Capacitor

Disrupción Eléctrica
Jara Hernández Christian Alberto, Loranca Gómez Sofía, Peto Mijangos Iván, Valencia Pérez Camila del Carmen
202041913, 202070092, 202051728, 202060124

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

Facultad de Ciencias de la Electrónica

Lunes 04 de diciembre de 2023

Resumen—Observación y tabulación del En donde se define la capacitancia C por

comportamiento de la disrupción eléctrica en un medio de la relación corriente-tensión.
capacitor de placas paralelas.
𝑑𝑑𝑑𝑑
Index Terms—Electromagnetismo, Capacitor, 𝑖𝑖 = 𝐶𝐶 (1)
Disrupción eléctrica, Dieléctrico. 𝑑𝑑𝑑𝑑

El capacitor se compone de dos superficies

I. OBJETIVOS
conductoras sobre las que puedes almacenarse
A. Objetivo General una carga, y están separadas por una delgada
capa aislante que tiene una resistencia muy
Observar el comportamiento de la disrupción grande. Si se tiene que la resistencia es lo
eléctrica en un dieléctrico suficientemente grande como para que se pueda
considerar infinita, entonces nunca podrán
B. Objetivos Específicos recombinarse cargas iguales y opuestas situadas
Diseñar un capacitor capaz de vencer su sobre las placas del capacitor, o al menos no se
disrupción eléctrica. hará mediante ninguna trayectoria dentro del
elemento.
Implementar una fuente de voltaje capaz de
proveer potencial al capacitor. Se considera un dispositivo externo
conectado a este capacitor que provoca que una
Lograr la disrupción eléctrica en el capacitor corriente positiva fluya hacia una placa del
con corriente continua. capacitor y salga de la otra placa. Teniendo
corrientes iguales que entran y salen de las dos
II. INTRODUCCIÓN terminales del elemento.

A. Capacitor Examinando el interior del capacitor, la

Un capacitor es un elemento pasivo que tiene corriente positiva que entra a una placa
la capacidad de almacenar cargas eléctricas y representa la carga positiva que se mueve hacia
suministrarlas en un momento apropiado durante ella a través de su hilo de conexión terminal; en
un espacio de tiempo muy corto. donde la carga no puede pasar a través del
interior del capacitor, por lo cual se acumula
sobre la placa. En donde la corriente y la carga
crecientes se relacionan mediante la siguiente
ecuación.

𝑑𝑑𝑑𝑑
𝑖𝑖 = (2)
𝑑𝑑𝑑𝑑

Considerando la placa como un nodo cargado

en exceso y aplicando la ley de corrientes de
Kirchhoff, aparentemente no se cumple.
Figura 1.- Diagrama de un capacitor.
 Entonces, teniendo que la corriente se el material dieléctrico gracias al suficiente
aproxima a la placa desde el circuito externo, potencial suministrado en este.
pero no fluye fuera de la placa hacia el circuito
interno. C. Fuente de voltaje

En relación con la teoría electromagnética se Una fuente de alimentación regulada ideal es

formuló una hipótesis de corriente de aquella que entrega una tensión continua
desplazamiento, la cual está presente siempre constante V0, independientemente de la corriente
que un campo eléctrico o una tensión varían con I0 que circula por la carga, de la temperatura y de
el tiempo. Con esto, la corriente de cualquier variación de la tensión de entrada a la
desplazamiento que fluye de manera interna misma. Se puede considerar que la tensión de
entre las placas del capacitor es exactamente entrada de la fuente regulada es provista por una
igual a la corriente de conducción que fluye en fuente no regulada constituida por un
los hilos de conexión del capacitor, de esta transformador, un rectificador y un filtro. Este
forma, la ley de corriente de Kirchhoff se tipo de fuente posee mala regulación y cualquier
satisface. variación de, por ejemplo, la tensión de entrada
producirá variación de la tensión de salida, por lo
que debe agregársele un dispositivo o circuito
Considerando la hipótesis de Maxwell que
regulador.
relaciona la corriente de conducción con la
tensión a través del capacitor. Un capacitor
construido con dos placas paralelas de área A, III. IMPLEMENTACIÓN
separadas por una distancia d, tiene una A. Materiales
capacitancia C=εA/d, donde ε es la permitividad
del dieléctrico, lo cual, supone que las • Transformador reductor de 24V.
dimensiones lineales de las placas de conducción • Capacitor de 2200μA.
son muchos mayores que d. • Dos resistencias de 1kΩ.
• Cuatro diodos rectificadores 1n4007.
B. Dieléctricos • Regulador de voltaje lm317T.
Ya que el capacitor contiene un dieléctrico • Potenciómetro de 10kΩ.
entre sus placas en cierto momento, con un • Multímetro.
potencial suficientemente grande, se comportará • Caimanes.
como un semiconductor en el que habrá • Jumpers.
conducción de corriente una vez vencida su • Dos placas de acetato.
resistencia, provocando así, la disrupción • Dos placas de aluminio.
eléctrica en el capacitor. • Una hoja de papel.

Dentro de la estructura atómica de cada B. Diagrama.

