Condensadores

Condensador.
Dispositivo que almacena carga eléctrica. En su forma más sencilla, un condensador está formado por dos placas metálicas (armaduras) separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa.
Los condensadores tienen un límite para la carga eléctrica que pueden almacenar, pasado el cual se perforan. Pueden conducir corriente continua durante sólo un instante, aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Esta propiedad los convierte en dispositivos muy útiles cuando debe impedirse que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico. Los condensadores de capacidad fija y capacidad variable se utilizan junto con las bobinas, formando circuitos en resonancia, en las radios y otros equipos electrónicos. Además, en los tendidos eléctricos se utilizan grandes condensadores para producir resonancia eléctrica en el cable y permitir la transmisión de más potencia.
Los condensadores se fabrican en gran variedad de formas. El aire, la mica, la cerámica, el papel, el aceite y el vacío se usan como dieléctricos, según la utilidad que se pretenda dar al dispositivo.
Tipos de condensadores.
Similitudes y diferencias
Las similitudes entre todos los condensadores que es que todos tienen partes metálicas y más que dos. Generalmente están separados por un material dieléctrico que les proporciona más capacidad. Las diferencias están en el tipo de material dieléctrico que se utiliza, la cantidad y forma de las placas, por ejemplo, si son cilíndricas, concéntricas, planas, etc Y la distribución mecánica de éstas..

Influencia de los dieléctrico.
Un dieléctrico es una sustancia que es mala conductora de la electricidad y que amortiguará la fuerza de un campo eléctrico que la atraviese. Las sustancias conductoras carecen de esta propiedad de amortiguación. Dos cuerpos de cargas opuestas situados a cada lado de un trozo de vidrio (un dieléctrico) se atraerán entre sí, pero si entre ambos cuerpos se coloca una lámina de cobre, la carga será conducida por el metal.
En la mayoría de los casos, las propiedades de un dieléctrico son producto de la polarización de la sustancia. Al colocar un dieléctrico en un campo eléctrico, los electrones y protones que constituyen sus átomos se reorientarán a sí mismos, y en algunos casos las moléculas se polarizarán de igual modo. Como resultado de esta polarización, el dieléctrico queda sometido a una tensión, almacenando energía que quedará disponible al retirar el campo eléctrico. La polarización de un dieléctrico es similar a la que se produce al magnetizar un trozo de hierro. Como en el caso de un imán, parte de la polarización se mantiene al retirar la fuerza polarizadora. Un dieléctrico compuesto de un disco de parafina endurecido al someterlo a una tensión eléctrica mantendrá su polarización durante años. Estos dieléctricos se denominan electretos.
La eficacia de los dieléctricos se mide por su relativa capacidad de almacenar energía y se expresa en términos de constante dieléctrica (también denominada permitividad relativa), tomando como unidad el valor del vacío. Los valores de esa constante varían desde poco más de 1 en la atmósfera hasta 100 o más en ciertas cerámicas que contienen óxido de titanio. El vidrio, la mica, la porcelana y los aceites minerales, que a menudo se utilizan como dieléctricos, tienen constantes entre 2 y 9. La capacidad de un dieléctrico de soportar campos eléctricos sin perder sus propiedades aislantes se denomina resistencia de aislamiento o rigidez dieléctrica. Un buen dieléctrico debe devolver un gran porcentaje de la energía almacenada en él al invertir el campo. Los dieléctricos, especialmente los que tienen constantes dieléctricas altas, se emplean ampliamente en todas las ramas de la ingeniería eléctrica para incrementar la eficacia de los condensadores.

Capacidad eléctrica
En electricidad, se denomina capacidad de un conductor a la propiedad de adquirir carga eléctrica cuando es sometido a una diferencia de potencial con respecto a otro en estado neutro.
La capacidad queda definida numéricamente por la carga que adquiere por cada unidad de potencial.
En el Sistema Internacional de Unidades (SI) la capacidad se mide en faradios (F), siendo un faradio la capacidad de un conductor que sometido a una diferencia de potencial de 1 voltio, adquiere una carga eléctrica de 1 culombio.

La capacidad o capacitancia es una propiedad de los condensadores. Esta propiedad rige la relación existente entre la diferencia de potencial existente entre las placas del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este mediante la siguiente ecuación:

donde
• C es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o picofaradio.
• Q es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;
• V es la diferencia de potencial, medida en voltios.
Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que depende de la geometría del capacitor considerado (de placas paralelas, cilíndrico, esférico). Otro factor del que depende es del dieléctrico que se introduzca entre las dos superficies del condensador. Cuanto mayor sea la constante diléctrica del material no conductor introducido, mayor es la capacidad.
En la práctica, la dinámica eléctrica del condensador se expresa gracias a la siguiente ecuación diferencial, que se obtiene derivando respecto al tiempo la ecuación anterior.

Donde i representa la corriente eléctrica, medida en amperios.
Auto-capacidad [editar]
Usualmente el término capacidad se utiliza como abreviatura del término capacidad mutua entre dos conductores cercanos, como las placas de un capacitor. También existe una propiedad llamada auto-capacidad, que es la cantidad de carga eléctrica que debe agregarse a un conductor aislado para aumentar su potencial en un volt.
Utilidad en un circuito eléctrico
La energía que mantienen retenida un condensador es muy útil y tiene múltiples aplicaciones en los circuitos eléctricos. Por ejemplo, un condensador es utilizado para eliminar la chispa que se produce al interrumpir rápidamente un circuito que posee autoinducción. También son utilizados en los circuitos de radio para sintonizar e igualar la corriente proporcionada por la fuente de energía. El rendimiento de la transmisión de energía en corriente alterna puede incluso aumentarse utilizando grandes condensadores.
Unidades de medida
Las unidades de medida para la capacidad de los condensadores, como ya dijimos es el “faradio” y corresponde en el sistema internacional de medidas a:
Capacidad
= farad
distancia [mts]
unidad de carga eléctrica [Columbios]
Trabajo [julios].
Asociaciones de condensadores [editar]


Figura 4: Asociación serie general.


Figura 5: Asociación paralelo general.
Al igual que las resistencias, los condensadores pueden asociarse en serie (figura 4), paralelo (figura 5) o de forma mixta. En estos casos, la capacidad equivalente resulta ser para la asociación en serie:


y para la asociación en paralelo:


Es decir, la media armónica de las capacidades de cada condensador.
Es fácil demostrar estas dos expresiones, para la primera solo hay que tener en cuenta que la carga almacenada en las placas es la misma en ambos condensadores (se tiene que inducir la misma cantidad de carga entre las placas y por tanto cambia la diferencia de potencial para mantener la capacitancia de cada uno), y por otro lado en la asociación en "paralelo", se tiene que la diferencia de potencial entre ambas placas tiene que ser la misma (debido al modo en el que están conectados), así que cambiará la cantidad de carga. Como esta se encuentra en el numerador (C = Q / V) la suma de capacidades será simplemente la suma algebraica.

Para la asociación mixta se procederá de forma análoga con las resistencias.