jueves, 6 de diciembre de 2012

Electroestatica



Ley de Coulomb

Es la fuerza que ejerce una carga sobre otra cuando ambas interactuan en el plano eléctrico. Solo es aplicable sobre dos cargas a la vez.

Enunciado:

" Dos cargas eléctricas puntuales q1 y q2 se atraen o se repelen con una fuerza directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa"

                                       Formula: 
Donde F = es la magnitud de la fuerza entre las cargas.                          q0 = carga fija 1
           r = es la distancia de separación entre las cargas.                        q1 = carga fija 2
           q = Culombios
           k = constante de proporcionalidad:                                                        
 
Fuerza de Repulsión:

Fuerza de Atracción:



Es importante: 
  • si el signo de la fuerza es negativo nos indica que es de atracción y si es positiva es de repulsión. 
  • la fuerza actúa a lo largo de la linea de acción que une las cargas. 
Unidad de la carga Eléctrica:

A la carga eléctrica que posee un electrón ( E ) se la llama "unidad elemental de carga". El protón tiene una carga idéntica en valor numérico a la carga del electrón, pero con signo opuesto.

Un Coulomb es la cantidad de carga que pasa a través de la sección transversal de un alambre en un segundo cuando por él circule la corriente de una amperio.

Vector: es un segmento de recta orientada y tiene tres componentes:
  •  Modulo
  • Dirección
  • Sentido
Coordenadas Polares: Es un sistema de referencia, también es un sistema de coordenadas bidimensional en el cual cada punto del plano se determina por un angulo y una distancia.

Coordenadas Rectangulares: Es un sistema de referencia, son un ejemplo de coordenadas ortogonales usadas en espacios euclideos caracterizados por la existencia de dos ejes perpendiculares entre si que se cortan en un punto de origen. se definen como la distancia al origen de las proyecciones ortogonales de un punto dado sobre cada uno de los ejes.    
 
VER VIDEO:












Capacitancia Electrica




CONDENSADORES.     
                                             
Se denomina condensador al dispositivo formado por dos placas conductoras cuyas cargas son iguales pero de signo opuesto. Básicamente es un dispositivo que almacena energía en forma de campo eléctrico. Al conectar las placas a una batería, estas se cargan y esta carga es proporcional a la diferencia de potencial aplicada, siendo la constante de proporcionalidad la Capacitancia: el condensador.


Ecuación: C = q / V

Siendo C la Capacidad de un Condensador,                                    
Donde q es la carga de una de las placas y V la diferencia de potencial entre ellas.
La unidad de la Capacitancia es el Faradio y la                   podemos definir como:
Es la capacidad de un condensador, en el que sometidas sus armaduras a una diferencia de potencial de un voltio, esta ad-quiere una carga eléctrica de un Coulomb.




Elementos.               
                                                         
Está formado por dos láminas de material conductor (metal) que se encuentran se-parados por un material dieléctrico (material aislante). Dispone de dos terminales, los cuales a su vez están conectados a las dos láminas conductoras Elementos. Está formado por dos láminas de material conductor (metal) que se encuentran se-parados por un material dieléctrico (material aislante). Dispone de dos terminales, los cuales a su vez están conectados a las dos láminas conductoras.



UNIDAD.                                                                

 La unidad del Faradio es muy grande  (un condensador de placas paralelas de un Faradio, ocuparía un área aproximada de 1011m2 que en la práctica es imposible), por lo tanto para fines prácticos se utilizan submúltiplos como: micro Faradio 10-6F, nano Faradio 10-9F y el picofaradio 10-12F.

Los condensadores tienen muchas formas geométricas, así tenemos: los de placas paralelas, los cilíndricos y los esféricos.




USOS.

  •          Baterías, por su cualidad de almacenar energía.
  •          Memorias, por la misma cualidad.
  •          Filtros.               
  •    Adaptación de impedancias, haciéndolas resonar a una frecuencia dada con otros componentes.
  •          De modular AM, junto con un diodo 
  •          El flash de las cámaras fotográficas.
  •          Tubos fluorescentes.
  •          Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión.




           CONDENSADORES FIJOS.

      Estos condensadores tienen una capacidad fija determinada por el fabrican-te y su valor no se puede modificar.     Sus características dependen principal-mente del tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado.

          

          De esta forma podemos distinguir los siguientes tipos:
  •        Cerámicos.
  •        Plástico.
  •        Mica.
  •        Electrolíticos.
  •        De doble capa eléctrica.



          CONDENSADORES VARIABLES.

       Son condensadores en los que se puede modificar la capacidad a voluntad. Utilizan generalmente el aire como dieléctrico y las armaduras consisten, a veces, en series de láminas metálicas de las que unas son fijas, mientras que las otras, que se intercalan entre las primeras, están montadas en un eje que gira. Cuando se gira la armadura móvil (rotor), sus elementos se intercalan más profundamente entre los de la armadura fija (estator) o, por el contrario, se separan, variando así la capacidad del aparato.



