Capacitores

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Capacitores

  1. 1. CAPACITORES
  2. 2. Son dispositivos cuya función fundamental es almacenar energía eléctrica . Son utilizados en los circuitos electrónicos mas variados como filtros, eliminando o atenuando picos de corriente de alta frecuencia.
  3. 3. Cálculo de la Capacitancia Q C= V C = Capacitancia [F] Faradio F = C 1μF = 10 −6 F 1nF = 10 −9 F V 1 pF = 10 −12 F
  4. 4. R
  5. 5. ⎛1⎞ ⎛ ε0A ⎞ C = Q⎜ ⎟ = Q⎜ ⎟ ⎝V⎠ ⎝ Qd ⎠
  6. 6. Calcular la capacitancia de un condensador de placas paralelas (cuadrado) con 10 cm de lado y separación de 1 mm ∈0 A A = 10cm ×10cm = 0,1m × 0,1m = 10 −2 m 2 C= −3 d d = 1mm = 10 m ∈0 A 8,85 × 10 −12 F / m ×10 −2 m 2 C= = d 10 −3 m −9 C = 88,5 ×10 F = 88,5 nF
  7. 7. a Q Q b dr V = −∫ dr = ∫ b 2π ε rL 2π ε 0 L a r 0
  8. 8. Un capacitor cargado almacena energía eléctrica. Esta energía será igual al trabajo efectuado para cargarlo. El efecto neto de cargar un capacitor es sacar la carga de una placa y agregarla a la otra. q dU = Vdq = dq C U q 1 Q2 Q U = ∫ dU = ∫ dq = 0 0 C 2 C 1 (CV ) 2 1 U= = CV 2 2 C 2 1Q 2 1 U= V = QV 2V 2
  9. 9. a C1 Va − Vb = (Va − Vc ) + (Vc − Vb ) c C2 Q Q1 Q2 = + b Ceq C1 C2 Q = Q1 = Q2 1 1 1 = + Ceq C1 C2
  10. 10. Se introduce un dieléctrico entre las placas de un condensador completamente cargado que está desconectado de su fuente de carga. El dieléctrico llena completamente el espacio entre las placas. El nuevo campo eléctrico comparado con el que había antes es: a. Mayor b. Igual c. Menor
  11. 11. Condensador de Placas Paralelas con Dieléctrico
  12. 12. Condensador de Placas Paralelas con Dieléctrico
  13. 13. DIELÉTRICO Teflon Papel Mica Baquelite Cerâmica CONSTANTE DIELÉTRICA C1 K1 = CO : capacitancia en el vacio C1 : capacitancia con dielétrico CO
  14. 14. Constantes Dieléctricas
  15. 15. Cuando se aplica una diferencia de potencial de 150V a las placas de un capacitor de placas paralelas, las placas tienen una densidad superficial de 30 nC/cm2. ¿Cuál es el espaciamiento entre las placas?. d = 4.42mm
  16. 16. Un capacitor lleno de aire está compuesto de dos placas paralelas, cada una de un área de 7.60cm2, separadas por una distancia de 1.8mm. Si se aplica una diferencia de potencial de 20V a estas placas calcule: a) el campo eléctrico entre las mismas, b) la densidad de carga superficial, c) la capacitancia, y d) la carga sobre cada placa. a) E = 11.121 mN/C b) s = 98.42 nC/m2 c) C = 3.74 pF d) Q = 74.8 pC
  17. 17. Dos capacitores cuando están conectados en paralelo producen una capacitancia equivalente a 9pF y una capacitancia equivalente de 2pF cuando se conectan en serie. ¿Cuál es la capacidad de cada capacitor? Si C1 = 3pF entonces C2 = 6pF Si C1 = 6pF entonces C2 = 3pF
  18. 18. Dos dieléctricos diferentes llenan cada uno la mitad del espacio entre las placas de un condensador de placas paralelas, según lo mostrado en la figura . Determinar una fórmula para la capacitancia en términos de K1, K2, el área A de las placas , y la separación d.
  19. 19. Un condensador de placas paralelas de área A = 250 cm2 y separación d = 2.00 mm, se carga a una diferencia potencial V0 = 150 V. Luego la batería se desconecta y una hoja dieléctrica (K = 3.50) de la misma área pero de grueso l = 1.00 mm se coloca entre las placas . Determine: (a) la capacitancia inicial del condensador lleno de aire , (b) la carga en cada placa antes de insertar el dieléctrico, (c) el campo eléctrico en el espacio entre cada placa y el dieléctrico (d) el campo eléctrico en el dieléctrico (e) la diferencia potencial entre las placas después del dieléctrico se agrega (f) la capacitancia con el dieléctrico
  20. 20. Un capacitor esférico es construido de placas metálicas esféricas y concéntricas, de radios Rm y Rext respectivamente. El espacio entre las placas esta inicialmente lleno de aire. Una batería es conectada a las dos placas como se muestra, estableciéndose una diferencia de potencial ΔVbateria entre ellas. Como resultado, cargas iguales y de signos opuestos +Q y -Q aparecen sobre las placas. a) Calcule la magnitud de la carga Q sobre las placas b)Si el espacio entre las placas esféricas se llena con un material dieléctrico de constante dieléctrica k = 5, mientras se mantiene constante el voltaje de la batería, determine la magnitud de la carga Q sobre las placas. Q Q C = kC0 =k 0 V = V0 ⇒ Q = kQ0 V V0 Q = 5(1.04 × 10 −7 ) = 5.18 × 10 −7 C

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