Sabemos que un capacitor se utiliza para almacenar energía. En este artículo, discutiremos cuánta energía se puede almacenar en un capacitor, los parámetros de los que depende la energía almacenada y sus relaciones.
¿Cómo calcular la energía almacenada en un capacitor?
Hay que realizar un trabajo para transferir cargas a un conductor contra la fuerza de repulsión de las cargas ya existentes en él. Este trabajo realizado para cargar de una placa a otra se almacena como energía potencial del campo eléctrico del conductor.
C = Q/V
Supongamos que la carga se transfiere de la placa B a la A. En este momento, la carga en las placas es Q’ y –Q’. Entonces, para transferir una carga de dQ’ de B a A, el trabajo realizado por una fuerza externa será
Trabajo total realizado =
∴ Energía almacenada en un capacitor
Densidad de energía en un campo eléctrico
La energía almacenada por unidad de volumen se llama densidad de energía. Esta dado por
con un dieléctrico de constante dieléctrica k, y E es el campo eléctrico neto en el medio dieléctrico.
Conclusión
De la discusión anterior, queda claro que un capacitor almacena energía eléctrica en forma de campo electrostático, y esta energía almacenada se conoce como energía potencial porque se debe a la diferencia de potencial.
De la expresión de la energía almacenada en un capacitor, queda claro que la energía almacenada es directamente proporcional a la capacitancia del capacitor, lo que significa que un capacitor de mayor capacitancia puede almacenar más cantidad de energía para el mismo voltaje y viceversa.
Debido a su propiedad de almacenamiento de energía, los condensadores se utilizan en varios circuitos eléctricos y electrónicos, como cargadores, bancos de condensadores, circuitos informáticos, etc.
Preguntas Frecuentes
Un capacitor se define como un componente pasivo que se utiliza para almacenar energía eléctrica. Un capacitor o condensador está formado por dos conductores separados por el material dieléctrico. Estos materiales dieléctricos tienen forma de placas que pueden acumular cargas. Una placa es para carga positiva mientras que la otra es para carga negativa.
Según su estructura, los condensadores se clasifican en tres tipos: condensadores fijos, condensadores variables y condensadores trimmer.
El principio de un condensador se basa en un conductor aislado cuya capacitancia aumenta gradualmente cuando se coloca un conductor descargado a su lado.
En la construcción de las placas de los condensadores se utilizan metales como el aluminio, la plata y otros metales. Los materiales dieléctricos que se utilizan entre estas placas metálicas son papel, cerámica o caucho dependiendo de la aplicación del condensador.
Los condensadores de película no tienen polaridad ya que no están polarizados.
Sí, en un condensador la energía se almacena en el espacio entre las dos placas.
La energía potencial electrostática se almacena en el condensador. Por tanto, está relacionado con la carga y el voltaje entre las placas del condensador.
Cuando un condensador cargado se desconecta de una batería, su energía permanece en el campo en el espacio entre sus placas.
La energía del capacitor depende de la capacitancia y el voltaje del capacitor. Si aumentan la capacitancia, el voltaje o ambos, la energía almacenada por el capacitor también aumentará. Se puede agregar una losa dieléctrica entre las placas del capacitor para aumentar la capacitancia del capacitor.
U = (1/2) CV^2
Los equipos de audio, los sistemas de alimentación ininterrumpida, los flashes de las cámaras, las cargas pulsadas como las bobinas magnéticas y los láseres utilizan la energía almacenada en los condensadores.