Electricidad y Magnetismo

Práctica de física 3. ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Práctica número 4
Capacitancia
Objetivo.
• Comprender el concepto de capacitancia.
• Conocer los elementos de un capacitor, y la clasificación de éstos.
• Comprobar la distribución de la carga y energía en arreglos de capacitares.
Introducción.
El capacitor es un dispositivo que almacena energía en un campo electrostático. Una lámpara dedestello o de luz relámpago, por ejemplo, requiere una breve emisión de energía eléctrica, un poco
mayor de lo que generalmente puede proporcionar una batería. Podemos sacar energía con
relativa lentitud (más de varios segundos) de la batería al capacitor, el cual libera rápidamente (en
cuestión de milisengundos) la energía que pasa al foco. Otros capacitores mucho más grandes se
emplean paraproveer intensas pulsaciones de láser con el fin de inducir una fusión termonuclear
en pequeñas bolitas de hidrógeno.
La función básica del capacitor es almacenar carga. La cantidad de carga almacenada es
proporcional a la diferencia de potencial aplicada a las placas y a la capacitancia del capacitor
como se expresa en la siguiente ecuación:
Q = CV
Básicamente los capacitores, tambiénllamados condensadores ó filtros, están construidos con dos
placas de material conductor separadas por un material aislante al que se le denomina dieléctrico.
La capacitancia C depende tanto de factores geométricos (área de las placas y distancia entre
ellas) como de factores intrínsicos del material dieléctrico, representados estos últimos por la
constante de permitividad del material, como loexpresa la siguiente ecuación que representa la
capacitancia de un par de placas planas y paralelas:

Donde A es el área de cada placa, d la distancia que las separa y e es constante de permitividad
para el material dieléctrico que separa las placas, constante que está relacionada con la constante
de permitividad del vacío, e0, a través de la constante dieléctrica del material Ke, como semuestra
en la siguiente ecuación:
donde e0 = 8.85 x 10-12.
Es importante recalcar que la ecuación anterior de capacitancia solo es válida cuando la distancia
entre placas es mucho menor que el diámetro de cualquiera de sus placas.

Polarización en los Dieléctricos.
En el proceso de carga de las placas del capacitor, se establece un campo eléctrico entre ellas y
este campo polariza a lasmoléculas de cualquier material que se encuentre entre ellas.
En la polarización, las moléculas en las que normalmente coinciden los centros geométricos de
distribución de carga positiva y negativa, se produce un efecto de desplazamiento de estos centros
geométricos, debido a que el electrón o carga negativa pasa un tiempo mayor en un lado de la

molécula, esto es, se aproxima más a la placa cargadapositivamente ya que es atraída por ella y
rechazada por la cargada negativamente. Se dice entonces que la molécula está polarizada.
En caso de que se incremente el campo eléctrico externo, será mayor la polarización de la
estructura molecular.
Si el campo eléctrico sigue aumentando, se puede llegar al grado en que las cargas abandonan la
molécula, pues la fuerza eléctrica que mantiene laestructura molecular es vencida por las fuerzas
del campo eléctrico exterior, así la molécula polarizada pasa a ionizarse y la energía adquirida por
las cargas separadas puede destruir las moléculas, cambiando la composición química del material
pudiendo llegar a manifestarse como un fenómeno de combustión.
El uso del dieléctrico en los capacitores permite incrementar la capacitancia, o capacidadde
almacenamiento de carga, debido a que las moléculas del material aislante, para polarizarse,
requieren de mayor intensidad del campo eléctrico (producido por la carga almacenada en las
placas), que las moléculas de aire.
Trabajo previo.
El alumno realizará la investigación de los tipos de capacitares, sus valores comerciales y el código
para reconocer sus valores a través de éste....