Condensadores

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INTRODUCCION

EL trabajo a continuación trata de explicar en todos sus sentidos en qué consiste un condensador eléctrico viendo diferentes ámbitos de este, ya sea en procesos de carga y descarga, conservación de la carga eléctrica y de la energía.

Un capacitor es base para circuitos electrónicos, como sistemas de radio, televisión, teléfonos, detectores de metales y equipos de audio.

Antiguamente se trataba a la electricidad como un fluido. Al acumular carga se hablaba de “condensar carga eléctrica” y al acumulador de carga se le llama “condensador”. En inglés también se usaba “condenser” (desde que volta lo llamo así en 1782), hasta que fue reemplazado por “capacitor”. Análogamente, en este contexto se usa “capacitancia” o bien “capacidad eléctrica” (en vez de decir solamente “capacidad”, que se reserva por volumen).

Invención del capacitor:

Tratando de aislar la electricidad, el jurista, sacerdote luterano y físico alemán Ewald Geroge Von Kleist (1700-1748) descubrió en 1745 que una jarra con agua y un conductor central acumulaban carga eléctrica.

¿Por qué es esto tan importante? Como en otros campos de investigación científica, para avanzar en el estudio de la electricidad, a mediados del siglo XVIII hacía falta poder realizar tres cosas fundamentales con las cargas eléctricas:

1) Generales de forma continua y controlada

2) Acumularlas en forma confiable

3) Cuantificarlas

Los experimentos con corrientes se harán mucho mas tarde. Tendrán que esperar a que el físico italiano Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (1745-1827) inventara la primera pila eléctrica en 1800.

Al año siguiente (1746), el científico holandés Pieter van Musschenbroek (1692-1767), quien había sido estudiante de Gravesnade, reinventa la jarra de von Kleist en Leiden. Este instrumento, denominado LEYDEN JAR (botella de leiden), fue el precursor del capacitor.

Entre 1747 y 1756 el magistrado y físico polaco Daniel Gralath (1708-1767) publicó en Alemania “historia de la electricidad” en tres tomos. Graslath mejora el diseño de la botella de leiden y demostrar sus efectos en cadenas de personas. Fue el primero en inventar el concepto de “acumuladores en serie”, usando “batería” de botellas de leiden.

El estadounidense Benjamin Franklin (1706-1790), además de ser un gran estadista, fue un inventor y científico notable. Entre otras cosas, trabajó en el enfriamiento por evaporación y en la conducción del calor. Franklin observó que las tormentas no siempre siguen la dirección del viento que se mide en tierra (algo nuevo para la Meteorología de la época). Junto con el matemático y físico suizo Leonhard Euler (1707-1783), Franklin fue uno de los pocos científicos importantes que defendió la Teoría Ondulatoria de la Luz, que el científico holandés Christiaan Huygens (1629-1695) postuló en 1678 en "Treatise on light", y que en general, la comunidad científica no tomó en cuenta hasta que el científico y egiptólogo británico Thomas Young (1773-1829) publicó sus experimentos ("Experiments and Calculations Relative to Physical Optics") en 1803.

Franklin denominó (por primera vez) "positivas" y "negativas" a las cargas de cada tipo (hasta entonces solo llamadas "vítreas" y "resinosas"), y (aunque estuvo equivocado acerca de su naturaleza cuando postuló que eran el mismo fluido pero con diferente presión), observó correctamente que las cargas no estaban en el dieléctrico de la botella, sino en las paredes del recipiente mismo. También descubrió el "efecto punta" (inventando el pararrayos), postuló la conservación de la carga (una de las grandes leyes de conservación de la Naturaleza), y que los rayos entre nubes y tierra están compuestos por cargas eléctricas.

En 1750 Franklin publicó cómo se podía demostrar experimentalmente la "electricidad atmosférica", recogiendo cargas de las nubes durante alguna tormenta (a través de un "volantín", "barrilete" o "cometa"). Franklin sabía del peligro por la descarga de un rayo y también propuso una verificación alternativa donde usaba el concepto de descarga a tierra.

El francés Thomas-François Dalibard tradujo la propuesta y realizó el experimento el 10 de Mayo de 1752 en Francia. Cargó varias botellas de Leiden y obtuvo chispas de una nube, usando una barra de 12 m de hierro conectada a tierra, demostrando que su amigo estadounidense tenía razón.

Quince años más tarde, el teólogo, político, educador y científico inglés Joseph Priestley (1733-1804) describió el experimento de Franklin, cuando publicó en 1767 "History and Present Status of Electricity". Sin embargo hay desacuerdos sobre si Franklin realmente realizó el famoso experimento. Si lo hizo, tal vez fue el 15 de Junio de 1752 en Philadelphia, pero no haciendo pasar la descarga a través suyo, sino estando aislado (En el actualmente popular programa de la televisión llamado Mythbusters -"Cazadores de Mitos"- se concluyó que seguramente Franklin se habría electrocutado de haber realizado el experimento en la forma originalmente propuesta).

CONDENSADORES

Un sistema de dos conductores portadores de cargas iguales y opuestas constituye un condensador.

Se denomina condensador al dispositivo formado por dos conductores cuyas cargas son iguales pero de signo opuesto.

Capacitancia:

Decimos que el capacitor está cargado si sus placas contienen cargas +q y –q iguales y opuestas, respectivamente. Nótese que no es la carga neta en el capacitor, la cual es cero. En nuestro estudio sobre capacitores denotamos con que el valor absoluto de la carga en cualquier placa; esto es, que representa una magnitud únicamente, y el signo del la carga en una placa debe especificarse.

Podemos cargar un capacitor conectando las dos placas a las terminales opuestas de una batería, puesto que las placas son conductoras, también equipotenciales, y la diferencia de potencial de la batería aparecerá en las placas. Al cargar el capacitor, la batería aparecerá en las placas. Al cargar el capacitor, la batería transfiere a las dos placas cargas iguales y opuestas. Por conveniencia a la magnitud de la diferencia

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