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MODULO: EJECUTAR EL MANTENIMIENTO EN
CIRCUITOS DE CONTROL
SUBMODULO : REALIZAR MANTENIMINETO A
CIRCUITOS CONTROLADOS POR P.L.C
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ALANIS GONZALEZ ARMANDO
ALVAREZ PEÑA JORGE LUIS
CALIXTO LOPEZ JUAN CARLOS
VELASCO ALVARADO RUBEN
SANCHEZ CASTILLO EDUARDO
PARA HABLAR DE CAPACITORES ES NECESARIO
CONOCER SUS PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
Y PARA ESTO HAY QUE ENTENDER QUE ES UN
CAMPO ELECTRICO Y DIFERENCIARLO DE UN
CAMPO MAGNETICO
Existe una fuerza de atracción o repulsión entre dos
cuerpos cargados. Considerando el campo eléctrico que
existe en la zona que rodea a cualquier cuerpo cargado.
Ese campo eléctrico se representa por medio de líneas de
flujo eléctrico, que se dibujan para indicar la intensidad
del campo eléctrico, en cualquier punto en torno al
cuerpo cargado; o sea, cuanto más densas sean las líneas
de flujo, tanto más intenso será el campo eléctrico.
DEBEMOS DE TENER CUIDADO AL
HABLAR DE UN CAMPO MAGNETICO Y
UN CAMPO ELECTRICO ENTRE ESTOS
DOS HAY ALGUNAS DIFERENCIAS
Mientras el campo magnético parece que no
termina al pasar por el centro del imán sino que
continúa. el campo eléctrico va dirigido de un
polo al otro donde termina y desde allí se dirige
al polo opuesto donde vuelve a terminar y así
sucesivamente.
Cuando se consideran dos cuerpos cargados (supuestos puntuales), la
intensidad de las fuerzas atractivas o repulsivas que se ejercen entre
sí es directamente proporcional al producto de sus cargas e
inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que las
separa, dependiendo además dicha fuerza de la naturaleza del medio
que les rodea.
q y q' corresponden a los valores de las cargas que interaccionan
tomadas con su signo positivo o negativo, r representa la distancia
que las separa supuestas concentradas cada una de ellas en un punto
y K es la constante de proporcionalidad correspondiente que
depende del medio en que se hallen dichas cargas.
La constante de proporcionalidad K toma en el
vacío un valor igual a:K = 8.9874 · 109 N · m2/C2
"LAS FUERZAS QUE SE EJERCEN ENTRE DOS CARGAS ELÉCTRICAS SON DIRECTAMENTE
PROPORCIONAL A SUS CANTIDADES DE ELECTRICIDAD E INVERSAMENTE
PROPORCIONALES AL CUADRADO DE LA DISTANCIA QUE LAS SEPARA".
F=(K)QQ1/R2
K = 9 X 109 NM2/C2
Q Q1 = CARGAS DEL ELECTRÓN (C)
R2 = DISTANCIA AL CUADRADO (M2)
F = FUERZA (N)
EJEMPLO DE APLICACIÓN DE LEY DE COULOMB
SE TIENEN DOS ESFERAS CARGADAS ELÉCTRICAMENTE CON 4X10-8 C Y 2.3X10-7 C
RESPECTIVAMENTE Y ESTÁN SEPARADAS 35 CM EN EL AIRE. CALCULAR LA FUERZA
ELÉCTRICA DE ATRACCIÓN ENTRE ELLAS.
F =( K)QQ1/R2
F= 9 X 109 NM2/C2 (4X10-8 C )(2.3X10-7C)/(0.35 M)2
F = 6.85375X10-2 N
EN 1746, PIETER VAN MUSSCHENBROEK, QUE TRABAJABA EN LA UNIVERSIDAD DE
LEIDEN, EFECTUÓ UN EXPERIMENTO PARA COMPROBAR SI UNA BOTELLA LLENA DE
AGUA PODÍA CONSERVAR CARGAS ELÉCTRICAS. ESTA BOTELLA CONSISTÍA EN UN
RECIPIENTE CON UN TAPÓN AL CUAL LE ATRAVIESA UNA VARILLA METÁLICA QUE
QUEDA SUMERGIDA EN EL LÍQUIDO. LA VARILLA TIENE UNA FORMA DE GANCHO EN
LA PARTE SUPERIOR AL CUAL SE LE ACERCA UN CONDUCTOR CARGADO
ELÉCTRICAMENTE. DURANTE LA EXPERIENCIA UN ASISTENTE SEPARÓ EL CONDUCTOR
Y RECIBIÓ UNA FUERTE DESCARGA AL APROXIMAR SU MANO A LA VARILLA.
UN AÑO MÁS TARDE EL BRITÁNICO WILLIAM WATSON DESCUBRIÓ QUE AUMENTABA
LA DESCARGA SI LA ENVOLVÍA CON UNA CAPA DE ESTAÑO. SIGUIENDO LOS NUEVOS
DESCUBRIMIENTOS, JEAN ANTOINE NOLLET TUVO LA IDEA DE REEMPLAZAR EL
LÍQUIDO POR HOJAS DE ESTAÑO, QUEDANDO DESDE ENTONCES ESTA
CONFIGURACIÓN DE LA BOTELLA QUE SE UTILIZA ACTUALMENTE PARA
EXPERIMENTOS. WATSON PUDO TRANSMITIR UNA DESCARGA ELÉCTRICA DE MANERA
ESPECTACULAR PRODUCIENDO UNA CHISPA ELÉCTRICA DESDE UNA BOTELLA DE
LEYDEN A UN CABLE METÁLICO QUE ATRAVESABA EL RÍO TÁMESIS EN 1747. LAS
BOTELLAS DE LEYDEN ERAN UTILIZADAS EN DEMOSTRACIONES PÚBLICAS SOBRE EL
PODER DE LA ELECTRICIDAD. EN ELLAS SE PRODUCÍAN DESCARGAS ELÉCTRICAS
CAPACES DE MATAR PEQUEÑOS RATONES Y PÁJAROS.
LA BOTELLA DE LEYDEN ES UN DISPOSITIVO QUE PERMITE ALMACENAR CARGAS
ELÉCTRICAS COMPORTÁNDOSE COMO UN CONDENSADOR. LA VARILLA METÁLICA Y LAS
HOJAS DE ESTAÑO O ALUMINIO CONFORMAN LA ARMADURA INTERNA. LA ARMADURA
EXTERNA ESTA CONSTITUIDA POR LA CAPA QUE CUBRE LA BOTELLA. LA MISMA BOTELLA
ACTÚA COMO UN MATERIAL DIELÉCTRICO (AISLANTE) ENTRE LAS DOS CAPAS DEL
CONDENSADOR. EL NOMBRE DE CONDENSADOR PROVIENE DE LAS IDEAS DEL SIGLO XIX
SOBRE LA NATURALEZA DE LA CARGA ELÉCTRICA QUE ASIMILABAN ÉSTA A UN FLUIDO
QUE PODÍA ALMACENARSE TRAS SU CONDENSACIÓN EN UN DISPOSITIVO ADECUADO
COMO LA BOTELLA DE LEYDEN.
ESTE ES EL PRINCIPIO POR EL CUAL, SI UN RAYO CAE POR DIFERENCIA DE POTENCIAL EN
UN AVIÓN, ESTE NO SUFRIRÁ EN SU INTERIOR NINGÚN TIPO DE DESCARGA NI
ALTERACIÓN ELÉCTRICA.
SE LLAMA CAPACITOR A UN DISPOSITIVO
QUE ALMACENA CARGA ELECTRICA .
