Factores que afectan la capacitancia

Hay tres factores básicos en la construcción del capacitor que determinan la cantidad de capacitancia creada. Todos estos factores dictan la capacitancia al afectar la cantidad de flujo de campo eléctrico (diferencia relativa de electrones entre placas) que se desarrollará para una cantidad determinada de fuerza de campo eléctrico (voltaje entre las dos placas):

AREA DE PLACA :Si todos los demás factores son iguales, una mayor área de la placa proporciona una mayor capacitancia; menos área de la placa da menos capacitancia.

Explicación: Un área de placa más grande da como resultado más flujo de campo (carga recolectada en las placas) para una fuerza de campo dada (voltaje a través de las placas).

ESPACIO DE PLACAS :Si todos los demás factores son iguales, un mayor espaciado de placas da menos capacitancia; un espaciado de placa más cercano proporciona una mayor capacitancia.

Explicación: Un espaciamiento más cercano da como resultado una fuerza de campo mayor (voltaje a través del capacitor dividido por la distancia entre las placas), lo que resulta en un flujo de campo mayor (carga recolectada en las placas) para cualquier voltaje dado aplicado a través de las placas.

MATERIAL DIELÉCTRICO :Si todos los demás factores son iguales, una mayor permitividad del dieléctrico da una mayor capacitancia; menos permitividad del dieléctrico da menos capacitancia.

Explicación: Aunque es complicado de explicar, algunos materiales ofrecen menos oposición al flujo de campo para una cantidad determinada de fuerza de campo. Los materiales con una permitividad mayor permiten un mayor flujo de campo (ofrecen menos oposición) y, por lo tanto, una mayor carga recolectada, para cualquier cantidad dada de fuerza de campo (voltaje aplicado).

Permitividad "relativa" significa la permitividad de un material, en relación con la de un vacío puro. Cuanto mayor sea el número, mayor será la permitividad del material. El vidrio, por ejemplo, con una permitividad relativa de 7, tiene siete veces la permitividad de un vacío puro y, en consecuencia, permitirá el establecimiento de un flujo de campo eléctrico siete veces más fuerte que el de un vacío, siendo todos los demás factores iguales. La siguiente es una tabla que enumera las permitividades relativas (también conocidas como la "constante dieléctrica") de varias sustancias comunes:

Material

Permitividad relativa (constante dieléctrica) Vacío1.0000Aire1.0006PTFE, FEP (“Teflon”) 2.0Polipropileno2.20 a 2.28Resina ABS2.4 a 3.2Poliestireno2.45 a 4.0Papel encerado2.5Aceite de transformador2.5 a 4Goma dura2.5 a 4.80Madera (roble) 3.3Siliconas3. 4 a 4,3 Bakelita 3,5 a 6,0 Cuarzo, fundido 3,8 Madera (arce) 4,4 Vidrio 4,9 a 7,5 Aceite de ricino 5,0 Madera (abedul) 5,2 Mica, moscovita 5,0 a 8,7 Mica aglomerada con vidrio 6,3 a 9,3 Porcelana, esteatita 6,5 ​​Alúmina8 .0 a 10.0 Agua destilada 80.0 Bario-estroncio-titanita 7500

Se puede encontrar una aproximación de capacitancia para cualquier par de conductores separados con esta fórmula:

Un capacitor puede hacerse variable en lugar de tener un valor fijo variando cualquiera de los factores físicos que determinan la capacitancia. Un factor relativamente fácil de variar en la construcción del condensador es el área de la placa, o más correctamente, la cantidad de superposición de la placa.

La siguiente fotografía muestra un ejemplo de un condensador variable que utiliza un conjunto de placas de metal intercaladas y un espacio de aire como material dieléctrico:

A medida que se gira el eje, variará el grado en que los conjuntos de placas se superponen entre sí, cambiando el área efectiva de las placas entre las que se puede establecer un campo eléctrico concentrado. Este capacitor en particular tiene una capacitancia en el rango de picofaradios y encuentra uso en circuitos de radio.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de trabajo de capacitores
• Hoja de trabajo de sustitución algebraica de circuitos eléctricos