Capacitancia y dielectricos.15 3. alumnos

ELECTRICIDAD
Y
MAGNETISMO
Capacitancia y dieléctricos
Ing. Alejandro Guzman Olivares 1

Los capacitores o condensadores son dispositivos ó elementos lineales y pasivos que
pueden almacenar y liberar energía eléctrica basándose en fenómenos relacionados
con campos eléctricos
CAPACITOR.
El capacitor está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un
aislante ó dieléctrico de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero
con signos contrarios.
Ing. Alejandro Guzman Olivares
2

TIPOS DE CAPACITORES
SIMBOLOGIA DE LOS CAPACITORES
3

Capacitancia.
La capacitancia es un parámetro del capacitor que indica la capacidad de
almacenamiento de carga que éste tiene y su unidad es el Faradio.
Esta unidad es muy grande y para representar valores comerciales de este
elemento se utilizan los submúltiplos del Faradio, como por ejemplo:
-El uF (microfaradio)
- El pF (picofaradio)
- El nF (nanofaradio), etc.
4

Voltaje de ruptura de un
condensador
El voltaje de ruptura es aquel
voltaje máximo que se puede
aplicar a los terminales del
capacitor. Si se sobrepasa, el
dieléctrico se puede perforar
provocando un corto circuito.
5

6

CAPACITANCIA ( C )
La capacidad o capacitancia de un capacitor se mide por la cantidad de carga
eléctrica que puede almacenar
También es la razón entre las magnitud de la carga en cualquiera de los
conductores y la diferencia de potencial entre ellos:
Donde:
C = Capacitancia [Farad
Q = Carga eléctrica [Coulomb
V = Diferencia de potencial [Volts
C
Q
V
=
A la unidad de capacitancia se le ha dado el nombre de Farad (F) en honor de
Michel Farady (1791-1867), químico y físico ingles, pionero del estudio de la
Electricidad.
7

……… CAPACITANCIA ( C )
Por definición: Un capacitor tiene la capacitancia de un Farad cuando al almacenar
la carga de un Coulomb su potencial aumenta un Volt
1 Farad
1 Coulomb
1 Volt
=
Debido a que el Farad es una unidad muy grande, en la practica se utilizan
submúltiplos de ella como el microfarad (F = 1 X 106 Farad) equivalente a
la millonésima parte del Farad . En la siguiente tabla se ven los diversos
submultiplos utilizados.
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Conexión en serie de capacitores
Se observa una conexión en serie de capacitores al estar la placa positiva de
uno unida a la negativa del otro.
V
 
C1 C2
   
C3
 
9

……..Conexión serie de capacitores
a) Capacitancia equivalente (Ceq ). Es la capacidad total del arreglo y se determina
mediante el inverso de la suma de los inversos de cada capacitor con la siguiente
ecuación:
Cuando solo se tiene dos capacitores no resulta práctico aplicar esta ecuación,
en ese caso se recomienda aplicar la siguiente expresión:
Ceq = Capacitancia equivalente [F
C = Capacitancia [F
Ceq = Capacitancia equivalente [F
C = Capacitancia [F
1
C1
1
C3
1
C2
1
Cn
1
Ceq
  ……….=
C1 C2
C1  C2
Ceq =
10

C ) El valor de la diferencia de potencial total será;
……..Conexión serie de capacitores
b) En una conexión en serie los capacitores adquieren la misma carga:
Q = C V
V = V1 + V2 + V3 ……….+Vn
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Capacitores en paralelo
La conexión es en paralelo al unirse las placas positivas de los capacitores en un punto
y las negativas en otros.
C2
C3
V
 
 
 