EN SU FORMA MÁS SENCILLA, UN CAPACITOR ESTÁ FORMADO POR DOS
PLACAS METÁLICAS O ARMADURAS PARALELAS, DE LA MISMA
SUPERFICIE Y ENCARADAS, SEPARADAS POR UNA LÁMINA NO
CONDUCTORA O DIELÉCTRICO.
RIGIDEZ DIELECTRICA
PARA CADA DIELECTRICO, HAY UN POTECIAL QUE SI SE LE APLICA, ROMPERIA LOS ENLACES EN EL
INTERIOR DEL AISLANTE Y HARIA QUE CIRCULARA LA CORRIENTE. LA TENSIÓN NECESARIA POR
UNIDAD DE LONGITUD ( INTENSIDAD DEL CAMPO ELECTRICO ) PARA PROVOCAR LA CONDUCCIÓN
EN UN MATERIAL DIELECTRICO ES UNA INDICACIÓN DE SU RIGIDEZ DIELECTRICA Y SE DENOMINA
TENSIÓN DE ROPTURA. CUANDO SE PRODUCE , EL CAPACITOR TIENE CARACTERÍSTICAS MUY
SIMILARES A LA DE UN RESISTOR. UN EJEMPLO TIPICO DE RUPTURA ES EL DE LOS RAYOS, QUE SE
PRODUCEN CUANDO EL POTENCIAL ENTRE LAS NUBES Y LA TIERRA ES TAN ALTO QUE PUEDE
PASAR UNA CARGA DE UNAS A LAS OTRAS A TRAVÉS DE LA ATMOSFERA, QUE ACTUAN COMO
DIELECTRICO.
PERDIDAS CAPACITIVAS
TEÓRICAMENTE SE PODRÍA UTILIZAR CUALQUIER
MATERIAL AISLANTE COMO DIELÉCTRICO EN UN
CONDENSADOR, PERO HAY OTROS FACTORES QE
INTERVIENEN EN LAS PÉRDIDAS DEL CONDENSADOR, POR LO
QUE LA ELECCIÓN DEL MATERIAL DIELÉCTRICO ES UNA
CONSIDERACIÓN IMPORTANTE.
FUGA.
SI LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO DEL MATERIAL DIELÉCTRICO ES
BAJA, ,HABRÁ FUGA ENTRE LAS PLACAS A TRAVÉS DEL DIELÉCTRICO.
ESTO NO SÓLO REDUCE LA CARGA EN EL CONDENSADOR SINO QUE
TAMBIÉN PRODUCE UN EFECTO TÉRMICO DESFAVORABLE EN EL
DIELÉCTRICO.
HISTÉRESIS DIELÉCTRICO
CUANDO SE CARGA UN CONDENSADOR, EL DIELÉCTRICO ESTÁ SOMETIDO A
FUERZAS INTERNAS. LOS ELECTRONES ORBITALES DEL MATERIAL SON ATRAÍDOS POR
LA PLACA POSITIVA. AUNQUE ESTOS ELECTRONES NO SUELEN SALIR DE SUS ÓRBITAS,
SU MOVIMIENTO RESULTA PERTURBADO. CUANDO SE DESCARGA UN CONDENSADOR,
LA ENERGÍA CONSUMIDA EN EL RETORNO DE ESTOS ELECTRONES A SUS ORBITAS
NORMALES SE LLAMA PÉRDIDA DE HISTÉRESIS. AUNQUE NO ES MUY ACUSADA EN
APLICACIONES DE C.C., LA HISTÉRESIS DIELÉCTRICO CONSTITUYE UN FACTOR
LIMITADOR EN APLICACIONES DE ALTA FRECUENCIA.
LAS PÉRDIDAS DEL
CONDENSADOR EQUIVALEN A UNA RESISTENCIA QUE RETARDA LA CARGA Y LA
DESCARGA.
AL CONECTAR UNA DE LAS PLACAS A UN GENERADOR, ÉSTA SE
CARGA E INDUCE UNA CARGA DE SIGNO OPUESTO EN LA OTRA
PLACA. POR SU PARTE, TENIENDO UNA DE LAS PLACAS
CARGADA NEGATIVAMENTE (Q-) Y LA OTRA POSITIVAMENTE
(Q+) SUS CARGAS SON IGUALES Y LA CARGA NETA DEL SISTEMA
ES 0
LA ACCIÓN DE LOS CAPACITORES ESTÁ MUY ÍNTIMAMENTE LIGADA
CON LOS ELECTRONES, ATRACCIÓN O REPULSIÓN ENTRE CARGAS
ELÉCTRICAS. LAS PLACAS DE LOS CAPACITORES SE ENCARGAN DE
RECOLECTAR ELECTRONES, ALMACENANDO ASÍ UN EXCESO DE ESTOS
EN LA PLACA NEGATIVA. ENTRE LAS 2 PLACAS SE FORMA UN CAMPO
LLAMADO CAMPO DE FUERZA ELECTROSTÁTICA, MISMA QUE EJERCE SU
INFLUENCIA SOBRE EL DIELÉCTRICO (SUSTANCIA AISLANTE EN LA CUAL
PUEDE EXISTIR UN CAMPO ELÉCTRICO EN ESTADO ESTACIONARIO. ESTA SUSTANCIA TIENE COMO PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS
ELÉCTRICAS SU PERMITIVIDAD Y SU PODER DE AISLAMIENTO.
MATERIAL UTILIZADO PRINCIPALMENTE EN LA FABRICACIÓN DE
CAPACITORES PARA OBTENER UNA CIERTA CAPACIDAD. LOS
PRINCIPALES MATERIALES DIELÉCTRICOS UTILIZADOS, EN LA
FABRICACIÓN DE CAPACITORES SON EL AIRE, EL TANTALIO, EL
ALUMINIO, EL PAPEL, LA MICA, ALGUNOS TIPOS DE CERÁMICA, ALGUNOS
PLÁSTICOS, ETC.), CAUSANDO QUE LOS ELECTRONES SE DESVÍEN DE SUS
ÓRBITAS DE ROTACIÓN NORMAL.
EL CONDENSADOR ALMACENA CARGA ELÉCTRICA, DEBIDO A LA
PRESENCIA DE UN CAMPO ELÉCTRICO EN SU INTERIOR, CUANDO AUMENTA
LA DIFERENCIA DE POTENCIAL EN SUS TERMINALES, DEVOLVIÉNDOLA
CUANDO ÉSTA DISMINUYE. MATEMÁTICAMENTE SE PUEDE OBTENER QUE
LA ENERGÍA , ALMACENADA POR UN CONDENSADOR CON CAPACIDAD C,
QUE ES CONECTADO A UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL V1 − V2, VIENE DADA
POR:
VAMOS A DISPONER DE UN CÓDIGO DE COLORES, CUYA LECTURA VARÍA SEGÚN EL TIPO DE
CONDENSADOR, Y UN CÓDIGO DE MARCAS, PARTICULARIZADO EN LOS MISMOS. PRIMERO
DETERMINAREMOS EL TIPO DE CONDENSADOR (FIJO O VARIABLE) Y EL TIPO CONCRETO DENTRO DE
ESTOS.
LAS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS QUE NOS VAMOS A ENCONTRAR EN LOS CAPACITORES VAN A
SER LA CAPACIDAD NOMINAL, TOLERANCIA, TENSIÓN Y COEFICIENTE DE TEMPERATURA, AUNQUE
DEPENDIENDO DE CADA TIPO DE TRAERÁN UNAS CARACTERÍSTICAS U OTRAS.
EN CUANTO A LAS LETRAS PARA LA TOLERANCIA Y LA CORRESPONDENCIA NÚMERO – COLOR DEL
CÓDIGO DE COLORES, SON LO MISMO QUE PARA RESISTENCIAS. DEBEMOS DESTACAR QUE LA FUENTE
MÁS FIABLE A LA HORA DE LA IDENTIFICACIÓN SON LAS CARACTERÍSTICAS QUE NOS PROPORCIONA EL
FABRICANTE.
