Un condensador consta de dos placas de metal separadas por un medio no conductor (conocido como el medio dieléctrico o simplemente el dieléctrico ) o por vacío. Está representado por el símbolo eléctrico
Los condensadores de un tipo u otro se incluyen en casi cualquier dispositivo electrónico. Físicamente, existe una gran variedad de formas, tamaños y construcción, dependiendo de su aplicación particular. Sin embargo, este capítulo no trata principalmente de capacitores reales y prácticos y cómo están hechos y para qué se usan, aunque una breve sección al final del capítulo discutirá esto. Además de sus usos prácticos en circuitos electrónicos, los capacitores son muy útiles para los profesores al torturar a los estudiantes durante los exámenes y, lo que es más importante, para ayudar a los estudiantes a comprender los conceptos y las relaciones entre los campos eléctricos ( textbf {E} text {y} textbf {D} ), diferencia de potencial, permitividad, energía, etc. Los condensadores de este capítulo son, en su mayor parte, conceptos académicos imaginarios útiles en gran medida para fines pedagógicos. ¿Necesita el técnico en electrónica o el ingeniero electrónico pasar tiempo en estos condensadores académicos, aparentemente tan lejos de los dispositivos reales que se encuentran en los equipos electrónicos? La respuesta es segura y decididamente sí : más que nadie, el técnico o ingeniero práctico debe comprender a fondo los conceptos básicos de la electricidad antes incluso de comenzar con dispositivos electrónicos reales.
Si se mantiene una diferencia de potencial entre las dos placas de un condensador (por ejemplo, conectando las placas a través de los polos de una batería), se cargará una carga + (Q ) en una placa y [ 19459008] – (Q ) en el otro. La relación entre la carga almacenada en las placas y la diferencia de potencial (V ) a través de ellas se denomina capacitancia (C ) del condensador. Así:
[Q = CV. Label {5.1.1} ]
Si, cuando la diferencia de potencial es un voltio, la carga almacenada es un culombio, la capacitancia es uno farad , F. Por lo tanto, un farad es un culombio por voltio. Debe mencionarse aquí que, en términos prácticos, un faradio es una unidad muy grande de capacitancia, y la mayoría de los capacitores tienen capacitancias del orden de microfaradios, ( mu ) F.
Las dimensiones de la capacitancia son ( frac {Q} { text {ML} ^ 2 text {T} ^ {- 2} text {Q} ^ {- 1}} = text {M} ^ {- 1} text {L} ^ {- 2} text {T} ^ 2 text {Q} ^ 2 ).
Cabe señalar que, en libros más antiguos, un condensador se llamaba “condensador”, y su capacitancia se llamaba “capacidad”. Por lo tanto, lo que ahora llamaríamos la “capacidad de un condensador” se llamaba anteriormente la “capacidad de un condensador”.
En los condensadores altamente idealizados de este capítulo, se supone que las dimensiones lineales de las placas (longitud y anchura o diámetro) son mucho mayores que la separación entre ellas. De hecho, este es casi siempre el caso en los condensadores reales, aunque quizás no necesariamente por la misma razón. En los condensadores reales, la distancia entre las placas es pequeña, de modo que la capacitancia es lo más grande posible. En los condensadores imaginarios de este capítulo, quiero que la separación sea pequeña para que el campo eléctrico entre las placas sea uniforme. Por lo tanto, los condensadores que analizaré son en su mayoría como la Figura (V. ) 1, donde he indicado, en azul, el campo eléctrico entre las placas:
Sin embargo , No siempre los dibujaré así, porque es bastante difícil ver lo que está sucediendo dentro del condensador. Por lo general, exageraré mucho la escala en una dirección, para que mis dibujos se vean más así:
( text {FIGURE V.2} ) [19459004 ]
Si la separación fuera realmente tan grande como esta, el campo no sería tan uniforme como se indica; las líneas del campo eléctrico sobresaldrían mucho hacia afuera cerca de los bordes de las placas.
En las próximas secciones vamos a derivar fórmulas para las capacitancias de varios condensadores de formas geométricas simples.