¿Qué es Capacidad? — Física

Definición 27.12 Física universitaria — primer año · Capítulo 27 — El potencial eléctrico; conductores y condensadores

Un conductor aislado a potencial $V$ lleva una carga $Q$ proporcional a $V$ : $Q = CV$ , con $C$ su capacidad (faradio, $\mathrm{F}$ ); para una esfera $C = 4\pi\varepsilon_0R$ . Un condensador es un par de conductores (las armaduras) que llevan cargas opuestas $\pm Q$ y se enfrentan de modo que el campo queda confinado entre ellas; su capacidad es $C = Q/U$ , con $U = V_1 - V_2$ la tensión entre las armaduras. El símbolo y la ley de circuito $i = C\,\dd u/\dd t$ se usaron en Capítulo 7.

Condensadores plano, esférico y con dieléctrico. El campo (naranja) queda confinado entre las armaduras salvo los efectos de borde, despreciables cuando d es pequeño; la energía 1/2 _0E2 por unidad de volumen vive en ese campo. — Condensadores plano, esférico y con dieléctrico. El campo (naranja) queda confinado entre las armaduras salvo los efectos de borde, despreciables cuando $d$ es pequeño; la energía $\tfrac12\varepsilon_0E^2$ por unidad de volumen vive en ese campo.

Ejemplos

Ejemplo 27.15 (Tres condensadores y sus energías)

Un metro cuadrado de par de láminas separadas $1\,\mathrm{mm}$ : $C = 8.85 \times 10^{-12}/ 10^{-3} = 8.9\,\mathrm{nF}$ — el faradio es una unidad enorme. Los $150\,\text{µ}\mathrm{F}$ de un desfibrilador a $2\,\mathrm{kV}$ : $300\,\mathrm{J}$ , entregados en milisegundos. Un supercondensador de $3000\,\mathrm{F}$ a $2.7\,\mathrm{V}$ : $11\,\mathrm{kJ}$ en un bote del tamaño de una botella de refresco — su capacidad viene de un hueco $d$ molecular y de un $S$ poroso enorme. La densidad de energía de un campo en la ruptura del aire, $\tfrac12\varepsilon_0(3 \times 10^6)^2 = 40\,\mathrm{J}/\mathrm{m}^{3}$ , explica por qué los condensadores almacenan tan poco frente a las baterías.

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