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2.7. ENERGIA ALMACENADA EN UN CAPACITOR. OBJETIVOS GENERALES: Conocer que es la energía almacenada. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Conocer afondo como se da esta situación y como funciona.

Un capacitor es un elemento capaz de almacenar energía en su campo eléctrico. Está compuesto por dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico y entre las placas, almacena carga eléctrica. La capacitancia es la medida de la carga en una placa del capacitor y la diferencia de voltaje entre las dos placas, por lo que su valor es proporcional a la constante dieléctrica del material aislante y al área superficial del material dieléctrico, e inversamente proporcional al espesor del dieléctrico. La capacitancia se mide en Farad (F), unidad determinada en honor al físico inglés Michael Faraday. En cambio, la resistencia es la propiedad de los materiales a oponerse naturalmente al flujo de carga, por lo que las resistencias dependen tanto de la conductividad del material empleado como del área y la longitud del material de construcción. El elemento utilizado para simular el comportamiento de la resistencia a la corriente es el resistor. La unidad para medir la resistencia es el Ohm (Ω).

¿Qué es la energía almacenada en un capacitor? El Voltaje representa la energía por unidad de carga, de modo que el trabajo para mover un elemento de carga dq desde la placa negativa a la placa positiva es igual a V dq, donde V es el voltaje sobre el condensador. El voltaje es proporcional a la cantidad de carga que ya está en el condensador.

Para cargar un capacitor debe realizarse un trabajo para transportar electrones de una placa a la otra. Como dicho trabajo se desarrolla en un tiempo dado, se desarrolla energía cinética que es almacenada en el capacitor como energía potencial La carga de un capacitor puede compararse con la energía cinética desarrollada al comprimir un resorte, este al ser comprimido almacena esa energía como energía potencial que devolverá como energía cinética cuando sea liberado.

La energía eléctrica que puede ser almacenada en un capacitor es pequeña, por lo que difícilmente puede ser utilizado como fuente de energía. A pesar de este inconveniente, otras propiedades que posee posibilitan múltiples aplicaciones de este componente en circuitos electrónicos. la energía almacenada en un capacitor es directamente proporcional al cuadrado de la tensión aplicada “V”. Esta condición parece indicar que, para un capacitor dado conseguiríamos almacenar mucha energía con el solo hecho de aumentar indefinidamente la tensión aplicada al mismo. Si se tiene un capacitor totalmente descargado y a éste se le aplica una fuente de alimentación, habrá una transferencia de energía de la fuente hacia el capacitor. Un conocimiento ya adquirido es que: La potencia es la capacidad que se tiene de realizar un trabajo en una cantidad de tiempo La fórmula: P=W/t ó W=Pxt . donde: P = potencia W = trabajo t = tiempo Otra fórmula de potencia es: P= I x V En la última fórmula, si se considera que la corriente es constante (corriente continua), entonces la potencia es proporcional al voltaje. Si el voltaje aumenta en forma lineal, la potencia aumentará igual. Ver el diagrama Como la potencia varía en función del tiempo, no se puede aplicar la fórmula W = P x t, para calcular la energía transferida. Pero observando el gráfico, se ve que esta energía se puede determinar midiendo el área bajo la curva de la figura.

El área bajo la curva es igual a la mitad de la potencia en el momento “t”, multiplicada por “t”. Entonces: W = (P x t) / 2. Pero se sabe que P = V x I. Si se reemplaza esta última fórmula en la anterior se obtiene: W = (V x I x t) / 2, y como I x t = CV, entonces: W = (CV2 / 2) julios, donde: W = trabajo en julios C = Capacidad en faradios

V = voltaje en voltios en los extremos del capacitor.

EJERCICOS: Ejercicio #1

(A) Un capacitor de 3.00uF se conecta a una batería de 12.0 V ¿Cuánta energía se almacena en el capacitor? (B) Si el capacitor hubiera estado conectado a una batería de 6.00 V, ¿Cuánta energía hubiera almacenado?

CONCLUSIONES: La conclusión es que la energía almacenada por un capacitor que está inicialmente descargado hasta quedar completamente cargado, es equivalente al trabajo efectuado por una carga que en contra de las fuerzas electrostáticas. Se puede entender que este tema se trata de la energía que se puede almacenar en los capacitores, se entiende que hay fórmulas para poder desarrollar y resolver los problemas que surjan respecto a esto, por lo tanto, podemos entender que este tema es muy importante, ya que gracias a esto podemos saber cuánta energía puede almacenar un capacitor.

BIBLIOGRAFIA: https://www.google.com/search?q=DEnergi+almacenada+en+un+capacitor+introduccuion&ie=&oe= https://unicrom.com/energia-almacenada-en-capacitor/ https://mistersolucion.blogspot.com/2018/02/guia-de-ejercicios-energia-almacenada.html https://es.slideshare.net/ari-jafar/energia-de-un-capacitor-cargado-14843581