Capacitores y dielectricos

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Capacitores y dielectricos

  1. 1. Electricidad y magnetismo.Mario Guillermo Garza Rosas.11310155.G 205.Centro de enseñanza técnica industrial.
  2. 2.  Que es un capacitor ?Se le llama capacitor a un dispositivo el cual almacena cargaeléctrica. Este está formado por dos placas o conductorespróximos unos a otros, separados por un aislante, de tal modoque puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signoscontrarios.
  3. 3. Estas dos placas o conductores que contiene este dispositivo estáncolocadas dentro de este en una forma paralela una de otra, estas tienenuna misma superficie y están encaradas, separadas por una lámina noconductora o dieléctrico. Al conectar o electrizar una de las placas, estase carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. Asíteniendo cargada una de sus placas con carga negativa (-) y la otrapositiva (+) sus cargas son iguales, y la carga neta del sistema es 0, sinembargo se dice que el capacitor se encuentra cargado con una carga“Q”.
  4. 4. Tipos de capacitores.Los capacitores se fabrican en gran variedad de formas y se pueden mandara hacer de acuerdo a las necesidades de cada uno. El aire, la mica, lacerámica, el papel, el aceite y el vacío se usan como dieléctricos, según lautilidad que se pretenda dar al dispositivo.El primer capacitor es la botella de Leyden, el cual es un capacitor simple enel que las dos placas conductoras son finos revestimientos metálicos dentro yfuera del cristal de la botella, que a su vez es el dieléctrico. La magnitud quecaracteriza a un capacitor es su capacidad, cantidad de carga eléctrica quepuede almacenar a una diferencia de potencial determinado.La botella de Leyden, uno de los capacitores más simples, almacena unacarga eléctrica que puede liberarse, o descargarse, juntando sus terminales,mediante una varilla conductora. La primera botella de Leyden se fabricóalrededor de 1745, y todavía se utiliza en experimentos de laboratorio.
  5. 5. Tipos de capacitores.Capacitor de aluminio. este capacitor está formadopor una especie de barril dealuminio y su dieléctrico es unmescla de acido bórico, estecapacitor tiene un granfuncionamiento cuando semanejan bajas frecuenciaspero cuando está enfrecuencias mediana o altas,este tipo de capacitor tiende atener grandes pérdidas defrecuencia, es utilizado enfuente de alimentación (enespecial las conmutativas) yequipos de audio..
  6. 6. Capacitores autorregenerables.estos están clasificados dentro de los capacitores de papel, yaque están hechos de ente material, son utilizados mucho en laindustria, ya que si se presenta una sobrecarga, la cual superelas características del material dieléctrico, esta sobrecargarompe el papel en algún instante y produce un corto circuito,entre el barril (armadura), esto produce una gran cantidad decorriente en la armadura en la parte donde se trono derritiendouna capa de aluminio la cual rodea el corto circuito y restableceel aislamiento que se debe encontrar entre las armaduras,regresando a un estado original.
  7. 7. Capacitor de aire. este tipo de capacitores son habitualmente deplacas paralelas siendo su dieléctrico el aire, elcual esta encapsulado en una estructura devidrio, este tipo de condensadores solo permitevalores pequeños de capacitancia, son utilizadomuy frecuentemente en radares y radios, tienenun gran funcionamiento de frecuencias altas ytienen una nula perdida en si dieléctrico a igualque no tienen polaridad.Capacitores bipolares.estos capacitores son utilizados en la corrientealterna, en caso de que la corriente se invierta, seencuentran compuestos por un par decondensadores electrolíticos en forma de serieinversa, este tipo de capacitores no funcionan enaltas frecuencias.
  8. 8. Capacitores cerámicos.estos utilizan cerámica 8distintos tipos de esta) comosu dieléctrico, se encuentras distintos tipos decapacitores los cuales su dieléctrico está formado poruna sola pila de cerámica, pero también los hay condieléctricos formado por pilas de laminas, estoscapacitores funcionan para distintas frecuenciasincluyendo las microondas.Capacitores electrolíticos. este tipo de capacitores utilizan un electrolito comoparte de su armadura actuando esta como un cátodo,si se aplica un voltaje adecuado, este electrolito pondráuna carga aislante bore el segundo barril (armadura)llamado ánodo, obteniendo capacitancia elevada, estoscapacitores son apropiados para la corriente alterna,pero si la polaridad se invierte, se destruye el oxido,dándole paso a un corto circuito entre el barril y elelectrolito, para posteriormente sufrir una aumento detemperatura y luego explotar.
  9. 9. Capacitores de mica. estos capacitores utilizan la mica como dieléctrico, debido a que estapresenta bajas perdidas, soporta altas temperaturas, se exfolia enlaminas finas, no se desgasta con el oxido ni con la humedad, seconstruye poniendo una leve capa de aluminio en el barril, para despuéssoldarlo a cada terminal, soportan altos voltajes y funcionan bien en altasfrecuencias, aunque tienen un precio muy elevado, por esta razón seopta por otros.Capacitores de papel.utilizan como dieléctrico papel bakelizado, parafinado o tan solo que seencuentre reducida su higrometría y aumentado su aislamiento, seencuentra formado por dos cintas de papel una de aluminio y otras dosde papel y otra de aluminio, las cuales se encuentran en forma de espiral(enrolladas), donde las cintas de aluminio son los dos barriles, los cualesse encentran conectados a las correspondientes terminales.
