8.1 Condensadores y capacitancia

Un condensador es un dispositivo que almacena una carga eléctrica y energía eléctrica. La cantidad de carga que puede almacenar un condensador de vacío depende de dos factores principales: el voltaje aplicado y las características físicas del condensador, como su tamaño y geometría.
La capacitancia de un condensador es un parámetro que nos indica la cantidad de carga que se puede almacenar en él por unidad de diferencia de potencial entre sus placas. La capacitancia de un sistema de conductores depende únicamente de la geometría de su disposición y de las propiedades físicas del material aislante que rellena el espacio entre los conductores. La unidad de capacitancia es el faradio, donde $1 F = 1 C / 1 V .$

8.2 Condensadores en serie y en paralelo

Cuando se conectan varios condensadores en una combinación en serie, el recíproco de la capacitancia equivalente es la suma de los recíprocos de las capacitancias individuales.
Cuando se conectan varios condensadores en una combinación en paralelo, la capacitancia equivalente es la suma de las capacitancias individuales.
Cuando una red de condensadores contiene una combinación de conexiones en serie y en paralelo, identificamos las redes en serie y en paralelo, y calculamos sus capacitancias equivalentes paso a paso hasta que toda la red se reduce a una capacitancia equivalente.

Los condensadores se utilizan para suministrar energía a diversos dispositivos, como desfibriladores, microelectrónica, como calculadoras, y lámparas de flash.
La energía almacenada en un condensador es el trabajo necesario para cargar el condensador, comenzando sin carga en sus placas. La energía se almacena en el campo eléctrico en el espacio entre las placas del condensador. Depende de la cantidad de carga eléctrica en las placas y de la diferencia de potencial entre ellas.
La energía almacenada en una red de condensadores es la suma de las energías almacenadas en los condensadores individuales de la red. Puede calcularse como la energía almacenada en el condensador equivalente de la red.

La capacitancia de un condensador vacío se incrementa en un factor de $κ$ cuando el espacio entre sus placas está completamente relleno por un dieléctrico con constante dieléctrica $κ$ .
Cada material dieléctrico tiene su constante dieléctrica específica.
La energía almacenada en un condensador aislado vacío disminuye en un factor de $κ$ cuando el espacio entre sus placas está completamente lleno de un dieléctrico con constante dieléctrica $κ$ .

Cuando se introduce un dieléctrico entre las placas de un condensador, se induce una carga superficial igual y opuesta en las dos caras del dieléctrico. La carga superficial inducida produce un campo eléctrico inducido que se opone al campo de la carga libre en las placas del condensador.
La constante dieléctrica de un material es la relación entre el campo eléctrico en el vacío y el campo eléctrico neto en el material. Un condensador lleno de dieléctrico tiene una capacitancia mayor que un condensador vacío.
La resistencia dieléctrica de un aislante representa un valor crítico de campo eléctrico a partir del cual las moléculas de un material aislante comienzan a ionizarse. Cuando esto ocurre, el material puede conducir y se observa la ruptura dieléctrica.