Dejadas a su suerte, dos cargas eléctricas del mismo nombre no quieren tener nada que ver entre sí. Vuelan tan rápido como pueden. Así, si las partículas se ven obligadas a moverse unas hacia otras (y esto sucede, por ejemplo, al acumular una carga), lo resisten de todas las formas posibles, y para aumentar la densidad de concentración de carga en el conductor, se requiere una cierta energía debe gastarse.
En un estado estático, esta energía no se utiliza y se pierde irremediablemente. Se almacena como un campo eléctrico, una especie de tensión en el espacio entre las partículas cargadas, hasta que la concentración de cargas disminuye y recuperan la capacidad de moverse libremente.
En este caso, las cargas utilizan la energía acumulada de la electricidadcampo para adquirir aceleración en su camino.
Un capacitor es un componente de un circuito eléctrico diseñado específicamente para almacenar un campo eléctrico.
La energía del campo eléctrico de un capacitor es la base de su uso en numerosos dispositivos eléctricos y electrónicos.
La lógica simple dicta que un capacitor cargado a un voltaje de V requerirá QV julios de energía para alcanzar un nuevo estado, y este valor es precisamente la energía del campo eléctrico del capacitor, almacenada en él y lista para usa.
Desafortunadamente, el sentido común falla aquí. El hecho de que te sientas bien después de beber una cerveza no significa que te sentirás exactamente el doble de bien después de beber la segunda.
De hecho, a medida que se acercan las cargas, las resisten con más y más fiereza. Obviamente, aquí estamos tratando con un proceso no lineal.
Veamos cómo se determina la energía del campo eléctrico de un capacitor en base a un experimento simple.
Se sabe que la corriente se define como la velocidad con la que se mueve la carga. Por lo tanto, si conecta el condensador a una fuente de corriente estabilizada, la carga Q se acumulará en las placas a un ritmo constante.
Supongamos que tomamos un condensador descargado y lo conectamos a una fuente de alimentación que proporciona una corriente de carga constante I.
El voltaje en el capacitor comienza desde cero y aumentalinealmente hasta que el condensador esté completamente cargado. Después de eso se detiene. Llamemos a este valor el voltaje máximo V.
El voltaje promedio a través del capacitor durante la carga es (V/2), y la potencia promedio, respectivamente, es I(V/2). El capacitor se cargó en el tiempo T segundos, por lo que la energía del campo eléctrico del capacitor almacenada en el proceso de carga es TI (V/2).
W=1/2QV=1/2CV
A pesar de la existencia de una gran cantidad de tamaños, el dispositivo capacitor no es muy diverso.
La mayoría consisten en dos placas paralelas separadas por un dieléctrico. A veces, para ahorrar espacio, este sándwich se enrolla como un rollo. Y en algunos casos tienen varias capas, conectadas de cierta manera.
Calcular la capacitancia de un capacitor que consta de dos placas de metal, con dimensiones físicas conocidas, no suele ser difícil, así como calcular la capacitancia resultante cuando los capacitores se conectan en serie o en paralelo.
