Maykol Rey
Ing. Electrónico
09/07/2024
Condensadores
¿Qué es un condensador?
Es un componente pasivo también conocido como capacitor, está formado por 2 placas metálicas que se encuentra una frente a otra separadas por un dieléctrico, es por esto que el símbolo son una especie de 2 láminas separadas, existen con polaridad y sin polaridad como por ejemplo el condensador cerámico.
La función de este dispositivo es acumular energía en forma de campo eléctrico.
Lista de capacitores o condensadores más comunes
Este dispositivo es uno de los más usados, junto con la resistencia. cumplen diversas funciones en presencia de corriente alterna como en corriente continua, también tienen la capacidad de manejar miles de voltios.
Se usan en el campo de la electrónica como en la electricidad.
Calculo de capacitancia
El condensador, como todo componentes electrónico está concebido desde el punto de vista de la física, la ecuación que describe el comportamiento de un capacitor relaciona el área de las planchas metálicas con el dieléctrico para obtener un valor de capacitancia.
La unidad de medida del capacitor es el Faradio en honor al científico inglés Michael Faraday quien descubrió el comportamiento de este dispositivo.
Fórmula para calcular la capacitancia
Las siguientes fórmulas describen el cálculo de la capacitancia de las diferentes configuraciones de capacitores
Fórmula para calcular capacitor de placas paralelas
Donde:
- = Capacitancia en Faradios
- =Constante dieléctrica del material
- = Separación entre placas
- = Área de cada placa
Fórmula para calcular capacitor cilíndrico
Donde:
- = Capacitancia en Faradios
- =Constante dieléctrica del material
- =Longitud del capacitor en metros
- = Radios internos y externos
Fórmula para calcular capacitor esférico
Donde:
- = Capacitancia en Faradios
- =Constante dieléctrica del material
- =Longitud del capacitor en metros
- = Radios internos y externos
Uso del capacitor en corriente alterna
En corriente alterna el capacitor se usa como una impedancia capacitiva, la impedancia es la oposición del flujo de la corriente eléctrica
Esta impedancia está en función de la frecuencia y está definida por la siguiente fórmula:
Donde:
- = Impedancia capacitiva o reactancia capacitiva
- = Frecuencia a la que es expuesta el condensador
- = Capacitancia
Por ejemplo si tenemos una frecuencia de 60 Hz y un condensador de 100uF la impedancia será:
Aplicaciones de los condensadores
Eliminar ruido de alta frecuencia con condensadores
Esto se hace aprovechando el comportamiento que tienen en función de la frecuencia, por ejemplo, se suele usar un condensador de 100nF cerca a los puntos de alimentación de un circuito digital, esto se hace con el fin de eliminar el voltaje de alta frecuencia que se podría presentar, debido a que a más alta frecuencia Zc tiene a 0 ohm.
Filtrado de rizos en fuente de voltaje lineal
Acá es básicamente el mismo principio, solo que se hace una frecuencia más baja, por lo general a 50 Hz o 60 Hz, en estas situaciones el capacitor debe ser de un valor alto, unos algunos miles de micro Faradios
Filtro de señales
Los condensadores tienen alta presencia en los filtros pasa bajos, para altas, pasa bandas y rechaza banda, para señales de audio o señales eléctricas en general.
El condensador como temporizadores
En este caso se hace uso del tiempo de carga y descarga del condensador, para generar retardos de tiempos y ciclos repetitivos, esto lo podemos ver en la implementación del circuito 555
Uso del condensador en corriente continua
El principal uso que se le da un condensador en corriente continua es para eliminar la componente DC de una señal alterna, esto se puede razonar en función de la ecuación antes mostrada, si F=0 la impedancia del capacitor tiende a infinito, es decir cualquier señal con frecuencia igual a cero, como una señal DC será eliminada.
Es comúnmente usado en la entrada de señal de un amplificador de audio.
Resistencia serie equivalente capacitor
La ESR por sus siglas en inglés, representan un valor de resistencia presente en los terminales de los conectores del capacitor y de los unión de las placas metálicas, se puede modelar exactamente como una resistencia en serie con un condensador.
Este valor impide que idealmente se pueda llegar a una impedancia de nula cuando cuando la frecuencia es baja.
Por otra parte, el valor de RSE suele ser muy pequeño, en el orden de los milo ohm, sin embargo, al ser una resistencia tiende a calentarse, es por esto que a veces es recomendable colocar varios capacitores en paralelo con el fin de disminuir la RSE y evitar que los capacitores se calienten, esto se suele ver en las fuentes conmutadas donde se usan varios condensadores de valores pequeños en paralelo, con esto se consigue aumentar la capacidad y disminuir la resistencia serie equivalente.
Que es el dieléctrico de un condensador
Cálculo de circuitos con capacitores
Existen circuitos básicos con los cuales se puede ejemplificar el funcionamiento del capacitor, uno de estos es la capacitancia equivalente usando capacitores en serie y capacitores en paralelo.
- capacitores en serie
- capacitores en paralelo
Vídeo donde se explica que es un capacitor
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