Condensadores[88]

Un  condensador  es  un  dispositivo  capaz  de  almacenar  carga  y  energía.  Está constituido por dos conductores aislados uno del otro y que reciben el nombre de placas.  Un  condensador  típico,  como  el  condensador  de  placas  paralelas,  es  un dispositivo  que  se  constituye  de  dos  placas  conductoras  de  área  A  separadas entre si por una distancia d (Ver Figura No 31).

Si las placas de este condensador las conectamos a un dispositivo de carga, como puede ser una pila o una fuente, se produce una transferencia de carga de una de las  placas  a  otra,  pero  esto  no  dura  siempre,  la  transferencia  de  carga  termina cuando la diferencia de potencial entre las placas, debida a la carga en las mismas que son iguales y opuestas, sea igual a la suministrada por la pila. La cantidad de carga que pueda almacenar el condensador depende de la geometría del mismo, o sea, depende del tamaño de las placas del condensador y la distancia a la que estén  dichas  placas,  y  es  directamente  proporcional  a  la  diferencia  de  potencial aplicada.

La constante de proporcionalidad es la Capacidad: Q = CV

Donde:

Q = la carga almacenada.

C = la capacidad del condensador.

V = Diferencia de potencial (Voltaje suministrado por la fuente)

 

Como ya hemos citado la capacidad depende de la disposición geométrica de las placas  del  condensador.  Esta  capacidad  tiene  una  unidad,  la  cual  en  el  sistema internacional es el Faradio, que se define como:

1 faradio = 1 culombio/voltio

Como  el  Faradio  es  una  unidad  relativamente  grande  se  utilizan  unidades  más pequeñas  como:  microfaradio  (1uF  =  10e-6)  o  el  pico  faradio(1pF  =  10e-9).

 

Cálculo de la Capacitancia

El cálculo de la capacidad no es difícil en principio, ya que partiendo de la carga que se almacena en cada placa, siendo esta en una placa +Q y en la otra -Q, y la diferencia  de  potencial  V  que  hay  entre  ellas. Integrando  el  campo  desde  un conductor al otro se determina entonces la diferencia de potencial V entre ambos. Como la diferencia de potencial es proporcional a la carga, la capacidad C=Q/V no depende de Q ni de V.

Podemos  distinguir  tres  casos  para  los  que  se  puede  calcular  la  diferencia  de potencial, de los cuales sus geométricas son bastantes sencillas. Estos casos son: el condensador de placas paralelas o el condensador cilíndrico. Para el cálculo de la  diferencia  de  potencial  se  puede  hallar,  calculando  primero  el  campo  eléctrico por la Ley de Gauss o la de Coulomb.

Capacidad de un condensador  de placas paralelas

Formado por dos placas de la misma superficie A separadas por una distancia s, pequeña comparada con la longitud y anchura de las placas.   Se dispone de una carga +Q en una placa y –Q en la otra.   Como las placas están muy próximas, el campo en cualquier punto entre las placas (excluyendo los puntos próximos a los bordes) es   aproximadamente   igual   al   campo   debido   a   dos   planos   de   carga infinitos,  iguales  y  opuestos. Cada  placa  contribuye  con  un  campo  uniforme  de  magnitud , resultando así un campo total , siendo σ=Q/A; la carga por unidad de área en cada una de las placas. Como el campo que existe entre  las  placas  de  este  condensador  es  uniforme  (figura  33),  la  diferencia  de potencial entre las placas es igual al campo multiplicado por la separación de las placas, s: 

Siendo

Ε0 = 8.85x10 -12 F / m = 8.85 pF / m