ESTOS CAPACITORES SIEMPRE INDICAN LA CAPACIDAD EN MICROFARADIO Y LA MÁXIMA TENSIÓN
DE TRABAJO EN VOLTIOS. DEPENDIENDO DEL FABRICANTE TAMBIÉN PUEDE VENIR INDICADOS OTROS
PARÁMETROS COMO LA TEMPERATURA Y LA MÁXIMA FRECUENCIA A LA QUE PUEDEN TRABAJAR
Se denomina faradio o farad (símbolo F), en honor a Michael
Faraday, a la unidad de capacidad eléctrica del Sistema
Internacional de Unidades (SI).
Un faradio es la capacidad de un condensador entre cuyas
armaduras existe una diferencia de potencial eléctrico de 1
voltio (1 V) cuando está cargado de una cantidad de
electricidad igual a un culombio (1 C).
En electrotecnia mide más específicamente la capacidad de un
condensador o un sistema de conductores, es decir, la carga
que puede almacenar cuando se le aplica una tensión.
Múltiplos del Sistema Internacional para faradio (F)
Submúltiplos
Múltiplos
Valor
Símbolo
Nombre
Valor
Símbolo
Nombre
10−1 F
dF
decifaradio
101 F
daF
decafaradio
10−2 F
cF
centifaradio
102 F
hF
hectofaradio
10−3 F
mF
millifaradio
103 F
kF
kilofaradio
10−6 F
µF
microfaradio
106 F
MF
megafaradio
10−9 F
nF
nanofaradio
109 F
GF
gigafaradio
10−12 F
pF
picofaradio
1012 F
TF
terafaradio
10−15 F
fF
femtofaradio
1015 F
PF
petafaradio
10−18 F
aF
attofaradio
1018 F
EF
exafaradio
10−21 F
zF
zeptofaradio
1021 F
ZF
zettafaradio
10−24 F
yF
yoctofaradio
1024 F
YF
yottafaradio
Prefijos comunes de unidades están en negrita.
El dato más importante de un
condensador es su capacidad, ésta
puede ser fija, variable o ajustable
(trimers)
DE LA CLASIFICACION ANTERIOR SE DERIVAN DE CADA UNA
UNA SUBDIVICION AHORA OBSERVAREMOS LOS TIPOS DE
CAPACITORES FIJOS
CAPASITORES FIJOS
SE CLASIFICAN COMO :
LOS CONDENSADORES O CAPACITORES ELECTROLÍTICOS DEBEN SU NOMBRE A QUE EL
MATERIAL DIELÉCTRICO QUE CONTIENEN ES UN ÁCIDO LLAMADO ELECTROLITO Y QUE
SE APLICA EN ESTADO LÍQUIDO. LA FABRICACIÓN DE UN CAPACITOR ELECTROLÍTICO
COMIENZA ENROLLANDO DOS LÁMINAS DE ALUMINIO SEPARADAS POR UN PAPEL
ABSORBENTE HUMEDECIDO CON ÁCIDO ELECTROLÍTICO. LUEGO SE HACE CIRCULAR
UNA CORRIENTE ELÉCTRICA ENTRE LAS PLACAS PARA PROVOCAR UNA REACCIÓN
QUÍMICA QUE PRODUCIRÁ UNA CAPA DE ÓXIDO SOBRE EL ALUMINIO, SIENDO ESTE
ÓXIDO DE ELECTROLITO EL VERDADERO DIELÉCTRICO DEL CAPACITOR. PARA QUE
PUEDA SER CONECTADO EN UN CIRCUITO ELECTRÓNICO, EL CAPACITOR LLEVARÁ SUS
TERMINALES DE CONEXIÓN REMACHADOS O SOLDADOS CON SOLDADURA DE PUNTO.
POR ÚLTIMO, TODO EL CONJUNTO SE INSERTARÁ EN UNA CARCAZA METÁLICA QUE LE
DARÁ RIGIDEZ MECÁNICA Y SE SELLARÁ HERMÉTICAMENTE, EN GENERAL, CON UN
TAPÓN DE GOMA, QUE EVITARÁ QUE EL ÁCIDO SE EVAPORE EN FORMA PRECOZ.
Un término muy común en la jerga de los fabricantes de capacitores
electrolíticos es el de protocapacitor, con el cual se denomina a los capacitores
fabricados y ensamblados que aun no se les ha hecho circular una corriente para
que se forme la capa de óxido de electrolito.
UNA FALLA EN LA UNIFORMIDAD DE LA CAPA DE ÓXIDO FORMADA EN
ALGÚN PUNTO DE LAS PLACAS PRODUCE UN CORTOCIRCUITO O UNA
DISMINUCIÓN DE LA TENSIÓN DE TRABAJO DEL CAPACITOR. ESTA
CONDICIÓN AUMENTA UNA CORRIENTE DE FUGA QUE PROVOCA EL
SOBRECALENTAMIENTO INTERNO Y LA CONSIGUIENTE EXPANSIÓN Y
EVAPORACIÓN DEL ÁCIDO, QUE AL SUPERAR POR PRESIÓN EL HERMETISMO
DEL TAPÓN DE GOMA PUEDE DESTRUIR POR EXPLOSIÓN AL CAPACITOR.
SI EL SELLADO HERMÉTICO DEL CAPACITOR NO ES BUENO, EL ÁCIDO SE SECA
Y DEJA DE ACTUAR COMO DIELÉCTRICO. EN ESTE CASO, EL VALOR DE
CAPACIDAD SE REDUCE PROGRESIVAMENTE.
SI BIEN EXISTEN VARIAS PRUEBAS Y MEDICIONES QUE PUEDEN REALIZARSE
SOBRE UN CAPACITOR, MENCIONAREMOS AQUELLAS QUE ESPECIALMENTE
ESTÉN AL ALCANCE DE UN TÉCNICO ESTUDIANTE O UN PROFESIONAL
REPARADOR Y QUE SEAN DE UTILIDAD PARA LA DETECCIÓN Y SOLUCIÓN DE
FALLAS EN EQUIPOS ELECTRÓNICOS.
SE UTILIZA UN ÓHMETRO COMÚN PARA COMPROBAR SI EL CAPACITOR
ESTÁ EN CORTOCIRCUITO O CON FUGAS DE IMPORTANCIA, AUNQUE NO
SE PODRÁ COMPROBAR CON CERTEZA QUE ESTÉ A CIRCUITO ABIERTO O
CON INTERMITENCIAS INTERNAS.
SE REALIZA CON UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE CORRIENTE
CONTINUA QUE SE AJUSTA A LA TENSIÓN NOMINAL DE TRABAJO DEL
CAPACITOR Y SE APLICA AL MISMO A TRAVÉS DE UN RESISTOR DE, POR
EJEMPLO, 1K OHMS. LA CAÍDA DE TENSIÓN SOBRE EL RESISTOR, MEDIDA
CON UN VOLTÍMETRO, O EL VALOR DE CORRIENTE CONTINUA MEDIDO
CON UN MICROAMPERÍMETRO, LUEGO DE PRODUCIRSE LA CARGA
INICIAL, DARÁ IDEA DE LA CORRIENTE DE FUGA, QUE DEBERÁ
COMPARARSE CON LA ESPECIFICADA POR EL FABRICANTE EN SU HOJA
DE DATOS. ESTE TIPO DE MEDICIÓN RESULTA ÚTIL EN LOS CAPACITORES
CONECTADOS COMO ACOPLO ENTRE ETAPAS DE, POR EJEMPLO,
AMPLIFICADORES DE AUDIO.
