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CAPACIDAD

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CAPACIDAD

CONDENSADORES
- Constituido por un sistema de dos conductores portadores de cargas iguales y opuestas
- PROCEDIMIENTO DE CARGA: Un condensador se carga distribuyendo una carga de un conductor a otro, por lo que uno de estos que con carga +Q y el otro -Q
  - Al momento de referirse a la carga del condensador, esto hace referencia a la carga de cualquiera de los conductores.
- CÁLCULO DE LA CAPACIDAD
  - Se sitúa cargas iguales y opuestas en los conductores y se procede a determinar la diferencia potencial en base al campo eléctrico que se genera entre ellos.
    - PRIMER CONDENSADOR
      - Botella de Leyden
CONCEPTO: Un condensador es un dispositivo que consta de dos conductores, en donde uno posee carga Q y el otro -Q. Conociéndose como capacidad del condenador a la relación que guarda la carga y la diferencia de potencial
- POTENCIAL DE UN ÚNICO CONECTOR AISLADO: Este contiene una carga Q que es proporcional a esta y guarda dependencia en cuanto al tamaño y forma del conductor.
  - A mayor superficie del conductor mayor cantidad de carga que puede almacenar un determinado potencial
- INDEPENDENCIA DE Q y V: El potencial al ser proporcional a la carga no depende de la carga ni del voltaje
  - CAPACIDAD DE UN CONDUCTOR ESFÉRICO
  - Unidades: farad (F), en honor al físico Michael Faraday
    - 1F = 1 C/V
      - El farad al ser considerada una unidad grande, se hace uso de submúltiplos como el microfarad o picofarad
        1uF = 10 ^ -6 F
        1pF = 10 ^ -12 F
CONDENSADORES DE PLACAS PARALELAS
- CONSTITUCIÓN: Es de los condensadores más comunes, formado por dos placas conductoras paralelas de gran tamaño
  - A = área de cada placa
  - d = distancia de separación
  - El campo entre las placas en cualquier punto es aproximadamente igual
CONDENSADORES, BATERÍAS Y CIRCUITOS
- ASOCIACIÓN DE CONDENSADORES
  - CONECTADOS EN PARALELO
    - Los condensadores están colocados uno al lado del otro con sus placas positivas juntas y sus placas negativas juntas.
      - Cuando se conectan condensadores en paralelo, la capacidad total del sistema aumenta.
        CAPACIDAD EQUIVALENTE DE CONDENSADORES EN PARALELO
  - CONDENSADORES EN SERIE
    - Configuración en la cual el terminal positivo de un condensador se conecta al terminal negativo del siguiente condensador, y así sucesivamente.
      - Cuando se conectan condensadores en serie, la capacidad total del sistema disminuye.
        CAPACIDAD EQUIVALENTE DE CONDENSADORES EN SERIE CON LA MISMA CARGA
- La diferencia de potencial entre los bornes es el voltaje característico de la batería
  - VOLTAJE ENTRE BORNES EN CIRCUITO ABIERTO
    - Debido a cierto proceso se da la reducción de carga en los terminales lo que hace que la potencia inicial disminuya entre bornes de la misma
      - Este decrecimiento tiene como efecto una transferencia de carga de un terminal al otro con el objetivo de mantener el potencia incial
ALMACENAMIENTO DE LA ENERGÍA
- ENERGÍA DEL CAMPO ELECTROSTÁTICO
  - Cuando el condensador se carga se genera un campo eléctrico entre las placas, donde la energía almacenada reside en este campo, denotando así su nombre de "energía del campo electostático".
    - La energía por unidad de volumen es la densidad de energía
      - La energía por unidad de volumen del campo electrostático es proporcional al cuadrado del campo eléctrico.
  - DENSIDAD DE UN CONDCUTOR ESFÉRICO
- Al cargarse un condensador se da la transferencia de electrones del conductor cargado positivamente al que esta negativo.
  - SITUACIÓN: Dos conductores descargados que no se encuentran en contacto. La diferencia de potencial en el proceso de carga del condensador sera V = q/c
    - La suma de los incrementos de esta energía es la energía potencial
      - EXPRESIÓN FINAL PARA LA ENERGÍA ALMACENADA EN UN CONDENSADOR
CONDENSADORES CILÍNDRICOS
- CONSTITUCIÓN: Consta de un pequeño alambre o cilindro conductor de cierto radio y una corteza con mayor radio
  - EJEMPLO: Cable coaxial, utilizado en la televisión por cable
  - Las características de transmisión del cable dependen de la capacidad por unidad de longitud
DIELÉCTRICOS
- ENERGÍA ALMACENADA EN PRESENCIA DE UN DIEL+ECTRICO
  - REPRESENTACIÓN
    - Expresión en base al área y la separación de placas
- Un material no conductor se lo denomina dieléctrico
  - Cuando se aplica un campo eléctrico externo a un dieléctrico, los átomos o moléculas en su estructura se polarizan, lo que significa que sus cargas positivas y negativas se separan, creando un dipolo eléctrico.
    - Esta polarización se abre al campo eléctrico aplicado y disminuye la intensidad de la corriente eléctrica.
      - CAMPO ELÉCTRICO EN EL INTERIOR DE UN DIELÉTRICO
      - EFECTO DE UN DIELÉTRICO SOBRE LA CAPACIDAD
ESTRUCTURA MOLECULAR DE UN DIELÉCTRICO
- Están compuestos por átomos y/o moléculas que tienen una distribución asimétrica de cargas eléctricas.
  - En algunos dieléctricos, como el agua, la polaridad se debe a la diferencia de electronegatividad entre los átomos que componen la molécula.
    - Es importante destacar que la estructura molecular de un dieléctrico influye en sus propiedades eléctricas, como la constante dieléctrica y la resistividad eléctrica.
      - CANTIDAD DE CARGA LIGADA
        Guarda relación con la constante eléctrica y la densidad de la carga libre de las placas
        La densidad de carga ligada es siempre menor que la densidad de carga libre
      - EFECTO PIEZOELÉCTRICO Y PIROELÉCTRICO
        El efecto piezoeléctrico se refiere a la capacidad de ciertos materiales eléctricos para generar una carga cuando se les aplica una presión mecánica o se someten a una deformación.
        El efecto piroeléctrico se refiere a la generación de una carga eléctrica en ciertos materiales cuando experimentan cambios en la temperatura. Al calentar o enfriar un material piroeléctrico, se produce una variación en la distribución de las cargas eléctricas dentro de su estructura, lo que da lugar a la generación de un campo eléctrico.