Fisica General Burbano

426 EL CAMPO ELÉCTRICO EN LA MATERIA
y por tanto su potencial, todo lo que queramos. En la práctica, este incremento está limitado,
como ya se indicó en el párrafo anterior; la forma de aumentar el potencial de la esfera, sin alcanzar
el campo eléctrico que produce la ionización del aire, será incrementar el radio del conductor
esférico hueco, y también, colocándolo en el interior de un recipiente con gas a gran presión.
El diseño que hizo posible la construcción de un generador electrostático, entregando continuamente
carga a un electrodo de alto voltaje (conductor esférico hueco), fue realizado en 1929
por Robert J. Van de Graaff (1901-1967) (Fig. XIX-18). Este generador, con el que se han podido
producir potenciales del orden de 2 × 10 7 V, ha hallado especial aplicación en la Física Nuclear (los
protones acelerados a través de tensiones de este orden, tienen energía suficiente como para iniciar
reacciones nucleares al chocar con otros núcleos que se empleen como blancos); también son
utilizados para la producción de Rayos X muy penetrantes destinados al tratamiento de enfermedades
malignas, para el estudio de fenómenos de altísima tensión, aislamiento, etc.
PROBLEMAS: 10al 14.
C) CONDENSADORES
XIX – 13. Condensadores. Capacidad de un condensador
Fig. XIX-17.– Experiencia en la que
está basado el generador de Van de
Graaff.
Fig. XIX-18.– Esquema del generador
de Van de Graaff.
Fig. XIX-19.– Variación del potencial
a causa de la inducción electrostática.
«Son sistemas de dos conductores, separados por un dieléctrico, en los que se verifica un aumento
de capacidad por fenómenos de influencia total» (todas las líneas de fuerza que parten de uno de
los conductores deben llegar al otro). Ello permite que los conductores almacenen una gran carga,
para pequeñas diferencias de potencial.
Así, un condensador consta de dos armaduras metálicas: COLECTORA y CONDENSADORA; la primera
con carga positiva y un mayor potencial que la segunda, en la que existe, en su superficie influida,
una carga igual pero de signo contrario.
«CAPACIDAD DE UN CONDENSADOR es la carga que adquiere la armadura colectora al establecer
entre las dos la diferencia de potencial unidad».
Q
C =
V − V
TEORÍA DE LOS CONDENSADORES. El trabajo necesario para transportar la unidad de carga positiva
(venciendo a las fuerzas del campo) desde el infinito a un conductor, mide el potencial de éste
(Fig. XIX-19).
Si se coloca el conductor cargado en las proximidades de otro neutro, cargándose éste por inducción,
se verifica que la fuerza en el transporte de la unidad de carga positiva es menor que antes,
puesto que se origina sobre tal carga una atracción de A mayor que la repulsión que origina la
región B, por estar ésta última zona a mayor distancia de la carga unidad. Al hacerse menor la
fuerza de repulsión, el trabajo realizado en el transporte es menor y el potencial del cuerpo cargado,
disminuye. Como la carga es constante, al ser C = Q/V, la disminución del potencial implica un
aumento de la capacidad.
La capacidad es, por lo tanto, una magnitud característica no solo del cuerpo, sino que está influenciada
por la naturaleza y posición de los cuerpos que le rodean. Para un mismo cuerpo, la capacidad
permanece constante si los cuerpos que le rodean no cambian de posición y no hay modificaciones
en el medio.
En la experiencia de la Fig. XIX-19 la capacidad del cuerpo aislado de toda influencia es C; al
aproximarse el cuerpo AB el valor de C aumenta hasta hacerse C′ (C′>C). Mientras los dos cuerpos
conservan la posición relativa de la parte inferior del dibujo y no hay modificaciones del medio,
la capacidad del primero será C′, aunque modifiquemos la carga o el potencial de cualquiera
de los cuerpos o de los dos.
Obedeciendo a lo anterior se verificará que si una de las armaduras de un condensador está
unida a un generador productor de un potencial constante, el aumento de capacidad implica un
aumento de carga (Q′=C′ V/) y las armaduras adquieren una mayor cantidad de carga, con el
mismo potencial, por el hecho de estar una en presencia de la otra.
XIX – 14. Condensador plano. Condensador esférico
Un CONDENSADOR PLANO es un sistema formado por dos láminas metálicas planas cuya distancia
es pequeña comparada con sus dimensiones (Fig. XIX-20). Su capacidad es:
C
1 2
A
= e 0
d
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siendo A la superficie de cada armadura y d la distancia entre ellas.
En efecto: existiendo en las armaduras del condensador cargas iguales y de signo contrario, se
origina entre ellas un campo prácticamente uniforme y de valor: