CAPACITANCIA Y UNIDADES DE MEDIDA

*QUE ES LA CAPACITANCIA? 

La capacidad es la cantidad de energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador,
la proporción Q / V es constante para un capacitor dado. 

La capacitancia tiene la unidad del SI coulomb por volt. La unidad de capacitancia del SI es el farad (F), en honor a Michael Faraday.

CAPACITANCIA = 1F = 1 C

1 V

El farad es una unidad de capacitancia muy grande. En la práctica los dispositivos comunes tienen capacitancia que varían de microfarads a picofarads.

¿Qué es un capacitor?

Un capacitor se compone de dos conductores aislados eléctricamente uno del otro y de sus alrededores. Una vez que el capacitor se carga, los dos conductores tienen cargas iguales pero opuestas.


 *¿Cuáles son los tipos de capacitores?

Los capacitores de alto voltaje por lo común constan de varias placas metálicas entrelazadas inmersas en aceite de silicón. Los capacitores pequeños en muchas ocasiones se construyen a partir de materiales cerámicos. Los capacitores variables (comúnmente de 10 a500 pF) suelen estar compuestos de dos conjuntos de placas metálicas entrelazadas, uno fijo y el otro móvil, con aire como el dieléctrico. Un capacitor electrolítico se usa con frecuencia para almacenar grandes cantidades de carga a voltajes relativamente bajos. Este dispositivo, mostrado en la figura consta de una hoja metálica en contacto con un electrolito, es decir, una solución que conduce electricidad por virtud del movimiento de iones contenidos en la solución. Cuando se aplica un voltaje entre la hoja y el electrolito, una delgada capa de óxido metálico (un aislador) se forma en la hoja y esta capa sirve como el dieléctrico. Pueden obtenerse valores muy grandes de capacitancia debido a que la capa del dieléctrico es muy delgada y por ello la separación de placas es muy pequeña.

Cuando se utilizan capacitores electrolíticos en circuitos , la polaridad (los signos más y menos en el dispositivo) debe instalarse de manera apropiada. Si la polaridad del voltaje es aplicado es opuesta a la que se pretende, la capa de óxido se elimina y el capacitor conduce electricidad en lugar de almacenar carga.
Placas
-Lamina electrolito caso
-metálica
-Contactos
-Aceite Línea metálica
-Papel +capa de óxido
-Capacitor de placas paralelas




Dos placas paralelas de igual área A están separadas por una distancia d, como en la figura. Una placa tiene carga Q, la otra carga -Q. La carga por unidad de área sobre cualquier placa es = Q /A. Si las placas están muy cercanas una de la otra (en comparación con su longitud y ancho), podemos ignorar los efectos de borde y suponer que el campo eléctrico es uniforme entre las placas y cero en cualquier otra parte. 
El campo eléctrico entre las placas es:
                           
E =   = Q donde o es:
o oA 8.85*10-12

Donde o es la permitividad del espacio libre. La diferencia de potencial entre las placas es igual a Ed; por lo tanto,
V =Ed = Qd
oA

Al sustituir este resultado en la ecuación de capacitancia, encontramos que la capacitancia es igual a,

C = Q = __Q_____
V Qd / oA

Es decir, la capacitancia de un capacitor de placas paralelas es proporcional al área de sus placas e inversamente proporcional a la separación de estas.

- Q
- Q
Area = A

Un capacitor de placas paralelas se compone de dos placas paralelas cada una de área A, separadas por una distancia d. Cuando se carga el capacitor, las cargas tienen cargas iguales de signo opuesto.

*Capacitor esférico

Un capacitor esférico consta de un cascarón esférico de radio b y carga -Q concéntrico con una esfera conductora más pequeña de radio a y carga Q.

El campo fuera de una distribución de carga simétrica esfericamente es radial y está dado por ke Q / r2. En este caso, corresponde al campo entre las esferas (a
b b b
Vb - Va = - "a Er dr = keQ "a dr /r2 =keQ[1/r]a
Vb - Va = keQ(1 / b -1/ a)
La magnitud de la diferencia de potencial es:
V = Va -Vb = kQ (b - a)
ab
Sustituyendo esto en la ec. de capacitancia, obtenemos
- Q

  *Capacitor cilíndrico



Un conductor cilíndrico de radio a y carga Q es coaxial con un cascaron cilíndrico más grande de radio b y carga -Q con una longitud l.

