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Física: Capacitancia

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Física: Capacitancia

  1. 1. CAPACITORES
  2. 2. . Son utilizados en los circuitos electrónicos mas variados como filtros, eliminando o atenuando picos de corriente de alta frecuencia. Son dispositivos cuya función fundamental es almacenar energía eléctrica
  3. 3. Cálculo de la Capacitancia C = Capacitancia [F] V Q C  V C FFaradio  FnFFF 96 101101   FpF 12 101  
  4. 4. R
  5. 5.              Qd A Q V QC 0 1 
  6. 6. Capacitancia:
  7. 7. Calcular la capacitancia de un condensador de placas paralelas (cuadrado) con 10 cm de lado y separación de 1 mm d A C 0  22 101,01,01010 mmmcmcmA   mmmd 3 101   m mmF d A C 3 2212 0 10 10/1085,8       nFFC 5,88105,88 9  
  8. 8. Un capacitor lleno de aire está compuesto de dos placas paralelas, cada una de un área de 7.60cm2, separadas por una distancia de 1.8mm. Si se aplica una diferencia de potencial de 20V a estas placas calcule: a) el campo eléctrico entre las mismas, b) la densidad de carga superficial, c) la capacitancia, y d) la carga sobre cada placa. a) E = 11.121 mN/C b) s = 98.42 nC/m2 c) C = 3.74 pF d) Q = 74.8 pC
  9. 9.   b a a b r dr L Q dr rL Q V 00 22 
  10. 10. Un capacitor cargado almacena energía eléctrica. Esta energía será igual al trabajo efectuado para cargarlo. El efecto neto de cargar un capacitor es sacar la carga de una placa y agregarla a la otra. dq C q VdqdU  C Q dq C q dUU QU 2 00 2 1     2 2 2 1 2 1 CV C CV U  QVV V Q U 2 1 2 1 2 
  11. 11. - MISMO POTENCIAL (V) -
  12. 12. - MISMA CARGA (Q) -
  13. 13. 1C 2C a c b 21 2 2 1 1 QQQ C Q C Q C Q eq   21 111 CCCeq  )()( bccaba VVVVVV 
  14. 14. Densidad de energía en un condensador de placas paralelas E d V u d A Ad V Ad CV Ad U u 20 2 0 0 22 22 22                   Es una relación directa entre el campo y energía.
  15. 15. Se introduce un dieléctrico entre las placas de un condensador completamente cargado que está desconectado de su fuente de carga. El dieléctrico llena completamente el espacio entre las placas. El nuevo campo eléctrico comparado con el que había antes es: a. Mayor b. Igual c. Menor CONDENSADOR CON DIELECTRICO
  16. 16. Condensador de Placas Paralelas con Dieléctrico
  17. 17. Qué ocurre con la energía al colocar un dieléctrico dentro de un capacitor ?
  18. 18. Condensador de Placas Paralelas con Dieléctrico K C CO 1 1   Teflón  Papel  Mica  Baquelita  Cerámica
  19. 19. Constantes Dieléctricas
  20. 20. Cuando se aplica una diferencia de potencial de 150V a las placas de un capacitor de placas paralelas, las placas tienen una densidad superficial de 30 nC/cm2. ¿Cuál es el espaciamiento entre las placas?. md 42.4 Ejercicio 1:
  21. 21. Ejercicio 2:
  22. 22. Se tiene un condensador de placas paralelas, cada una con un área de 0.2 m2 y separadas una distancia 1cm. A este condensador se le aplica una diferencia de potencial de V=3000 v hasta que el condensador se carga, después de lo cual se desconecta de la batería y el condensador queda aislado. Luego se llena el condensador con un material dieléctrico de constante desconocida K , y se observa que el potencial disminuye a V' = 1000 voltios. Calcule: a) La capacitancia antes de llenar el condensador con el dieléctrico. b) La carga en cada placa antes y despues de rellenar.
  23. 23. c) La capacitancia luego de colocar el dieléctrico. d) La energía almacenada en el condensador antes y después de rellenarlo. e) Calcular la constante K.
  24. 24. Ejercicio. Un condensador de placas paralelas de área A se llena con tres materiales dieléctricos de constantes K1 , K2 y K3 y de gruesos d1, d2 y d3 como se muestra en la figura. a) Calcular la capacitancia:
  25. 25. b) Calcular la energía total contenida en el condensador: c) Calcular la energía del campo eléctrico en cada uno de los dieléctricos:
  26. 26. Un capacitor esférico es construido de placas metálicas esféricas y concéntricas, de radios Rm y Rext respectivamente. El espacio entre las placas esta inicialmente lleno de aire. Una batería es conectada a las dos placas como se muestra, estableciéndose una diferencia de potencial Vbateria entre ellas. Como resultado, cargas iguales y de signos opuestos +Q y -Q aparecen sobre las placas. a) Calcule la magnitud de la carga Q sobre las placas b)Si el espacio entre las placas esféricas se llena con un material dieléctrico de constante dieléctrica k = 5, mientras se mantiene constante el voltaje de la batería, determine la magnitud de la carga Q sobre las placas. 0 kCC    C..Q 77 10185100415   00 0 0 kQQVV V Q k V Q 
  27. 27. Ejemplo:
  28. 28. Tarea # 1 Dos dieléctricos diferentes llenan cada uno la mitad del espacio entre las placas de un condensador de placas paralelas, según lo mostrado en la figura . Determinar una fórmula para la capacitancia en términos de K1, K2, el área A de las placas , y la separación d .
  29. 29. Tarea #2 Un condensador de placas paralelas de área A = 250 cm2 y separación d = 2.00 mm, se carga a una diferencia potencial V0 = 150 V. Luego la batería se desconecta y una hoja dieléctrica (K = 3.50) de la misma área pero de grueso l = 1.00 mm se coloca entre las placas . Determine: (a) la capacitancia inicial del condensador lleno de aire , (b) la carga en cada placa antes de insertar el dieléctrico, (c) el campo eléctrico en el espacio entre cada placa y el dieléctrico (d) el campo eléctrico en el dieléctrico (e) la diferencia potencial entre las placas después del dieléctrico se agrega (f) la capacitancia con el dieléctrico
  30. 30. Tarea # 3 Para el siguiente conjunto de capacitores, determine: a) La capacitancia equivalente entre X y Y b) La diferencia de potencial entre las placas del capacitor de 4 F conectado entre A y B. (4 PUNTOS)

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