PUEDE UTILIZARSE UN PUENTE LCR(Capacimetro Inductancia Resistencia Diodos) O
UN MEDIDOR DE CAPACIDAD Y SU LECTURA SERVIRÁ PARA CONOCER SI EL VALOR
DE CAPACIDAD SE ENCUENTRA DENTRO DEL RANGO DE TOLERANCIA ESPECIFICADA
POR EL FABRICANTE. UN CAPACITOR EN MUY MAL ESTADO DEBERÍA REFLEJAR
DICHA CONDICIÓN EN SU VALOR DE CAPACIDAD, SIN EMBARGO, EN LA PRÁCTICA,
UNA VARIACIÓN DEL 10 % EN EL VALOR DE CAPACIDAD PUEDE OCULTAR UN DAÑO
MAYOR, DE HASTA EL 120 %, SI SE ELIJE EVALUAR AL CAPACITOR MIDIENDO SU
RESISTENCIA SERIE EQUIVALENTE (ESR). LA MEDICIÓN DE LA CAPACIDAD SERÁ DE
MAYOR UTILIDAD PARA LOS DISEÑADORES DE CIRCUITOS DE RF
(CIRCUITOS ELECTRONICOS PARA RADIOFRECUENCIA), OSCILADORES(DISPOSITIVO
CAPAZ DE CAMBIAR CORRIENTE DIRECTA EN ALTERNA), CIRCUITOS CON AJUSTE DE
SINTONÍA, ETC.
CON POTENCIAL DC MAYOR O IGUAL QUE LA TENSIÓN ALTERNA SUPERPUESTA, SE LOS
PUEDE ENCONTRAR EN:
• COMO FILTROS DE ENTRADA EN FUENTES DE ALIMENTACIÓN LINEAL (SÓLO O
ASOCIADO CON UN INDUCTOR).
• FILTROS DE SALIDA EN CONVERTIDORES DC-DC Y DE ENTRADA EN INVERSORES.
• CAPACITOR DE ACOPLAMIENTO DE CARGA EN AMPLIFICADORES CLASE AB DE
POTENCIA DE AUDIO.
COMO CASOS MÁS REPRESENTATIVOS.
Cerámicos de clase I [COG (NP0)] (estable)
ESTE TIPO DE CAPACITORES EMPLEADOS, USUALMENTE A BASE DE DIÓXIDO DE
TITANIO O TITANATO DE CALCIO CON ADITIVOS, PUEDEN SER USADOS PARA
LOGRAR LAS CARACTERÍSTICAS DESEADAS, ÉSTAS SON EL COEFICIENTE DE
TEMPERATURA NOMINAL SOBRE EL RANGO DE 25 A 85 ºC, LA CONSTANTE
DIELÉCTRICA RELATIVA DE 6 A 500 Y UN FACTOR DE POTENCIA DE 0,4 O MENOR.
CERÁMICOS DE CLASE II [XR7] (SEMIESTABLE)
SON USADOS CUANDO LA MINIATURIZACIÓN
ES REQUERIDA PARA APLICACIONES DE RADIO
FRECUENCIA, FILTROS Y ACOPLAMIENTO DE
ETAPAS, DONDE EL Q Y LA ESTABILIDAD
PUEDEN ESTAR COMPROMETIDA.
CERÁMICOS DE CLASE III [Z5U] (PROPÓSITOS GENERALES)
EN ESTOS DISEÑOS UN DISCO CERÁMICO AISLANTE CON UN TRATAMIENTO
DE CALOR ES APLICADO EN UNA ATMÓSFERA REDUCIDA PARA QUE
DISMINUYA LA RESISTIVIDAD POR DEBAJO DE 10 W -CM. LOS ELECTRODOS DE
PLATA SON APLICADOS EN LA SUPERFICIE Y SON SOLDADOS AL MISMO
TIEMPO, UN CAPACITOR FORMADO ENTRE EL ELECTRODO Y EL CUERPO
SEMICONDUCTOR APLICADOS A AMBOS LADOS DEL DISCO, ES DECIR, QUE LA
TERMINACIÓN ESTÁ HECHA POR DOS CAPACITORES EN SERIE.
SON APLICADOS EN CIRCUITOS DE ACOPLAMIENTO Y COMO SUPRESORES DE
INTERFERENCIA.
EN CIRCUITOS DE AUDIO , RECTIFICADORES ,
ELEVADORES DE TENSION . SON OTRA
ALTERNATIVA A LOS ELECTROLITICOS PERO
ESTOS NO TIENEN POLARIDAD
SE FABRICAN A PARTIR DE CINTAS DE VIDRIO SOBRE LAS QUE SE
COLOCAN OTRAS DE ALUMINIO, A CONTINUACIÓN SE
CALIENTAN Y SE LAS SOMETE A PRESIÓN PARA OBTENER UNA
MASA COMPACTA Y ESTANCA.
FORMADO POR UN APILADO DE LÁMINAS DE
MICA Y HOJAS DE COBRE, LATÓN, ESTAÑO O
ALUMINIO.
EMPLEADOS EN CIRCUITOS DE FILTRADO,
SINTONÍA Y PASO DE RADIOFRECUENCIA.
FILTROS PASA RF, ESTOS COMPONENTES SON
AMPLIAMENTE UTILIZADOS.
SUSTITUYEN A LOS DE PAPEL. PARA LA REDUCCIÓN DE TAMAÑO, SE
SUSTITUYEN LAS CINTAS DE ALUMINIO POR UN METALIZADO
SUPERFICIAL DE LAS HOJAS DE POLIÉSTER. SUELEN TENER FORMA
CÚBICA. TIENEN PROPIEDADES AUTORREGENERATIVAS, SI SE PERFORAN
POR SOBRETENSIÓN.
DENTRO DE ESTE GRUPO ESTÁN LOS DE POLICARBONATO METALIZADO,
QUE SON DE MAYOR CALIDAD.
SUELEN FABRICARSE CON EL ARROLLAMIENTO DE UN DIELÉCTRICO DE
PAPEL IMPREGNADO ENTRE DOS HOJAS METÁLICAS QUE SUELEN SER
DE ALUMINIO.
EL CONJUNTO QUEDA CERRADO EN UNA RESINA TERMOPLÁSTICA
MOLDEADA, CON LOS TERMINALES DE CONEXIÓN EMBEBIDOS.
GENERALMENTE SE FABRICAN DE POLIESTIRENO. EL PROCESO DE
FABRICACIÓN ES IDÉNTICO A LOS DE PAPEL, INTERCALANDO EN ESTE
CASO CAPAS DE POLIESTIRENO Y PAPEL DE ALUMINIO. TIENEN
ELEVADA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO Y BAJAS PÉRDIDAS
DIELÉCTRICAS
ESTOS CAPACITORES SE CARACTERIZAN POR LAS ALTAS RESISTENCIAS
DE AISLAMIENTO Y ELEVADAS TEMPERATURAS DE FUNCIONAMIENTO Y
SEGÚN EL PROCESO DE FABRICACIÓN PODEMOS DIFERENCIAR ENTRE LOS
TIPOS K Y TIPO MK, QUE SE DISTINGUEN POR EL MATERIAL DE SUS
ARMADURAS (METAL EN EL PRIMER CASO Y METAL VAPORIZADO EN EL
SEGUNDO).
SEGÚN EL DIELÉCTRICO USADO SE PUEDEN DISTINGUIR ESTOS TIPOS
COMERCIALES:
KS: STYROFLEX, CONSTITUIDOS POR LÁMINAS DE METAL Y POLIESTIRENO COMO
DIELÉCTRICO.
KP: FORMADOS POR LÁMINAS DE METAL Y DIELÉCTRICO DE POLIPROPILENO.
