Condensadores - 1

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Dr. Rodolfo A. Echavarría Solís Universidad Politécnica de Victoria

Condensadores

Análisis de Circuitos Eléctricos

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Condensadores REAL ACADEMIA ESPAÑOLA DICCIONARIO DE LA LENGUA ESPAÑOLA Vigésima segunda edición Aviso La palabra capacitor no está en el Diccionario.

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Condensadores condensador, ra. 1. adj. Que condensa. 2 m. 2. m condensador eléctrico. eléctrico 3. m. Fís. Aparato para reducir los gases a menor volumen. 4. m. Fís. Recipiente que tienen algunas máquinas de vapor para que este se licue en él por la acción del agua fría. condensador de fuerzas. 1. m. Electr. acumulador (ԡ pila que acumula energía). ~ eléctrico. 1 m. 1. m Electr. Electr Sistema de dos conductores conductores, separados por una lámina dieléctrica, que sirve para almacenar cargas eléctricas.

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Condensadores capacidad. (Del lat. capacĭtas, -ātis). 1. f. Propiedad de una cosa de contener otras dentro de ciertos límites. Capacidad de una vasija, vasija de un local. local 2. f. Aptitud, talento, cualidad que dispone a alguien para el buen ejercicio de algo. 3. f. Fís. volumen (ԡ magnitud). 4. f. Fís. Cociente que resulta de dividir la carga de una de las armaduras de un condensador eléctrico por la diferencia de potencial existente entre ambas. Su unidad es el faradio. 5 f. 5. f desus. desus Oportunidad, Oportunidad lugar o medio para ejecutar algo. algo ~ de obrar. 1. f. Der. Aptitud para ejercer personalmente un derecho y el cumplimiento de una obligación. ~ jurídica. j ídi 1. f. Der. Aptitud legal para ser sujeto de derechos y obligaciones. Análisis de Circuitos Eléctricos

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Condensadores Artículo nuevo. Avance de la vigésima tercera edición capacitancia. 1 f. 1. f Electr. Electr Impedancia ofrecida por un condensador al paso de una corriente eléctrica.

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Condensadores Dieléctrico Se denomina dieléctricos a los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden ser utilizados como aislantes eléctricos. Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita.

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Condensadores Permitividad La permitividad es una constante física que describe cómo un campo eléctrico afecta y es afectado por un medio. La permitividad del vacío es 8.8541878176x10‐12 F/m. La permitividad es determinada por la habilidad de un material de polarizarse en respuesta a un campo eléctrico aplicado. Por ejemplo, en un condensador una alta permitividad hace que la misma cantidad de carga eléctrica sea guardada con un campo eléctrico menor y, por ende, a un potencial menor, llevando a una mayor capacitancia del mismo.

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Sí b l Símbolo

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Condensadores dv i=C dt 1 v(t ) = ∫ idt C

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Condensadores Utilidad: Almacenamiento de carga y energía en los circuitos. La propiedad que caracteriza este almacenamiento es la Capacidad Eléctrica. Construcción de un condensador: Dos conductores aislados (placas) de forma arbitraria, con cargas +q y –q. +q

-q Un condensador se caracteriza por la carga de cualquiera de los conductores y por la diferencia de potencial que existe entre ellos.

a Análisis de Circuitos Eléctricos

b Dr. Rodolfo A. Echavarría Solís

Condensadores Cómo se carga un condensador: Conectando las dos placas a los terminales de una batería De esta forma, los portadores de carga se mueven de una placa a otra hasta que se alcanza el equilibrio electrostático. Así, la diferencia de potencial entre las placas es la misma que entre los terminales de la batería. La relación ente la carga y el potencial es una característica propia de cada condensador, por lo que se define la Capacidad del condensador como

q C= V Análisis de Circuitos Eléctricos

Unidades en el S.I.: Faradio (F)

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Condensadores -q +q a

-q

+q

b

Condensadores en serie Regla general: La diferencia de potencial entre los extremos de un cierto número de dispositivos p conectados en serie es la suma de las diferencias de potencial entre los extremos de cada dispositivo individual.

V

V2

V

q q V1 = y V2 = C1 C2

V1

V = q(

1 1 + ) C1 C 2

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En este caso V=V V Vb‐V Va=V V1+V2 y la carga permanece constante, luego

q C eq = V

1 1 1 = + C eq C1 C 2

V = V1 + V2

1 1 =∑ C eq i Ci Dr. Rodolfo A. Echavarría Solís

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V

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Regla general: La diferencia de potencial entre los extremos de un cierto número de dispositivos conectados en paralelo es la misma para todos ellos.

V

a

-q1

-q2

Condensadores en paralelo

En este caso q = q1+q2 y es la diferencia de potencial la que permanece constante, luego

+q1

b

q1 = C1V y q 2 = C 2 V

+q2

C = C1 + C 2

q = V (C1 + C 2 ) V

q = q1 + q 2

C eq = ∑ C i i

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Condensadores Cuando se carga un condensador con una batería, ésta realiza un trabajo al transportar los portadores de carga de una placa a otra. otra Esto supone un aumento de energía potencial en los portadores que coincide con la energía eléctrica almacenada en el condensador. Se puede comparar este efecto con la energía almacenada en un muelle comprimido. Esta energía almacenada se recupera cuando se descarga el condensador. Si en un tiempo t se transfiere una carga q’(t) de una placa a otra, la ddp en este instante de tiempo será

V (t ) =

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q' (t ) C

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La transferencia de una carga extra dq’, requiere un trabajo extra que vendrá dado por q'

dW = V (t )dq' =

C

dq'

El proceso termina cuando toda la carga ha sido transferida y el sistema queda en equilibrio. El trabajo desarrollado en este proceso será

q' W = ∫ dW = ∫0 dq' C q

Este trabajo coincide con la energía eléctrica almacenada en el condensador, luego 2

U=

También se puede escribir como

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1q 2C

1 U = CV 2 2

o

1 U = qV 2 Dr. Rodolfo A. Echavarría Solís

Condensadores Un circuito RC está compuesto por una resistencia y un condensador. En dichos circuitos la corriente fluye en una dirección, como en un circuito de cc, pero a diferencia de éstos, éstos la corriente varía con el tiempo. tiempo

g del condensador,, inicialmente descargado, g , cuando CASO 1: Proceso de carga sus terminales se conectan en serie con un resistencia y una batería. CASO 2: Proceso de descarga del condensador, inicialmente cargado, cuando sus terminales se conectan en serie con un resistencia. resistencia

Ambos p procesos viene definidos p por un tiempo p característico

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τ=RC

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CARGA DEL CONDENSADOR

En t =0 el condensador está descargado. Al cerrar el interruptor existe una caída de potencial entre los interruptor, extremos de la resistencia y el condensador empieza a cargarse.

t - ⎞ ⎛ Q( t ) = ε C⎜⎜1 - e τ ⎟⎟ ⎝ ⎠

Condensador descargado = Cortocircuito Análisis de Circuitos Eléctricos

I( t ) = I o e

−

t τ

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DESCARGA DEL CONDENSADOR En t =0 el condensador está cargado. Al cerrar el interruptor, p , existe una caída de p potencial entre los extremos de la resistencia debido a la corriente inicial y el condensador empieza a descargarse.

Q( t ) = Q o e

-

t τ

Condensador cargado = Circuito abierto Análisis de Circuitos Eléctricos

I( t ) = I o e

−

t τ

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