LA CAPACITANCIA, SUS UNIDADES DE MEDIDA  Y CONDENSADORES DE PLACAS PARALELAS 

INTRODUCCIÓN

mi propósito en la siguiente entrada es conocer e informarnos sobre la capacitacia , sus unidades de  medida, calcular la capacitancia de condensadores de placas paralelas teniendo en cuenta su área,(ejemplos resueltos) vamos a identificar la Q= carga electrica medida en columbios .V= voltaje o diferencia de potencias  y W= energia del condensador medida en jeules  y finalmente veremos la biografia de michel faraday el hombre encargado del estudio de todos estos fenómenos.


¿QUE ES CAPACITANCIA?

CAPACITANCIA = 1F = 1 C

Se define como la razón entre la magnitud de la carga de cualquiera de los conductores y la magnitud de la diferencia de potencial entre ellos.

La capacitancia siempre es una cantidad positiva y puesto que la diferencia de potencial aumenta a medida que la carga almacenada se incrementa, la proporción Q / V es constante para un capacitor dado. En consecuencia la capacitancia de un dispositivo es una medida de su capacidad para almacenar carga y energía potencial eléctrica.

La capacitancia tiene la unidad del sistema internacional (SI) coulomb por volt. La unidad de capacitancia del SI es el farad (F), en honor a Michael Faraday

COMO SE CALCULA LA CAPACTANCIA DE UN CONDENADOR DE PLACAS PARALELAS 

Antes de buscar la capacitancia entre placas paralelas, previamente se debe buscar la diferencia de potencial entre las placas. Para calcularlo este condensador se tratara suponiendo que las dimensiones de las placas son mucho mayores que la distancia de separación entre ellas y, por tanto, estas se modelaran por dos planos infinitos cargados. Teniendo en cuenta la expresión para el campo producido por un plano cargado uniformemente, en el caso de dos planos infinitos cargados con distinta polaridad, por superposición se tiene que:


Para calcular la diferencia de potencial entre las placas del condensador, se integrar el camino del campo eléctrico entre una placa y otra.

Dado que la carga de cada una de las placas finitas viene dada por Q= ρsS, la capacidad del condensador de placas paralelas esta muy aproximadamente.

entonces para calcular un condensador con placas paralelas, se utiliza la siguiente formula: 

para calcular este con su respectiva area se debe saber su medida y su diametro como se muestra a continuación

                                       

EJEMPLOS : 

Vamos a resolver el siguiente problema asi :

aqui otro ejemplo:

CAPACIDAD ELECTRICA 

En electromagnetismo y electrónica, la capacidad eléctrica, que es también conocida como capacitancia, es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacidad es también una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en éste, se describe mediante la siguiente expresión matemática:

donde:

C  es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o picofaradio.

Q es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;

V es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios


CARGA ELÉCTRICA Q

La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas por la mediación de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar fotones.

Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo.

La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se los ha podido observar libres en la naturaleza.1

El culombio o coulomb (símbolo C) es la unidad derivada del sistema internacional para la medida de la magnitud física cantidad de electricidad (carga eléctrica). Nombrada en honor del físico francés Charles-Augustin de Coulomb.

Se define como la cantidad de carga transportada en un segundo por una corriente de un amperio de intensidad de corriente eléctrica.

En principio, el culombio sería definido en términos de cantidad de veces la carga elemental. El culombio puede ser negativo o positivo. El culombio negativo equivale a 6,241 509 629 152 650×1018 veces la carga de un electrón.3 4El culombio positivo se obtiene de tener un defecto de electrones alrededor a 6,241 509 629 152 650×1018, o una acumulación equivalente de cargas positivas.

También puede expresarse en términos de capacidad y voltaje, según la relación:

obtenida directamente de la definición de faradio.

VOLTAJE 

¿QUE SON LOS VOLTIOS ?

los voltios son unidades de medida para la corriente eléctrica.Son una magnitud de voltaje o también llamada tensión o diferencia de potencial. Se puede definir como la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, o con otras definiciones que da la wikipedia con las cuales posiblemente te quedes como estabas.

¿como se miden los voltios ?

Para comprender este concepto de forma más simple, pensemos en un material con una carga eléctrica de más electrones de lo que sus átomos pueden sostener (ionizado negativamente) y un material carente de electrones (ionizado positivamente).

El voltaje es el diferencial eléctrico entre ambos cuerpos, considerando que si ambos puntos establecen un contacto de flujo de electrones ocurriría una transferencia de energía de un punto al otro, debido a que los electrones (con carga negativa) son atraídos por protones (con carga positiva), y a su vez, que los electrones son repelidos entre sí por contar con la misma carga.

ENERGIA DE UN CONDENSADOR MEDIDA EN JULIOS 

 La energía almacenada en un condensador, medida en julios, es igual al trabajo realizado para cargarlo. Consideremos un condensador con una capacidad C, con una carga +q en una placa y -q en la otra. Para mover una pequeña cantidad de carga  dq desde una placa hacia la otra en sentido contrario a la diferencia de potencial se debe realizar un trabajo dW:

donde

W es el trabajo realizado, medido en julios;

q es la carga, medida en coulombios;

C es la capacidad, medida en faradios.

