Condensadores

Un condensador es un dispositivo constituido por dos conductores aislados próximos, con cargas iguales y de signo contrario, que permiten almacenar una gran cantidad de energía, y por consiguiente energía con un pequeño potencial. Los conductores que forman el condensador se llaman armaduras y según la forma de éstas los condensadores pueden ser planos, cilíndricos, esféricos. Etc

La cantidad de carga almacenada por un condensador es directamente proporcional a la diferencia de potencial que se haya establecido entre sus placas, pero puede ocurrir que dos condensadores de distinta forma o tamaño adquieran distinta carga cuando se someten a una misma diferencia de potencial. La capacidad del condensador es: . La representación y las unidades de capacidad de un condensador son las mismas que las correspondientes a la capacidad de un conductor.
Dieléctricos
Son aisladores, con una propiedad característica llamada constante dieléctrica k . Se le acredita Michael Faraday, el llevar a cabo el primer experimento que cuando un material aislante llena el espacio entre dos placas conductoras de un condensador el valor de la capacidad aumenta. Si C₀ es la capacidad en el vacío (o en el aire) de un condensador determinado, la capacidad , cuando se coloca un dieléctrico entre sus conductores es mayor que C₀ por al que al factor se le da el nombre de constante dieléctrica
k: C = K.C₀

Condensador de láminas paralelas sin dieléctrico

El condensador más sencillo que existe se compone de dos láminas planas conductoras paralelas A y B, con cargas iguales y de signo contrario, sin dieléctrico (entre las dos láminas o armaduras existe el vacío o el aire) separadas una distancia . Este tipo de condensador recibe el nombre de condensador plano.

Si V_A y V_B son los potenciales de las láminas y la intensidad del campo eléctrico entre ellas es de módulo E, la diferencia de potencial entre las láminas viene dada por: V_B - V_{A = E.d}

Por otra parte, el módulo de la intensidad del campo eléctrico entre dos láminas paralelas es:

Siendo e₀ el coeficiente de permisividad del espacio vacío, q la carga de una de las láminas tomada en valor absoluto y el área de una de dichas láminas.


Designando por C₀, la capacidad del condensador sin dieléctrico se tiene por definición:


Sustituyendo se concluye que:

Condensador de láminas paralelas con dieléctricos

Experimentalmente se comprueba que la capacidad de un condensador con dieléctrico es mayor que la capacidad C₀ de un condensador sin dieléctrico. La razón o cociente entre la capacidad C de un condensador con dieléctrico y la capacidad C₀ de un condensador sin dieléctrico se designa K por y recibe el nombre de constante dieléctrica del material colocado entre las dos láminas. Es decir: ; En consecuencia, la capacidad de un condensador de laminas con dieléctrico está dada por la ecuación:

Referencia bibliografica

Rena "condensadores" en linea consulta "junio 2012" disponible en  http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/fisica/Tema16.html



    

Potencial eléctrico

     El potencial eléctrico en un punto es el Trabajo requerido para mover una carga unitaria (trabajo por unidad de carga) desde ese punto hasta el infinito,  Matematicamente se expresa por:

V = W / q

     Considérese una carga de prueba positiva en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de potencial eléctrico se define como:

V_B - V_A = W_AB / q₀

     El trabajo WAB puede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial eléctrico en B será respectivamente mayor, menor o igual que el campo eléctrico en A. La unidad mks de la diferencia de potencial que se deduce de la ecuación anterior es Joule/Coulomb y se representa mediante una nueva unidad, el voltio, esto es: 1 voltio = 1 Joule/Coulomb. Aplicando esta definición a la teoría de circuitos y desde un punto de vista más intuitivo, se puede decir que el potencial eléctrico en un punto de un circuito representa la energía que posee cada unidad de carga al paso por dicho punto. Así, si dicha unidad de carga recorre un circuito constituyendóse en corriente eléctrica, ésta irá perdiendo su energía (potencial o voltaje) a medida que atraviesa los diferentes componentes del mismo. Obviamente, la energía perdida por cada unidad de carga se manifestará como trabajo realizado en dicho circuito (calentamiento en una resistencia, luz en una lámpara, movimiento en un motor, etc.). Por el contrario, esta energía perdida se recupera al paso por fuentes generadoras de tensión. Es conveniente distinguir entre potencial eléctrico en un punto (energía por unidad de carga situada en ese punto) y corriente eléctrica (número de cargas que atraviesan dicho punto por segundo). Usualmente se escoge el punto A a una gran distancia (en rigor el infinito)de toda carga y el potencial eléctrico V_A a esta distancia infinita recibe arbitrariamente el valor cero. Esto permite definir el potencial eléctrico en un punto poniendo V_A=0 y eliminando los índices:

V=W/q₀

siendo W el trabajo que debe hacer un agente exterior para mover la carga de prueba q₀ desde el infinito al punto en cuestión. Obsérvese que la igualdad planteada depende de que se da arbitrariamente el valor cero al potencial V_A en la posición de referencia (el infinito) el cual hubiera podido escogerse de cualquier otro valor así como también se hubiera podido seleccionar cualquier otro punto de referencia. También es de hacer notar que según la expresión que define el potencial eléctrico en un punto, el potencial en un punto cercano a una carga positiva aislada es positivo porque debe hacerse trabajo positivo mediante un agente exterior para llevar al punto una carga de prueba (positiva) desde el infinito. Similarmente, el potencial cerca de una carga negativa aislada es negativo porque un agente exterior debe ejercer una fuerza para sostener a la carga de prueba (positiva) cuando la carga positiva viene desde el infinito. Por último, el potencial eléctrico queda definido como un escalar porque W y q₀ son escalares. Tanto W_AB como V_B - V_A son independientes de la trayectoria que se siga al mover la carga de prueba desde el punto A hasta el punto B. Si no fuera así, el punto B no tendría un potencial eléctrico único con respecto al punto A y el concepto de potencial sería de utilidad restringida.

     La diferencia de potencial es independiente de la trayectoria para dos puntos cualesquiera en cualquier campo eléctrico. Se desprende de ello el carácter conservativo de la interacción electrostática el cual está asociado a la naturaleza central de las fuerzas electrostáticas.

El concepto de voltaje o potencial en electricidad es similar al concepto de altura en la gravedad y el concepto de temperatura en termodinámica. La fuerza eléctrica al igual que la fuerza gravitacional, es consecuencia de las leyes fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas eléctricas conciernen a la interacción de una distribución de carga con otra carga. La energía potencial eléctrica es la energía de la distribución de la carga junto con la de una segunda carga. El potencial eléctrico tiene la misma relación con el campo eléctrico que la que tiene la energía potencial con la fuerza. La descarga de los rayos es una impresionante demostración de que hay energía en los campos eléctricos. Existe una gran diferencia de potencial entre la Tierra y las nubes, o entre nubes distintas, que provoca el rayo.                                                                                   Referencias bibliograficas Rena potencial electrico "en linea" consulta "junio de 2012" disponible en www.rena.edu.ve/cuarta etapa/fisica      Potencial electrico "en linea" consulta "junio de 2012" disponible en   www.mitecnologico.com/Main/DefinicionPotencialElectrico