Capacitancia : un capacitor o un condensador es un dispositivo eléctrico pasivo.

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Para calcular la energía almacenada en un capacitor podemos utilizar la ecuación:

2[pic 1]

El trabajo efectuado al cargar el capacitor se presenta como energía potencial eléctrica.

Al mismo tiempo, es aplicable a cualquier capacitor no importa su forma, para un capacitancia dada, la energía almacenada aumenta al incrementarse la carga y la diferencia de potencial.

Igualmente existe un límite a la energía o carga máxima que pudiera almacenarse ya que a una diferencia de potencial elevado puede ocurrir una descarga entre las placas, es por ello que los capacitores vienen identificados con el voltaje máximo.

Ahora bien, la energía almacenada en un capacitor es como si estuviera almacenada en un campo eléctrico creado entre las placas al cargar un capacitor, por esta razón el campo eléctrico es proporcional a la carga del capacitor. De esta manera,

La densidad de energía es uE=e0E2 [pic 2]

Esta ecuación nos indica que La densidad de energía en cualquier campo eléctrico en un punto dado es proporcional al cuadrado de la magnitud del campo eléctrico.

Hablemos un poco sobre los materiales dieléctricos.

Un dieléctrico es un material no conductor, se utiliza algunas veces para ser insertado entre las placas de un capacitor para que la capacitancia se incremente a un factor k que no tiene dimensiones y que se conoce como constante dieléctrica del material. Esta constante dieléctrica varía según el tipo de material dieléctrico.

Se conoce como material dieléctrico: la k > 1

En el siguiente cuadro usted puede observar los valores de k dependiendo del material eléctrico.

Si se tiene un capacitor cargado y después se inserta un material dieléctrico entre sus placas se observa que la carga existente sobre las placas se conserva sin cambio, pero la diferencia de potencial disminuye y por lo tanto la capacitancia se incrementa de c0 al producto k.c0.

Como ya sabemos la constante dieléctrica siempre es mayor que 1, entonces la c aumenta a un factor k cuando el material dieléctrico llena por completo la región entre las placas.

C= capacitor lleno de un material dieléctrico.[pic 3]

Esta ecuación nos muestra que la capacitancia de un capacitor de placas paralelas aumenta a medida que la separación entre las placas disminuye. Sin embargo, hay que hacer un pequeño paréntesis por lo siguiente: existe un límite práctico de que tan pequeña puede ser esa distancia puesto que cuando el campo es tan intenso a tal punto que excede la intensidad eléctrica, entonces desaparecen propiedades como el aislamiento y el dieléctrico comienza a conducir, entonces la corriente va a fluir a través del dieléctrico y por lo tanto el condensador se descargará.

Algunas de las ventajas de usar un material dieléctrico serian primeramente que

Incrementa la capacitancia.

Además, Incrementa el voltaje máximo de operación, puesto que el material dieléctrico puede soportar un mayor campo eléctrico que el aire, sin dejar pasar chispa entre las placas del capacitor.

Y por último, Brinda un posible soporte mecánico entre las placas, es decir, permite que estén cerca una de la otra sin tocarse, reduciendo d y aumentando c.

Ahora bien, de acuerdo a todo lo que hemos analizado si se nos pidiera diseñar un capacitor con una gran capacitancia, lo primero en que deberíamos pensar es en que tenga una gran área, luego que la distancia de separación entre ambas placas sea muy pequeña y de ser posible que tenga un material dieléctrico con una gran intensidad y constante dieléctrica.