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Capacidad y dieléctricos

Capacidad y dieléctricos. Almacenamiento de carga y energía electrostática. Esquema. CAPACIDAD Y CONDENSADORES ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA COMBINACIÓN DE CONDENSADORES POLARIZACIÓN. CARGA LIBRE Y CARGA LIGADA. VECTOR DESPLAZAMIENTO ELÉCTRICO. TEOREMA DE GAUSS.

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Capacidad y dieléctricos

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Presentation Transcript

  1. Capacidad y dieléctricos Almacenamiento de carga y energía electrostática

  2. Esquema • CAPACIDAD Y CONDENSADORES • ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA • COMBINACIÓN DE CONDENSADORES • POLARIZACIÓN. • CARGA LIBRE Y CARGA LIGADA. • VECTOR DESPLAZAMIENTO ELÉCTRICO. TEOREMA DE GAUSS. • CAPACIDAD Y DIELÉCTRICOS.

  3. 1. Capacidad y condensadores • Condensador : dispositivo que almacena carga y energía eléctrica. • Capacidad del condensador  cociente entre carga y voltaje. • Unidad El Faradio • La capacidad depende de la forma, el tamaño y el material del que esta hecho el condensador.

  4. + Q d E - Q 1.2 Ejemplos de condensadores- • Placas paralelas Campo entre las placas Diferencia de potencial Entre las placas Permitividad del vacío Superficie de las placas Capacidad

  5. 1.2 Ejemplos de condensadores- • Condensador esférico Campo entre las placas - Q + Q R E Diferencia de potencial Entre las placas Radio exterior Radio interior Capacidad

  6. 2. Almacenamiento de energía eléctrica • Energía potencial eléctrica almacenada en el condensador = trabajo realizado para cargarlo. • Descarga del condensador  se recupera la energía como trabajo realizado por las fuerzas eléctricas. • El condensador almacena carga y energía.

  7. + Q d E - Q 2.1 Densidad de energía eléctrica en el vacío • Ejemplo: condensador plano  Resultado general. • Densidad de energía Energía eléctrica por unidad de volumen. Volumen Energía

  8. PARALELO N condensadores Vb C1 Va 3. Combinación de condensadores • SERIE • N condensadores Vb Vc Va C2 C1 C2

  9. + - F E F E F F p - + 4.1 Polarización. Dipolos inducidos y orientación. • Un campo eléctrico externo • Induce momentos dipolares • Orienta dipolos ya existentes • La energía es mínima en la dirección del campo eléctrico  el dipolo se orienta.

  10. + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4.2 Vector polarización. • Una porción de material no conductor se polariza al aplicar un campo E externo • La polarización es proporcional al campo aplicado Las moléculas y átomos se convierten en pequeños dipolos Vector polarización Momento dipolar Nº dipolos por volumen Unidades Susceptibilidad eléctrica

  11. Componentes normales ( perp. a las superficies) de los vectores. + E - + - P - + - + - + Densidad de carga de polarización sp Densidad de carga libre sl + + + + - - - - 5. Carga libre y carga ligada Carga ligada a átomos y moléculas

  12. + E - + - P - + - + - + Densidad de carga de polarización sp Densidad de carga libre sl + + + + - - - - 6.1 Vector Desplazamiento eléctrico D • Relacionado con la carga libre Permitividad del medio Permitividad relativa

  13. 6.2 Ley de Gauss general • El flujo del vector Desplazamiento eléctrico a través de una superficie cerrada es igual a la carga libre encerrada en su interior. • La ley de Gauss simplifica los cálculos de campo eléctrico en casos de gran simetría. • La superficie gaussiana no es una superficie real ( es matemática).

  14. + - + - - + - + - + Densidad de carga de polarización sp Densidad de carga libre sl + + + + - - - - 7. Capacidad y dieléctricos E P • Se reducen • El campo E • La diferencia de potencial • Aumenta la capacidad Carga con dieléctrico Carga sin dieléctrico

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