Capacitores

Capacitores

El capacitor junto a la resistencia y el inductor son los componentes pasivos más populares en el mundo de la electrónica, estos dispositivos se usan tanto en sistemas analógicos como en sistemas digitales y su función principal es la acumulación de voltaje.

Cómo funciona un capacitor

El capacitor funciona mediante la acumulacion de cargas eléctricas en planchas metálicas separadas por un dieléctrico, la unidad de medida es el Faradio en honor a Michael Faraday físico y químico británico que aportó en la invención del capacitor.


La explicación sencilla desde mi punto de vista sin tanta matemática es que las cargas se acumulan en cada lado de las placas metálicas pero no pueden hacer contactos entre ellas, y se mantienen ahí.


Una vez que la carga se acumula ahí no tiene para donde irse, así que se queda ahí atraída por su parte negativa. Es importante tener en cuenta que solo se puede almacenar una cantidad específica de carga y esto es lo que establece el Faradio, que quiero complicar esto con matemáticas, pero es importante definir el faradio. 

¿Qué es el Faradio? 

Parafraseando la definición que hay en  wikipedia, un faradio es el voltaje que hay entre dos placas metálicas y donde su carga es igual a un Culombio.  Oh no!! Culombio? más física!!  olvidémonos de él por ahora, la verdad olvidemoslo, imagina que es una pelota con energía transportada por un Amperio, esto tiene relación hasta con los átomos.




Volviendo al Faradio, tenemos las siguientes ecuaciones que lo define como:


F=(A*S)/V

  • F=Faradio

  • A=Aperio

  • S=segundo

  • V=Voltio


Entonces, aquí podemos ver la definición matemática de lo explicado en el párrafo anterior, Solo que establecido en unidades que conocemos, así que, podría decir que: 


El faradio es la acumulacion de carga transportada por un amperio a unas placas con un voltaje de 1 voltio.

Funcion del Capacitor

El capacitor es usado en el 99% de las placas electrónicas realizadas y cumplen diversas funciones, mencionare solo las que yo conozco, a lo mejor existen más pero no soy experto en capacitores.


Uno de los usos más populares de los capacitores es como filtro para conseguir una señal continua de voltaje, se puede conseguir en las fuentes tanto conmutadas como lineales, y su propósito es disminuir el rizado generado por el puente rectificador. 


Los capacitores usados para filtro de fuentes lineales por lo general son electrolíticos y de un valor de faradio bastante elevado, mientras que en las fuentes conmutadas estos valores disminuyen debido a la frecuencia.



Los capacitores cerámicos de pequeños valores nanoFaradios se usan para filtrar señales de alta frecuencia que pueden afectar a sistemas digitales se conocen también como capacitores Bypass, es por esta razón que siempre debemos colocar un capacitor de 100nF muy cerca del pin de alimentación de cualquier circuito integrado.



Capacitor Bypass

 

Los capacitores son también muy usados en el área de las comunicaciones, aquí se usan capacitores con una alta precisión ya que deben filtrar señales en el orden de los MHz y GHz.


En el mundo del audio los capacitores son usados en los filtros pasa-bajos, pasa-medios y pasa-altos, los famosos cross over básicamente están formados por estos dispositivos. 




Los capacitores también son usados por algunos integrados para generar retardos y hasta para generar oscilaciones de distintos tipos de ondas, esto es debido a sus características de funcionamiento y factor llamado TAO.

Factor TAO en los capacitores

Es una constante de tiempo que nos ayuda para darle usos didácticos a los capacitores y entender de forma práctica su funcionamiento. 


Anteriormente mencione los Culombio, que eran las unidades de carga transportadas por un Amper y que dependiendo de la capacitancia tomaría más o menos tiempo en llegar a la cantidad máxima de carga que puede soportar un capacitor. De esto se trata el tao.


El tao es el tiempo que le toma al capacitor llegar al 63.2 % de su carga total, es decir, si tenemos un capacitor que soporta 12V y le conectamos una fuente de 12V, el tao sería el tiempo que le toma al capacitor alcanzar los 7.58V. 


Para alcanzar el 99% de su carga total el capacitor requiere 5 tao esto se debe a que la curva de carga no es lineal.

En términos circuitales:


tao= R*C

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