            CONDENSADORES EN PARALELO.
       Tres o más condensadores están conectados en paralelos cuando se conectan de la siguiente manera:



        Las primeras tres placas están conectadas al terminal positivo, mientras que que las otras tres están conectadas al terminal negativo. De esta forma, la diferencia de potencial entre las placas del condensador es la misma para todas. La carga suministrada por la fuente se reparte entre los tres condensadores. En resumen:
        a.- La carga total es igual a la suma de las cargas de cada condensador. 
         
        Qt= Q1 + Q2 + Q3
        
        b.-La diferencia de potencial es la misma en cada uno de los condensadores.
        
        Vt = V1 = V2 = V3 
        
        Es posible sustituir el conjunto de condensadores por uno solo, sabemos que:
        
       Qt = Ct Vt

        Y así para Q1, Q2  y  Q3 y desarrollando:
       
       Ct = C1 + C2+ C3

       Es decir, al colocar los condensadores en paralelos, su capacidad aumenta.

       CONDENSADORES EN SERIE.
      Tres o más condensadores están conectados en serie cuando se conectan de la manera siguiente:

    

       Al conectarse los condensadores a la pila o batería, se extraen electrones de la placa izquierda de C1, Los cuales son traslados a la placa derecha de C3, como consecuencia ambas placas adquieren la misma carga, después la placa derecha de C1 se carga por inducción con C2.
      En resumen:   

       a.- La carga de los condensadores es la misma para cada uno de los condensadores que intervienen en la conexión.

       Q t= Q1 = Q2 = Q3  

     b.-El voltaje V, aplicado a los capacitores conectados, se de manera que se cumple: 

         Vt = V1 + V2 + V3 

        Podemos obtener un condensador equivalente aplicando las dos condiciones anteriores. Sabemos que:

       Vt = Qt / Ct

      Y para V1, V2 y V3,  obtenemos: 

                          
      Asociación de condensadores

Cuando varios condensadores se conectan entre sí, el conjunto se comporta como si fuese un conductor único. La capacidad de este conjunto se denomina capacidad equivalente. Si se conoce la capacidad equivalente se puede simplificar el manejo de los circuitos. Se consideran dos formas de asociación de condensadores: asociación en paralelo y asociación en serie.
Condensadores en Paralelo o Derivación Es aquella en la cual se unen las placas del mismo signo. Todos ellos se hallan sometidos a una misma diferencia de potencial. Si varios condensadores están conectados en paralelo la carga total de la asociación es igual a la suma de las cargas de los condensadores Para calcular la capacidad equivalente de una asociación de condensadores en paralelo, se consideraran tres condensadores, de capacidad C1, C2 y C3. 
     

Puesto que los tres se hallan sometidos a una misma diferencia de potencial V, las cargas almacenadas son:
q1 = C1.V
q2 = C2.V
q3 = C3.V
Sumando miembro a miembro:
q1 + q2 + q3 = C1.V + C2.V + C3.V
Sacando factor común :
q1 + q2 + q3 = (C1 + C2 + C3)V
Y considerando que la carga total almacenada es:
q = q1 + q2 + q3

Se tendrá:q = q1 + q2 + q3Dividiendo ahora los dos miembros de la igualdad por V, resulta:


Esto es:

C1 + C2 + C3

Procediendo de igual modo, cualquiera que fuese el número de condensadores que se desee asociar, se obtendrá que, en general: C = C1 + C2 + C3 + ...
La capacidad equivalente de una asociación de condensadores en paralelo es igual a la suma de las capacidades de todos y cada uno ellos. Cuando los condensadores están conectados en paralelo, la capacidad total es mayor que cualquiera de las capacidades individuales
                                                                                                                                                                                                                                                                            
Condensadores en serie 
Es aquella en la cual se unen sucesivamente las placas de distinto signo de los condensadores. Cada armadura de uno de ellos se halla unida con una armadura del siguiente, de modo que la diferencia de potencial del sistema es la suma de las diferencias de potencial de cada condensador. Para el cálculo de la capacidad equivalente, se consideran tres condensadores, cuyas capacidades son C1, C2 y C3




Puesto que la cantidad de electricidad que entra en cada condensador es justamente la que ha salido del anterior, la carga almacenada es la misma en todos los condensadores. Representándola porque, las capacidades de los tres condensadores son:


Despejando los potenciales:
Sumando miembro a miembro:
Sacando factor común q:
Y considerando que la diferencia de potencial entre los extremos del sistema es: V = V1 + V2 + V3 

Se tendrá:
Dividiendo ahora los dos miembros de la igualdad entre ,q queda:
Esto es:
Y como:
Resulta:
Procediendo de igual modo, se obtendrá que, en general:

En una asociación de condensadores en serie, el inverso de la capacidad equivalente es igual a la suma de los inversos de las capacidades de cada uno de ellos.
Cuando los condensadores están conectados en serie la capacidad total es menor que cualquiera de las capacidades individuales.

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