MKP: DIELÉCTRICO DE POLIPROPILENO Y ARMADURAS DE METAL VAPORIZADO.
MKY: DIELÉCTRICO DE POLIPROPILENO DE GRAN CALIDAD Y LAMINAS DE METAL
VAPORIZADO.
MKT: LÁMINAS DE METAL VAPORIZADO Y DIELÉCTRICO DE TERAFTALATO DE
POLIETILENO (POLIÉSTER).
MKC: MAKROFOL, METAL VAPORIZADO PARA LAS ARMADURAS Y POLICARBONATO
PARA EL DIELÉCTRICO.
Tipo
KS
KP
MKP
MKY
MKT
MKC
Capacidad
2pF-330nF
2pF-100nF
1.5nF-4700nF
100nF-1000nF
680pF-0.01mF
1Nf-1000nF
Tolerancia
+/-0.5%,+/-5%
+/-1%,+/-5%
+/-5%,+/-20%
+/-1%,+/-5%
+/-5%,+/-20%
+/-5%,+/-20%
Tensión
25V-630V
63V-630V
0.25KV-40KV
0.25KV-40KV
25V-630V
25V-630V
Temperatura
-55ºC-70ºC
-55ºC-85ºC
-40ºC-85ºC
-55ºC-85ºC
-55ºC-100ºC
-55ºC-100ºC
Condensadores ajustables
Capacitores de poliester
Condensadores de tantalio
Se emplean en circuitos oscilantes y para
sintonizar emisoras de radio.
Estos capacitores presentan una capacidad que podemos variar entre ciertos límites.
Igual que pasa con las resistencias podemos distinguir entre capacitores variables, su
aplicación conlleva la variación con cierta frecuencia (por ejemplo sintonizadores); y
capacitores ajustables o trimmers, que normalmente son ajustados una sola vez
(aplicaciones de reparación y puesta a punto).
La variación de la capacidad se lleva a cabo mediante el desplazamiento mecánico entre
las placas enfrentadas. La relación con que varían su capacidad respecto al ángulo de
rotación viene determinada por la forma constructiva de las placas enfrentadas,
obedeciendo a distintas leyes de variación, entre las que destacan la lineal, logarítmica
y cuadrática corregida.
UN CONDENSADOR VARIABLE ES UN CONDENSADOR CUYA CAPACIDAD
PUEDE SER MODIFICADA INTENCIONALMENTE DE FORMA MECÁNICA O
ELECTRÓNICA. SON CONDENSADORES PROVISTOS DE UN MECANISMO TAL
QUE, O BIEN TIENEN UNA CAPACIDAD AJUSTABLE ENTRE DIVERSOS
VALORES A ELEGIR, O BIEN TIENEN UNA CAPACIDAD VARIABLE DENTRO DE
GRANDES LÍMITES. LOS PRIMEROS SE LLAMAN TRIMMERS Y LOS SEGUNDOS
CONDENSADORES DE SINCRONIZACIÓN, Y SON MUY UTILIZADOS EN
RECEPTORES DE RADIO, TV, ETCÉTERA, PARA IGUALAR LA IMPEDANCIA EN
LOS SINTONIZADORES DE LAS ANTENAS Y FIJAR LA FRECUENCIA DE
RESONANCIA PARA SINTONIZAR LA RADIO.
SECCIONES MÚLTIPLES
A menudo, se fijan las múltiples secciones del estator/rotor una detrás de otra
sobre el mismo eje, lo que permite que varios circuitos de sintonización se puedan
regular usando el mismo control, por ejemplo un preselector, un filtro de entrada y
el correspondiente oscilador de un circuito receptor. Las secciones pueden tener la
misma u otra capacidad nominal, por ejemplo 2 x 330 pF para un filtro de AM y un
oscilador, y 3 x 45 pF para dos filtros y un oscilador en la sección FM del mismo
receptor. Los condensadores con múltiples secciones incluyen a menudo
condensadores de ajuste de aire en paralelo a las secciones variables, usadas para
regular todos los circuitos de sintonización a la misma frecuencia.
MARIPOSA
UN CONDENSADOR DE MARIPOSA ES UN TIPO DE CONDENSADOR VARIABLE CON DOS CONJUNTOS
INDEPENDIENTES DE PLACAS DE ESTATOR ENFRENTADAS, Y UN ROTOR EN FORMA DE MARIPOSA,
COLOCADO DE FORMA QUE AL GIRAR EL ROTOR VARÍEN POR IGUAL LAS CAPACIDADES ENTRE EL ROTOR Y
EL ESTATOR. LOS CONDENSADORES DE MARIPOSA SE USAN EN CIRCUITOS DE SINTONIZACIÓN
SIMÉTRICOS, POR EJEMPLO FASES DE AMPLIFICADORES RF DE POTENCIA EN CONFIGURACIÓN EMPUJARTIRAR O SINTONIZADORES DE ANTENA SIMÉTRICOS DONDE EL ROTOR NECESITE SER “ENFRIADO”, COMO
AL CONECTARLO A UN RF (PERO NO NECESARIAMENTE DC) POTENCIAL DE TIERRA.
MIENTRAS EL PICO DE CORRIENTE RF FLUYE NORMALMENTE DE UN ESTATOR AL OTRO SIN PASAR POR LOS
CONTACTOS ABSORBENTES, LOS CONDENSADORES EN MARIPOSA PUEDEN SOPORTAR CORRIENTES RF DE
GRAN RESONANCIA, POR EJEMPLO ANTENAS DE CUADRO DE CAMPO MAGNÉTICO.
EN UN CONDENSADOR DE MARIPOSA, LOS ESTATORES Y CADA MITAD DEL ROTOR PUEDE CUBRIR
SOLAMENTE UN ÁNGULO MÁXIMO DE 90º YA QUE DEBE DE HABER UNA POSICIÓN SIN SOLAPAMIENTO
ENTRE ROTOR Y ESTATOR CORRESPONDIENTE A LA CAPACIDAD MÍNIMA, POR LO QUE UN GIRO DE SÓLO
90º CUBRE EL RANGO ENTERO DE CAPACIDADES
ESTÁTOR FRACCIONADO
EL CONDENSADOR VARIABLE DE ESTATOR FRACCIONADO ESTÁ
ESTRECHAMENTE RELACIONADO Y NO TIENE LA LIMITACIÓN DEL ÁNGULO DE
90º YA QUE USA DOS PAQUETES SEPARADOS DE ELECTRODOS DE ROTOR
DISPUESTOS AXIALMENTE UNO DETRÁS DE OTRO. EN CAMBIO, EN UN
CONDENSADOR CON VARIAS SECCIONES, LAS PLACAS DEL ROTOR DE UN
CONDENSADOR DE ESTATOR FRACCIONADO SE MONTAN EN CARAS
OPUESTAS DEL EJE DEL ROTOR. UN CONDENSADOR DE ESTATOR
FRACCIONADO SE BENEFICIA DE ELECTRODOS MÁS GRANDES COMPARADO
CON UN CONDENSADOR DE MARIPOSA, ASÍ COMO TAMBIÉN DE UN ÁNGULO
DE ROTACIÓN DE HASTA 180º, MIENTRAS QUE LA SEPARACIÓN DE LAS
PLACAS DEL ROTOR PROVOCA ALGUNAS PÉRDIDAS YA QUE LA CORRIENTE RF
TIENE QUE ATRAVESAR EL EJE DEL ROTOR EN LUGAR DE CIRCULAR
DIRECTAMENTE A TRAVÉS DE CADA ASPA DEL ROTOR.
