Dieléctricos y capacitores | Circuitos | Física | Khan Academy en Español

Summary

En este video se explica cómo el material dieléctrico, que no conduce electricidad, aumenta la capacitancia de un capacitor. Al insertarlo entre las placas metálicas, el dieléctrico se polariza, reduciendo el voltaje entre las placas y permitiendo que se almacene más carga. Este proceso incrementa la capacitancia, ya que el voltaje disminuye sin cambiar la carga. También se describe cómo la constante dieléctrica de un material influye en el aumento de capacitancia. Se muestra cómo este fenómeno afecta a los capacitores cargados y conectados a una batería, optimizando su capacidad de almacenamiento.

Takeaways

• 😀 Los capacitores tienen un material no conductor entre dos placas metálicas, lo que evita que se toquen y permite almacenar carga.
• 😀 Insertar un material no conductor entre las placas de un capacitor siempre incrementa su capacitancia, siempre que no se modifique el área o la separación entre las placas.
• 😀 El material no conductor entre las placas de un capacitor se llama dieléctrico.
• 😀 La función del dieléctrico es reducir el voltaje entre las placas del capacitor, lo que aumenta su capacitancia.
• 😀 Los átomos y moléculas del material dieléctrico se polarizan cuando se insertan entre las placas de un capacitor cargado.
• 😀 La polarización del dieléctrico ocurre cuando las cargas negativas en el material se alinean hacia la placa positiva del capacitor.
• 😀 Al insertar un dieléctrico, las cargas negativas del material se acercan a la placa positiva del capacitor, lo que reduce la contribución al voltaje de las cargas.
• 😀 El voltaje entre las placas del capacitor disminuye debido a la polarización del dieléctrico, pero la carga en las placas sigue siendo la misma.
• 😀 Si un capacitor tiene un dieléctrico y se conecta a una batería, el voltaje a través del capacitor se mantiene constante mientras la carga aumenta.
• 😀 La capacitancia de un capacitor con un dieléctrico se puede calcular usando la constante dieléctrica (k) del material insertado, que siempre será mayor que 1 y aumenta la capacitancia.

Q & A

¿Por qué se coloca un material no conductor entre las placas metálicas de un capacitor?

El material no conductor se coloca para evitar que las placas metálicas se toquen, lo cual sería problemático porque impediría almacenar carga. Además, este material incrementa la capacitancia del capacitor.

¿Qué es la capacitancia y cómo se ve afectada por el material dieléctrico?

La capacitancia es la capacidad de un capacitor para almacenar carga. Cuando se inserta un material dieléctrico entre las placas metálicas, la capacitancia aumenta debido a la reducción del voltaje entre las placas, aunque la carga almacenada se mantenga igual.

¿Qué ocurre cuando se inserta un material dieléctrico en un capacitor cargado?

Al insertar el material dieléctrico, los átomos y moléculas del material se polarizan, lo que reduce el voltaje entre las placas del capacitor. Esto, a su vez, aumenta la capacitancia, ya que la carga se mantiene constante y el voltaje disminuye.

¿Cómo se define la constante dieléctrica de un material y cómo afecta a la capacitancia?

La constante dieléctrica (k) es un número que representa la capacidad de un material para aumentar la capacitancia de un capacitor. Cuanto mayor es la constante dieléctrica, mayor será el incremento en la capacitancia del capacitor.

¿Por qué la capacitancia aumenta al insertar un dieléctrico si el voltaje disminuye?

La capacitancia aumenta porque, aunque la carga en el capacitor se mantiene constante, la reducción del voltaje entre las placas permite almacenar más carga para el mismo voltaje, lo que incrementa la capacitancia.

¿Qué pasa si se inserta un dieléctrico en un capacitor sin desconectar la batería?

Si la batería permanece conectada, el voltaje entre las placas se mantiene constante. El dieléctrico reduce el voltaje entre las placas, lo que provoca que la batería suministre más carga al capacitor para mantener el voltaje constante, aumentando así la capacitancia.

¿Qué es la polarización en un material dieléctrico?

La polarización es el proceso en el cual los átomos y moléculas del material dieléctrico se alinean de manera que los extremos negativos se acercan a la placa positiva y los extremos positivos se acercan a la placa negativa, reduciendo el voltaje entre las placas del capacitor.

¿Por qué el material dieléctrico no permite que las cargas negativas lleguen a la placa positiva del capacitor?

Porque el material dieléctrico es un aislante, lo que significa que no es conductor, por lo que las cargas negativas no pueden moverse directamente hacia la placa positiva. Sin embargo, pueden alinearse de manera que disminuyan el voltaje entre las placas.

¿Qué ocurre con la carga en el capacitor cuando se inserta un dieléctrico sin batería conectada?

Cuando no hay batería conectada, la carga en el capacitor permanece constante, pero el voltaje disminuye debido a la polarización del dieléctrico, lo que incrementa la capacitancia del dispositivo.

¿Cómo se calcula el cambio en la capacitancia al insertar un dieléctrico?

El cambio en la capacitancia se calcula multiplicando la capacitancia original por la constante dieléctrica (k) del material insertado. Si la capacitancia original es C, la nueva capacitancia será C * k.