FÍSICA II GRADO Ingeniería Mecánica Escuela Politécnica Superior Universidad de Sevilla FÍSICA II GRADO Ingeniería Mecánica Tema 2. Conductores y dieléctricos. Condensadores. Prof. Norge Cruz Hernández

Tema 2. Conductores y dieléctricos. Condensadores. (3 horas) 2.1 Introducción 2.2 Conductores en equilibrio electrostático. Distribución de carga. Campo y potencial. 2.3 Condensadores. Capacidad de un condensador. 2.4 Asociación de condensadores: serie y paralelo. 2.5 Energía electrostática de un condensador. 2.6 Dieléctricos. Polarización de los dieléctricos. 2.7 Teorema de Gauss generalizado.

Bibliografía Clases de teoría: - Física Universitaria, Sears, Zemansky, Young, Freedman ISBN: 970-26-0511-3, Ed. 9 y 11. Clases de problemas: -Problemas de Física General, I. E. Irodov Problemas de Física General, V. Volkenshtein Problemas de Física, S. Kósel Problemas seleccionados de la Física Elemental, B. B. Bújovtsev, V. D. Krívchenkov, G. Ya. Miákishev, I. M. Saráeva. Libros de consulta: Resolución de problemas de física, V.M. Kirílov.

2.3 Condensador. Capacidad de un condensador. Cuando hacemos esta acción, estamos realizando un trabajo contra el campo eléctrico, es decir, estamos almacenando energía potencial eléctrica. Condensador: es un dispositivo que almacena energía eléctrica y carga eléctrica.

Trataremos conductores cargados con igual carga en valor absoluto, pero consigo cambiado. La relación entre la carga de cada conductor y la diferencia de potencial entre los dos conductores depende únicamente de características geométricas y del material intermedio entre los conductores. Esta relación es la capacitancia del condensador: La unidad en SI es el farad (F), en honor al físico inglés Michael Faraday.

condensador de placas paralelas en el vacío

Calculemos el área de las placas de un condensador de placas paralelas (en el vacío) con capacitancia de 1 F y la distancia entre sus placas es de 1 mm. enorme !!!!!!

condensador esférico

condensador cilíndrico

2.4 Asociación de condensadores: serie y paralelo. En un circuito eléctrico, un condensador se representa con el símbolo: condensadores en serie condensadores en paralelo

condensadores en serie

condensadores en paralelo

red de condensadores

condensadores en serie

2.5 Energía electrostática de un condensador. Cuando hacemos esta acción, estamos realizando un trabajo contra el campo eléctrico, es decir, estamos almacenando energía potencial eléctrica.

Le energía potencial elástica almacenada el resorte de una pistola se usa en accionar la aguja percutora y golpear el proyectil. La energía potencial eléctrica almacenada en el condensador de una cámara fotográfica, se emplea para accionar el flash.

energía almacenada en un condensador de placas paralelas en el vacío densidad de energía en el vacío

2.6 Dieléctricos. Polarización de los dieléctricos. Condensador: es un dispositivo que almacena energía eléctrica y carga eléctrica.

Cargamos con carga Q un condensador formado por dos placas paralelas con vacío entre ellas. Medimos la diferencia de potencial entre las placas y obtenemos un valor V0. Colocamos un material no conductor entre las placas paralelas.

Dieléctrico: material no conductor. Un material dieléctrico entre las placas de un condensador: Aumenta la capacitancia del condensador. Actúa como barrera física para que no contacten las placas del condensador.

constante dieléctrica Calculemos la relación entre las dos capacitancias: constante dieléctrica

Carga inducida y polarización

manteniendo la carga en las placas del condensador

permitividad eléctrica

capacitancia de un condensador con dieléctrico

energía almacenada en un condensador con dieléctrico densidad de energía en el dieléctrico

ruptura de un dieléctrico Si aumentamos la diferencia de potencial a la que sometemos un condensador, existe un valor máximo nominal donde el dieléctrico permite el paso de cargas entre las placas del condensador. Ruptura de un dieléctrico en un bloque de Plexiglás. Ha quedado grabado el flujo de las cargas.

modelo molecular de la carga inducida (moléculas polares)

modelo molecular de la carga inducida (moléculas no polares)

introducimos dieléctrico se induce carga