ELECTRÓNICAMENTE VARIABLES
EL GROSOR DE LA CAPA REDUCTORA DE UN DIODO SEMICONDUCTOR
POLARIZADO DE FORMA INVERSA CON EL VOLTAJE DC APLICADO A
TRAVÉS DEL DIODO. CUALQUIER DIODO MUESTRA ESTE EFECTO
(INCLUYENDO UNIONES P/N) EN TRANSISTORES), PERO LOS
DISPOSITIVOS VENDIDOS ESPECÍFICAMENTE COMO DIODOS DE
CAPACITANCIA VARIABLE (TAMBIÉN LLAMADOS VARACTORES) ESTÁN
DISEÑADOS CON UNA GRAN ÁREA DE UNIÓN Y UN PERFIL DE DOPAJE
ESPECÍFICAMENTE DISEÑADO PARA MAXIMIZAR LA CAPACITANCIA. SU
USO ESTÁ LIMITADO A BAJAS AMPLITUDES DE SEÑAL PARA EVITAR
OBVIAS DISTORSIONES MIENTRAS QUE LA CAPACITANCIA SE VERÍA
AFECTADA POR EL CAMBIO EN EL VOLTAJE DE LA SEÑAL, IMPIDIENDO SU
USO EN LAS FASES DE ENTRADA DE LOS RECEPTORES DE
COMUNICACIONES RF DE ALTA CALIDAD, DONDE AÑADIRÍAN NIVELES
INACEPTABLES DE INTERMODULACIÓN. EN FRECUENCIAS VHF Y UHF,
POR EJEMPLO EN RADIO FM O SINTONIZADORES DE TELEVISIÓN, EL
RANGO DINÁMICO ESTÁ LIMITADO POR EL RUIDO EN VEZ DE POR LOS
GRANDES REQUISITOS DE MANEJO DE SEÑALES, Y LOS VARACTORES SE
USAN COMÚNMENTE EN EL RECORRIDO DE LA SEÑAL.
TRANSDUCTORES
LA CAPACIDAD DE LOS VARACTORES SE USA A VECES PARA CONVERTIR UN
FENÓMENO FÍSICO EN SEÑALES ELÉCTRICAS.
• EN UN MICRÓFONO CONDENSADOR, EL DIAFRAGMA ACTÚA COMO UNA PLACA DE
UN CONDENSADOR Y LAS VIBRACIONES PRODUCEN CAMBIOS EN LA DISTANCIA
ENTRE EL DIAFRAGMA Y LA PLACA FIJA, CAMBIANDO EL VOLTAJE EXISTENTE ENTRE
LAS PLACAS DEL CONDENSADOR.
• ALGUNOS TIPOS DE SENSORES INDUSTRIALES UTILIZAN UN CONDENSADOR COMO
ELEMENTO PARA CONVERTIR CANTIDADES FÍSICAS, COMO PRESIÓN,
DESPLAZAMIENTO O HUMEDAD RELATIVA EN UNA SEÑAL ELÉCTRICA COMO OBJETO
DE MEDIDA.
• LOS SENSORES CAPACITATIVOS SE PUEDEN USAR TAMBIÉN EN LUGAR DE
INTERRUPTORES, POR EJEMPLO EN TECLADOS DE ORDENADORES O EN BOTONES
TÁCTILES DE ASCENSORES QUE NO TIENEN PARTES MÓVILES.
ES OTRO CONDENSADOR ELECTROLÍTICO, PERO EMPLEA
TANTALIO EN LUGAR DE ALUMINIO. CONSIGUE
CORRIENTES DE PÉRDIDAS BAJAS, MUCHO MENORES QUE
EN LOS CONDENSADORES DE ALUMINIO. SUELEN TENER
MEJOR RELACIÓN CAPACIDAD/VOLUMEN, PERO ARDEN EN
CASO DE QUE SE POLARICEN INVERSAMENTE.
CARGA DEL CAPACITOR
CUANDO EL INTERRUPTOR SE MUEVE A A, LA CORRIENTE I SUBE BRUSCAMENTE (COMO UN
CORTOCIRCUITO) Y TIENE EL VALOR DE I = E / R AMPERIOS (COMO SI EL CONDENSADOR NO
EXISTIERA MOMENTÁNEAMENTE EN ESTE CIRCUITO SERIE RC), Y POCO A POCO ESTA
CORRIENTE VA DISMINUYENDO HASTA TENER UN VALOR DE CERO (VER EL DIAGRAMA
INFERIOR).
EL VOLTAJE EN EL CONDENSADOR NO VARÍA INSTANTÁNEAMENTE Y SUBE DESDE 0 VOLTIOS
HASTA E VOLTIOS (E ES EL VALOR DE LA FUENTE DE CORRIENTE DIRECTA CONECTADO EN
SERIE CON R Y C, VER DIAGRAMA 1).
EL TIEMPO QUE SE TARDA EL VOLTAJE EN EL CONDENSADOR (VC) EN PASAR DE 0 VOLTIOS
HASTA EL 63.2 % DEL VOLTAJE DE LA FUENTE ESTÁ DATO POR LA FÓRMULA T = R X C DONDE
R ESTÁ EN OHMIOS Y C EN MILIFARADIOS Y EL RESULTADO ESTARÁ EN MILISEGUNDOS.
DESPUÉS DE 5 X T (5 VECES T) EL VOLTAJE HA SUBIDO HASTA UN 99.3 % DE SU VALOR FINAL
AL VALOR DE T SE LE LLAMA "CONSTANTE DE TIEMPO"
ANALIZAN LOS DOS GRÁFICOS SE PUEDE VER QUE ESTÁN DIVIDIDOS EN UNA PARTE
TRANSITORIA Y UNA PARTE ESTABLE. LOS VALORES DE IC Y VC VARÍAN SUS
VALORES EN LA PARTE TRANSITORIA (APROXIMADAMENTE 5 VECES LA CONSTANTE
DE TIEMPO T), PERO NO ASÍ EN LA PARTE ESTABLE.
LOS VALORES DE VC E IC EN CUALQUIER MOMENTO SE PUEDEN OBTENER CON LAS
SIGUIENTES FÓRMULAS:
VC = E + ( VO - E) X E-T/ T ,
VO ES EL VOLTAJE INICIAL DEL CONDENSADOR (EN MUCHOS CASOS ES 0 VOLTIOS)
IC = ( E - VO ) X E-T/ T/ R
VO ES EL VOLTAJE INICIAL DEL CONDENSADOR (EN MUCHOS CASOS ES 0 VOLTIOS)
VR = E X E-T/ T DONDE : T = R X C
DESCARGA
EL INTERRUPTOR ESTÁ EN B.
ENTONCES EL VOLTAJE EN EL CONDENSADOR VC
EMPEZARÁ A DESCENDER DESDE VO (VOLTAJE INICIAL EN
EL CONDENSADOR). LA CORRIENTE TENDRÁ UN VALOR
INICIAL DE VO / R Y DISMINUIRÁ HASTA LLEGAR A 0 (CERO
VOLTIOS).
LOS VALORES DE VC E I EN CUALQUIER MOMENTO SE
PUEDEN OBTENER CON LAS SIGUIENTES FÓRMULAS:
VC = VO X E-T / T I = -(VO / R) E-T / T
DONDE: T = RC ES LA CONSTANTE DE TIEMPO
LA RESISTENCIA ESTA INTERCALADA EN EL CIRCUITO CON EL FIN DE QUE LA
CARGA NO SEA MUY RÁPIDA Y SE SUPONE QUE ES DEL VALOR CONVENIENTE.
