Cálculo De La Capacitancia: Cómo Se Hace, Fórmula

Después de ver esta lección, tú serás capaz de explicar lo que es un capacitor, definir la capacitancia, y resolver problemas y cálculos de la capacitancia simples usando ecuaciones de capacitancia. La capacitancia es la relación entre el cambio de una carga eléctrica en un sistema y el cambio correspondiente en su potencial eléctrico. Hay dos nociones de capacitancia estrechamente relacionadas: auto capacitancia y capacitancia mutua.

¿Qué es la capacitancia?

Los condensadores son un dispositivo eléctrico que relativamente pocas personas conocen. Pero eso podría ser considerado sorprendente, particularmente cuando te das cuenta de que prácticamente todos los dispositivos electrónicos contienen condensadores de algún tipo. Un condensador es un componente que almacena la carga (almacena energía eléctrica) hasta que se llena y luego la libera en una explosión.

Los capacitores pueden almacenar la carga en caso de que se pierda la energía externa, de modo que el dispositivo no muera instantáneamente, lo que permite que los procesos de recuperación se completen. Es posible que desee un circuito para obtener un “pulso” regular de energía cada vez que lo necesite. Pero, cualquiera que sea la razón, los condensadores vienen en todo tipo de tamaños, desde pequeñas cantidades de energía hasta grandes cantidades.

Los condensadores se utilizan en todas partes: desde ordenadores a televisores, pasando por filtros de paso de banda alta y arrancadores de coches. Casi todos los dispositivos electrónicos que utiliza contienen condensadores.

La capacitancia es una medida de la capacidad de un condensador para almacenar carga, medida en faradios; un condensador con una capacitancia mayor almacenará más carga.

Ecuaciones y cálculo de la capacitancia

La definición de capacitancia viene dada por la ecuación de abajo donde: la capacitancia C, medida en faradios, es igual a la carga Q, medida en culombios, dividida por la tensión V, medida en voltios. Así, por ejemplo, si se conecta una batería de 12V a un condensador, y esa batería carga el condensador con 4 culombios de carga, debe tener una capacitancia de 4/12, que es 0.33 faradios.

C=Q/V

Si el condensador tuviera una mayor capacitancia, almacenaría más carga cuando se conecta a la misma batería. Debido a esta ecuación, podemos ver que la capacitancia es, por lo tanto, medida en culombos por voltio. Por lo tanto, representa cuántos coulombs de carga se almacenarán en un condensador por cada voltio que se coloque a través de él.

Bien, ¿pero qué hace que un condensador en particular tenga una capacitancia diferente? ¿Qué es lo que decide la cantidad de carga que almacena? Bueno, eso se basa en las características físicas reales del condensador. Entonces, tenemos otra ecuación para la capacitancia que se parece a ésta:

C=(kεA)/d

La capacitancia de un condensador de placa paralela, un condensador simple que son sólo dos placas paralelas separadas por una distancia, d, es igual a la permitividad relativa del material entre los lugares, K, multiplicada por la permitividad del espacio libre, épsilon-cero, que siempre es igual a 8.854 * 10^-12, multiplicada por el área de las placas, A, medida en metros cuadrados, dividida por la distancia entre los lugares, d, medida en metros.

La mayor parte de esto es bastante autoexplicativo, pero K, la permitividad relativa del llamado material “dieléctrico” entre las placas es generalmente igual a 1 o mayor. Si no hay nada entre las placas, K = 1; si es aire entre las placas, entonces K es casi igual a 1; y si es un material diferente, será un número mayor que uno, dependiendo del material exacto.

Así que, esas son nuestras dos ecuaciones básicas para la capacitancia.

¿Qué es un medidor de capacitancia?

Un medidor de capacitancia es una pieza del equipo electrónico de prueba utilizado para medir la capacidad, principalmente de condensadores discretos. Para la mayoría de los propósitos y en la mayoría de los casos el condensador debe ser desconectado del circuito.

Muchos DVMs (medidores digitales de voltaje) tienen una función de medición de capacitancia. Estos normalmente funcionan cargando y descargando el condensador bajo prueba con una corriente conocida y midiendo la velocidad de subida de la tensión resultante; cuanto más lenta sea la velocidad de subida, mayor será la capacitancia.

Los DVMs usualmente pueden medir la capacitancia desde nanofaradios hasta unos pocos cientos de microfaradios, pero los rangos más amplios no son inusuales, también es posible medir la capacitancia pasando una corriente alterna de alta frecuencia conocida a través del dispositivo bajo prueba y midiendo el voltaje resultante a través de él (no funciona para condensadores polarizados).

 

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