Suponiendo que l es grande comparada con a,b, podemos ignorar los efectos del borde. En este caso, el campo es perpendicular a los ejes de los cilindros y está confinado a la región entre ellos ;como se ve en la figura. Se debe calcular primero la diferencia de potencial entre los dos cilindros, la cual está dada por lo general por
b
Vb - Va = "a E * ds
Donde E es el campo eléctrico en la región a
b b
Vb - Va = "a Er dr = -2ke "a dr / r =-2ke ln(b / a)
Al sustituir esto en la ecuación de capacitancia y utilizando el hecho de que =Q /l obtenemos:
C = Q = ______Q_______ = ________l_____




V 2ke ln (b) 2ke ln (b)


l (a) (a)
Donde V es la magnitud de la diferencia de potencial, dada por 2ke ln (b/a), una cantidad positiva. Es decir V =Va -Vb es positiva debido a que el cilindro interior está a un potencial mayor. El resultado nos muestra que la capacitancia es proporcional a la longitud de los cilindros. La capacitancia en este caso depende de los radios de los cilindros conductores.
a) Superficie gausiana
a)El capacitor cilíndrico se compone de un conductor cilíndrico de radio a y la longitud l rodeado por un cascaron cilíndrico coaxial de radio b.
b)Vista lateral de un capacitor cilíndrico. La línea punteada representa el final de la superficie gaussiana cilíndrica de radio r y longitud.

*Combinación en serie

Para está combinación en serie de capacitores, la magnitud de la carga debe ser la misma en todas las placas.

V1          C1           V2          C2
+Q          -Q           +Q          -Q
+             -
V
También existen capacitores con dieléctricos (que es un material no conductor como, el caucho, vidrio o papel). Cuando un material dieléctrico se inserta entre las placas de un capacitor aumenta la capacitancia. Si el dieléctrico llena por completo el espacio entre las placas, la capacitancia aumenta en un factor adimensional K, conocido como la constante dieléctrica.
Dieléctrico
Co
+ Qo
V

*Combinación en paralelo   

La diferencia de potencial que existe es a través de cada capacitor en el circuito paralelo es la misma e igual a l voltaje de la batería.

C1

Q1
C2
Q2
(+) (-)
V  

*Combinaciones de capacitores

Es común que dos o más capacitores se combinen de varias maneras . La capacitancia equivalente de ciertas combinaciones puede calcularse utilizando métodos como son la combinación en paralelo o en serie. Los símbolos de circuitos para capacitores y baterías, junto con sus códigos de color, se muestran en la figura. La terminal positiva de la batería esta al potencial más alto y se representa por la línea vertical más larga en el símbolo de la batería.
Símbolo de Símbolo de Símbolo de
Capacitor batería             interruptor
(- +)
se nota que los capacitores están en verde y las baterías y los interruptores en verde.

*CARGA ELECTRICA MEDIDA EN COULOMBIOS. 

Coulomb. Unidad de medida derivada del Sistema Internacional de Unidades para la magnitud física cantidad de electricidad o carga eléctrica, su símbolo es C, debe su nombre al francés Charles-Augustin de Coulomb.

1 Orígenes
2 Definición
3 Formulaciones
4 Unidad equivalente
5 Submúltiplos y Múltiplos
6 Nota sobre terminología
7 Referencia
8 Fuente

El coulomb, castellanizado culombio, recibe este nombre en honor al físico francés Charles-Augustin de Coulomb nacido en Angulema, un 14 de junio de 1736 y fallecido en París, un 23 de agosto de 1806.

Coulomb realizó múltiples investigaciones sobre: magnetismo, fricción y electricidad, inventó la balanza de torsión para medir la fuerza de atracción o repulsión que ejercen entre sí dos cargas eléctricas, y estableció la función que liga esta fuerza con la distancia. Con este invento, pudo establecer el principio, que rige la interacción entre las cargas eléctricas, actualmente conocido como ley de Coulomb. También estudió la electrización por frotamiento y la polarización, e introdujo el concepto de momento magnético.

El coulomb fue adoptado como unidad derivada del Sistema Internacional de Unidades por el Primer Congreso Eléctrico Internacional celebrado en París en 1881.

Definición. Un coulomb se define como la cantidad de carga transportada en un segundo por una corriente de un ampere de intensidad de corriente eléctrica.

Inicialmente sería definido en términos de cantidad de veces la carga elemental. Un coulomb (1C) equivale a 6,241 509 629 152 650×1018 protones y menos un coulomb (-1C) a 6,241 509 629 152 650×1018 electrones.

