CAPACITANCIA Y DIELECTRICOS

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
Electricidad y Magnetismo 
(EyM)
“CAPACITANCIA Y DIELECTRICOS”
PROFESOR:
TIBURCIO LEONCIO HERNANDEZ LEON		
ALUMNO:
CONTRERAS LUGO DANIEL 
GRUPO:
2CV10
FECHA DE ENTREGA: 
12/ABRIL/2021
CAPACITANCIA Y DIELECTRICOS
-CAPACITOR:
Un capacitor es un aparato que sirve para almacenar energía eléctrica; por lo general, consiste en dos objetos conductores (placas u hojas), colocados uno cerca del otro, pero sin tocarse. Los capacitores son ampliamente utilizados en circuitos electrónicos. Permiten almacenar energía eléctrica que habrá de usarse posteriormente (por ejemplo, en el flash de una cámara fotográfica y para almacenar energía en computadora cuando falla la corriente eléctrica).
En los circuitos eléctricos el capacitor se simboliza de la siguiente manera:
-CAPACITANCIA:
La capacitancia C de un capacitor se define como la razón de la magnitud de la carga en cualquiera de los conductores a la magnitud de la diferencia de potencial entre dichos conductores:
Por definición, la capacitancia siempre es una cantidad positiva.
El farad es una unidad de capacitancia muy grande. En la práctica, los dispositivos representativos tienen capacitancias con intervalos entre microfarads (10-6 F) a picofarads (10−12 F). Para representar los microfarads utilice el símbolo μF.
-CALCULO DE CAPACITANCIA:
1.- La situación más común es que de dos conductores, solo un conductor también tenga capacitancia. Por ejemplo, imagine un conductor esférico con carga. Las líneas del campo eléctrico alrededor de este conductor son exactamente las mismas que si se tratara de una cubierta conductora esférica de radio infinito, concéntrico con la esfera, y con una carga de la misma magnitud, pero de signo opuesto. Por tanto, identifique esta cubierta imaginaria como el segundo conductor de un capacitor de dos conductores. El potencial eléctrico de una esfera de radio a es simplemente ke Q/a, y si V = 0 en el caso de la cubierta infinitamente grande, tiene:
2.- Un conductor cilíndrico sólido, de radio a y carga Q, es coaxial con una cubierta cilíndrica de grosor despreciable, radio b > a. Encuentre la capacitancia de este capacitor cilíndrico si su longitud es ℓ >> b.
La capacitancia depende de los radios a y b, y es proporcional a la longitud de los cilindros. La ecuación muestra que la capacitancia por unidad de longitud de una combinación de conductores cilíndricos concéntricos es:
-DIELECTRICOS:
La mayoría de los capacitores tienen un material no conductor o dieléctrico entre sus placas conductoras. Un tipo común de capacitor emplea tiras largas de hojas (láminas) metálicas como placas, separadas por tiras de hojas de materiales plásticos, como Mylar. Estos materiales dispuestos en forma de emparedado se enrollan para formar una unidad capaz de proveer una capacitancia de varios microfarads en un paquete compacto, como se muestra a continuación:
Esto cumple varios propósitos. Primero que nada, los dieléctricos tienen un rompimiento eléctrico (lo que permite que la carga eléctrica fluya) menos rápido que en el aire, así que pueden aplicarse mayores voltajes sin que pase la carga a través de la separación. Más aún, un dieléctrico facilita que las placas se localicen más cerca una de la otra sin tocarse, lo que da lugar a un incremento en la capacitancia, porque la distancia es menor. Por último, se encuentra de manera experimental que si un dieléctrico llena el espacio entre los dos conductores, se incrementa la capacitancia en un factor K conocido como la constante dieléctrica.
donde C0 es la capacitancia cuando el espacio entre los dos conductores del capacitor es un vacío, y C es la capacitancia cuando el espacio se ha llenado con un material con constante dieléctrica K.
La siguiente tabla indica los valores de la constante dieléctrica para varios materiales. También se muestra en la tabla el esfuerzo dieléctrico (también conocido como resistencia dieléctrica o intensidad dieléctrica), que corresponde al campo eléctrico máximo permitido antes de que ocurra el rompimiento eléctrico (es decir, que fluya la carga).
Para un capacitor de placas paralelas:
el espacio entre las placas se analizará brevemente en el ejemplo 24-11.) La cantidad Kϵ0 aparece tan a menudo en las ecuaciones que definimos una nueva cantidad:
llamada la permitividad del material. Así que la capacitancia de un capacitor de placas paralelas puede escribirse como:
-CALULO DE UN DIELECTRICO:
Un capacitor de placas paralelas, lleno con un dieléctrico con K=3.4, se conecta a una batería de 100 V. Después de que el capacitor se carga por completo, se desconecta de la batería. Las placas tienen área A=4.0 m2 y están separadas por d=4.0 mm. a) Calcule la capacitancia, la carga en el capacitor, la intensidad de campo eléctrico y la energía almacenada en el capacitor. b) Se retira el dieléctrico con cuidado, sin cambiar la separación entre las placas y sin que ninguna carga abandone el capacitor. Determine los nuevos valores de la capacitancia, la intensidad del campo eléctrico, el voltaje entre las placas y la energía almacenada en el capacitor.
	
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:
1.- Douglas C. Giancoli (2009). Capacitancia, dieléctricos y almacenamiento de energía eléctrica. Pearson education, Física para ciencias e ingeniería (Volumen 2, pp. 628-629).
2.- Raymond A. Serway (2018). Capacitancia y materiales dieléctricos. Cengage Learning Editores, S.A de C.V. Física para ciencias e ingeniería (Volumen 2, pp. 664-667).
3.- Hugh D. Young, Roger A. Freedman (2009). Capacitancia y dieléctricos. Pearson education, Física universitaria con física moderna (Volumen 2, pp. 816).