Capacidade eléctrica

miniatura|180px|Batería para automóbil.

En electromagnetismo e electrónica, a capacidade eléctrica, tamén coñecida como capacitancia ou, simplemente capacidade,capacidade 6 FIS 1 s f Nome de certas magnitudes eléctricas. 2 s f Magnitude que expresa a aptitude que teñen os condutores de almacenar electricidade en forma de carga eléctrica [C]. A súa unidade no sistema internacional é o farad. 3 s f Cantidade de electricidade máxima que pode almacenar un acumulador. En: Dicionario de galego, Vigo: Ir Indo, 2004.  é a propiedade que teñen os corpos para manter unha carga eléctrica. O dispositivo máis común que almacena enerxía desta forma é o condensador.

A capacidade eléctrica tamén é unha medida da cantidade de enerxía eléctrica almacenada para unha diferenza de potencial eléctrico dada, como sucede nunha pila ou nun acumulador ou batería.

 Relación entre carga e diferenza de potencial 
A relación entre a diferenza de potencial (ou tensión) existente entre as placas do condensador e a carga eléctrica almacenada neste, descríbese mediante a seguinte expresión matemática:
miniatura|200px|Tradicionalmente represéntase un condensador pola letra C e, nos esquemas dos circuítos eléctricos, por dúas liñas perpendiculares ao circuíto, simbolizando as dúas placas metálicas separadas por un dieléctrico.

Onde:

 é a capacidade, medida en farads (F). Esta unidade é relativamente grande e adoitan utilizarse submúltiplos como o microfarad (μF) e, sobre todo, o nanofarad (nF), ou o picofarad (pF).
 é a carga eléctrica almacenada, medida en coulombs;
 é a 'diferenza de potencial, medida en volts.

Cabe destacar que a capacidade é sempre unha cantidade positiva, e que depende da xeometría do condensador considerado (de placas paralelas, cilíndrico, esférico). Outro factor do que depende é do dieléctrico (material non condutor) que se introduza entre as dúas placas do condensador. Canto maior sexa a constante dieléctrica do material non condutor introducido, maior será a capacidade.

Na práctica, a dinámica eléctrica do condensador exprésase grazas á seguinte ecuación diferencial, que se obtén derivando respecto ao tempo a ecuación anterior.

Onde  representa a intensidade de corrente eléctrica, medida en amperes.

Onde:
C é a capacidade, en farads;Capacitância e tensão elétrica en Guia do estudante  Consultada o 3 de abril de 2015.
A é a área das placas, en metros cadrados;
ε é a permitividade ou constante dieléctrica;
d é a separación entre as placas, en metros.

 Enerxía 
A enerxía almacenada nun condensador, medida en joules, é igual ao traballo realizado para cargalo. Consideremos un condensador cunha capacidade C, unha carga +q nunha placa e -q na outra. Para mover unha pequena cantidade de carga  desde unha placa cara á outra en sentido contrario á diferenza de potencial, débese realizar un traballo :

Onde
W é o traballo realizado, medido en joules;
q é a carga, medida en coulombs;
C é a capacidade, medida en farads.

É dicir, para cargar un condensador hai que realizar un traballo, e parte deste traballo queda almacenado en forma de enerxía potencial electrostática.

Pódese calcular a enerxía almacenada nun condensador integrando esta ecuación. Se comezamos cun condensador descargado (q = 0) e se moven cargas desde unha das placas cara á outra até que adquiran cargas +Q e -Q, respectivamente, débese realizar un traballo W:

Combinando esta expresión coa ecuación de arriba para a capacidade, obtemos:

Onde

 W é a enerxía, medida en joules;
 C é a capacidade, medida en farads;
 V é a diferenza de potencial, medida en volts;
 Q é a carga almacenada, medida en coulombs.

 Autocapacidade 
Usualmente o termo capacidade mutua utilízase como abreviatura do termo capacidade entre dous condutores próximos, como as placas dun condensador. Porén, para un condutor illado tamén existe unha propiedade chamada autocapacitancia, que é a cantidade de carga eléctrica que debe engadirse a un condutor illado para aumentar a súa potencial nun volt, para así calcular a capacidade eléctrica mediante un condensador paralelo ou plano. O punto de referencia teórico para este potencial é unha esfera oca condutora, de raio infinito, centrado no condutor. Usando este método, a autocapacitancia dunha esfera condutora de raio R vén dada por:

Estes son algúns exemplos de valores de autocapacitancia:

 Para o "prato" da parte superior dun xerador de Van de Graaff, normalmente unha esfera de 20 cm de raio: 22.24 pF
 O planeta Terra, uns 710 µF

 Notas 

 Véxase tamén 
 Bibliografía 
 Alonso, Marcelo & Edward J. Finn (1976): Física. Fondo Educativo Interamericano. ISBN 84-03-20234-2.
 Feynman, Richard (1974): Feynman lectures on Physics Volume 2. Addison Wesley Longman. ISBN 0-201-02115-3.
 Sears, Francis W.; Zemansky, Mark W. & Young, Hugh D. (2004): Física Universitaria vol. 2 (Electricidad y Magnetismo). Madrid: Editorial Pearson Educación. ISBN 970-26-0512-1.

 Outros artigos 
 Batería (electricidade)
 Electrostática
 Potencial eléctrico
 Lei de Coulomb

 Ligazóns externas 
 Condensador en Como tudo funciona . Consultada o 3 de abril de 2015.

Categoría:Magnitudes físicas
Categoría:Terminoloxía electrónica
Categoría:Conceptos de física