Formulaciones

Según la definición se puede expresar:

1 C = 1 A . s
En términos de capacidad y voltaje, se expresa:

1 C = 1 F . V
Unidad equivalente

A continuación mostramos las unidades más comunes y su equivalencia:

(Nombre -Símbolo -Equivalencia en coulomb)

*unidad CGS (Franklin)

3,335 64.10-10 C

*ampere hora

A . h

3,6.103 C

*ampere segundo

A . s

1 C

*Submúltiplos y Múltiplos

Los más utilizados de esta unidad son los siguientes:

*(Valor  ,Símbolo, Nombre)

10−9 C

nC

*nanocoulomb

10−6 C

µC

*microcoulomb

10−3 C

 mC

*microcoulomb

103 C

 kC

*kilocoulomb

 106 C

 MC

*megacoulomb

Esta unidad, perteneciente al Sistema Internacional de Unidades, es nombrada así en honor a Charles-Augustin de Coulomb. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra del símbolo se escribe con mayúscula (C), en tanto que su nombre siempre empieza con una letra minúscula (coulomb), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.

*ENERGÍA DEL CONDENSADOR MEDIDA EN JULIOS

La energía almacenada en un condensador, medida en julios, es igual al trabajo realizado para cargarlo. Consideremos un condensador con una capacidad C, con una carga +q en una placa y -q en la otra. Para mover una pequeña cantidad de carga

 desde una placa hacia la otra en sentido contrario a la diferencia de potencial se debe realizar un trabajo donde W es el trabajo realizado, medido en julios; q es la carga, medida en coulombios;
C es la capacidad, medida en faradios.
Es decir, para cargar un condensador hay que realizar un trabajo y parte de este trabajo queda almacenado en forma de energía potencial electrostática. Se puede calcular la energía almacenada en un condensador integrando esta ecuación. Si se comienza con un condensador descargado (q = 0) y se mueven cargas desde una de las placas hacia la otra hasta que adquieran cargas +Q y -Q respectivamente, se debe realizar un trabajo W:
Combinando esta expresión con la ecuación de arriba para la capacidad, obtenemos:
donde
* W es la energía, medida en julios;
* C es la capacidad, medida en faradios;
* V es la diferencia de potencial, medido en voltios;
* Q es la carga almacenada, medida en coulombios.

*VOLTAJE O DIFERENCIA POTENCIAL

El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la magnitud eléctrica que indica la diferencia de energía entre dos puntos de un circuito. Indica el trabajo por unidad de carga que es necesario realizar para iniciar el movimiento de electrines. Sin tensión no hay corriente eléctrica.
Se representa con el símbolo ‘V’ o las letras ‘d.d.p.’(diferencia de potencial) y su unidad de medida en el Sistema Internacional es el voltio (V).
Para medir la tensión entre dos puntos se usa el voltímetro, cuya resistencia es infinita y por eso se coloca en paralelo. En corriente continua, la tensión se dibuja en los circuitos eléctricos con un signo positivo donde hay carga positiva y un signo negativo donde hay carga negativa.

*RESISTENCIA ELÉCTRICA:

Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica para recorrerla. Su valor se mide en ohmios y se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω). La materia presenta 4 estados en relación al flujo de electrones. Éstos son Conductores, Semi-conductores, Resistores y Dielectricos. Todos ellos se definen por le grado de oposición a la corriente electrica (Flujo de Electrones).

Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia.

Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nula.

La resistencia electrica se mide con el Ohmímetro es un aparato diseñado para medir la resistencia eléctrica en ohmios. Debido a que la resistencia es la diferencia de potencial que existe en un conductor dividida por la intensidad de la corriente que pasa por el mismo, un ohmímetro tiene que medir dos parámetros, y para ello debe tener su propio generador para producir la corriente eléctrica.

* BIOGRAFÍA MICHAEL FARADAY

(Newington, Gran Bretaña, 1791-Londres, 1867) Científico británico. Uno de los físicos más destacados del siglo XIX, nació en el seno de una familia humilde y recibió una educación básica. A temprana edad tuvo que empezar a trabajar, primero como repartidor de periódicos, y a los catorce años en una librería, donde tuvo la oportunidad de leer algunos artículos científicos que lo impulsaron a realizar sus primeros experimentos.

Tras asistir a algunas conferencias sobre química impartidas por sir Humphry Davy en la Royal Institution, Faraday le pidió que lo aceptara como asistente en su laboratorio. Cuando uno de sus ayudantes dejó el puesto, Davy se lo ofreció a Faraday. Pronto se destacó en el campo de la química, con descubrimientos como el benceno y las primeras reacciones de sustitución orgánica conocidas, en las que obtuvo compuestos clorados de cadena carbonada a partir de etileno.

