f_t_septima_edicion

Resumen
El almacenamiento de cargas eléctricas es un proceso necesario
cuando se requiere suministrar grandes cantidades de
energía eléctrica para satisfacer la demanda de un mundo industrial
moderno. En este capítulo estudiamos los principios
básicos que determinan la cantidad de carga que es posible almacenar
en los condensadores. Hemos analizado la inserción
de condensadores en los circuitos eléctricos y los factores que
afectan la distribución de la carga en esos circuitos. A continuación
se resumen los conceptos fundamentales.
° La capacitancia es la razón de la carga Q al potencial V
para un conductor concreto. En el caso de dos placas con
cargas opuestas, la O se refiere a la carga en cada placa y
la V a la diferencia de potencial entre ellas.
C =
1 farad (F)
1 coulomb (C)
1 volt (V)
Capacitancia
La rigidez dieléctrica es el valor de E para el cual un material
específico deja de ser aislador y se convierte en conductor.
En el caso del aire, dicho valor es
E = -kQ f = 3 X * 106
r
N/C
Rigidez dieléctrica del aire
En un condensador de placas paralelas, el material que se
encuentra entre las placas se conoce como dieléctrico. La
inserción de dicho material produce un efecto en el campo
eléctrico y el potencial entre las placas. Por tanto, su presencia
cambia la capacitancia. La constante dieléctrica K
para un material en particular es la razón de la capacitancia
con el dieléctrico C a la capacitancia para un vacío CQ.
K
C_
Q
K = — Vb E0
V
K = — E
Constante dieléctrica
La permitividad de un dieléctrico es mayor que la permitividad
de un vacío por un factor igual a la constante
dieléctrica. Por esta razón, K se conoce a veces como la
permitividad relativa.
K = —
€
6o
y 0
m
La capacitancia de un condensador de placas paralelas
depende del área superficial A de cada placa, de la separación
entre las placas, d, y de la permitividad o constante
dieléctrica. La ecuación general es
C = Ke o A
Capacitancia
Para un vacío, K = 1 en la relación anterior.
Los condensadores se pueden conectar en serie, como se
muestra en la figura 26.11, o en paralelo, como en la figura
26.12.
a. Para conexiones en serie, la carga de cada condensador
es igual que la carga total, la diferencia de potencial a
través de la batería es igual a la suma de las caídas de
voltaje en cada condensador, y la capacitancia neta se
halla mediante
Q t = Q i = Q i ~ Q í
vT= v¡ + v2 + y3
c. ~C\ C~2 C3
Conexiones
en serie
b. En conexiones en paralelo, la carga total es igual a la
suma de las cargas a través de cada condensador, la caída
de voltaje a través de cada condensador es igual que
la caída correspondiente a través de la batería, y la capacitancia
efectiva es igual a la suma de las capacitancias
individuales
Qt ~ Q\ + Q2 + Q¡
1!
z? ll
c = Ci + C2 + C3
Conexiones
en paralelo
La energía potencial almacenada en un condensador cargado
se determina mediante cualquiera de las relaciones
siguientes:
en = 8.85 X 10“ 1 2 C7N • m2
Cuando C se expresa en farads, V en volts y Q en coulombs,
la energía potencial estará expresada en joules.
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