CONDENSADORES
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Transcript CONDENSADORES
CONDENSADORES:
Capacidad eléctrica
Condensadores
Conexión de condensadores
CAPACIDAD Y CONDESANDORES
CAPACIDAD:
C ap acid ad caló rica=
calo r ab so rb id o
v ariació n d e T º
En el ámbito eléctrico:
CAPACIDAD ELECTRICA DE UN CONDUCTOR:
Razón constante entre la carga eléctrica que puede
almacenar y el potencial que adquiere con ella
Mide la capacidad de almacenar cargas sin que el
potencial se eleve demasiado
Unidad de medida:
SUBMULTIPLOS
LOS CONDENSADORES
Dispositivos que almacenan
energía potencial eléctrica
El sistema acumula energía
potencial elástica
Para maximizar la acción de almacenar carga, se construyen
dispositivos denominados CONDENSADORES
Los
condensadores
son
dispositivos formados por dos
placas conductoras, muy cercas
entre sí, ambas placas poseen
cargas iguales y opuestas
- Estudiaremos el condensador de placas planas paralelas
¿DE QUÉ DEPENDE LA CAPACIDAD DE UN CONDENSADOR?
ε
A
C=
d
0
C= Capacidad (F)
d= distancia entre las placas (m)
A= Área de las placas (m2)
ε0=Permitividad del espacio libre 8,85x10-12 [C2/Nm2]
EL DIELECTRICO
Material no conductor (aislante), que en un condensador
se ubica entre las placas. ¿Cuáles son sus funciones?
• Aumentar la capacidad del condensador
• Permite reducir la distancia entre las placas sin que
estas hagan contacto
(se reduce aumenta C)
• Permite aumentar el voltaje entre las placas, sin que el
material se ionice permitiendo la conducción de cargas
a través de él
• Proporciona mayor resistencia mecánica
Al colocar un dieléctrico entre las placas la capacidad
del condensador aumenta en un factor k conocido
como constante dieléctrica
ε
A
C=k
d
0
TABLA DE CONSTANTES DIELECTRICAS
EFECTO DEL DIELECTRICO
Entre las placas existe un campo eléctrico uniforme dado por E=V/d,
al introducir el dieléctrico, este se polariza y genera un campo
eléctrico en sentido contrario al de las placas; disminuyendo su
intensidad neta E=EO-ED. Si disminuye E, también disminuye V (son
proporcionales cuando d es constante) por lo tanto, aumenta la
capacidad (C=Q/V)
Observaciones:
1.- Como, Q V se tiene la siguiente grafica
En un grafico Q (V) el área bajo la curva me
entrega la energía eléctrica
2.- Otras relaciones para la energía almacenada
EJEMPLOS
1) Las placas paralelas de un condensador tienen
35 cm2 de área y están separadas, con aire, una
distancia de 2,5 mm
a) ¿Cuál es su capacidad?
b) ¿Qué carga tienen las placas cuando se conecta
a una fuente de 10 Volt?
EJERCICIOS
1.- Las placas de un condensador tienen 0,08 m2 de
área están separadas, con aire, una distancia de 4 mm
a) Determina la capacidad del condensador
b) Si se le aplica un voltaje de 103 Volt. ¿Cuánta carga
adquieren sus placas?
2.- ¿Qué separación debe existir entre las placas de un
condensador plano de área 2 cm2 que contiene papel
como dieléctrico, para que su capacidad sea de 4 pF?
K=3,7
3.- Determina la capacidad de un condensador, cuyas
placas miden 20 cm x 3 cm y están separadas por
aire, una distancia de 1 mm
4.- Si al condensador del ejercicio anterior se le
conecta una fuente de 12 Volt; ¿Cuánta carga
adquieren las placas?
5.- Determina la capacidad de un condensador
formado por dos placas de 400 cm2 separadas por una
lamina de papel de 1,5 mm? K=3,7
6.- ¿Cuánta energía puede almacenar un condensador
de 2 pF conectado a 220 Volt?
CONEXIÓN DE CONDENSADORES
CONEXIÓN EN PARALELO DE CONDENSADORES
CARACTERISTICAS
• Las placas superiores están conectadas simultáneamente al
polo positivo de la batería, debido a esto están al mismo
potencial
• las placas inferiores están conectas simultáneamente al polo
negativo de la batería, debido a esto están al mismo
potencial
• Los voltajes individuales a través de los condensadores
conectados en paralelo son los mismos e iguales al de la
fuente
CARACTERISTICA DE LA CONEXIÓN EN PARALELO
Todos
los
condensadores
presentan el mismo voltaje
entre sus placas, mismo de la
fuente
V = V1 = V2
La carga total, corresponde a la
suma de las cargas en cada
condensador:
Q = Q1 + Q2
Capacidad equivalente
C eq =
Q
C eq = C1 + C 2
V
• La capacidad equivalente para la conexión en paralelo siempre es
mayor que cualquiera de las capacidades individuales
• Al agregar mas condensadores, la capacidad equivalente aumenta
CONEXIÓN EN SERIE DE CONDESADORES
CARACTERISTICAS
• La batería transfiere e- desde la placa izquierda de C1 hasta la
placa derecha de C2La placa izquierda de C1 se carga
positivamente y la placa derecha
de C2 se carga
negativamente
• En la placa derecha de C1 se induce carga negativa estas
cargas negativas provienen de la placa derecha de C2, que
debido a lo anterior se carga positivamente
CARACTERISTICA DE LA CONEXIÓN EN SERIE
• La carga es la misma en
todos los condensadores
• El voltaje total se divide en
cada condensador
Q = Q1 = Q2
V = V1 + V2
• La capacidad equivalente
C eq =
Q
1
V
C eq
=
1
C1
+
1
C2
Mientras mas condensadores se conecten en serie, menor
es la capacidad equivalente
-S a b e m o s q u e C =
Q
V=
V
Q
C
-A d e m á s e n u n a c o n e x io n e n s e rie s e c u m p le q u e
V = V1 + V2
-R e e m p la z a n d o lo s v o lta je s y s a b ie n d o q u e la c a rg a e s la m is m a
e n to d o s lo s c o n d e s a d o re s
V=
-F a c to riz a n d o p o r
-O rd e n a n d o
- E l té rm in o
- E n to n c e s
Q
C1
+
Q
C2
1
1
V=Q
+
C
C
2
1
Q
1
1
=
+
Q
C
C
2
1
V
V
e s e lin v e rs o d e la c a p a c i d a d e q u iv a le n te
Q
1
C eq
=
1
C1
+
1
C2
CONEXIÓN MIXTA
Determine la capacidad equivalente entre a y b
EJEMPLO:
Según la conexión de condensadores de la figura, determine:
a) Capacidad equivalente
b) La carga total
c) El voltaje en cada condensador
EJEMPLO: Para la conexión de la figura:
a) La capacidad equivalente
b) La carga total del circuito
c) El voltaje en C1 C4
d) El voltaje entre A y B
e) La carga en C2 y C3
EJERCICIOS
1.a)
b)
c)
Según el circuito de la figura, determina:
Capacidad equivalente
La carga total y la carga en cada condensador
El voltaje en cada condensador
1.a)
b)
c)
Según el circuito de la figura, determina:
Capacidad equivalente
La carga total y la carga en cada condensador
El voltaje en cada condensador
3.- Determina la capacidad equivalente en los siguientes casos
4.a)
b)
c)
d)
Según el circuito, determina:
Capacidad equivalente
Carga total
Voltaje en el condensador de 3μF
Carga en cada condensador