átomo aislado hay niveles específicos de energía
asociados con cada capa y electrón. Los niveles Para el diagrama eléctrico, se ocupó el
de energía asociados con cada capa son software NI Multisim. En este software, se
diferentes según el elemento del que se trate. implementó el regulador de voltaje
rectificado por puente de diodos y controlado
Teniendo que si un electrón de valencia por potenciómetro, así como también, el
adquiere suficiente energía cinética para romper suministro de potencial al capacitor casero.
su enlace covalente y llenar el vacío creado por
un hueco, entonces se creará un vacío o hueco en
la banda covalente y de electrones hacia un lado
de los átomos, por lo que se tendrá una
transferencia de huecos hacia un lado y del otro
una transferencia de electrones, lo que provocara
un flujo o corriente de los electrones y huecos en
Figura 2.- Diagrama del circuito.
 C. Capacitor filtrado en el circuito para transformar una señal
AC en DC.
En la implementación del capacitor se
recortaron dos láminas de aluminio, las cuales
Con respecto a la modulación y variación del
debían ser de menor tamaño que las placas de
potencial en corriente continua se usó un
acetato y la hoja de papel, para que al momento
regulador de voltaje LM317T, el cual sus pines
de ensamblar el capacitor no hubiera corriente en
son un ajustable, un voltaje de entrada y un
contacto con ellas mismas.
voltaje de salida, teniendo así que el ajustable se
conecta a un potenciómetro, el cual ayudo a
En primer lugar, se coloca una placa de
regular el voltaje de 0V a 60V, el voltaje de
acetato, seguida de una placa de aluminio; que
entrada el regulador se conecto a la salida
fungirá como conductor, por último, se sitúa la
positiva puente rectificador, y el voltaje de salida
hoja de papel; para después, repetir la misma
del regulador se conectó al capacitor.
estructura con la lámina de aluminio y después la
placa de acetato.
De igual manera conectando el
potenciómetro, se utilizó el pin uno de este como
Esto se hizo de manera que el acetato
salida negativa al capacitor.
protegiera el capacitor de agentes externos que
pudieran cambiar el comportamiento de este, las
E. Circuito implementado
placas de aluminio fueron los conductores del
capacitor y por último la hoja de papel se usó
como el dieléctrico del capacitor para que con
cierto voltaje se pudiera hacer la disrupción
eléctrica en este.

De igual manera, se usaron placas de

aluminio lo suficientemente grandes para
facilitar la disrupción eléctrica con un menor
voltaje suministrado por la fuente de voltaje
regulable, esto en relación con la ecuación de la
carga respecto a la hipótesis de Maxwell, donde
el área es importante para la conducción del
capacitor.
Figura 3.- Circuito Físico.

Para poder conectar el capacitor con respecto

al regulador de voltaje y el multímetro se
hicieron dos huecos en las placas de acetato para
poder introducir jumpers en donde se aseguraron
para funcionar como las terminales positiva y
negativa del capacitor y poder implementarlo en
el circuito.

D. Fuente de voltaje
Con respecto a la fuente de voltaje de
corriente continua, primeramente, se utilizó un
transformador reductor conectado a la línea de
alimentación de 120V AC, el cual otorga una
salida de 24V, siendo este entonces un Figura 4.- Circuito regulador de voltaje
transformador 5:1, seguidamente de este se
colocó un puente de diodos que nos daba de
salida una corriente directa, para después con un
capacitor hacer esta señal puramente de corriente
directa. Siendo estos los pasos de reducción y
 Graficando los resultados obtenidos
anteriormente se obtuvo la siguiente gráfica.

Figura 5.- Capacitor casero.

Figura 7.- Gráfica corriente-voltaje del capacitor

V. CONCLUSIÓN
En conclusión, el estudio detallado sobre la
disrupción eléctrica en un capacitor revela la
complejidad y la importancia de comprender este
fenómeno en el diseño y funcionamiento de
sistemas electrónicos. La investigación ha
destacado la influencia de factores como la
tensión, la geometría del capacitor y las
propiedades del material dieléctrico en la
Figura 6.- Capacitor desplegado. ocurrencia de la disrupción. La identificación de
las condiciones críticas que conducen a la
IV. RESULTADOS disrupción eléctrica proporciona información
valiosa para optimizar la fiabilidad y la eficiencia
Una vez implementado el circuito, se de los dispositivos electrónicos que incorporan
hicieron varias pruebas con diferentes voltajes, capacitores.
para observar el comportamiento de la corriente
en el circuito respecto al capacitor, obteniendo lo Con esto se lograron exitosamente los
siguiente: objetivos relacionados en la práctica, en donde se
Vin regulada I en el capacitor obtuvo la disrupción eléctrica en el capacitor con
1V 1.1μA un elemento dieléctrico. Así se puedo observar el
2V 7.6μA comportamiento de la corriente en el capacitor
3V 16.6μA similar al de un diodo siendo exponencial, esto
4V 21.7μA gracias al material dieléctrico colocado entre las
placas del capacitor.
5V 25.3μA
10V 43.5μA
15V 55.4μA
20V 64.1μA
30V 84.5μA
40V 0.1mA
50V 0.11mA
60V 0.13mA

Tabla 1.- Corriente en el capacitor

 VI. REFERENCIAS
[1] W. H. Hayt Jr, J. E. Kemmerly y S. M.
Durbin, Análisis de circuits en ingeniería, 7a ed.
Mc Graw Hill, 2009.

[2] R. L. Boylestad y L. Nashelsky, Electrónica:

Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos,
10a ed. PEARSON, 2015.

[3] A. Laquidara. “Fuentes de corriente

continua”. unlp. Accedido el 4 de diciembre de
2023. [En línea]. Disponible:
https://catedra.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/elec
tronicos2/download/Apuntes/Teo1.2-
FuentesCCregu.pdf