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    2.4.8 ENERGIA DE UN CAPACITOR CARGADO

    En electricidad y electrónica, un capacitor o un condensador es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separadas por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).
     

    La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.
    La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los condensadores, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en micro- µF = 10-6, nano- nF = 10-9 o pico- pF = 10-12 -faradios. Los condensadores obtenidos a partir de supercondensadores (EDLC) son la excepción. Están hechos de carbón activado para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las "placas". Así se consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno de estos condensadores se incorpora en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad de 1/3 de Faradio, haciendo innecesaria la pila. También se está utilizando en los prototipos de automóviles eléctricos.

    El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente fórmula:

    en donde:

    C: Capacidad

    Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1.

    V1V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.

    Nótese que en la definición de capacidad es indiferente que se considere la carga de la placa positiva o la de la negativa, ya que

    aunque por convenio se suele considerar la carga de la placa positiva.

    En cuanto al aspecto constructivo, tanto la forma de las placas o armaduras como la naturaleza del material dieléctrico son sumamente variables. Existen condensadores formados por placas, usualmente de aluminio, separadas por aire, materiales cerámicos, mica, poliéster, papel o por una capa de óxido de aluminio obtenido por medio de la electrólisis.

    Considérese el circuito en serie de la figura. Inicialmente el condensador está descargado. Si se cierra el interruptor I la carga empieza a fluir produciendo corriente en el circuito, el condensador se empieza a cargar. Una vez que el condensador adquiere la carga máxima, la corriente cesa en el circuito.

    En el circuito de la figura tendremos que la suma

    Vab+Vbc+Vca=0

    • El extremo a tiene un potencial mayor que el extremo b de la resistencia R ya que la corriente fluye de a a b. De acuerdo a la ley de Ohm Vab=iR
    • La placa positiva del condensador b tiene mayor potencial que la placa negativa c, de modo que Vbc=q/C.
    • El terminal positivo de la batería a tiene mayor potencial que el terminal negativo c, de modo que Vca=-Ve , donde Ve es la fem de la batería

    La ecuación del circuito es

    iR+q/C-Ve =0

    Teniendo en cuenta que la intensidad se define como la carga que atraviesa la sección del circuito en la unidad de tiempo, i=dq/dt, tendremos la siguiente ecuación para integrar

    Derivando con respecto al tiempo, obtenemos la intensidad en función del tiempo

    La carga tiende hacia un valor máximo C·Ve al cabo de un cierto tiempo, teóricamente infinito.

    La intensidad disminuye exponencialmente con el tiempo, hasta que se hace cero cuando el condensador adquiere la carga máxima.

    La cantidad RC que aparece en el denominador de t se denomina constante de tiempo del circuito. Este representa el tiempo que tomará a la corriente para decrecer hasta 1/e de su valor inicial.

    Un tubo-capilar alimentado por un flujo constanteproducido por un frasco de Mariotte es la analogía hidráulica de la carga de un condensador.

     

    Balance energético

    • La energía aportada por la batería hasta el instante t es
    • La energía disipada en la resistencia hasta el instante t es
    • La energía almacenada en el condensador en forma de campo eléctrico es

    Comprobamos que Eb=ER+EC. Parte de la energía suministrada en la batería se disipa en la resistencia, y otra parte se acumula en el condensador.

    Cuando se completa el proceso de carga t→∞, la mitad de la energía suministrad por la batería se disipa en la resistencia y la otra mitad se acumula en el condensador.

     
    se mostrara un video que les explicara mas detalladamente lo que es un capacitor y como funciona el mismo:                   

     

     
                                                                              
     
     

    Vídeo de YouTube

     
     
     
    CUESTIONARIO:
    1.-EN EERGIA Y ELECTRICIDAD,QUE ES UN CAPACITOR CARGADO?    R=un dispositivo que almacena energía eléctrica
    2.-O TAMBIEN PUEDE SER? R=un componente pasivo.
    3.-CON QUE OTRO NOMBRE SE LE CONOCE AL CAPACITOR? R=condensador
    4.-POR QUE ESTA FORMADO? R=por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separadas por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.)
    5.-Y ESTAS QUE ADQUIEREN? R=adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).
    6.-LA CARGA ALMACENADA EN UNA DE LAS PLACAS:   R=proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad
    7.-LA LLAMADA: R=capacidad o capacitancia.
    8.-EN EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES SE MIDE EN?  R=Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio
     9.-ESTAS ADQUIEREN UNA CARGA ELECTRICA DE :  R=1 culombio.
    10.-LA CAPACIDAD DE UN FARADIO ES MUCHO MAS GRANDE QUE LA:  R= de la mayoría de los condensadores
     
    mx.answers.yahoo.com/question/index?qid
     
    SUBIDO POR: AIDA MONTSERRAT MENDOZA VARGAS

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    carlos cbtis162,
    21/11/2010 13:17
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