En ingeniería eléctrica, a menudo se encuentra el concepto de capacidad. En este caso, no estamos hablando de un balde u otro recipiente, sino de la capacidad eléctrica del conductor, la batería y el condensador. Es imposible confundir estos conceptos. En este artículo descubriremos qué es la capacidad eléctrica, de qué depende y en qué unidades se mide.
Contenido:
- Definición
- Condensadores
- Baterías y capacidad
Definición
Para los conductores, la capacidad eléctrica es una cantidad que caracteriza la capacidad del cuerpo para acumular una carga eléctrica. Este es su significado físico. Está designado por la letra latina C. Es igual a la relación de carga a potencial, si lo escribe en forma de fórmula, obtiene lo siguiente:
C = q / F
La capacidad eléctrica de cualquier objeto depende de su forma y dimensiones geométricas. Si consideramos un conductor en forma de bola, como ejemplo, entonces la fórmula para calcular su valor se verá así:
Esta fórmula es válida para un conductor solitario. Si coloca dos conductores uno al lado del otro y los separa con un dieléctrico, obtendrá un condensador. Más sobre esto un poco más adelante, ahora averigüemos en qué se mide la capacidad eléctrica.
La unidad de medida de la capacidad eléctrica es el faradio. Si lo descomponemos en sus componentes de acuerdo con la fórmula, entonces:
1 faradio = 1 C / 1 V
Históricamente, la dimensión de esta unidad no se eligió correctamente. El caso es que en la práctica hay que trabajar con los valores de capacidad eléctrica: mil, micro, nano y picofaradio. Lo que equivale a fracciones de un faradio, a saber:
1 mF = 10 ^ (- 3) F
1 μF = 10 ^ (- 6) F
1 nF = 10 ^ (- 9) F
1 pF = 10 ^ (- 12) F
Condensadores
Un condensador son dos placas de un material conductor, ubicadas una frente a la otra, entre las cuales hay una capa dieléctrica. En el estado cargado, las placas tienen diferentes potenciales: uno de ellos será positivo y el segundo negativo. La capacidad eléctrica de un condensador depende de la cantidad de carga en sus placas y la diferencia de potencial, el voltaje entre ellas. Surge un campo electrostático entre las placas, que mantiene las cargas en las placas. La fórmula para la capacitancia de un capacitor en el caso general:
C = q / U
En términos simples, la capacitancia de un capacitor depende del área de las placas y la distancia entre ellas, así como de la constante dieléctrica relativa del material ubicado entre ellas. Se distinguen por el dieléctrico utilizado:
- cerámico;
- película;
- mica;
- papel de metal;
- electrolítico;
- tantalio, etc.
Por la forma de las cubiertas:
- plano;
- cilíndrico;
- esférico, etc.
Dado que la fórmula para el área de una figura depende de su forma, la fórmula para la capacidad será diferente para cada caso.
Para un condensador plano:
Para dos esferas concéntricas con un centro común:
Para un condensador cilíndrico:
Al igual que con otros elementos de un circuito eléctrico, en este caso, hay dos formas principales de conectar condensadores: paralelo y serie.
La capacitancia eléctrica final del circuito resultante depende de esto. Los cálculos de la capacitancia de varios condensadores se asemejan a los cálculos de la resistencia de resistencias en diferentes conexiones, solo se invierten las fórmulas para los métodos de conexión, es decir:
- Cuando se conecta en paralelo, la capacidad eléctrica total del circuito es la suma de las capacidades de cada uno de los elementos. Cada adicional conectado aumenta la capacidad total
Ctot = C1 + C2 + C3
- Con una conexión en serie, la capacidad eléctrica del circuito disminuye, similar a una disminución de la resistencia en un circuito de resistencias conectadas en paralelo. Es decir:
Ctot = (1 / C1) + (1 / C2) + (1 / C3)
¡Importante! En un esquema de conexión en paralelo, los voltajes en las placas de cada elemento son los mismos. Se utiliza para obtener grandes valores de capacidad eléctrica. En la conexión en serie de dos elementos, los voltajes en las placas de cada uno de los condensadores son la mitad del voltaje total. Para tres, un tercio y así sucesivamente.
Baterías y capacidad
Las principales características de las baterías recargables son:
- Voltaje nominal.
- Capacidad.
- Corriente máxima de descarga.
En este caso, para determinar las características cuantitativas del tiempo de operación, o, en términos más simples idioma, para calcular cuánto dura la batería del dispositivo, use el valor capacidad.
En baterías recargables, las siguientes dimensiones se utilizan para describir la capacidad eléctrica:
- A * h: amperios-hora para baterías grandes, como baterías de automóvil.
- mAh: miliamperios-hora, para baterías para dispositivos portátiles, como teléfonos inteligentes, cuadricópteros y cigarrillos electrónicos.
- W * horas - vatios hora.
Estas características le permiten determinar cuánto tiempo resistirá la batería con una carga determinada. Para determinar la capacidad eléctrica de la batería se mide en culombios (C). A su vez, el culombio es igual a la cantidad de electricidad transferida a la batería a una intensidad de corriente de 1 A en 1 s. Luego, si se traduce a horas, a una corriente de 1A, se transmiten 3600 C en 1 hora.
Una de las formas de medir la capacidad de una batería es descargarla con una corriente conocida, y debes medir el tiempo de descarga. Por ejemplo, si la batería se descarga al nivel de voltaje mínimo en 10 horas con una corriente de 5A, entonces su capacidad es de 50 A * h
La capacidad eléctrica es una cantidad importante en la electrónica y la ingeniería eléctrica. En la práctica, los condensadores se utilizan en casi todos los circuitos de un dispositivo electrónico. Por ejemplo, en las fuentes de alimentación: para suavizar las ondas, reduzca la influencia de las sobrecargas de alta tensión en los interruptores de alimentación. Durante los circuitos de conducción de varios circuitos, así como en los controladores PWM para establecer la frecuencia de operación. Las baterías también son omnipresentes. En general, las tareas de almacenamiento de energía y desplazamiento de fase son muy habituales.
El video proporcionado le ayudará a estudiar el problema con más detalle:
En este video tutorial se proporciona una breve explicación:
Ahora ya sabe qué es la capacitancia eléctrica, en qué unidades se mide y de qué depende este valor. ¡Esperamos que la información proporcionada haya sido útil y comprensible para usted!
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