¿Qué es la capacitancia eléctrica y cómo se mide?
Definición
Para los conductores, una capacitancia eléctrica es un valor que caracteriza la capacidad del cuerpo para acumular una carga eléctrica. Este es su significado físico. Se denota con la letra latina C. Es igual a la relación de carga a potencial, si se escribe en forma de fórmula, se obtiene lo siguiente:
C = q / f
La capacidad eléctrica de cualquier objeto depende de su forma y dimensiones geométricas. Si consideramos un conductor con forma de bola, como ejemplo, la fórmula para calcular su valor se verá así:
Esta fórmula es válida para un conductor solitario. Si coloca dos conductores uno al lado del otro y los separa con un dieléctrico, entonces obtiene un condensador. Acerca de esto un poco más tarde, ahora veamos qué se mide la capacidad eléctrica.
La unidad de medida de la capacidad eléctrica es farad. Si lo descompone en componentes de acuerdo con la fórmula, entonces:
1 faradio = 1 C / 1 V
Históricamente, la dimensión de esta unidad no se ha elegido correctamente. El hecho es que en la práctica hay que trabajar con capacidades eléctricas: millas, micro, nano y picofaradios. Lo que equivale a las fracciones de un faradio, a saber:
1 mF = 10 ^ (- 3) Ф
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) Ф
1 pF = 10 ^ (- 12) Ф
Condensadores
Un condensador es dos placas de material conductor ubicadas una frente a la otra, entre las cuales hay una capa dieléctrica. En el estado cargado, las placas tienen diferentes potenciales: una de ellas será positiva y la segunda negativa. La capacidad eléctrica del condensador depende de la magnitud de la carga en sus placas y la diferencia de potencial, el voltaje entre ellas. Un campo electrostático surge entre las placas, que mantiene las cargas en las placas. La fórmula para la capacitancia de un capacitor en el caso general:
C = q / U
En palabras simples, la capacitancia del capacitor depende del área de las placas y la distancia entre ellas, así como la constante dieléctrica relativa del material ubicado entre ellas. Se distinguen por el dieléctrico utilizado:
- cerámica
- película
- mica
- papel metalico;
- electrolítico
- tantalio, etc.
Según la forma de las placas:
- plano
- cilíndrico
- esférico, etc.
Dado que la fórmula para el área de una figura depende de su forma, la fórmula para la capacidad será diferente para cada caso.
Para un condensador plano:
Para dos esferas concéntricas con un centro común:
Para condensador cilíndrico:
Al igual que otros elementos del circuito eléctrico, en este caso hay dos formas principales de conectar condensadores: paralelo y en serie.
La capacidad eléctrica final del circuito resultante depende de esto. Los cálculos de la capacitancia de varios condensadores se asemejan a los cálculos de la resistencia de resistencias en diferentes conexiones, solo las fórmulas para los métodos de conexión se encuentran al contrario, es decir:
- Cuando se conecta en paralelo, la capacidad eléctrica total del circuito es la suma de las capacidades de cada uno de los elementos. Cada siguiente conectado aumenta la capacidad total
Ctotal = C1 + C2 + C3
- Cuando se conecta en serie, la capacidad eléctrica del circuito disminuye, como una disminución de la resistencia en un circuito de resistencias conectadas en paralelo. Eso es:
Cuna = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
Importante! En un circuito paralelo, los voltajes en las placas de cada elemento son los mismos. Esto se utiliza para obtener grandes capacidades eléctricas. En la conexión en serie de dos elementos de voltaje en las placas de cada uno de los condensadores es la mitad del voltaje total. Por tres, tercios, etc.
Baterías y consumo de energía.
Las principales características de las baterías son:
- Tensión nominal
- Capacidad.
- Máxima corriente de descarga.
En este caso, para determinar la característica cuantitativa del tiempo de funcionamiento o, en términos simples, para calcular cuánto dura la batería, se utiliza el valor de la capacidad.
En las baterías recargables, se utilizan las siguientes dimensiones para describir la capacidad eléctrica:
- Y * h: amperios-hora para baterías grandes, por ejemplo, automóviles.
- mAh: miliamperios-hora, para baterías para dispositivos portátiles, como teléfonos inteligentes, cuadricópteros y cigarrillos electrónicos.
- W * horas - Watt horas.
Estas características le permiten determinar cuánto tiempo resistirá la batería bajo una carga específica. Para determinar la capacidad eléctrica de la batería se mide en colgantes (C). A su vez, el colgante es igual a la cantidad de electricidad transferida a la batería a una corriente de 1A por 1s. Luego, si traduce a horas, a una corriente de 1 A durante 1 hora, se transmiten 3600 C.
Una forma de medir la capacidad de la batería es descargarla con una corriente conocida, y debe medir el tiempo de descarga. Supongamos que si la batería se descarga al nivel de voltaje mínimo en 10 horas con una corriente de 5 A, su capacidad es de 50 A * h
La electricidad es una cantidad importante en electrónica e ingeniería eléctrica. En la práctica, los condensadores se usan en casi todos los circuitos de un dispositivo electrónico. Por ejemplo, en fuentes de alimentación: para suavizar las ondas, reduzca el efecto de las sobretensiones de alto voltaje en los interruptores de alimentación. Durante los circuitos de temporización de varios circuitos, así como en los controladores PWM para establecer la frecuencia de funcionamiento. Las baterías también se usan comúnmente. En general, las tareas de almacenamiento de energía y cambio de fase son muy comunes.
El video proporcionado ayudará a estudiar el problema con más detalle:
Se proporciona una breve explicación en este video tutorial:
Ahora ya sabe qué es una capacitancia eléctrica, en qué unidades se mide y de qué depende esta cantidad. ¡Esperamos que la información proporcionada sea útil y comprensible para usted!
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