar de una parte a otra de la frontera entre dos dieléctricos de permitividades respectivas E1 y E2 . Para ello suponemos una superficie cerrada cilíndrica con dos bases de igual...