¿Qué es un condensador de placas paralelas: principio y su derivación?

El capacitor es un tipo de componente eléctrico y su principal función es almacenar energía en forma de carga eléctrica y generar una diferencia de potencial entre sus dos placas, similar a una mini batería recargable. Los condensadores los hay de diferentes tipos, desde los más pequeños hasta los más grandes, pero la función de todos ellos es la misma que la de almacenar carga eléctrica. Un condensador consta de dos placas de metal que están eléctricamente separadas por aire o un buen material aislante como cerámica, plástico, mica, etc. Este material aislante se llama dieléctrico. Este artículo presenta una descripción general del capacitor de placas paralelas y cómo funciona.

¿Qué es un condensador de placas paralelas?

Definición: Un condensador que se puede formar utilizando la disposición de electrodos y un material aislante como un dieléctrico se denomina condensador de placas paralelas. El capacitor consta de dos placas conductoras que están separadas por un material dieléctrico. Aquí, las placas conductoras actúan como electrodos.

Construcción de condensadores de placas paralelas

La construcción de este condensador se puede realizar utilizando placas de metal, si no placas de lámina metalizadas. Estos están dispuestos paralelos entre sí a la misma distancia. Las dos placas paralelas del condensador están conectadas a la fuente de alimentación. Cuando la placa primaria del capacitor se conecta al terminal +Ve de la batería, recibe una carga positiva. De manera similar, cuando la segunda placa del capacitor se conecta a una terminal negativa de la batería, recibe una carga negativa. Por lo tanto, almacena la energía entre las placas debido a las cargas atractivas.

Plan

El siguiente circuito de un condensador de placas paralelas se utiliza para cargar el condensador. En este circuito, 'C' es el capacitor, la diferencia de potencial es 'V' y 'K' es el interruptor.

Una vez que se cierra la llave como 'K', el flujo de electrones de la placa 1 comenzará a fluir hacia el terminal +Ve de la batería. Entonces, el flujo de electrones irá desde el extremo -Ve de la batería hasta el extremo +Ve.

En la batería, el flujo de electrones en la dirección del extremo positivo, después de lo cual comenzarán a fluir a través de la placa2. Entonces, estas dos placas tendrán cargas, donde una placa tendrá carga positiva y la segunda placa tendrá carga negativa.

Este procedimiento continuará una vez que el capacitor obtenga una diferencia de potencial en la cantidad precisa de la batería. Una vez que se detiene este proceso, el condensador almacena la carga eléctrica, incluida la diferencia de potencial. La carga en el capacitor se puede escribir como Q = CV

Principio del capacitor de placas paralelas

Sabemos que podemos suministrar cierta cantidad de carga eléctrica a una placa de condensador. Si suministramos más energía, entonces hay un aumento en el potencial que conduce a una salida de la carga. Una vez que la placa 2 está dispuesta junto a la placa 1 que recibe una carga positiva, entonces se suministrará una carga negativa a esta placa 2.

Si obtenemos la placa 2 y se coloca junto a la placa 1, entonces la placa 2 puede suministrar energía negativa. Esta placa cargada negativamente está más cerca de la placa cargada positivamente. Cuando tanto la placa 1 como la placa 2 tienen cargas, la carga negativa de la placa 2 disminuirá la diferencia de potencial en la primera placa.

Alternativamente, la carga positiva en la segunda placa aumentará el cambio de potencial en la primera placa. Sin embargo, la carga negativa en la placa 2 tendrá un impacto adicional. Por lo tanto, se le puede dar más carga a la placa 1. Por lo tanto, la disparidad de potencial será menor debido a las cargas negativas en la segunda placa.

La capacitancia del condensador de placas paralelas.

La dirección del campo eléctrico no es más que el flujo de la carga de prueba positiva. La limitación del cuerpo que se puede utilizar para almacenar energía eléctrica se conoce como capacidad. Un capacitor entiende su capacitancia de la misma manera, el capacitor de placas paralelas se compone de dos placas metálicas de área “A”, y estas están separadas por “distancia”. La fórmula del condensador de placas paralelas se puede mostrar a continuación.

