Capacitores y dieléctricos

Capacitores y DieléctricosRuth Goreti González Rodríguez11310179

Electricidad & Magnetismo

¿Qué es un capacitor?

• Un capacitor es un dispositivo utilizado en la electrónica, cuya función es almacenar energía.

• éste consta de 2 placas acomodadas paralelamente, y son cargadas con cargas eléctricas, una placa positiva y la otra negativa.

• Y así entre las 2 placas cargadas aparece un campo eléctrico.

Esquema de un capacitor

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Líneas de campo

E

d = distancia entre placas

Vector de campo eléctrico

V= Diferencia de potencial entre las placas

Carga de la placa

Placa cargada de superficie A

Clasificación de capacitores

• Por su tipo capacidad que puede ser:

▫ Fija: que a su vez se clasifican por su tipo de dieléctrico:

Papel

Plástico

Poliéster metalizado

Mica

Vidrio

Cerámicos

Electrolitos

▫ Variable: Éstos pueden tener una capacidad que varía al modificar la superficie enfrentada entre sus placas. Y para variar la capacidad tenemos tres opciones:

Variar la superficie de armaduras enfrentada

Variar la separación de las armaduras

Variar el tipo de dieléctrico

¿Cómo calculamos la capacidad que

tiene un capacitor?

• Para calcular la capacidad relacionamos la carga que tienen las placas y su diferencial de potencial y tendríamos que:

donde:C: CapacitanciaQ1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1.V1-V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.La unidad de capacidad es el Faradio.1 Faradio es Coulomb / volt

Energía Almacenada

• Como ya se dijo, el capacitor almacena carga eléctrica. Matemáticamente se puede obtener que la energía ε almacenada por un condensador con capacidad C que es conectado a una diferencia de potencial , se define por:

• El valor es medido en Joules

Capacitores en Serie

Q1 Q2

V1 V2

C1 C2 C equivalente

Q eq

Veq

Cálculo de capacitancia equivalente:

Cálculo de voltaje equivalente:

Q (CAPACITOR 1) = Q (CAPACITOR 2 )

Capacitores en Paralelo

C1, V1, Q1

C2, V2, Q2

C eq, V eq, Q eq

C eq = C1+C2

Cálculo de capacitancia equivalente: Cálculo de voltaje equivalente:

V eq = V1=V2

Dieléctricos

• Dieléctrico es el material que se caracteriza por ser mal conductor de electricidad, y se utiliza como aislante eléctrico, y si es sometido a un campo eléctrico externo, puede establecerse en él un campo eléctrico interno.

• Todos los materiales dieléctricos son aislantes pero no todos los materiales aislantes son dieléctricos.

• Algunos materiales son: el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, etc.

Constante dieléctrica• La constante dieléctrica se puede medir

considerando la capacidad de un condensador de prueba en el vacío y luego con el mismo condensador y la misma distancia entre sus placas se mide la capacidad con el dieléctrico insertado entre ellas. Entonces la constante dieléctrica y es calculada como:

Capacitores con dieléctricos

• Considerando dos placas con una separación d, el máximo voltaje que puede aplicarse a un capacitor sin producir una descarga depende de la resistencia dieléctrica del dieléctrico.

• Un dieléctrico brinda las siguientes ventajas:

• Aumenta capacitancia.• Aumenta el voltaje de operación máximo.• Posible soporte mecánico entre las placas, lo

cual permite que las placas estén muy juntas sin tocarse, de este modo d disminuye y C aumenta.

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