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Capítulo IV: “Condensadores y Dieléctricos”
“Tópicos de Electricidad y Magnetismo”

J. Pozo, A. A. León R.M. Chorbadjian.
J. Pozo, León y y R.M. Chorbadjian.

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CAPÍTULO IV
CONDENSADORES Y DIELECRICOS

4.1. Definición de capacidad o capacitancia
Si dos conductores aislados se conectan a una fem como se muestra en la Fig., se produce una
diferencia de potencial entre ellos; paraproducir esta diferencia de potencial se requiere llevar
carga de un conductor al otro y por consiguiente realizar un trabajo, el cual es hecho por la
fem. Todo el sistema tiene una carga neta cero ya que los conductores tienen igual carga pero
signo contrario. La carga que tienen los conductores depende de la fem que los conecta y de
otros factores tales como la distancia entre ellos, su tamaño ysu forma geométrica. Es decir,
que si todos estos factores permanecen constantes excepto la fem, entonces la carga es
directamente proporcional a la diferencia de potencial producida por la fem entre los
conductores, esto es:

q = CV

(4.1)

donde q es la magnitud de la carga en cada uno de los conductores, V es el potencial entre
ellos y C es la constante de proporcionalidad que sedefine como la capacitancia; este hecho lo
podemos comprobar experimentalmente. El arreglo de los conductores que se muestra en la
siguiente figura se conoce como condensador.
La Ec. (4.1) define la capacidad o capacitancia de un condensador. Por otro lado, cuando se
habla de carga en un condensador, se hace referencia a la carga en la placa positiva y no a la
carga neta del condensador que escero.

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Los condensadores se representan esquemáticamente por el símbolo -----| |-----; la unidad de
la capacitancia es el farad en honor de Michael Faraday; entonces, un condensador tiene una
capacitancia de 1[Farad] =1[F] cuando la carga es de 1[C] y su diferencia de potencial es de
1[V], de modoque:
1 [F] = 1 [C/V]
debido a que las dimensiones geométricas de un condensador para que su capacitancia sea de
un farad, son demasiado grandes, es conveniente usar submúltiplos del farad, tales como:
1 [microfarad] = 1 [ μ F ] = 10 −6 [ F ]
1 [PicoFarad] = 1[ PF ] = 1 [ μμ F ] = 10 −12 [ F ]

ya que la carga de un condensador dado, está en función únicamente del voltaje que se le
aplica,tiene que haber un límite máximo en el voltaje, ya que de no ser así, se generaría tanta
carga en los conductores que se produce un chispazo entre ellos, que comúnmente se conoce
por cortocircuito. Los condensadores nos pueden generar campos eléctricos uniformes, que se
utilizan para acelerar o desviar partículas cargadas, también dado que se pueden obtener
campos eléctricos al cargar uncondensador, entonces este último nos puede servir para
almacenar energía eléctrica.

4.2. Condensador de placas paralelas
Uno de los condensadores que dado lo simple de su geometría, es muy fácil analizar, es el
condensador de placas paralelas que se muestra en la Fig.. Este consiste en un par de placas
paralelas de área “A” y separadas una distancia “d”; para despreciar las deformaciones de laslíneas de campo eléctrico en los bordes de las placas consideramos que “d” es muy pequeña
comparada con las dimensiones de “A”, obteniendo un campo uniforme entre las placas. Al
aplicar una diferencia de potencial a las placas, aparecerá una carga + q en un placa y una
carga - q en la otra. Como existe una atracción entre las cargas, éstas aparecen en la cara
interior de las placas obteniéndoseentonces, un campo uniforme entre ellas.

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Para calcular la capacidad del condensador de placas paralelas se aplica la Ley de Gauss, para
obtener el campo eléctrico entre las placas se utiliza una superficie gaussiana de forma
cilíndrica, una de las tapas del cilindro quedaría dentro de la placa y...