C = k*ϵ0*A*d

Dónde,

'ϵo' es la permitividad del espacio

'k' es la permitividad relativa del material dieléctrico

'd' es la partición entre las dos placas

'A' es el área de dos placas

Bypass de condensador de placas paralelas

El capacitor con dos placas dispuestas en paralelo se muestra a continuación.

La primera placa del capacitor lleva la carga '+Q' y la segunda placa lleva la carga '–Q'. El área entre estas placas se puede indicar con 'A' y la distancia (d). Aquí, 'd' es menor que el área de las placas (d

σ =Q/R

De manera similar, cuando la carga total en la segunda placa es '-Q' y la superficie de la placa es 'A', entonces la densidad de carga superficial se puede derivar como

σ = -Q/A

Las regiones de este condensador se pueden dividir en tres divisiones como area1, area2 y area3. La zona 1 está a la izquierda de la placa 1, la zona 2 está entre los planos y la zona 3 está a la derecha de la segunda placa. El campo eléctrico se puede calcular en la región alrededor del capacitor. Aquí, el campo eléctrico es coherente y su camino va desde la placa +Ve a la placa -Ve.

La diferencia de potencial se calcula a través del capacitor multiplicando el espacio entre los planos por el campo eléctrico, se puede derivar como,

V = Exd = 1/ε(Qd/A)

La capacitancia de placas paralelas se puede derivar como C = Q/V = εoA/d

La capacitancia de un capacitor de placas paralelas con 2 dieléctricos se muestra a continuación. El área de cada placa es Am2 y está separada por una distancia de d-metros. Los dos dieléctricos son K1 y k2, entonces la capacitancia será la siguiente.

La capacitancia de la mitad primaria del ancho del capacitor es d/2 = C1=> K1Aϵ0/ d/2=> 2K1Aϵ0/d

De manera similar, la capacitancia de la siguiente mitad del capacitor es C2 = 2K2Aϵ0/d

Una vez que estos dos capacitores están conectados en serie, la capacitancia neta será

Cef= C1C2/C1+C2= 2Aϵ0/d( K1K2/ /K1+K2)

Usos/aplicaciones de capacitores de placas paralelas

Las aplicaciones del condensador de placas paralelas son las siguientes.

• Al conectar diferentes capacitores en paralelo en un circuito, almacenará más energía porque la capacitancia resultante es el número de capacitancias individuales de todos los tipos de capacitores en el circuito.
• Los condensadores de placas paralelas se utilizan en las fuentes de alimentación de CC para filtrar la señal de salida y suprimir la ondulación de CA.
• Los bancos de condensadores para el almacenamiento de energía se pueden utilizar en la corrección de PF (factor de potencia) utilizando cargas inductivas.
• Estos se utilizan en la industria automotriz para el frenado regenerativo en vehículos grandes.

preguntas frecuentes

1). ¿Qué es un condensador de placas paralelas?

Cuando dos placas de metal se conectan en paralelo separándolas con un material dieléctrico, se denomina capacitor de placas paralelas.

2). ¿Cómo calcular la capacitancia de un capacitor de placas paralelas?

La capacitancia de este capacitor se puede calcular usando esta fórmula como C = ε(A/d).

3). ¿Cuál es la unidad SI de un capacitor?

La unidad SI es el farad (F).

4). ¿De qué depende la capacitancia del capacitor de placas paralelas?

Depende de la distancia y el área de las dos placas.

Por lo tanto, esta es una descripción general del condensador de placas paralelas. Siempre que sea necesario almacenar una gran cantidad de carga eléctrica en un condensador, esto no es posible en un solo condensador. Entonces, un capacitor de placas paralelas se usa para almacenar una gran cantidad de energía eléctrica, ya que usan dos placas como electrodos. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuáles son las ventajas y desventajas de un capacitor de placas paralelas?