C1
 
12

……….Capacitores en paralelo
a) Capacitancia equivalente
Ceq = C1 + C2 + C3 +C4+..............+.Cn
b) Al conectar los capacitores en paralelo, cada uno de ellos tendrá la misma
diferencia de potencial equivalente
V =
Q
C
c) El valor de la carga total almacenada será igual a:
QT = Q1 + Q2 + Q3 + ……….+ Qn
V = V1 = V2 = V3
d) La carga depositada en cada capacitor
Q1 = VC1; Q2 = VC2 ; Q3 =VC3 ………etc
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Capacitores en conexion mixta.
Consiste en la combinación de conexiones serie y paralelo en el mismo arreglo o
circuito de capacitores.
Para resolver una conexión mixta no existe una formula única para determinar la
capacidad total, por lo que el circuito se analiza por partes aplicando las ecuaciones
de circuitos serie y paralelo según corresponda.
En el circuito de la conexión mixta de capacitores se observa que C3 y C4
están en paralelo, pero el equivalente de estos dos están en serie con C1, C2
y C5, también de forma inmediata se nota que los capacitores C1 y C2 están
en serie. Ing. Alejandro Guzman Olivares 14

PROBLEMA 9 CAPACITORES CIRCUITO MIXTO
Según el siguiente circuito de capacitores mostrados en la figura, calcular:
a) La capacitancia equivalente del circuito en paralelo;
b) La capacitancia total equivalente del circuito; . Hacer los circuitos de la forma en
que se van simplificando;
a) El voltaje que existe en cada capacitor.
C3 = 4 FC2 = 6 F
120 V
  
 
C1 = 3 F
 
C3 = 2 F
 
C2 = 7 F
 
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PROBLEMA. 10 CAPACITORES EN CIRCUITO MIXTO
De acuerdo con el circuito de capacitores mostrados en la siguiente figura, calcular:
a) La capacitancia equivalente de circuito en paralelo;
b) La capacitancia total equivalente del circuito. Hacer los circuitos de la forma en que
se van simplificando;
c) El voltaje existente en cada capacitor.
C3 = 5 pF
C2 = 4 pF
60 V
 
 
 
C1 = 2 pF
 
Ing. Alejandro Guzman Olivares 16

PROBLEMA. 11 CAPACITORES EN PARALELO
Dos capacitores de 20 y 30 pF se conectan en paralelo a una diferencia de potencial
de 60 volts. Calcular:
a) La capacitancia equivalente de combinación. Hacer el diagrama de como se
simplifica el circuito.
a) El voltaje en cada capacitor;
b) La carga depositada;
c) La carga total que almacenan los capacitores
C1 = 20 pF
C2 = 30 pF
60 V
 
 
 
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PROBLEMA. 12 CAPACITORES EN PARALELO
De acuerdo con la conexión de capacitores mostrados en la siguiente figura, calcular:
a) La capacitancia equivalente del circuito.
b) La diferencia de potencial en cada capacitor;
c) La carga depositada en cada capacitor;
d) La carga total almacenada por los capacitores.
C2 = 8 F
C2 = 12 F
120 V
 
 
 
C1 = 6 F
 
(Entregable 4)
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PROBLEMA. 13.
Tres capacitores de 2pF, 7pF y 12pF se conectan en serie a una batería de 30 V.
Calcular:
a) La capacitancia equivalente del circuito;
b) La carga depositada en cada capacitor;
c) La diferencia de potencial en cada capacitor.
30 V
 
C1 = 2 pF C2 = 7 pF
   
C2 = 12 pF
 
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PROBLEMA. 14 CAPACITORES EN SERIE
De acuerdo con la conexión de los tres capacitores mostrados en la figura, calcular:
a) La capacitancia equivalente del circuito;
b) La carga almacenada en cada capacitor ;
c) La diferencia de potencial de cada capacitor
C1 = 4 F C2 = 8 F
   
90 V
 
C2 = 10 F
 
(ENTREGABLE 4).
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Sabias que ?..........
Cuando se oprime una tecla en un tablero de computadora, cambia el espacio entre
las placas de un capacitor debajo de la tecla, provocando un cambio de capacitancia.
Una señal eléctrica derivada
de este cambio de capacitancia
se usa para registrar la tecla
marcada.
USOS DE LOS CAPACITORES.
Los capacitores se usan en:
a) Circuitos de corriente alterna;
b) Circuitos de radio;
c) En el encendido de la mayoría de los automóviles
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