Capacitores - Pregunta Nº 5

Dibuje un circuito con un capacitor conectado a una fuente de alimentación senoidal. Explique que sucede sobre el capacitor para cada semiciclo ¿Circula corriente por el capacitor? ¿Y por el circuito?

Al conectar una CA senoidal v(t)a un capacitor circulará una corriente , también senoidal, que lo cargará, originando en sus bornes una caída de tensión. Al decir que por el capacitor "circula" una corriente, se debe puntualizar que, en realidad, dicha corriente nunca atraviesa su dieléctrico. Lo que sucede es que el condensador se carga y descarga al ritmo de la frecuencia de v(t), por lo que la corriente circula externamente entre sus armaduras. Es decir que por cada semiciclo el capacitor se carga y se descarga. 

 Como ya se dijo anteriormente, a pesar de que se dice que "circula corriente " por el capacitor, en realidad nunca atraviesa el dielectrico. Sin embargo, por el circuito si circula corriente. 

Capacitores - Pregunta Nº 4

Dibuje un circuito con un capacitor a una fuente de alimentación continua. Explique que sucede en el instante de la conexión y despues que se cargó. Haga un gráfico de Tension e Intensidad en funcion del tiempo sobre el capacitor. 

Si conectamos un capacitor a una fuente de corriente continua, uniendo uno de sus terminales al positivo y el otro al negativo, no habrá circulación de electrones a través de el, debido a la presencia del dieléctrico, que es un material aislante e impide que los electrones se desplacen a través de el. Sin embargo, se producirá una acumulación de cargas en las armaduras, concretamente de electrones en la armadura que este conectada al negativo de la fuente, y de “huecos” (cargas positivas) en la que se conecte al positivo. Este efecto se conoce como polarización del dieléctrico.  El capacitor se cargará hasta que la fuente de alimentacion quede descargada.

  En los siguientes graficos se muestra la Tensión en funcion del tiempo, en el primero y la Intensidad en funcion del mismo en el segundo. 

Capacitores - Pregunta Nº 3

Defina la capacidad eléctrica eléctricamente en función de las cargas acumuladas y la Tensión. Efectúe un análisis dimensional. 

Capacidad eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencial eléctrico dado. La capacidad eléctrica de un conductor cargado y aislado es una magnitud que se mide por el cociente entre su carga y su potencial eléctrico.

Unidades de capacidad

Submúltiplos:

 mF = milifaradio   = 10^-3F
 nF  = nanofaradio = 10^{-9 F}
 pF = picofaradio  = 10^{-12 F}
 mF = microfaradio = 10^{-6 F}

La formula matemática de la capacidad eléctrica , definida por las cargas acumuladas y la tensión es la siguiente: 

Donde : 

• Q= Cargas acumuladas
• V= Tensión
• C= Capacidad

Analisis Dimensional:

         [Faradio]=[Coulomb]

                                [Volt]

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Capacitores - Pregunta Nº 2

¿Qué es la constante dieléctrica?  Unidades y tabla con valores típicos de algunos materiales.


Constante dieléctrica
Si entre las placas de un condensador plano introducimos un dieléctrico, el campo eléctrico, y por tanto la diferencia de potencial, disminuye como consecuencia de la polarización en su interior. Al factor de disminución se le llama constante dieléctrica, y es un número adimensional característico de cada material. En la tabla se muestra la constante dieléctrica y la resistencia dieléctrica de algunos materiales.

Constante dieléctrica y resistencia dieléctrica de algunos materiales
Material	er	Resistencia dieléctrica (kV/mm)
Aceite	2,24	12
Agua a 20 ºC	80
Aire	1,0006	3
Baquelita	4,9	24
Mica	5,4	10-100
Neopreno	6,9	12
Papel	3,7	16
Parafina	2,3	10
Plexiglás	3,4	40
Porcelana	7	5,7
Vidrio pyrex	5,6	14

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T.P Nº 2 - "Capacitores" - Pregunta Nº 1

1- Dibuje la estructura química de un capacitor. Indique qué factores físicos determinan la capacidad. Defina matemáticamente la capacidad en función de estos parámetros y de la constante del dieléctrico usado.

Se llama capacitor a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El capacitor está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.

En su forma más sencilla, un capacitor está formado por dos placas metálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas, separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. Por su parte, teniendo una de las placas cargada negativamente (Q-) y la otra positivamente (Q+) sus cargas son iguales y la carga neta del sistema es 0, sin embargo, se dice que el capacitor se encuentra cargado con una carga Q.

Los capacitores pueden conducir corriente continua durante sólo un instante (por lo cual podemos decir que los capacitores, para las señales continuas, es como un cortocircuito), aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Es por esta propiedad lo convierte en dispositivos muy útiles cuando se debe impedir que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico, pero si queremos que pase la alterna.

Además son utilizados en: Ventiladores, motores de Aire Acondicionado, en Iluminación, Refrigeración, Compresores, Bombas de Agua y Motores de Corriente Alterna, por la propiedad antes explicada.

Matemáticamente la capacidad de un capacitor, dados por estos parametros y por la constante del dieléctrico usado se define de la siguiente manera:

           

                K  Eo  x S                                    DONDE: 

        C = --------------                                   K= Constante eléctrica del dieléctrico    

                      d                                              Eo= Constante dielectrica del vacio

                                                                     S= superficie de las placas

                                    d= distancia entre placas

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