Capacitores y materiales dielectricos

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO Departamento de Ciencias – Area de Física Escuela de Ing. de Computación y Sistemas
FISICA PARA LA COMPUTACIÓN

Curso:

PRIMERA UNIDAD:

Tema 1:

Capacitores y Materiales Dieléctricos
Aislantes
Conector carga negativa Conector Placas carga positiva Dieléctrico metálicas

Aislamiento plástico

Introducción
Conductores: Son materiales queconducen la corriente eléctrica con facilidad (baja resistividad). Poseen partículas con carga eléctrica que pueden desplazarse con facilidad. Generalmente son metales (Cobre, plata, Aluminio, etc.)
Cargas eléctricas en movimiento

e e
Conductor metálico

e e

e

e

Aislantes: Son materiales que no conducen la corriente eléctrica (alta resistividad); es decir, no permiten que loselectrones se desplacen a través de ellos. Esto se debe a que en estos materiales todos los electrones se encuentran fuertemente ligados a sus átomos respectivos

CAPACITORES (CONDENSADORES) Dispositivo que sirve para almacenar carga y energía. Está constituido por dos conductores aislados que poseen cargas iguales y opuestas y están separados por un dieléctrico.

Su presentación en el mercado esde distintas formas dependiendo de sus aplicaciones:

Capacitor variable (Selector de frecuencias)

Capacitores en PC
En una memoria DRAM (Dynamic random access memory), los condensadores son capaces de almacenar un bit (0 ó 1) de información almacenando una carga eléctrica.

Teclados de capacitores o teclados capacitivos: Tipo de teclado que utiliza los cambios en la capacitancia, en vezde los cambios en el flujo eléctrico de los teclados de contacto (los tradicionales). Está construido sobre una tarjeta de circuito impreso, donde al pulsar sobre una tecla, ésta presiona un condensador que produce una señal eléctrica única según su capacidad. Pantallas táctiles (Touchscreen) capacitivos:

Teclado capacitivo

Una pantalla táctil capacitiva esta cubierta con un material,habitualmente óxido de indio y estaño que conduce una corriente eléctrica continua a través del sensor capacitivo.

1. Definición de Capacitancia:
La Capacitancia C se define como la relación de la magnitud de la carga en cualquiera de los conductores a la magnitud de la diferencia de potencial entre dichos conductores:

Q  V

C

Q V

(1C/V = Faradio [F]) La capacitancia de un par deconductores depende de la geometría de los conductores.

2. Cálculo de la Capacitancia: Capacitor o condensador plano (Placas paralelas):
Considerando que el campo eléctrico y la diferencia de potencial entre las placas son respectivamente: A

E

 Q  0 0 A

y
0

V  Ed 

Qd 0 A

C
Un condensador plano es un sistema formado por dos láminas metálicas planas cuya distancia espequeña comparada con sus dimensiones.

0 A
d

= 8.854 x 10-12 C2/N.m2 (permitividad eléctrica del espacio libre)

La capacitancia de un condensador de placas paralelas es proporcional al área de sus placas e inversamente proporcional a la separación entre ellas.

Ejercicios: 1. (a) Calcular la capacitancia de un capacitor de placas paralelas cuyas placas son de 20 cm x 30 cm y estánseparadas por una capa de aire de 1,0 mm. (b) ¿Cuál es la carga sobre cada placa si una batería de 12 V está conectada a través de las placas? (c) ¿cuál es el campo eléctrico entre las placas? (d) Estime el área de las placas necesaria para realizar una capacitancia de 1 F, dado d = 1,0 mm? Rpta. (a) 53 pF, (b) 6.4x10-10 C, (c) 1.2x104 , (d) 108 m2. 2. Un capacitor de placas paralelas tiene un áreade A = 2.00 x 10-4 m2 y una separación d = 1.00 mm. (a) Encontrar su capacitancia, (b) ¿Cuál es la capacitancia para una separación de 3.00 mm? Rpta. (a) 1.77 pF, (b) 0.590 pF. 3. Dos placas de un capacitor con cargas netas de +2500μC y -2500μC tiene una diferencia de potencial de 859 V. (a) ¿cuál es la capacitancia?, (b) ¿cuál seria la diferencia de potencial entre los dos conductores si la...