En esa época, el científico danés Hans Christian Oersted descubrió los campos magnéticos generados por corrientes eléctricas. Basándose en estos experimentos, Faraday logró desarrollar el primer motor eléctrico conocido. En 1831 colaboró con Charles Wheatstone e investigó sobre fenómenos de inducción electromagnética. Realizó además varios experimentos electroquímicos que le permitieron relacionar de forma directa materia con electricidad. Tras observar cómo se depositan las sales presentes en una cuba electrolítica al pasar una corriente eléctrica a su través, determinó que la cantidad de sustancia depositada es directamente proporcional a la cantidad de corriente circulante, y que, para una cantidad de corriente dada, los distintos pesos de sustancias depositadas están relacionados con sus respectivos equivalentes químicos. Posteriores aportaciones que resultaron definitivas para el desarrollo de la física, como es el caso de la teoría del campo electromagnético introducida por James Clerk Maxwell.


*CALCULO DE CONDENSADORES DE PLACAS PARALELAS

La capacitancia de un par de conductores con cargas se puede calcular de la siguiente manera se supone que una carga de magnitud Q, y la diferencia de potencial se calcula usando las técnicas descritas en el capitulo anterior. Entonces se usa la expresión C = Q / V para evaluar la capacitancia. Como se podría esperar, el cálculo se efectúa con la relativa facilidad si la geometría del capacitor es simple. Se puede calcular la capacitancia de un conductor esférico aislado de radio R y carga Q si se supone que el segundo conductor que forma al capacitor es una esfera concéntrica de radio infinito. El potencial eléctrico de la esfera de radio R es simplemente K, Q/R, y V se establece en el infinito, como de costumbre, con lo que se tiene

Esta expresión muestra que la capacitancia de una esfera cargada aislada es proporcional a su radio y es independiente tanto de la carga sobre la esfera como la de la diferencia potencial. La capacitancia de un par de conductores depende de la geometría de los mismos. Se ilustra esto con tres geometría similares, es decir, placas paralelas, cilindros concéntricos y esferas concéntricas.

Dos placas paralelas de igual área (A) están separadas por una distancia d, como en la figura:

El campo eléctrico entre las placas paralelas es:

Donde e 0 es la permitividad del espacio libre. La diferencia de potencial entre las dos placas paralelas es igual a Ed.

Entonces: Al sustituir la ecuación en C= Q/V, tenemos:

Es decir; la capacitancia de un capacitor de placas paralelas es proporcional al área de sus placas y es inversamente proporcional a la separación de estas. Considere dos conductores que tienen una diferencia de potencial V entre ellos. Supongamos que tienen cargas iguales y opuestas, como en la figura. Una combinación de este tipo se denomina capacitor . La diferencia de potencial V es proporcional a la magnitud de la carga Q del capacitor.(Esta puede probarse por la Ley de coulomb o a través de experimentos.

A Continuacion se les mostrata un video explicando que son y pra que sirven las medidas de capacitancia. 

TRABAJO ESCRITO DE LA EXPOSICION 

( POWER.PIONT - SKYPE)

INSTITUCION EDUCATIVA CASD

TRABAJO ESCRITO SOBRE LAS

DIAPOSITIVAS

 DESKYPE

PRESENTADO POR:

YESICA JULIETH GAVIRIA

10°C

2016

INTRODUCCION

Skype se volvió el líder absoluto en el mundo en lo que respecta a la tecnología de VoIP (Voice over Internet Protocol o voz sobre Protocolo de Internet: una serie de recursos que permiten enviar la señal de una voz a través de Internet, empleando un protocolo IP, es decir, la voz se envía en formato digital, permitiendo la comunicación). Con cada nueva versión de su software, Skype se ha enriquecido con novedosas características. Hoy en día, ya no se contenta con ser un simple programa para llamar a todo el mundo por unos pocos centavos por minuto. En la actualidad ofrece una amplia gama de opciones de servicios de teléfono (aunque la mayoría de ellos sean pagos): crear un número de teléfono propio, enviar SMS, dejar correos de voz, reenviar llamadas, realizar conferencias con cientos de participantes, video-telefonía, etc. Al mismo tiempo, integra un software de mensajería instantánea para chatear en grupos y compartir archivos.

Con el paso del tiempo, Skype se ha convertido en un verdadero centro multimedia de la comunicación, que envió a muchos de sus antiguos competidores a la ruina. Sin embargo, el mercado de VoIP sigue evolucionando y sigue siendo muy rentable. Configurar Skype Si no lo ha descargado, puedes descargar Skype gratuitamente desde aquí. Durante la instalación, deberás registrarte como un nuevo miembro y crear tu perfil, si no no podrás utilizar Skype. Para crear tu perfil deberás elegir un nombre de usuario y aportar una cantidad mínima de datos personales (apellido, nombre, ciudad). Una vez completado este formulario, estarás conectado a la red, anímate únete a skype.

