ÒLa combinación de dos conductores que tienen cargas de igual magnitud pero de signo opuesto se denomina capacitor.
Debido a la presencia de las cargas existe una diferencia de potencial entre conductores.
Puesto que la unidad de diferencia de potencial es el volt. Una diferencia de potencial a través de un elemento de circuito o entre dos puntos en el espacio suele ser llamada voltaje.
¿Qué determina cuanta carga esta sobre las placas del capacitor para un voltaje determinado?
ÒLos experimentos muestran que la cantidad de carga sobre un capacitor es linealmente proporcional a la diferencia de potencial entre los conductores.
La constante de proporcionalidad depende de la forma y separación de los conductores.
ÒLa capacitancia C de un capacitor es la razón entre la magnitud de la carga en cualquiera de los dos conductores y la magnitud la diferencia de potencial entre ellos:
ÒLa diferencia de potencial siempre se expresa en la ecuación como una cantidad positiva.
ÒPuesto que la diferencia de potencial aumenta linealmente con la carga almacenada, la proporción es constante para un capacitor dado.
ÒEn consecuencia, la capacitancia es una medida de la capacidad del capacitor para almacenar carga y energía potencial eléctrica.
Farad (F)
ÒEn la ecuación se ve que la capacitancia se expresa en el SI con las unidades coloumb por volt. La Unidad de capacitancia de SI es el Farad (F), denominada así en honor a Michael Faraday: 1F = 1 C / V
ÒEl Faraday es una unidad de capacitancia muy Grande. En la práctica los dispositivos comunes tienen capacitancias que varian de microfarads(mF) (10-6 F) a picofarads(pF) (10-12 F).
Cálculo de la Capacitancia
La capacitancia de un par de conductores con cargas opuestas se puede calcular de la siguiente manera:
Ò
Se supone una carga de magnitud (Q) y la diferencia de potencial
se calcula usando la expresión para evaluar la capacitancia.
Como se podría esperar, el cálculo se efectúa con relativa
facilidad si la geometría del capacitor es simple.
ÒSe puede calcular la capacitancia de un conductor esférico aislado de radio (R) y carga (Q) si se supone que el segundo conductor que forma al capacitor es una espera hueca concéntrica de radio infinito.
ÒEl potencial eléctrico de la esfera de radio (R) es simplemente [k, Q/R, y V = 0] se establece en el infinito, como de costumbre, con lo que se tiene :
Capacitores con Dieléctricos.
Ò
Un dieléctrico es un material no conductor, como el caucho, el vidrio o el papel encerado. Cuando un material dieléctrico se inserta entre las placas de un capacitor aumenta la capacitancia. Si el dieléctrico llena por completo el espacio entre las placas, la capacitancia aumenta en un factor a dimensional (k), conocido como constante dieléctrica.
ÒLa constante dieléctrica es una propiedad del material y varia de un material a otro.
Para cualquier separación dada, el máximo voltaje que puede aplicarse a un capacitor sin producir una descarga depende de la resistencia dieléctrica. Si la magnitud del campo eléctrico en el dieléctrico supera a la resistencia dieléctrica, las propiedades aislantes se deterioran y el dieléctrico empieza a conducir. Los materiales aislantes tienen valores de (k) mas grandes que la unidad y resistencias dieléctricas mayores que el aire como indica la tabla. De este modo se ve que un dieléctrico brinda las siguientes ventajas:
- Aumenta capacitancia
- Aumenta el voltaje de operación máximo.
- Posible soporte mecánico entre las placas, lo cual permite que las placas estén muy juntas sin tocarse, de este modo d disminuye y (C) aumenta.
