Ejercicio N°4 - TP N°2

4) Dibuje un circuito con un capacitor conectado a una fuente de alimentación continua. Explique que sucede en el instante de la conexión y despues que se cargó. Haga un gráfico de tensión y corriente en función del tiempo sobre el capacitor.

CAPACITOR DESCARGADO

En la figura , notamos que las placas del capacitor están descargadas, o sea no hay electrones circulando en ellas, en otras palabras, no existe f.e.m aplicada puesto que el interruptor se encuentra abierto y por lo tanto, no existe una diferencia de potencial entre las placas.
Volviendo a que toda la materia está compuesta de átomos, existe un núcleo en el centro con carga positiva, dicho núcleo está rodeado de electrones girando a su alrededor, recordemos que la carga de los electrones es negativa y se rechazan cuando se aproximan. En la figura vemos que cada placa tiene sus electrones balanceados o sea, en números iguales, en el dieléctrico los átomos se encuentran en su estado normal, con sus electrones girando es sus órbitas. Decimos entonces que el capacitor tiene sus elementos en equilibrio, dado que no existe una fuerza exterior que altere su estado.

CAPACITOR CARGADO 
Vemos ahora en la figura anterior, que el interruptor se encuentra conectado, completando así el circuito, por lo mismo, se aplica una f.e.m a las placas del capacitor. Es de suponer que la diferencia de potencial pone en movimiento a los electrones circulando una corriente eléctrica por el alambre, la corriente circulante es poca duración. 
La corriente de carga del capacitor es de la placa positiva al polo positivo de la batería, por los electrones que pierde dicha placa, en tanto la negativa los acumula. No es de extrañar este comportamiento ya que sabemos que la polaridad positiva atrae electrones libres, en tanto que la negativa los rechaza. Los electrones libres de la placa positiva pasan a la batería y siguen hacia la placa negativa, tratando con esto de volver a la positiva, de donde emigraron. 
Se encuentran entonces con el dieléctrico, el cual no permite el paso de estos electrones, dando como resultado al aglutinamiento en la placa negativa. 
Es de mencionar el hecho de que las placas tienen una superficie grande con respecto a la separación entre ellas que es muy reducida y por lo mismo los electrones tratan de pasar a la placa positiva, con esto forman un estado de tensión eléctrica, denominado Campo electrostático o bien, líneas de fuerza electrostática. Tomando en cuenta que el dieléctrico es de un material aislante, tiene sus electrones íntimamente ligados a sus átomos, es por esto que no pueden pasar del dieléctrico a la placa positiva, únicamente pueden desviarse hacia ella en sus órbitas de rotación. 
Podemos decir que cuanto más alto sea el voltaje aplicado al capacitor, será mayor la tensión que soporta el dieléctrico, es por esto que será mayor la deformación de las órbitas de sus electrones, en su lucha por trasladarse a la placa positiva y alejarse de la negativa. 
Si desconectamos la batería, abriendo el interruptor el capacitor queda cargado, o sea, las condiciones de las cuales se explicó anteriormente, siguen vigentes en sus placas. Si hiciéramos un puente entre las 2 placas, inmediatamente los electrones de la placa negativa pasarán a la positiva, formándose una corriente de poda duración en dirección contraria a la primera, esto es, cuando se cargó el capacitor. El resultado de esta acción es que las placas del capacitor vuelven a su estado de equilibro y en el dieléctrico los electrones vuelven a sus órbitas normales de rotación, en otras palabras, el capacitor queda descargado.

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