Capacitores
Un capacitor o condensador
eléctrico es un dispositivo empleado para almacenar cargas eléctricas.
Un capacitor básico consta
de dos láminas metálicas separadas por un aislante o un dialectico que puede
ser aire, vidrio, mica, aceite o papel encerado.
La capacidad o capacitancia
de un capacitor se mide por la cantidad de carga eléctrica que puede almacenar.
Para aumenta la capacitancia se hacen las siguientes modificaciones:
A) Disminuir la distancia entre las placas metálicas, de tal
manera que al acercarse, la placa positiva provocara que se atraigan mas cargas
negativas de la batería sobre la placa negativa y por supuesto mas placas
positivas sobre la placa positiva.
B) Aumentar el área de las placas, pues mientras mayor
superficie tengan mayor será su capacidad de almacenamiento.
C) Aumentar el voltaje de la batería. La cantidad de carga Q
que puede ser almacenada por un capacitor a un voltaje dado es proporcional a
la capacitancia a un voltaje dado es proporcional a la capacitancia C y al
voltaje V.
Formulas
Q= carga almacenada por el
capacitor en coulombs (c)
V= Diferencia de potencial
entre las placas del capacitor en volts (v)
C= capacitancia en farads (f)
E= constante que depende del
medio aislante y recibe el nombre de permitividad en F/m
A= Area de una de las placas
paralelas en metros cuadrados (M2)
d= distancia entre las
placas en metros (m)
C= capacitancia en farads (F)
E= vector campo eléctrico (m)
A=Area (m2)
d= distancia (m)
Ejemplos
1.- dos laminas cuadradas de
estaño de 30cm de lado están adheridas a las caras opuestas de una lamina de
mica de 0.1mm de espesor con una permitividad relativa E de 5.6 ¿Cuál es la
capacitancia?
Solución
Datos
C=30cm
d=0.1
mm
E1=
5.6
E2=
8.85x10-12 F/m
Calculo
de la premitividad E de la mica:
E=
8.85 x 10-12 F/m x 5.6
=
49.56 x 10-12 F/m
Calculo
del área de cualquiera de las dos placas:
A=C2=
(0.3m)2 = 0.09m2= 9x10-2m2
Conversión
de unidades:
Como
1m = 1x103mm
Sustitución
y resultado
2.- las placas de un capacitor tiene una separación de 5
mm en el aire. Calcular su capacitancia si cada placa rectangular mide
15cmx20cm.
Solución
Datos
d= 5mm
A=15cm x 20cm
Er= 1
E0= 8.85 x10-12 F/m
C=?
Calculo del área de una de las placas:
A= 0.15m x 0.2m
=
0.03m2 = 3x10-2m2
Conversión de unidades:
Sustitución y resultado
Experimento
Objetivo
Estudio de las propiedades básicas de
los capacitores, la dependencia de la capacitancia con la geometría y los
dieléctricos. Análisis de las características de circuitos RC.
Carga y descarga de
un capacitor
Usando el circuito descripto
esquemáticamente, se hacen las características básicas del proceso de carga y
descarga de un capacitor usando un sistema de adquisición de datos asociado a
una PC. Para este experimento, se usa un capacitor C y una resistencia R1
tal que su producto sea del orden de 10 segundos. Elija para R2 un
valor de aproximadamente el doble que R1. Conecte los terminales de
sistema de toma de datos en los bornes del capacitor C como se muestra.
También es útil disponer de un
pulsador y asegúrese que la fuente de tensión V0 tenga un valor inferior
a 10 Volt de modo de no dañar el sistema de toma de datos. Elija una frecuencia
de muestreo (cuentas por segundo) del orden de RC/100. Use el pulsador
para cargar el capacitor. Antes de conectar, asegúrese de revisar su circuito. Se grafica la dependencia de Vc
como función del tiempo en escala lineal y semi logarítmica y obtenga el
mejor ajuste de la curva que describe la dependencia de Vc como función
del tiempo. También se construye un gráfico de d Vc (t)/dt versus
Vc (t).
A partir de estos gráficos, determine
la constante de tiempo t1 característica de la descarga del circuito R1-C.
Usando este mismo procedimiento, determine la constante de tiempo t2 de la
carga del capacitor. En cada caso, mida los valores de C, R1 y R2 usando un
multímetro. Repita este análisis para otro conjunto de valores R1, R2 y C.
Usando los datos, se construye un gráfico de los valores de t medidos
experimentalmente en función de los correspondientes valores de R.C.
Bibliografía
1. fuente: libro fisica general
2. http://www.fodonto.uncu.edu.ar/upload/capacitores.pdf
2. http://www.fodonto.uncu.edu.ar/upload/capacitores.pdf
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