  10. 10. Capacitor de poliéster. está constituido por láminas depoliéster donde se aloja aluminio, elcual forma los barriles, las láminasson apiladas y después conectadaspor los extremos de estas.Capacitores de tantalio. este también es un condensadorelectrolítico, pero se sustituye elaluminio por tantalio, consiguiendoasí perdidas menores de corriente,con respecto a las pérdidas decorriente en los condensadores quecontienen aluminio.
  11. 11. Capacitancia.Esta es la magnitud de cualquiera delos conductores y la magnitud de ladiferencia de potencial que existe entrelas dos placas paralelas del capacitor.La capacitancia siempre es unacantidad positiva ya que la diferencia depotencial aumenta a medida que lacarga va siendo almacenada pues estava incrementando, la proporción Q/Ves constante para un capacitor dado.
  12. 12. La capacitancia tiene la unidad delsistema internacional coulomb por volt (v).la unidad de capacitancia del sistemainternacional es el farad (f), por MichaelFaraday.La capacidad de un capacitor se mide enfaradios (f) .C=Q/VQ = carga (coulomb) de uno de losconductores.V =diferencia de potencial (volts) entre losdos conductores o placas del capacitor.
  13. 13. Almacenar energía en un condensador.Antes de que conectemos nuestro capacitor a una fuente de energía , sabemosque el condensador aún no tiene almacenado ninguna carga y sabemos que nohay ningún voltaje atreves del condensador.El voltaje en el condensador es proporcional a la carga.V=Q/C.El almacenamiento de energía en un condensador, implica realizar un trabajopara llevar la carga desde una de las placas del capacitor hasta la otra delmismo, está venciendo las fuerzas eléctricas. A medida que se va almacenandola carga durante cierto tiempo o el proceso de carga del capacitor, cadasucesivo elemento de carga dQ (distancia, carga) va requiriendo mas trabajopara llevarlo a la placa positiva, estos cambios requieren de una integral.Note que la energía total almacenada QV/2 es exactamente la mitad de laenergía QV que es suministrada por la batería, independientemente de R.
  14. 14. Capacitores en serie.Cuando los capacitores están conectados atrevesde una de sus terminales uno después del otroestán conectados en serie.Estos capacitores se pueden remplazar por unúnico capacitor que tendrá un valor equivalente alde todos los capacitores que se encontraban enserie.Para obtener el valor del capacitor equivalente seutiliza la siguiente formula.1/ct=1/c1+1/c2+1/c3+1/c4….así sucesivamentehasta llegar a contemplar todos los capacitoresque tengamos conectados en serie.
  15. 15. Capacitores en paralelo.Esto es cuando los capacitoresestán conectados por las dos desus terminales a una fuente deenergía.Para encontrar un capacitorequivalente se utiliza la siguienteformula.Ct=c1+c2+c3….. Y asísucesivamente para todos loscapacitores que tengamos ennuestro circuito.
  16. 16. Dielectricos.Se le denomina dieléctrico a un mal conductor de electricidad,por lo que se usa como un aislante eléctrico y además si este essometido a un campo eléctrico externo, puede establecerse enél un campo eléctrico interno, a diferencia de los materialesaislantes los cuales no se les puede establecer un campoeléctrico interno .todos los materiales dieléctricos son aislantespero no todos los materiales aislantes son dieléctricos.Los dieléctricos se emplean en los condensadores para separarfísicamente sus placas y para incrementar su capacidad aldisminuir el campo eléctrico y por tanto, la diferencia depotencial entre las mismas.
  17. 17. Constante dieléctrica.Si entre las placas deun capacitor introducimosun dieléctrico, el campo eléctrico,y por tanto la diferencia depotencial, disminuye comoconsecuencia de la polarizaciónen su interior.Al factor de disminución se lellama constante dieléctrica, y esun número es diferente en cadamaterial dieléctrico. En la tabla se muestra laconstante dieléctrica y laresistencia dieléctrica de algunosmateriales.
  18. 18. Capacitores con dielectricos.Los capacitores con dielectricos tienen un funcionamiento especificola cual es inducirle carga a una de las placas del capacitor y estacargar a la otra con el mismo valor de carga pero con signocontrario.Así guardando o cargandose este capacitor con una carga.
  19. 19. El dieléctrico tiene una función muy importante aquí ya queimpide el paso del campo eléctrico pero no en su totalidad ya queno es un aislante total, este deja pasar un mínimo de cargaatraves de si llevando la carga de una palca a otra.Estos dieléctricos pueden ser diferentes materiales como yamencionamos antes entre algunos de ellos estan.Material. Permitividad relativa.Vacio. 1.0Aire. 1.0006Teflon. 2.0Papel recubierto con parafina. 2.5Hule. 3.0Aceite de transformador. 4.0Mica. 5.0Porcelana. 6.0Baquelita. 7.0Vidrio. 7.5Agua destilada. 80.0Titanio de bario estroncio. 7500.00
  20. 20. En conclucion.Como ya sabemos y vimos anteriormente los capacitores están compuestospor dos placas y al conectarlo o inducirle una carga las placas se cargan lascuales tienen cargas iguales pero con signo contrario. Estas placas ente sitienen un material dieléctrico el cual nos sirve para reducir el campo eleléctrico además de que fue comprobado por Michael Faraday que esteayudaba aumentar la carga en el capacitor a comparación con uno que notenía un dieléctrico y a los dos se les cargaba con la misma diferencia depotencial.También sabemos que existen diferentes tipos de dieléctricos los cualesunos tienen más permetividad relativa que otros todos con diferentescaracterísticas y así también ayudando para obtener el resultado quenosotros queremos obtener de nuestro capacitor.En conclusión a todo esto sabemos que los capacitores son componentesmuy importantes ya que estos pueden almacenar grandes cantidades deenergía eléctrica y es capaz de liberarla en el momento que más serequiere de ella, logrando también con esto que un circuito eléctricopermanezca estable y sin variaciones de voltaje.

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