Condensador o Capacitor

Capacidad Eléctrica

Capacidad Eléctrica

 La capacidad eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacidad también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. 

CONDENSADOR 

  Es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en éste, se describe mediante la siguiente expresión matemática:

•  Es la capacidad, medida en faradios; esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o picofaradio.
•  Es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios.
•  Es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios.

         

 UNIDADES DE CAPACIDAD 

    Si en la ecuación  de capacidad de un condensador, expresamos q en Coulomb y V en voltios, tenemos que la capacidad se expresa en Coulomb /Voltio. Esta relación es llamada Farad o Faradio, que es la unidad de capacidad en el S.I.

    El Faradio es una unidad muy grande, por esta razón son usados los submúltiplos del Farad:
         Milifaradio  -  1mF = 10–3 F
         Microfaradio  -  1uF = 10-6 F
         Nanofaradio  -  1nF = 10-9 F
         Picofaradio  -  1pF =   10-12 F

 CLASIFICACIÓN DE LOS CONDENSADORES

    Los condensadores se clasifican en dos grandes grupos: fijos, si mantienen constante el valor de su capacidad y variable, cuando se pueden cambiar entre ciertos límites, mediante el movimiento de ejes. 

    Los condensadores fijos son componentes pasivos de dos terminales. Se clasifican según el dieléctrico colocado entre sus armaduras. Entre otro tenemos los condensadores de papel, cerámicos, plásticos y electrolíticos. 

COMBINACIÓN O ASOCIACIÓN DE CAPACITADORES

    Dos o más condensadores pueden ser asociados para formar uno de capacidad equivalente.

Se denomina capacidad equivalente, a la capacidad total de una asociación de condensadores. 

Según la forma en que se dispongan las conexiones entre las diferentes armaduras se obtienen tres tipos de asociaciones

1. Asociación en paralelo.

2. Asociación en serie.

3. Asociación mixta. 

1. ASOCIACIÓN EN PARALELO

La combinación en paralelo de varios condensadores se lleva a cabo conectando entre sí todas las armaduras de un lado al polo positivo de la batería y todas las armaduras del otro lado al polo negativo de la batería.

 - Diferencia de potencial: V = V1 = V2 = V3
- Carga q: q = q1 + q2 + q3
- Capacidad total: C = C1 + C2 + C3

2. ASOCIACIÓN EN SERIE 

 La combinación en serie de varios condensadores consiste en conectar la armadura final de un condensador con la armadura inicial del siguiente así sucesivamente, es decir, las armaduras extremas son las que se encuentran conectadas a la batería.

 - Diferencia de potencial: V = V1 = V2 = V3
- Carga q: q = q1 = q2 = q3 

- Capacidad total: 

3. ASOCIACIÓN MIXTA

Una asociación mixta de condensadores es aquella donde aparecen condensadores asociados en serie unidos a condensadores asociados en paralelo.

Un circuito que contenga a los condensadores C1 y C2 en paralelo entre sí, y a su vez, están en serie con el condensador C3. Para resolver dicho problema debemos seguir los siguientes pasos:

a)    Calculamos primero el condensador equivalente de la asociación en paralelo (C1 y C2), la cual llamaremos C12

En donde: C12 = C1 +C2

                C12 = 4uF + 3uF

                C12 = 7uF

                C12 quedara en serie con el condensador C3.

b)    Por estar en serie C12 y C3 el inverso de la capacidad equivalente es igual a la suma de los inversos de las capacidades parciales.

 Utilizando la relación:

            1/c = 1/C12 + 1/C34

            1/C = 1/ 7uF + 1/ 2uF = 9/ 14uF

            C = 1,55uF 

CONDENSADORES VARIABLES

Un condensador variable es aquel en el cual se pueda cambiar el valor de su capacidad. En el caso de un condensador plano, la capacidad puede expresarse por la siguiente ecuación:

Donde:

 Es la permisividad del vacío ≈ 8,854187817... × 10−12 F·m−1

 Es la constante dieléctrica o permisividad relativa del material dieléctrico entre las placas;

A es el área efectiva de las placas; y d es la distancia entre las placas o espesor del dieléctrico.

Para tener condensador variable hay que hacer que por lo menos una de las tres últimas expresiones cambie de valor. De este modo, se puede tener un condensador en el que una de las placas sea móvil, por lo tanto varía d y la capacidad dependerá de ese desplazamiento, lo cual podría ser utilizado, por ejemplo, como sensor de desplazamiento.

DIELÉCTRICOS O NO CONDUCTORES

Se denomina dieléctrico al material mal conductor de electricidad, por lo que puede ser utilizado como aislante eléctrico, y además si es sometido a un campo eléctrico externo, puede establecerse en él un campo eléctrico interno, a diferencia de los materiales aislantes con los que suelen confundirse.

Tabla de Constantes Dialéctricas

Material	Constante
Aceite de Piranol	4,5
Agua	78
Aire	1,00054
Baquelita	4,8
Caucho	2 a 3,5
Cuarzo	3,8
Ebonita	2,8
Madera	2,5 a 7,7
Mica	5,4
Papel	3,5
Polietileno	2,3
Porcelana	6,5
Teflon	2,1
Vacio	1
Vidrio Pyrex	4,5