Capacitores y capacitancia

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Física I

Nombre del alumno: Castillo Verdugo Abel.

Grupo: 4AMI.

Docente: Ing. Alicia Yamel Ramírez.

Fecha de entrega: 13/05/2020

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Capacitores y capacitancia.

Los capacitores almacenan carga, y lo que hay dentro de un capacitor son: dos pedazos de material conductor, en este caso metal, papel que se utiliza para hacer que los dos metales no se toquen entre ellos. Si se conecta una batería a dos pedazos de metal sin que se toquen estos almacenaran carga, esto es porque las cargas negativas son atraídas a la terminal positiva de la batería y del otro lado las cargas negativas son repelidas por la terminal negativa, como las cargas negativas dejaron el pedazo de metal entonces ahora este se vuelve positivo y el otro lado será negativo, las dos piezas de metal tendrán la misma cantidad de carga aún si son de diferente tamaño o forma. No todos los capacitores van a almacenar la misma cantidad de carga, Esto es porque la capacitancia de un capacitador es el que indica que tanta cantidad de carga puede guardar. La capacitancia es igual a la cantidad de carga almacenada dividida entre el voltaje que pasa a través de ese capacitor, las unidades son coulombs sobre volts y eso resulta en ser un faradio.

Energía de un capacitor.

Si conectamos una pila a un capacitor este se cargará y puede prender un foco porque cuando está cargado un capacitor no solo almacena carga, sino que también energía. El tipo de energía almacenada en los capacitores es energía potencial eléctrica y su fórmula es E= ½ Q*V. Cada vez que una carga es transferida disminuye la cantidad total de carga almacenada en el capacitor y conforme disminuye la carga del capacitor el voltaje también va a disminuir. Otra fórmula es E= ½ C*V^2, la energía almacenada en un capacitor es directamente proporcional al cuadrado de la tensión aplicada “V”. Esta condición parece indicar que, para un capacitor dado conseguiríamos almacenar mucha energía con el solo hecho de aumentar indefinidamente la tensión aplicada al mismo. La carga de un capacitor puede compararse con la energía cinética desarrollada al comprimir un resorte, este al ser comprimido almacena esa energía como energía potencial que devolverá como energía cinética cuando sea liberado.

Constante de permitividad de un capacitor.

La permitividad (o impropiamente constante dieléctrica) es una constante física que describe cómo un campo eléctrico afecta y es afectado por un medio.

La constante de coulomb, K, depende del medio que rodea las dos cargas. La fuerza disminuye cuando cualquier medio se interpone entre las cargas, así que K adquiere su máximo valor en el vacío. Para hallar K cuando se interpone un medio (no el vacío) entre las cargas se usa lo que denominamos permitividad del medio y se define K en el SI.

La permitividad se representa como ε0.

La permitividad está determinada por la tendencia de un material a polarizarse ante la aplicación de un campo eléctrico y de esa forma anular parcialmente el campo interno del material. La permitividad del vacío ε0 es el cociente de los campos D / E en ese medio. También aparece en la ley de Coulomb como parte de la constante de fuerza de Coulomb, que expresa la atracción entre dos cargas unitarias en el vacío. 1/4 πε0, siendo ε0=8.8541878176* 10-12F/m, donde c es la velocidad de la luz y µ0 es la permeabilidad magnética del vacío. Estas tres constantes están totalmente definidas en unidades del SI. ε=εr*ε0=()

Dieléctrico en capacitores.

El beneficio de insertar un material no conductor entre las dos piezas de metal es que siempre va a incrementar la capacitancia del capacitor, a ese material no conductor se le conoce como dieléctrico. El material dieléctrico está conformado por átomos y moléculas las cuales cuando se colocan entre las placas de un capacitor cargado las cargas negativas en el material dieléctrico se van a sentir atraídas hacía las cargas positivas de la placa del capacitor, pero no alcanzan a llegar ya que el dieléctrico no es conductor, estas cargas negativas si se pueden cambiar de lugar o alinearse hacía la placa positiva, gracias a esto los átomos y moléculas del material dieléctrico se vuelvan polarizadas. La capacitancia incrementa porque se reduce el voltaje entre las placas del capacitor, entonces se podría decir que al aumentar la capacitancia se disminuye el voltaje gracias al dieléctrico, si se dejará conectada la batería la carga y la capacitancia subirían y el voltaje se mantendría y para calcular cuánto más aumento la carga se ocupa la constante dieléctrica (K) y su fórmula es C= K*C.    

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