  ¿Qué es Skype?

Skype es un software que permite que todo el mundo se comunique. Millones de personas

y empresas ya usan Skype para hacer llamadas y videollamadas gratis individuales y grupales, enviar mensajes instantáneos y compartir archivos con otras personas que usan Skype. Puedes usar Skype en lo que mejor se adapte a tus necesidades: en tu teléfono móvil, equipo informático o TV con Skype.

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Además, con un poco de dinero, puedes hacer mucho más: llamar a teléfonos, tener acceso a una red WiFi y enviar mensajes SMS. Puedes pagar a medida que lo usas o comprar un plan, lo que prefieras. Y en el mundo de los negocios, esto significa que puedes reunir a todo tu grupo de trabajadores, socios y clientes para hacer lo que necesites. Prueba Skype hoy y comienza a añadir a tus amigos, familiares y colegas. No será difícil encontrarlos, ya que cientos de millones de personas ya usan Skype para hacer todo tipo de actividades juntas.

Para qué sirve?

Esta plataforma es un sistema de comunicación cibernética que trabaja por internet y telefonía móvil, tiene como funciones realizar mensajes por vía de texto, sonido (llamadas telefónicas), video (video llamadas) y transferencias de datos. Para las funciones básicas, basta con descargar la versión gratuita del programa, y para las funciones de mayor capacidad, se deberá adquirir la visión de paga, la cual cuenta con costos bastante aceptables. Este sistema sustituirá al Messenger de Microsoft, en forma paulatina, calculándose el cambio total para el primer trimestre del año 2013. Concretamente han dado como fecha marzo 17, Este software permite que personas en cualquier parte del mundo puedan comunicarse entre sí, de forma gratuita o por un módico costo, Realizando un pequeño pago, da la posibilidad de llamar a teléfonos convencionales, ya sean fijos o celulares, pero cabe aclarar que este sistema no substituye dichos dispositivos, pues resultaría obsoleto en caso de una crisis o emergencia.

El Skype, tiene la ventaja de que puedes asociar muchos de los contactos de las redes sociales actuales, como el Facebook, Messenger, twitter etc., y responderles por vía de este medio.

               

 Fundadores de skype 

Entre la gran gama de plataformas o programas de comunicación, está destacando el Skype, este es un programa creado por Janus Friis y Niklas Zennstrom en el año de 2003, en este año fue diseñado por el danés Janus Friis y el sueco Niklas Zennström (también creadores deKazaa) y desarrollada en su solución técnica por los estonios Priit Kasesalu, Ahti Heinla y Jaan Tallinn, ya que de hecho Skype nació en Tallin, Estonia.

 El código y protocolo de Skype permanecen cerrados y son privativosde la aplicación, pero los usuarios interesados pueden descargar gratuitamente la aplicación ejecutable del sitio web oficial. Los usuarios de Skype pueden hablar entre sí gratuitamente.

Desde 2013, la red de Windows Live Messenger (anteriormente MSN Messenger) se integró a Skype; un usuario MSN inicia sesión con las mismas credenciales que usaba en la red anterior para comunicarse con otro contacto de Windows Live o Skype, pero solo en texto; para usar el audio y video tiene que vincular su cuenta Hotmail / Outlook con Skype, pero esto es completamente opcional.

Conclusiones

•    Skype es uno de los programas que tiene video llamada, es parecido al actual Messenger pero mucho mejor, además la calidad que tiene es muy buena.

•  La video llamada además de tener audio, si tenemos cámara también nos podemos ver.

•  En este programa es necesario registrarse al igual que en el Messenger.

•  Gracias a esta herramienta se pueden mandar mensajes, se pude buscar a compañeros, etc.

• Con skype chat, cuando tenemos agregados a nuestros compañeros les podemos enviar SMS, además de poder realizar conferencias sobre el tema que nosotros elijamos (es como si llamáramos por teléfono).

    Gracias a esta herramienta podemos realizar una amplia gama de actividades educativas,          algunas de ellas son:

Ø
- Con el video llamado un colegio puede quedar con otros colegios, para que los alumnos se relacionen con otros alumnos.
- Para realizar trabajos, ya que gracias a esta herramienta no es necesario quedar todos en una casa.
- Podemos buscar y tener contacto con alumnos de otros países, para poder hablar con ellos en otros idiomas.

 

Acontinuacion se mostrata un video donde se les explicara que es skype y como se usa.