Fenómenos de Corriente Continua Agosto 2017

Capacitores

Campo Eléctrico entre dos placas planas paralelas

Capacitors and capacitance Capacitancia es la capacidad que tiene un dispositivo de almacenar carga eléctrica, campo eléctrico y por ende energía potencial eléctrica. La capacitancia, se puede hallar como la razón entre carga almacenda y el voltaje aplicado para cargar el capacitor C = Q/Vab. Un capacitor comercial está conformado por dos conductores separados por un aislante. La capacitancia sólo depende del tamaño, forma de los conductores y del material aislante que se coloque entre ellos.

Tipos de capacitor: Capacitor de placa plana Capacitor de placas paralelas: formado por dos placas conductoras paralelas separadas por una distancia que es pequeña en comparación con sus dimensione. Si hay aire entre las placas la capacitancia es : C = 0A/d. Ver ejemplos: 24.1 y 24.2.

Hallar capacitancia de manera experimental Carga de un capacitor de placa plana

Hallar capacitancia de manera experimental Carga de un capacitor de placa plana

Tipos de Capacitores Capacitor Esférico Capacitor Cilindrico

Asociación de Capacitores en serie Capacitores en serie se conectan como se muestra en la figura 24.8. En serie la capacitancia equivalente es 1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + …

Capacitores en paralelo Capacitores en paralelo, se conectan como se muestra en la figura 24.9, en todos los capacitores, la diferencia de potencial Vab es la misma. La capacitancia equivalente en paralelo es Ceq = C1 + C2 + C3 + … .

Energía Potencial Eléctrica (U) almacenada La energía Potencial almacenada en un capacitpr es: U = Q2/2C = 1/2 CV2 = 1/2 QV. La energía del condensador se almacena en el campo eléctrico entre las placas. La densidad de energía es u = 1/2 0E2. La máquina Z, que se muestra a continuación puede producir hasta 2.9  1014 W, utilizando condensadores en paralelo.

Calculos de capacitancia Halla la capacitancia equivalente

TRANSFERENCIA DE CARGA Y DE ENERGIA ENTRE CAPACITORES Usando la figura 24.12 , estudie los ejemplos 24.7; 24.8 y el 24.9. Se carga el capacitor C1 Q1=C1V= 960 µC. Y U=1/2(QoVo) El C2 está inicialmente descargado. Se Cierra el interruptor S., ¿Cuál es la diferencia de potencial de cada capacitor? ¿Cuál es la energía final del Sistema?

Capacitores con Dieléctricos Un dieléctrico o material aislante, aumenta la capacitancia K veces, si llena completamente el espacio entre las placas, donde K es la constante dieléctrica del material . K = C/C0 > 1. La figura 24.15 (inferior derecha) muestra cómo el dieléctrico afecta el campo eléctrico entre las placas. Table 24.1 en la siguiente diapositiva muestra algunos valores de la constante dieléctrica .

Table 24.1—Some dielectric constants

Ruptura Dieléctrica Si el campo eléctrico es suficientemente fuerte, se produce la ruptura dieléctrica y el dieléctrico se convierte en un conductor . . La resistencia dieléctrica es el campo eléctrico máximo que el material puede soportar antes de que ocurra una avería. Tabla 24.2 muestra la resistencia dieléctrica de unos aislantes.

Molecular model de Carga de Polarización Las Figuras 24,17 (derecha) y 24,18 ( a continuación ) muestra el efecto de un campo eléctrico aplicado en las moléculas polares y no polares .

Molecular model of induced charge - II Figura 24.20 muestra la polarización del dieléctrico y cómo las cargas de polarización disminuyen la magnitud del campo eléctrico resultante.

Ley de Gauss para Campo Eléctrico con Dieléctricos Follow the text discussion of Gauss’s law in dielectrics, using Figure 24.22 at the right. Follow Example 24.12 for a spherical capacitor

Examples with and without a dielectric Refer to Problem-Solving Strategy 24.2. Follow Example 24.10 to see the effect of the dielectric. Follow Example 24.11 to see how the dielectric affects energy storage. Use Figure 24.16 below.

Fuente de fuerza electromotriz

Fuente de fuerza electromotriz An electromotive force (emf) makes current flow. In spite of the name, an emf is not a force. The figures below show a source of emf in an open circuit (left) and in a complete circuit (right).

Diferencia de potencial eléctrico,𝞓V (V) en un conductor El campo eléctrico E1 producido por un ΔV, en el interior del conductor, causa la movilidad “ordenada de los electrones”, en dirección contraria al campo y una densidad de corriente j en el mismo sentido del campo eléctrico. Empieza a existir un exceso de electrones en un extremo y un defecto de electrones en el otro, lo que genera un campo eléctrico E2 opuesto al E1, lo que reduce la corriente Después de un corto tiempo E2 tiene la misma magnitud que E1, por tanto, la corriente se para completamente

Fuente de fuerza electromotriz 𝞮 (V) Mantiene un “movimiento ordenado de carga electrica”, a lo cual se denomina Corriente Electrica (I), la unidad es el Amperio (A), la fem hace trabajo para movilizar la carga dentro de ella en sentido contrario a como fluye en el circuito.

Fuente de fuerza electromotriz 𝞮 (V)

Corriente Eléctrica I (A) Se define Corriente eléctrica a la razón de flujo de carga eléctrica a través de la seccion transversal de un conductor por unidad de tiempo. I = 𝞓Q/ 𝞓t 1A = C/s Corriente típicas: Bombilla eléctrica 1A, reproductor MP3 12 mA, corriente en las neuronas 1 nA, reloj de pulsera 1μA, un rayo 10 kA, microscopio de efecto tunel 10 pA.

Resistividad ρ (Ωm) La resistividad 𝞺(Ωm) , es el grado de oposición que ofrece un material, a la movilidad de los electrones, en virtud de su naturaleza química (densidad de masa y número de electrones de valencia). La unidad es 𝞨m, es el inverso de la conductividad 𝞼, cuya unidad es el Siemens. La resistividad de un material es la razón entre el campo eléctrico y la densidad de corriente : 𝞺 = E/J.

Resistividad ρ (Ωm)

Resistividad ρ (Ωm)

Resistencia Eléctrica R (Ω)

Resistencia Eléctrica R (Ω)

Símbolos para diagramas eléctricos

Calibres de alambres eléctricos