Ficha N 4 Capacitores y dielectricos

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Ficha N 4 Capacitores y dielectricos Powered By Docstoc
					UdelaR Facultad de Ciencias   Curso de Física II p/Lic. Física y Matemática               Curso 2010



                                    CAPACITORES Y DIELÉCTRICOS

1.-Condensador o capacitor dispositivo constituido por dos conductores cercanos (placas) que
tienen cargas iguales y opuestas.
a) Establecen configuraciones de campo eléctrico deseadas para diversos fines.
b) Almacenan energía.
c) Junto con otros dispositivos se usan para reducir fluctuaciones de voltaje en fuentes de poder
electrónicas, para transmitir señales pulsante y lograr retardos temporales.

                                                                   Q
                                2.- Capacitancia(C) C                    la capacitancia de un condensador se
                                                                   V
                                define como el cociente de la magnitud de la carga almacenada en una de
                                las placas y la magnitud de la diferencia de potencial entre las mismas.

                                Unidad en sistema SI: Farad (F)                1F=1 C/V



                                3.- Capacitancias (en el vacío)
                                                                                                         0A
                                Capacitor de placas paralelas de área A y separación d: C 
                                                                                                          d
                                Capacitor esférico (radios exterior
                                                          4 0 R E R I
                                RE e interior RI) C 
                                                           RE  RI
                                                                          2 0 L
Capacitor cilíndrico (radios exterior b e interior a) C 
                                                                             b 
                                                                          ln  
                                                                             a
4.- Acoplamiento de capacitores

Paralelo: la diferencia de potencial a través de las placas es la
misma V1=V2=V3=…
C E  C1  C2  C3  ...           QT  Q1  Q2  Q3  ...

Serie: la carga de cada placa es la misma Q  Q1  Q2  Q3  ... V= V1+V2+V3=…
 1   1   1   1                                                                  C1C 2
             ...               si son dos los capacitores: C E 
C E C1 C 2 C3                                                                  C1  C 2




Ficha Nº 4                                                                                                       1
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5.- Condensadores con dieléctricos (de constante
dieléctrica k)
Para una misma diferencia de potencial V, la carga acumulada
aumenta en un factor k. C D  kC 0
                                                        V0  E
                                                   k       0
                                                        VD E D
                                               Al colocarse un dieléctrico de
                                               constante k, aparecen cargas
                                               superficiales inducidas qind cuyo
                                               efecto es debilitar el campo eléctrico original dentro del dieléctrico
                                               (originado por la carga libre q)
                                                        1   k 1
                                               qind  q1    q       o considerando densidades superficiales de
                                                        k  k 
                                                                 1        k 1
                                               carga:  ind   1          
                                                                 k        k 




                                                               
                                                                                      q
6.- Ley de Gauss con dieléctrico                              0 E.ds  q  q' 
                                                                                      k
                                                               S


                    
 0 kE.ds   0 kE.nds q
   S
                   ˆ
                     S
                                       q –carga libre encerrada


7.- Almacenamiento de energía
U=W la energía potencial electrostática es igual al trabajo W para cargarlo
                q (t )                                  Q2
dW  Vdq              dq                W=U=                  (energía almacenada en el campo eléctrico)
                 C                                      2C

                                                                                        dU     k E 2
Densidad de energía de un campo electrostático : u                                            0
                                                                                     dVolumen    2

Energía potencial electrostática de un conductor esférico de radio R y carga Q (en el vacío):

                                       Q
Campo eléctrico: E (r )                                           diferencial de volumen: dVol  4 r dr
                                                                                                              2
                                    4  0 r   2

                                       2                            
                         0                              2
                                                                                   1 Q2 1 Q Q
                                                                   r
                               Q        4 r 2 dr  1 Q                 dr                               QV ( R)
U         udVol                                                                                      
                         2  4  0 r 2 
                                                    2 4  0             2       2 4  0 R 2 4  0 R     2
       Vol           R                                                R




Ficha Nº 4                                                                                                              2

				
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