Conductores

República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación
U.E. “Santa Luisa de Marillac”
Valencia edo. Carabobo

Condensadores
Condensadores

Asignatura: Física
Docente: Maxiel Pérez
Año: 5to
Sección: “A”
Valencia, marzo de 2012

1. Capacidad
La carga que adquiere cada placa del condensador y la diferencia de potencial que se establece entre las placas noson magnitudes independientes entre sí, sino que por el contrario, están relacionadas proporcionalmente ( ).
La constante de proporcionalidad se denomina capacidad y resulta ser un parámetro característico de cada condensador que depende de su forma geométrica y del tipo de material utilizado para aislar eléctricamente las placas; se denota como C y se expresa en unidades llamadas faradio;aunque los valores tipos son submúltiplos de esta unidad, tales como microfaradio F (=10-6), nanofaradio nF(n=10-9), picofaradio pF (p=10-12).
Así, la ecuación fundamental para los condensadores se expresa como:

En consecuencia, la capacidad de un condensador de geometría conocida se determina como el cociente entre la carga en la placa y la diferencia de potencial entre placas. Los condensadoresde geometría más simple son los denominados como: condensador de placas planas paralelas, condensador esférico y condensador cilíndrico.
1.1 Unidades de capacidad
La unidad principal de capacidad es el litro.
Un litro es definido como el volumen que ocupa una masa de un kilogramo de agua pura a 4º C de temperatura y 760 mm de presión atmosférica. Bajo estas condiciones, l litro equivale a1,000028 dm 3.
Cuadro de las unidades de capacidad
  | kilolitro (kl) | 1.000 litros (l) |
Múltiplos | hectolitro (hl) | 100 litros |
  | decalitro (dal) | 10 litros |
Unidad | litro (l) |   |
  | decilitro (dl) | 0,1 de litro |
Submúltiplos | centilitro (cl) | 0,01 de litro |
  | mililitro (ml) | 0,001 de litro |
| | |

2.2 Condensadores de láminas paralelas
Es aquelcondensador formado por dos láminas conductoras de área A y separadas paralelamente por una distancia d, que es pequeña comparada con las dimensiones de las aristas del área. Al conectar el condensador a una fuente de poder (dispositivo que suministra energía eléctrica) cada una de las placas adquiere una carga de valor Q (el proceso de carga, así como los tipos de fuente de poder se discutirán másadelante).
Se determina, primeramente, el campo eléctrico en la región interior al condensador bajo la condición de placa infinita. Se elige como superficie gaussiana un cilindro de eje perpendicular a la placa cargada, con una tapa en el interior de la placa conductora y la otra en el medio dieléctrico; por consiguiente, el flujo eléctrico a través de la superficie gaussiana se reduce al flujo através de la tapa que quedó en el medio dieléctrico, entonces:

y, por lo tanto,
para todo punto interior al condensador. Ahora se evalúa la diferencia de potencial entre las placas,

pero,
y que reemplazando en la expresión da para la capacidad de un condensador de placas planas paralelas con vacío entre placas:

Un condensador idéntico, pero con un dieléctrico de constante dieléctrica devalor K que ocupa todo el volumen interior, tendrá una capacidad que se deduce similarmente al caso con vacío, pero aplicando la ley de Gauss para dieléctricos:

entonces,

y la diferencia de potencial entre las placas queda como:

para obtener finalmente la capacidad:

es decir, la capacidad del mismo condensador aumenta K veces al introducir un dieléctrico que llena completamente laregión entre placas.

2. Energía de un condensador cargado
Para cargar un condensador pasamos carga de la placa de menor a la de mayor potencial y requiere, por tanto, el consumo de energía. Imaginemos que el proceso de carga comienza con ambas placas completamente descargadas y después, sacamos...