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Electromagnetismo
Indice1.6. Capacitancia. CondensadoresSi
a dos conductores aislados uno del otro se les comunican cargas Capacitancia de un sistema de dos conductores se llama a la magnitud
física que se define como la relación de la carga
En
el sistema SI la unidad de capaitancia se denomina Faradio (F):
La magnitud de la capacitancia depende de la forma y las dimensiones de los conductores y de las propiedades del dieléctrico que separa a los mismos. Existen ciertas configuraciones de los conductores, con las cuales el campo eléctrico resulta concentrado solamente en una región del espacio. Estos sistemas se denominan condensadores, y los conductores que lo componen se denominan placas del condensador. El condensador más simple consiste en un sistema de dos placas planas conductoras, situadas paralelamente una de la otra a una distancia muy pequena en comparación con las dimensiones de las placas y separadas por una capa de dieléctrico. Este tipo de condensadores se denomina plano. El campo eléctrico en un condensador plano principalmente está concentrado en el espacio entre las placas (dibujo 1.6.1); Sin embargo, cerca de los extremos de las placas y alrededor del condensador también surge un campo eléctrico débil, el cual se denomina campo de dispersión. En un gran número de problemas el campo de dispersión se puede despreciar y considerar que el campo eléctrico del condensador plano está enteramente concentrado entre las placas (dibujo 1.6.2). Claro está que en otros problemas la despreciación del campo de dispersión puede conllevar a errores graves, ya que se viola la característica potencial del campo eléctrico.
Cada
una de las placas cargadas del condensador plano forma cerca
de la superficie un campo eléctrico, cuyo módulo de la tensión
se expresa por la relación (ver § 1.3)
De
acuerdo al principio de la superposición, el campo
Dentro
del condensador los vectores
Fuera
de las placas los vectores
Entonces,
la capacitancia del condensador plano es directamente proporcional
al área de las placas e inversamente proporcional a la distancia
entre ellas. Si el espacio entre las placas se rellena de dieléctrico,
entonces la capacitancia del condensador aumenta en e veces:
Como
ejemplos de condensadores con otra configuración diferente de
las placas pueden servir los condensadores esféricos y cilíndricos. Condensador esférico se llama el sistema de dos superficies
esféricas concéntricas de radios
Los
condensadores pueden unirse entre sí formando las baterías de
condensadores. En la conexión en paralelo de lso condensadores (dibujo 1.6.3)
la tensión en los condensadores es igual:
Entonces, en la conexión en paralelo las capacitancias se suman.
En
la conexión en serie (dibujo 1.6.4) las cargas de los dos
condensadores resultan iguales:
En la conexión en serie de condensadores, se suman las magnitudes inversas a las capacitancias. Las fórmulas para las conexiones en serie y en paralelo se cumplen para cualquier cantida de condensadores unidos entre sí formando una batería.
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