Flashcards - Capacidad y Condensadores

Flashcards - Capacitancia

Conceptos fundamentales sobre condensadores

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1 ★

¿Cómo se define la capacidad de un condensador y cuál es su unidad en el SI?

1 ★

La capacidad C se define como la relación entre la carga Q almacenada y la diferencia de potencial V:

\[C = \frac{Q}{V}\]

Su unidad en el SI es el faradio (F), donde 1 F = 1 C/V.

2 ★

¿Cuál es la expresión para la capacidad de un condensador de placas paralelas?

2 ★

Para un condensador de placas paralelas:

\[C = \frac{\varepsilon_0 A}{d}\]

donde A es el área de las placas, d es la separación entre ellas y ε₀ es la permitividad del vacío.

3 ★

¿Cómo se calcula la energía almacenada en un condensador cargado?

3 ★

La energía almacenada en un condensador es:

\[U = \frac{1}{2} QV = \frac{1}{2} CV^2 = \frac{Q^2}{2C}\]

donde Q es la carga, V la diferencia de potencial y C la capacidad.

4 ★

¿Cómo se calcula la capacidad equivalente de condensadores conectados en paralelo?

4 ★

Para condensadores en paralelo:

\[C_{eq} = C_1 + C_2 + C_3 + \ldots\]

La capacidad equivalente es la suma de las capacidades individuales.

5 ★

¿Cómo se calcula la capacidad equivalente de condensadores conectados en serie?

5 ★

Para condensadores en serie:

\[\frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3} + \ldots\]

La inversa de la capacidad equivalente es la suma de las inversas de las capacidades individuales.

6 ★

¿Qué efecto tiene un dieléctrico en la capacidad de un condensador?

6 ★

Un dieléctrico aumenta la capacidad de un condensador en un factor κ (constante dieléctrica):

\[C = \kappa C_0\]

También reduce el campo eléctrico entre las placas: E = E₀/κ.

7 ★

¿Cuál es la diferencia entre carga libre y carga ligada en un dieléctrico?

7 ★

La carga libre está en las placas conductoras y puede moverse. La carga ligada está en la superficie del dieléctrico y está unida a las moléculas, no puede desplazarse libremente.

8 ★

¿Cómo se expresa la densidad de energía del campo eléctrico?

8 ★

La densidad de energía del campo eléctrico es:

\[u_e = \frac{1}{2} \varepsilon_0 E^2\]

Para un dieléctrico: u_e = ½ κε₀E² = ½ εE², donde ε es la permitividad del dieléctrico.

9 ★

¿Cuál es la expresión para la capacidad de un condensador cilíndrico?

9 ★

Para un condensador cilíndrico:

\[C = \frac{2\pi\varepsilon_0 L}{\ln(R_2/R_1)}\]

donde L es la longitud, R₁ el radio interno y R₂ el radio externo.

10 ★

¿Qué es la polarización de un dieléctrico?

10 ★

Es la alineación de los momentos dipolares de las moléculas del dieléctrico con el campo eléctrico externo, lo que genera cargas superficiales que reducen el campo eléctrico neto.

11 ★

¿Cuál es la diferencia entre dieléctricos polares y no polares?

11 ★

Los dieléctricos polares tienen momentos dipolares permanentes (ej. H₂O), mientras que los no polares solo desarrollan momentos dipolares inducidos cuando se aplica un campo eléctrico.

12 ★

¿Qué es la permitividad de un dieléctrico y cómo se relaciona con ε₀?

12 ★

La permitividad de un dieléctrico es ε = κε₀, donde κ es la constante dieléctrica. Representa la capacidad del material para permitir la formación de un campo eléctrico en su interior.

13 ★

¿Cómo se distribuye la carga en condensadores conectados en serie?

13 ★

En condensadores en serie, todos tienen la misma carga Q, pero diferentes diferencias de potencial (V = Q/C para cada uno).

14 ★

¿Cómo se distribuye el voltaje en condensadores conectados en paralelo?

14 ★

En condensadores en paralelo, todos tienen el mismo voltaje V, pero diferentes cargas (Q = CV para cada uno).

15 ★

¿Cómo se calcula el trabajo necesario para cargar un condensador?

15 ★

El trabajo para cargar un condensador es igual a la energía almacenada:

\[W = U = \frac{1}{2} QV = \frac{1}{2} CV^2\]

Se calcula integrando V dq desde q=0 hasta q=Q.

16 ★

¿Cómo se calcula la capacidad de un condensador con dieléctrico parcial?

16 ★

Se puede considerar como dos condensadores en serie: uno con dieléctrico y otro sin él. La capacidad equivalente se calcula usando la fórmula para condensadores en serie.

17 ★

¿De qué factores geométricos depende la capacidad de un condensador?

17 ★

La capacidad depende del área de las placas, la distancia entre ellas, y la forma geométrica (placas paralelas, cilíndricas, esféricas).

18 ★

¿Qué es la ruptura dieléctrica?

18 ★

Es el fenómeno que ocurre cuando el campo eléctrico en un dieléctrico supera su resistencia dieléctrica, causando que el material se ionice y se vuelva conductor.

19 ★

¿Cuál es el valor de la constante dieléctrica para el vacío?

19 ★

Para el vacío, κ = 1. Para el aire, κ ≈ 1.00059, por lo que en la práctica se considera igual a 1.

20 ★

Menciona algunas aplicaciones importantes de los condensadores.

20 ★
  • Almacenamiento de energía
  • Filtrado en circuitos electrónicos
  • Temporizadores
  • Flash de cámaras
  • Sintonización de frecuencias en radios
  • Estabilización de voltajes en fuentes de alimentación

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