Departamento de Electrónica y Sistemas PARTE I) ELECTROSTÁTICA

Transcripción

1 Departamento de Electrónica y Sistemas PARTE I) ELECTROSTÁTICA

2 1) Capacidad de un conductor aislado 2) Condensadores y su capacidad 1) Condensador plano 2) Condensador cilíndrico 3) Asociación de condensadores. Capacidad equivalente 4) Energía eléctrica y densidad de energía 5) Fuerza electrostákca a parkr de la energía

3 Departamento de Electrónica y Sistemas TEMA 5) Capacidad y energía eléctrica

4 Es la relación entre la carga que almacena y el potencial que adquiere debido a ella Depende sólo de su geometría Unidad SI: Faradio (F) = C/V Habitualmente: mf, μf, nf, pf Ejemplo: esfera conductora

5 Departamento de Electrónica y Sistemas TEMA 5) Capacidad y energía eléctrica

6 DisposiKvo formado por dos conductores cercanos, aislados entre sí por un dieléctrico, que se influencian eléctricamente y cuyo objekvo es almacenar carga y energía eléctrica Al aplicar una d.d.p. V entre las placas, adquieren cargas +Q y Q al desplazarse de una a la otra la carga Q Capacidad de un condensador: razon entre la magnitud de la carga en cualquiera de sus placas y la magnitud de la d.d.p. entre ellas Indica su facultad de almacenar carga y energia electricas Solo depende de su geometria y del dielectrico entre las placas C

7 +Q -Q Area A ε d

8 R a -Q R b +Q ε l

9 Departamento de Electrónica y Sistemas TEMA 5) Capacidad y energía eléctrica

10 Es la capacidad de un condensador unico tal que al ser cargado con la misma d.d.p. almacena la misma carga a a V ab Q C eq V ab +Q -Q b b

11 a V ab +Q -Q +Q -Q V 1 V 2 b +Q -Q V n

12 V ab a b C 1 +Q 1 C 2 +Q 2 C n -Q 1 -Q 2 +Q n -Q n

13 1. Capacidad equivalente entre A y B del sistema formado por cuatro placas conductoras paralelas, de superficie S y espesor despreciable, situadas en el vacio con una separacion d entre placas d d d A B 2. Condensador plano de placas rectangulares de longitud a y ancho b separadas una distancia d mediante un dielectrico de permikvidad ε = ε 0 (1+kx), donde x es la distancia a uno de sus extremos A) Capacidad B) Densidad de carga en cada placa si se aplica una d.d.p. V entre ellas

14 3. Condensador plano de placas rectangulares de longitud a y ancho b separadas una distancia d mediante un dielectrico de permikvidad ε = ε 0 (1+ky), donde y es la distancia a una de sus placas A) Capacidad B) Densidad de carga en cada placa si se aplica una d.d.p. V entre ellas

15 Departamento de Electrónica y Sistemas TEMA 5) Capacidad y energía eléctrica

16 La energia potencial de una distrib. de carga es la energia total almacenada en el sistema de cargas Es el trabajo necesario para formar o reunir dicha distribucion

17 Cuando se carga un condensador se realiza un trabajo para trasladar los portadores de carga de una placa a otra Se produce un aumento de la energia potencial de dichos portadores de carga Esta es la energía eléctrica almacenada en el condensador Un condensador cargado almacena energia electrica igual al trabajo necesario para establecer su estado de carga a parkr de una carga inicial nula

18 Condensador plano: Densidad de energia:

19 1. Energia total almacenada por una esfera conductora de radio R con carga Q A. UKlizando la densidad de energia B. A parkr de la capacidad de la esfera C. Usando la definicion de energia almacenada como la necesaria para reunir la distribucion

20 Departamento de Electrónica y Sistemas TEMA 5) Capacidad y energía eléctrica

21 Sistema aislado formado por varias partes sobre las que actuan fuerzas originadas por las cargas del propio sistema Una de las partes sufre un pequeño desplazamiento la fuerza electrica que actua sobre ella Trabajo realizado por la fuerza electrica debido a Sistema aislado: Q = cte.

22 La fuerza en una direccion x es Cuando el condensador se mediante una fuente de tension constante, tenemos un sistema no aislado para el cual V = cte.

23 Tendremos por tanto

24 1. Fuerza que se ejerce entre las placas de un condensador plano A. A carga constante B. A d.d.p. constante