Capacitores

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE SAN LUIS POTOSI
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS



Materia:
ELECTRICIDAD E ING. ELECTRICA

CAPACITORES
El capacitor es un dispositivo que almacena energía en un campo electrostático. Una lámpara de destello de luz relámpago, por ejemplo, requiere de una breve emisión de energía eléctrica, un poco mayor de lo que generalmente puede proporcionar una batería.Podemos sacar energía con relativa lentitud dela batería al capacitor, el cual libera rápidamente la energía que pasa al foco. Otros capacitores mucho mas grandes se emplean para proveer intensas pulsaciones de laser con el fin de inducir una fusión termonuclear en pequeñas bolitas de hidrogeno. En este caso el nivel de potencia es de alrededor de 1014 W, el equivalente a unas 200 veces toda lacapacidad generadora en Estados Unidos, y dura solo unos 10-9 segundos.
Los capacitores se usan también para producir campos eléctricos como es el caso de el dispositivo de placas paralelas que desvía los haces de partículas cargadas.
Los capacitores tienen otras funciones importantes en los circuitos electrónicos, especialmente para voltajes y corrientes variables con el tiempo.
En los primerosdías las maquinas de frotamiento podían acumular voltajes prodigiosos, pero solo flujos diminutos de carga; el problema era acumular la carga, almacenarla y descargarla de golpe. Para lograr esto, hubo varios físicos que realizaron experimentos como el de la botella de Leyden, que explicaremos mas adelante.
El gran adelanto en almacenamiento de carga fue casi accidental en 1745 y corrió a cargo deG. von Kleist, y de nuevo en forma independiente, por P. van Mussechenbroek, ambos experimentaron con la electricidad: introdujeron un conductor que estaba cargado en una jarra, sostenida en su mano, aunque probablemente trataban de recolectar el “fluido eléctrico”. Van Musschenbroek agitó un alambre de latón, fijo a un cañón de pistola que se estaba cargando, en un frasco parcialmente lleno deagua, que se descargo de golpe, y el cuerpo de Van Musscenbroek recibió la descarga.
Estas dos personas habían construido por casualidad un dispositivo en el que el conductor (el alambre) estaba separado de otro conductor conectado a tierra (una mano) por un medio aislante (el vidrio). Normalmente, el conductor aislado que se estaba cargando hubiera llegado con rapidez al potencial del generador,y en adelante repelería mas carga. La carga colocada en uno de los conductores, el alambre central, inducia una carga igual y opuesta en el otro conductor, la mano. Ésta carga inducida, que tenia la polaridad opuesta y era relativamente cercana, reducía la repulsión del alambre hacia cargas adicionales; el resultado fue un aumento considerable en la carga almacenada antes de que el dispositivoalcanzara el potencial del generador. Este experimento es el que conocemos como botella de Leyden.

Capacitor de placas paralelas

Franklin fue uno de los primeros en representar al capacitor como dos placas paralelas de metal planas separadas por por hojas de vidrio de ventanas, con ese sencillo arreglo se podía lograr un aumento en el tamaño del emparedado conductor-aislador-conductor.
Lacapacitancia solo depende de factores geométricos, por ejemplo el área de placa y la separación entre ellas.
Ahora calcularemos la capacitancia de un capacitor de placas paralelas, en función de sus características físicas, si las placas opuestas tienen cargas igual a+Q,-Q, y entra a ellas una diferencia de potencial V, entonces C=Q/V. Se puede calcular esta diferencia de potencial en función delcampo eléctrico entre las placas, comenzando con
V=Ed
Donde d es la separación entre las placas recuérdese que:
E=σ/ε=Q/Aε en donde A es el área de cada placa, σ=Q/A. Por consiguiente
V=Ed=Qd/ Aε Y C=Q/v=Q/ (Qd/ Aε) que se simplifica a:
C= Aε/d
Para producir una capacitancia tan grande como sea posible, se debe aumentar A y disminuir d, y entre las placas usan un material con...