LA CORRIENTE DE CARGA ES MÁXIMA EN EL INSTANTE EN EL QUE SE CIERRA
EL INTERRUPTOR POR QUE EL NUMERO DE ELECTRONES QUE SALEN DE UNA PLACA Y
SE DESPLAZAN HASTA LA OTRA SERA MÁXIMO. EN EL INSTANTE EN QUE COMIENZA LA
CORRIENTE , NO HAY TENSIÓN ENTRE LAS PLACAS DEL CONDENSADOR A CAUSA DE
QUE LA TENSIÓN DE LA BATERIA SERA LA MISMA QUE EXISTA ENTRE LOS EXTREMOS
DEL RESISTOR. POR CONSIGUIENTE, LA CORRIENTE INICIAL ES IGUAL A LA TENSIÓN EN
LA BATERIA DIVIDIDA POR LA RESISTENCIA DE R
ASI, EN EL INSTANTE INICIAL O TIEMPO CERO, O SEA CUANDO SE CIERRA EL
INTERRUPTOR , HABRA LA MÁXIMA CORIENTE Y LA TENSIÓN SERÁ NULA ENTRE LAS
PLACAS DEL CONDENSADOR.
LA CORRIENTE EMPIEZA INMEDIATAMENTE A CARGAR EL CONDENSADOR Y
ENTRE LAS PLACAS DE ESTE APARECERA UNA PEQUEÑA TENSIÓN QUE SERA
PROPORCIONAL A SU CARGA. COMO ESTA TENSIÓN SE OPONE A LA DE LA
BATERÍA, SE RESTARA DE ÉSTA. ADEMÁS, AHORA EL CONDENSADOR CONTIENE
ALGUNA CANTIDAD DE CARGA, LA CORRIENTE SE REDUCIRÁ. ASÍ DESPUÉS DE
CERRAR EL INTERRUPTOR LA CORRIENTE , DESMINUIRÁ Y LA TENSIÓN ENTRE
LAS PLACAS DE C AUMENTARÁ. CUANDO C ESTE COMPLETAMENTE CARGADO
LA TENSIÓN QUE HABRÁ ENTRE LAS PLACAS SERA IGUAL A LA DE LA BATRIA.
EN ESTE INSTANTE NO HABRA CORRIENTE EN EL CIRCUITO, LA TENSIÓN ENTRE
LOS EXTREMOS DEL RESISTOR SERÁ NULA Y LA CORRIENTE QUE DEJA PASAR
EL CONDENSADOR SERA CERO.
EL AMPERIO SERÁ DEFINIDO COMO CANTIDAD O INTENSIDAD DE
CORRIENTE QUE TRANSPORTA UN COLOMBIO DE ELECTRONES POR
SEGUNDO, O
I=Q/T
DONDE:
I = CORRIENTE, AMPERIOS
Q = CARGA, COLOMBIOS
T = TIEMPO, SEGUNDOS
SI LA TENSIÓN ENTRE LAS PLACAS DEL CONDENSADOR ES IGUAL A E/ T SIENDO E LA
TENSIÓN ENTRE LAS PLACAS DEL CONDENSADOR Y T EL TIEMPO EN SEGUNDOS.
COMO:
C = Q/E
LA CORRIENTE EN AMPERIOS SE CALCULA POR
I= CE /T
DE ESTO SE PUEDE SACAR ALGUNAS CONCLUSIONES IMPORTANTES. PARA UNA
RESISTENCIA Y UNA TENSIÓN DADAS, UN CONDENSADOR PEQUEÑO ( POCA CAPACIDAD
) SE CARGARA EN MENOS TIEMPO QUE UN CONDENSADOR GRANDE . UNA DISMINUCIÓN
DE C ORIGINARÁ UNA DISMINUCIÓN DE Q. SI SE DISMINUYE, EL TIEMPO DE CARGA T
TAMBIÉN CONDENSADOR Y RP REPRESENTA LA RESISTENCIA DEL DIELÉCTRICO. EN
CONDENSADORES DE ALTA CALIDAD EL VALOR DE RP ES EXTREMADAMENTE ALTO , DE
VARIOS MEGOHMIOS. EN CIERTOS CONDENSADORES ELECTROLÍTICOS EL VALOR DE RP
PUEDE SER TAN BAJO COMO UN DÉCIMA DE MEGOHMIO, O SEA 100.000 OHOMIOS.
t
LA CANTIDAD TOTAL DE CARGA QUE UN CONDENSADOR
DADO PUEDE TENER ES IGUAL AL PRODUCTO DE LA
CAPACIDAD EN FARADIOS , POR LA TENSIÓN EXISTENTE ENTRE
LAS PLACAS O TERMINALES DEL CONDENSADOR, EXPRESADA
EN VOLTIOS.
Q = CE
HAY QUE TENER PRESENTE QUE Q ( CARGA EN
CULOMBIOS ) ES LA CANTIDAD O NUMERO DE ELECTRONES,
MIENTRAS LA VELOCIDAD CON QUE EL CONDENSADOR RECIBE
ESTA CANTIDAD DE ELECTRONES ES LA CORRIENTE DEL
CIRCUITO, O CULOMBIOS POR SEGUNDO. EN UN CIRCUITO DE
C.A.
IMED = C E MAX
ESTO SIGNIFICA QUE LA CORRIENTE ( I MED ) CANDO SE CARGA UN CONDENSADOR
ES IGUAL AL PRODUCTO DE LA CAPACIDAD POR LA VELOCIDAD DE VARIACIÓN DE LA
TENSIÓN. ASÍ LA CORRIENTE EN UN CIRCUITO CAPACITIVO DEPENDE PRINCIPALMENTE
DE TRES FACTORES.
•VALOR DEL CONDENSADOR ( CUANDO C AUMENTE , I AUMENTA ).
•TENSIÓN APLICADA ENTRE LOS TERMINALES DEL CONDENSADOR ( CUANDO E
AUMENTA, I AUMENTA ).
•TIEMPO DE CARGA ( CUANDO T AUMENTA, I DISMINUYE ).
CUANDO SE APLICA UNA TENSIÓN ENTRE LAS TERMINALES O PLACAS
DE UN CONDENSADOR, ÉSTE NO PRESENTARÁ INICIALMENTE EN LA
PRÁCTICA RESISTENCIA ALGUNA, LO QUE PERMITE QUE SE
ESTABLEZCA UNA CORRIENTE DE GRAN INTENSIDAD. EN EFECTO, EL
CONDENSADOR SE OPONE A LA TENSIÓN PRODUCTORA DE LA
CORRIENTE. POR OTRA PARTE, CUANDO SE SUPRIME LA TENSIÓN
APLICADA AL CONDENSADOR, LA CORRIENTE TENDERÁ A MANTENER
AQUELLA TENSIÓN. POR CONSIGUIENTE, EL EFECTO INDUCTIVO SE
OPONE AL CORRIENTE MIENTRAS EL EFECTO CAPASITIVO SE OPONE A
LA TENSIÓN. TAMBIÉN ESTO ES UNA CLASE DE INERCIA.
CAPACITANCIA
ESTE EFECTO DE CAPACITANCIA DE POR EJEMPLO SI DOS PLACAS PARALELAS DE
UN MATERIAL CONDUCTOR, SEPARADAS POR UN HUECO DE AIRE, SE HAN CONECTADO
A UNA BATERÍA MEDIANTE UN INTERRUPTOR T UN RESISTOR. SI LAS PLACAS
PARALELAS ESTÁN INICIALMENTE DESCARGADAS Y SE DEJA EL INTERRUPTOR
ABIERTO, NO EXISTIRÁ NINGUNA CARGA POSITIVA NI NEGATIVA NETA EN NINGUNA DE
LAS PLACAS; SIN EMBARGO , EN EL MOMENTO EN QUE SE CIERRE EL INTERRUPTOR ,
SE ATRAERAN ELECTRONES A TRAVÉS DEL CONDUCTOR SUPERIOR Y POR EL
RESISTOR A LA TERMINAL POSITIVA DE LA BATERIA. ESTA ACCIÓN CREA UNA CARGA
POSITIVA NETA EN LA PLACA SUPERIOR. LA TERMINAL NEGATIVA REPELE ELECTRONES
POR EL CONDUCTOR INFERIOR A LA PLACA INFERIOR Y AL MISMO TIEMPO, LA PLACA
SUPERIOR ATRAE ESOS ELECTRONES. ESTA TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
CONTINUA HASTA QUE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL A TRAVÉS DE LAS PLACAS
PARALELAS ES EXACTAMENTE IGUAL A LA FUERZA ELECTROMOTRIZ DE LA BATERÍA.
