¿Qué es un capacitor? y Capacitancia

¿Qué es un capacitor? y Capacitancia

En general, un capacitor consta de dos conductores separados, que suelen denominarse placas, aunque no sean planos simples. Si analizamos uno de estos capacitores, podíamos encontrar dos láminas de papel de aluminio separadas por una capa aislante de Mylar (Tereftalato de polietileno).

Las capas intercaladas de papel de aluminio y Mylar pueden enrollarse con otra capa aislante en forma compacta que semeja dos conductores paralelos.

El capacitor de placas paralelas que consta de dos placas conductoras paralelas cada una de área A, separados por una distancia, d, y que se suponen que están en un vacío. El capacitor se carga al colocar una carga +q sobre una placa y una carga –q en la otra placa (no es necesario colocar cargas exactas pero opuestas sobre las dos placas del capacitor para cargarlo; esto se logra con cualquier diferencia de carga. Pero, para efectos prácticos todo el dispositivo debe de permanecer neutro, para lo cual se requieren cargas de la magnitud y signo opuesto sobre las dos placas). Debido a que las placas son conductoras son superficies equipotenciales; así, los electrones sobre las placas se distribuyen ellos mismos de manera uniforme sobre las superficies.

Capacitancia en Dieléctricos y al Vacío.

Los capacitores que hemos analizado esta al vacío entre las placas. No obstante, los capacitores diseñados para aplicaciones comerciales cuentan con material aislante(dieléctrico), entre las dos placas. Este dieléctrico sirve para varias cosas: primero, mantiene la separación entre las placas. Segundo, aísla eléctricamente las dos placas. Tercero, permite que el capacitor mantenga una diferencia más alta que si entre las placas solo hubiera aire. Por último, un dieléctrico aumenta la capacidad del capacitor. Veremos que esta habilidad se debe a la estructura molecular del dieléctrico.

Llenar por completo con un dieléctrico el espacio entre las placas de un capacitor aumenta

la capacidad de este por un factor numérico denominado constante dieléctrica, k. Supondremos

que el dieléctrico llena todo el volumen entre las placas del capacitor, a menos que explícitamente

se diga otra cosa.

La capacitancia, C, de un capacitor que contiene un dieléctrico con constante dieléctrica k

entre las placas está dada por:

[pic 1]

Donde   es la capacitancia del capacitor sin el dieléctrico.[pic 2]

Colocar un dieléctrico entre las placas de un capacitor tiene el efecto de aminorar el campo

eléctrico entre las placas.

La constante  es la permitividad eléctrica del espacio libre, que ya se encontró en la ley de[pic 3]

Coulomb. Al sustituir el factor  por Ꜫ ,la permitividad eléctrica del dieléctrico.[pic 4]

[pic 5]

Observe que esta sustitución de  por  es todo lo que se requiere para generalizar expresiones para la capacitancia:[pic 6][pic 7]

[pic 8]

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