Significado y funcionamiento
Un capacitor es un componente que almacena carga eléctrica entre dos conductores separados. La capacitancia, denotada como C, es la relación entre la cantidad de carga almacenada y la diferencia de potencial, expresada como Q/V.
Aumentar el área de los placas paralelas, o disminuir la distancia entre ellas, permite almacenar más carga a la misma tensión. Los dieléctricos pueden alterar la relación de los campos eléctricos, por lo tanto, incrementando la capacitancia.
Relaciones y condiciones de validez
Si se ignora el efecto de borde, se obtiene C=ε₀εrA/d. Con una conexión completa, el voltaje (V) es constante, y sin fugas después de la separación, la carga (Q) es constante; por lo tanto, cuando la forma cambia, el cambio en la energía también cambia.
La energía almacenada es ½CV² = Q² / 2C). En la realidad, al considerar el balance energético de un proceso real, también debemos incluir el trabajo realizado por fuerzas externas, como el movimiento de los electrodos.
Qué observar en la simulación
Con la batería conectada V es constante; tras desconectarla la carga Q permanece constante.
Se omiten campos de borde, ruptura y fugas. Cada ejecución usa una geometría de referencia fija al desconectar. Experimenta en pantalla; no lo reproduzcas con fuentes reales, enchufes ni alta tensión.
Relaciones y símbolos clave
C = ε₀εrA/d · Q = CV · U = Q²/(2C)
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
| C | Capacitancia | F |
| A, d | Área y separación de las placas | m², m |
| εr | Permitividad relativa | Adimensional |
Ejemplo resuelto
Con la pila desconectada y carga fija, ¿qué ocurre con la energía al duplicar la separación?
2U
Errores frecuentes
- Aumentar la capacidad no significa que el voltaje y la carga aumenten simultáneamente en todas las condiciones de conexión.