EL RESULTADO FINAL ES UNA CARGA POSITIVA NETA EN LA PLACA SUPERIOR Y UNA
CARGA NEGATIVA EN LA INFERIOR.
EL CAPACITOR, CONSTRUIDO SIMPLEMENTE CON DOS PLACAS CONDUCTORAS
PARALELAS SEPARADAS POR UN MATERIAL AISLANTE, TIENE UNA MEDIDA QUE LA:
CAPACITANCIA. ES UNA MEDIDA DE LA EFICIENCIA DE UN CAPACITOR PARA
ALMACENAR CARGA EN SUS PLACAS. UN CAPACITOR TIENE UNA CAPACIDAD DE UN
FARAD SI SE DEPOSITA EN LAS PLACAS UNA CARGA DE UN COULOMB MEDIANTE UNA
DIFENCIA DE POTENCIAL DE UN VOLT ENTRE LAS PLACAS. SI SE EXPRESA EN FORMA
DE ECUACIÓN, LA CAPACITANCIA SE DETERMINARA POR MEDIO DE :
C=Q / V
C = FARADS.
Q = COULOMBS
LA CAPACIDAD DE UN CONDENSADOR DEPENDE DEL
TIPO DE DIELÉCTRICO, EL ÁREA DE LAS PLACAS Y LA
DISTANCIA ENTRE ELLAS.
DIELÉCTRICO
EL MEDIO QUE SEPARA LAS PLACAS DE UN CONDENSADOR SE LLAMA
DIELECTRICO, Y ESTA CONSTITUIDO POR UN MATERIAL NO CNDUCTOR. EL AIRE
MISMO ES UN DIELECTRICO, Y MUCHOS CONDENSADORES EMPLEADOS EN
APLICACIONES ELECTRÓNICAS SON DE LA VARIEDAD DE DIELECTRICO DE AIRE.
DIFERENTES DIELECTRICOS PRODUCEN DIFERENTES CAPACIDADES. POR
EJEMPLO, UN CONDENSADOR ACUSARA UN MARCADO AUMENTO DE CAPACIDAD SI
SU DIELECTRICO ES MICA EN VEZ DE AIRE. LA APTITUD DEL MATERIAL
DIELÉCTRICO PARA AUMENTAR LA CAPACIDAD SE LLAMA CONSTANTE DILECTRICA,
RIGIDEZ. CUANDO LA CONSTANTE DIELECTRICA ES MAYOR , LA CAPACIDAD
AUMENTA.
DISTANCIA
EL DIELÉCTRICO SE OPONE AL ESTABLECIMIENTO DE LAS LINEAS
ELECTROESTÁTICAS DE FUERZA ENTRE PLACAS. LA CARGA DE UN CONDENSADOR
IMPLICA UN TRABAJO A CAUSA DE QUE EL DIELECTRICO SE OPONE A QUE SE
ESTABLEZCAN ESTAS LINEAS, O EL DESPLAZAMIENTO DEL CAMPO ELECTRICO
NORMAL DENTRO DEL DIELECTRICO. LA ENERGÍA DE LA FUENTE DE CARGA ES
ALMACENADA CON ENERGIA ELECTROESTÁTICA EN EL DIELECTRICO Y ES DEVUELTA
AL CIRCUITO CUANDO SE DESCARGA EL CONDENSADOR. SIN EMBARGO, COMO ES
NECESARIA UN FUERZA PARA DEFORMAR LAS ORBITAS DE LOS ELECTRONES EN EL
DIELECTRICO , LA REDUCCIÓN DEL ESPESOR DEL DIELECTRICO DA POR RESULTADO
UNA REDUCCIÓN DE LA OPOSICIÓN AL FLUJO ELECTROESTÁTICO. POR CONSIGUIENTE,
SI LA SEPARACIÓN ENTRE LAS PLACAS SE REDUCE EMPLEANDO UN DIELECTRICO MAS
DELGADO, EL RESULTADO SERA UN AUMENTO DE LA CAPACIDAD DEL CONDENSADOR.
AREA DE LAS PLACAS
PUESTO QUE LAS PLACAS GRANDES PRESENTAN MAYOR AREA
PARA LA DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES QUE LAS PLACAS
PEQUEÑAS , EL AUMENTO DEL AREA DE LA PLACAS AUMENTARA LA
CARGA A IGUALDAD DE TENSIÓN Y POR CONSIGUIENTE AUMENTARA LA
CAPACIDAD. POR LA DEFINICIÓN DE CAPACIDAD RESULTA EVIDENTE QUE
EL NUMERO DE ELECTRONES QUE FLUYEN DE UNA A OTRA PLACA SERA
DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL ÁREA DE LA PLACA. LA CAPACIDAD
DE UN CONDENSADOR ES PUES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL
ÁREA ACTIVA DE SUS PLACAS Y A MAYOR AREA , MAYOR CAPACIDAD.
ASOCIACIÓN DE CAPACITORES EN SERIE.
Si, del negativo de la batería, fluyen hacia la armadura de la derecha, por ejemplo, tres electrones, estos
inducen en la placa enfrentada a ella tres cargas positivas, es decir, la abandonan tres electrones, que
irán a parar a la armadura siguiente, que, a su vez, inducirá una carga de +3 en la siguiente, étc.
La conclusión final es que la CARGA que adquieren los capacitores es LA MISMA para todos.
q1 = q2 = q3 = q
Las DIFERENCIAS DE POTENCIAL, en cambio, al estar en serie se SUMAN, y dicha suma será igual al
potencial V de la batería.
V = V1 + V2 + V3
Teniendo en cuenta que la relación entre la carga q y la tensión V de un condensador es su capacidad C
C=q/V
diremos que el potencial V que adquiere un condensador es:
V=q/C
por lo que diremos que en nuestro circuito tendremos:
V1 = q1 / C1
V2 = q2 / C2
V3 = q3 / C3
pero como ya hemos dicho que:
V = V1 + V2 + V3 = q1 / C1 + q2 / C2 + q3 / C3
como quiera que las cargas de los tres capacitores en serie es la misma q = q1 = q2 = q3
V = q x[ 1/ C1 + 1 / C2 + 1 / C3 ]
por lo que:
V / q = 1/ CT = 1/ C1 + 1 / C2 + 1 / C3
Asociación de capacitores en paralelo.
En este caso, lo que es igual para todos los capacitores es, obviamente, la
DIFERENCIA DE POTENCIAL, impuesta por el generador.
V = V1 + V2 + V3
En cambio, la CARGA TOTAL entregada por este debe ser igual a la SUMA de las
cargas almacenadas en los capacitores
qT = q1 + q 2 + q3
Como quiera que q = C x V y V = V1 + V2 + V3 tendremos para cada uno de los
capacitores:
q1 = C1 x V
q2 = C2 x V
q3 = C3 x V
Así pues:
qT = q1 + q2 + q3 = C1 x V + C2 x V + C3 x V = V x ( C1 + C2 + C3 )
qT / V = CT = C1 + C2 + C3
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