MICHEL FARADAY

Fue un físico y químico británico que estudió el electromagnetismo y la electroquímica. Sus principales descubrimientos incluyen la inducción electromagnética, el diamagnetismo y la electrólisis. Faraday es uno de los científicos más influyentes de la historia. Debido a su estudio del campo magnético alrededor de un conductor por el que circula corriente continua, Faraday fijó las bases para el desarrollo del concepto de campo electromagnético. Faraday también estableció que el magnetismo podía afectar a los rayos de luz y que había una relación subyacente entre ambos fenómenos. Descubrió asimismo el principio de inducción electromagnética, diamagnetismo, las leyes de la electrólisis e inventó algo que él llamó dispositivos de rotación electromagnética, que fueron los precursores del actual motor eléctrico.

En el campo de la química, Faraday descubrió el benceno, investigó el clatrato de cloro, inventó un antecesor del mechero de Bunsen, el sistema de números de oxidación e introdujo términos como ánodo, cátodo, electrodo e ion. Finalmente, fue el primero en recibir el título de Fullerian Professor of Chemistry en la Royal Institution de Gran Bretaña, que ostentaría hasta su muerte.

Faraday nació en Newington, que es ahora parte del Municipio de Southwark de Londres, pero que, en aquel entonces, era una zona suburbana del condado deSurrey.⁶ No provenía de una familia rica. Su padre, James, miembro de una secta cristiana, se trasladó junto a su esposa y sus dos hijos a Londres durante el invierno de 1790, desde Outhgill, en Westmorland, donde trabajó como aprendiz del herrero del pueblo.⁷ Michael nació durante el otoño de ese año. El joven Michael Faraday, el tercero de cuatro hermanos, llegó a ser, a la edad de 14, aprendiz de George Riebau, encuadernador y vendedor de libros de la ciudad.⁸Durante los siete años que duró su aprendizaje, Faraday leyó muchos libros, entre ellos The improvement of the Mind, de Isaac Watts, implementando con gran entusiasmo los principios y sugerencias ahí escritos. Durante esta época también desarrolló su interés por la ciencia, especialmente por el fenómeno eléctrico.

Por la década de 1820 Faraday ya había conseguido una buena reputación como químico analítico, y algunos organismos oficiales solicitaban su opinión; en particular, un comité del parlamento investigó la confiabilidad de la lámpara para mineros, que inventó Davy, pidiendo la asesoría de Faraday. Éste afirmó que la lámpara no era tan confiable como Davy aseguraba. A partir de esto empezó un distanciamiento entre ambos; es posible agregar también que el ingenio y el intenso trabajo sobre varios problemas a los que Faraday fue introducido, produjo un fuerte resentimiento en Davy.

Faraday también inició investigaciones según sus intereses; por ejemplo, ya que la ignición de vapores de aceites era importante para el desarrollo de la iluminación de Londres, estudió varios aceites que podían ser usados en el calentamiento de habitaciones y en la iluminación, lo cual lo llevó a descubrir el benceno en 1825.

En 1818, junto con James Stodart, realizó una serie de experimentos sobre aleaciones de aceros, con el fin de hacerlos más resistentes a las inclemencias del tiempo, pero como había empleado metales raros como platino, rodio y plata, no se pudieron producir industrialmente. En 1821 Faraday se casó con Sarah Barnard, hermana de uno de los miembros de The City Philosophical Society, quien, al igual que Michael, era sandemaniana, y cuyo padre era pastor. Se dice que alrededor de 1840 sustituyó a su suegro como predicador durante tres años.

Aunque en los primeros años la principal actividad de Michael Faraday se centró en la química, su viejo amigo Phillips, ahora director de los Annals of Philosophy, lo hizo regresar a la electricidad cuando en 1821 le pidió que escribiera una revisión sobre los trabajos de electromagnetismo de Oersted, Ampère y Biot-Savart, aparecidos el año anterior. El primer descubrimiento de Faraday sobre el electromagnetismo se realizó el 3 de septiembre de 1821 pues, como era habitual en él, repitió cada uno de los experimentos que tenía que reportar. Al repetir el experimento de Oersted con una aguja magnética localizada en diversos puntos alrededor de un alambre que conducía una corriente, Faraday encontró que la fuerza ejercida por la corriente sobre el imán era de naturaleza circular. Inmediatamente construyó un rotor electromagnético basado en esta idea [19]. Entonces, una barra magnética fija en un extremo podía girar alrededor del alambre que conducía la corriente, a lo largo de la línea de fuerza que actuaba sobre el polo móvil. Diseñó además otro dispositivo con el imán fijo y con uno de los extremos del alambre conductor móvil, pero que tocaba levemente la superficie del mercurio que utilizó para cerrar el circuito. El alambre que transportaba la corriente giraba alrededor del imán; así con estos dos dispositivos, demostraba el acuerdo con la tercera ley de Newton, pues el imán también ejercía una fuerza sobre el alambre. Estos experimentos, que de hecho constituyen la transformación de energía eléctrica en mecánica, proporcionan el principio básico de los motores eléctricos. Sin embargo, la línea de desarrollo para la construcción de los motores se inició en un descubrimiento posterior; en 1831: la inducción electromagnética.

WEBGRAFIA :


http://nergiza.com/voltios-y-amperios-que-son-y-para-que-sirven/

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/136/htm/sec_4.htm

https://www.google.es/search?newwindow=1&q=capacitadores+blogger&oq=capacitadores+blogger&gs_l=serp.3...8853.14638.0.14980.9.9.0.0.0.0.193.1133.0j7.7.0....0...1c.1.64.serp..2.4.632.jVjcJN853os

http://es.slideshare.net/MNG7/calculo-de-la-capacitancia

http://wwwdiaziriarte1033.blogspot.com.co/2009/09/capacitores-de-placas-paralelas-y-con.html