Inicio » Física » Capacitancia

Capacitancia

La Capacitancia es una de las propiedades de los condensadores eléctricos. Los Condensadores son dispositivos que almacenan carga eléctrica, y se utilizan comúnmente en una gran variedad de circuitos eléctricos.

Los condensadores se usan, por ejemplo, para sintonizar la frecuencia en los radio-receptores. Además, como filtros en las fuentes de poder. Para eliminar el chisporroteo en los sistemas de ignición de los automóviles. Como dispositivos de almacenamiento de energía en las unidades electrónicas de destello.

Básicamente, un condensador consta de dos conductores que poseen cargas iguales pero de signo opuesto. La capacitancia dada en un dispositivo depende de su geometría y del material que separa a los conductores, llamado Dieléctrico.

Un Dieléctrico es un material aislante que tiene propiedades eléctricas distintivas, las cuales pueden comprenderse mejor considerando las propiedades de los átomos.

¿Qué es la Capacitancia?

Para comprender mejor la Capacitancia, se consideran dos conductores que tienen una Diferencia de Potencial V entre ellos, y se supone que los dos conductores tienen cargas iguales y de signo opuesto.

Esto se puede lograr conectando los dos conductores descargados a las terminales de una batería. Una combinación de conductores así cargados es un dispositivo conocido como Condensador.

Capacitancia aplicada en Radio-receptores

La Diferencia de Potencial V es proporcional a la carga Q en el condensador. La Capacitancia C de un condensador se define como la razón de la magnitud de la carga en cualquiera de los dos conductores a la Diferencia de Potencial entre ellos.

C = Q / V

Por definición, la Capacitancia es siempre una cantidad positiva. Además, como la Diferencia de Potencial aumenta al aumentar la carga almacenada en el condensador, la razón Q/V es una constante para un condensador dado.

Por lo tanto, la capacitancia de un dispositivo es la medida de su capacidad de almacenar carga y energía potencial eléctrica.

Unidades de la Capacitancia

Las Unidades de la Capacitancia en el Sistema internacional son el Coulomb por Volt (C/V). La unidad en el Sistema internacional para la Capacitancia es el Faradio (F), en honor a Michael Faraday. Es decir:

Capacitancia = 1 F = 1 C/V

El Faradio es una unidad muy grande de capacitancia; en la práctica, los dispositivos típicos tienen capacitancias que van desde microfaradio (1 μF = 10-6 F) hasta picofaradio (1 pF = 10-12 F). Como una nota práctica, los condensadores tienen etiquetas que marcan mF para microfarad y mmF para micromicrofarad (ó picofarad).

La Capacitancia depende del arreglo geométrico de los conductores. Para mostrar este punto, se determina la Capacitancia de un conductor esférico aislado de radio R y carga Q. El segundo conductor se puede considerar como un cascarón esférico hueco concéntrico de radio infinito. Ya que el potencial de la esfera es kQ/R (donde V=0 en el infinito) su capacitancia está dada por:

C = Q / V

C = Q / (kQ/R)

C = R / k = 4πε0R

Esto demuestra que la capacitancia de una esfera cargada aislada es proporcional a su radio y que es independiente tanto de la carga como de la diferencia de potencial. Por ejemplo, una esfera metálica aislada de radio 0.15m tiene una capacitancia de:

C = 4πε0R = 4π(8.85x10-12C2/Nm2)(0.15 m) = 17 pF

Cálculo de la Capacitancia

La Capacitancia de un par de Conductores cargados con cargas opuestas puede ser calculada de la siguiente manera. Se supone una carga de magnitud Q, y la Diferencia de Potencial V se determina mediante técnicas experimentales.

Así, simplemente se utiliza C = Q / V para evaluar la capacitancia. Como podría esperarse, el cálculo de la capacitancia es relativamente fácil si la geometría del condensador es simple.

Tres geometrías son usuales en los conductores: Dos placas paralelas, Dos cilindros concéntricos y dos esferas concéntricas. En estos ejemplos se supondrá que la carga en los conductores está separada por vacío, que es el dieléctrico.

Capacitor en forma física

Ejemplos de Capacitancia

1.- Calcular la Capacitancia en un Condensador cuyos conductores tienen una carga de 1.15x10-10 Coulomb y una Diferencia de Potencial de 110V.

C = Q / V

C = (1.15x10-10 C) / (110 V)

C = 1.0454x10-12 F

C = 1.0454 pF

2.- Calcular la Capacitancia en un Condensador cuyos conductores tienen una carga de 1.64x10-10 Coulomb y una Diferencia de Potencial de 110V.

C = Q / V

C = (1.64x10-10 C) / (110 V)

C = 1.4909x10-12 F

C = 1.4909 pF

3.- Calcular la Capacitancia en un Condensador cuyos conductores tienen una carga de 1.38x10-10 Coulomb y una Diferencia de Potencial de 110V.

C = Q / V

C = (1.38x10-10 C) / (110 V)

C = 1.2545x10-12 F

C = 1.2545 pF

4.- Calcular la Capacitancia en un Condensador cuyos conductores tienen una carga de 1.42x10-10 Coulomb y una Diferencia de Potencial de 110V.

C = Q / V

C = (1.42x10-10 C) / (110 V)

C = 1.2909x10-12 F

C = 1.2909 pF

5.- Calcular la Capacitancia en un Condensador cuyos conductores tienen una carga de 1.08x10-10 Coulomb y una Diferencia de Potencial de 110V.

C = Q / V

C = (1.08x10-10 C) / (110 V)

C = 0.9818x10-12 F

C = 0.9818 pF

6.- Calcular la Capacitancia en un Condensador cuyos conductores tienen una carga de 1.65x10-10 Coulomb y una Diferencia de Potencial de 110V.

C = Q / V

C = (1.65x10-10 C) / (110 V)

C = 1.5x10-12 F

C = 1.5 pF

7.- Calcular la Capacitancia en un Condensador cuyos conductores tienen una carga de 2.02x10-10 Coulomb y una Diferencia de Potencial de 110V.

C = Q / V

C = (2.02x10-10 C) / (110 V)

C =1.8363 x10-12 F

C = 1.8363 pF

8.- Calcular la Capacitancia en un Condensador cuyos conductores tienen una carga de 2.14x10-10 Coulomb y una Diferencia de Potencial de 110V.

C = Q / V

C = (2.14x10-10 C) / (110 V)

C =1.9454 x10-12 F

C = 1.9454 pF

9.- Calcular la Capacitancia en un Condensador cuyos conductores tienen una carga de 2.56x10-10 Coulomb y una Diferencia de Potencial de 110V.

C = Q / V

C = (2.56x10-10 C) / (110 V)

C = 2.3272x10-12 F

C = 2.3272 pF

10.- Calcular la Capacitancia en un Condensador cuyos conductores tienen una carga de 2.80x10-10 Coulomb y una Diferencia de Potencial de 110V.

C = Q / V

C = (2.80x10-10 C) / (110 V)

C = 2.5454x10-12 F

C = 2.5454 pF

¡Ayúdanos a ayudarte! Por favor comparte este artículo.

   
Por : Morris

Búsqueda:

Deja un comentario

Tweet