Fenómenos de Corriente Continua Luz Aída Sabogal Tamayo Marzo 2018

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 (FEM)

Fuente de fuerza electromotriz FEM (V) Es un dispositivo que transforma un tipo o tipos de energía en energía eléctrica y hacer que la corriente fluya por un circuito. (se recalca que no es una fuerza en términos de Newton) En la figura de la Izquierda se muestra una fem en circuito abierto y en la de la derecha un fem en circuito cerrado

Corriente Eléctrica I (A) La fem, mantiene un “movimiento ordenado de carga eléctrica”, la cual se denomina corriente Eléctrica (I), cuya unidad es el Amperio (A), dado que hacer trabajo para movilizar la carga dentro de ella en sentido contrario a como fluye en el circuito. Se define Corriente Eléctrica a la razón de flujo de carga eléctrica a través de la sección transversal de un conductor por unidad de tiempo I = 𝞓Q/ 𝞓t La resistividad y Resistencia de los materiales a través de los cuales fluye la carga, determinan el valor de la corriente. 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 de un material es el grado de oposición que ofrece éste, a la movilidad de carga, en función de su naturaleza química, densidad de masa y temperatura. La resistividad de un material es la razón entre el campo eléctrico en el material y la densidad de corriente en él, esto es:  = E/J. La conductividad (σ), es el inverso de la su resistividad (). La table 25.1 shows the resistivity of various types of materials.

RESISTIVIDAD Y TEMPERATURA

RESISTIVIDAD Y TEMPERATURA La resistividad depende de la temperatura. Ver Figura 25.6 La table 25.2 muestra los coeficientes de temperatura 𝝆= 𝝆 𝑶 (𝟏± 𝜶𝞓𝑻

RESISTIVIDAD ELÉCTRICA R () La resistencia eléctrica es el grado de oposición del material a la corriente eléctrica, en función de su resistividad (), su tamaño y geometría. También depende de la temperatura La resistencia eléctrica de un conductor de sección transversal constante es R = L/A. El potencial eléctrico a través del conductor es V = IR. Como V es directamente proporcional a I, entonces la razón, o sea R es constante La ecuación V = IR es llamada regla de OHM. Pero la Regla de Ohm lo que dice es que los materiales Óhmicos presentan resistividad y resistencia constante ver grafica siguiente

CIRCUITO RESISTIVO MÍNIMO EN D.C. 𝑽 𝒂𝒃 =−𝒓𝑰+𝞮

CÓDIGO DE COLORES PARA HALLAR RESISTENCIA ELÉCTRICA (R ()) En el dibujo un resistor que tiene una Resistencia de 5.7 kΩ con una tolerancia of ±10%. 𝑹= 𝑹 𝑶 (𝟏± 𝜶𝞓𝑻