CAPACIDAD ELÉCTRICA.

CONDENSADORES O CAPACITORES.

     Los condensadores o capacitores son dispositivos formados por dos placas metálicas separadas por un aislante llamado dieléctrico. Tiene como función almacenar cargas eléctricas para su posterior utilización.

             

   Ellos son utilizados, frecuentemente, en una variedad de circuitos eléctricos que mencionaremos a continuación:

• En los radios receptores se encargan de sintonizar la frecuencia.

• Eliminan los chispazos en los sistemas de encendido de los automóviles.

•  Son usados en los filtros de las fuentes de poder.

•  Sirven como dispositivos de almacenamiento de energía en las unidades electrónicas de destello.

    Un condensador, consta generalmente de dos cuerpos conductores, cargados con cargas de la misma magnitud pero de signos opuestos.

    Podemos tomar como ejemplo que al conectar una batería, los electrones del polo negativo se dezplazan hasta llegar a una de las placas del condensador, la cual adquiere una carga negativa. Simultáneamente, el terminal positivo de la batería atrae o saca los electrones libres de la otra placa del condensador, los cuales son ayudados a expulsar los electrones de la primera placa. De esta manera, se dice que el condensador se ha cargado.

 

CLASIFICACIÓN DE LOS CONDENSADORES

    Los condensadores se clasifican en dos grandes grupos: fijos, si mantienen constante el valor de su capacidad y variable, cuando se pueden cambiar entre ciertos límites, mediante el movimiento de ejes. 

    Los condensadores fijos son componentes pasivos de dos terminales. Se calsifican según el dieléctrico colocado entre sus armaduras. Entre otro tenemos los condensadores de papel, cerámicos, plásticos y electrolíticos.

    La capacidad o capacitancia de un condensador es la magnitud medida por la relación entre la carga en cualquiera de los conductores  la diferencia de potencial entre ellos.

    La expresión matemática de esta definición se escribe así:

        C: capacidad del condensador.
        V: Diferencia de potencial entre las placas.
        q: Carga de una de las placas.

         UNIDADES DE CAPACIDAD 

    Si en la ecuación  de capacitancia de un condensador, expresamos q en Coulomb y V en voltios, tenemos que la capacidad se expresa en Coulomb /Voltio. Esta relación es llamada Farad o Faradio, que es la unidad de capacidad en el S.I.

    El Farad es una unidad muy grande, por esta razón son usados los submúltiplos del Farad:

         Milifarad  -  1mF = 10^–3 F
         Microfarad  -  1uF = 10^-6
         Nanofarad  -  1uF = 10^-9
            Picofarad  -  1pF =   10^-12

    Combinación o asosiación de capacitadores.

    Dos o más condensadores pueden ser asociados para formar uno de capacidad equivalente.

Se denomina capacidad equivalente, a la capacidad total de una asociación de condensadores. 

Según la forma en que se dispongan las conexiones entre las diferentes armaduras se obtienen tres tipos de asociaciones

• Asociación en paralelo.
• Asociación en serie.
• Asociación mixta. 

Asociación en paralelo

La combinación en paralelo de varios condensadores se lleva a cabo conectando entre sí todas las armaduras de un lado al polo positivo de la batería y todas las armaduras del otro lado al polo negativo de la batería.

 - Diferencia de potencial : V = V1 = V2 = V3
- Carga q: q = q1 + q2 + q3
- Capacidad total: C = C1 + C2 + C3

Asociación en serie 

 La combinación en serie de varios condensadores consiste en conectar la armadura final de un condensador con la armadura inicial del siguientey así sucesivamente, es decir, las armaduras extremas son las que se encuentran conectadas a la batería.

 - Diferencia de potencial: V = V1 = V2 = V3
- Carga q: q = q1 = q2 = q3 

- Capacidad total:
 

ASOCIACIÓN MIXTA

Una asociación mixta de condensadores es aquella donde aparecen condensadores asociados en serie unidos a condensadores asociados en paralelo.

Un circuito que contenga a los condensadores C1 y C2 en paralelo entre sí, y a su vez, están en serie con el condensador C3. Para resolver dicho problema debemos seguir los siguientes pasos:

a)    Calculamos primero el condensador equivalente de la asociación en paralelo (C1 y C2), la cual llamaremos C12

En donde: C12 = C1 +C2

             C12 = 4uF + 3uF

             C12 = 7uF

            C12 quedara en serie con el condensador C3.

b)    Por estar en serie C12 y C3 el inverso de la capacidad equivalente es igual a la suma de los inversos de las capacidades parciales.

Utilizando la relación:

            1/c = 1/C12 + 1/C34

            1/C = 1/ 7uF + 1/ 2uF = 9/ 14uF

            C = 1,55uF 

Problemas Propuestos

 a)    Se tienen tres condensadores en serie de 0,3 μF; 0,7 μF y 1 μF  de capacidad. Si la batería está cargada a 1000 V, Calcular la carga y la diferencia de potencial de cada condensador

R= 1,7.10^-4C; 566,6 V; 242,85 V y 170 V

 b)    Dos condensadores iguales se asocian en paralelo y se cargan al potencial de 1000 voltios. Calcular la capacidad de cada condensador sabiendo que la energía almacenada es de 2 J

R= 2 μF

 c)    La capacidad de dos condensadores asociado en serie en 10/7 F. Si los condensadores se asocian en paralelo su capacidad es 9F. Calcular la capacidad de cada uno.R=7,22 F y 1,78 F

FUENTE: ''Teoría y Práctica de Física 5to año'' Eli Brett C. y William A. Suarez.