Capacitores (electricidad y magnetismo)

En esta presentación se hablara el tema de los
capacitores, capacitancia y algunos de los tipos de
ellos, así como también los tipos de conexiones de
bancos de éstos.
Se mostrarán algunas formulas utilizadas para
calcular la capacitancia que después abordaremos
en temas posteriores de la clase.

CAPACITORES
 Se llama capacitor a un dispositivo que
almacena carga eléctrica. El capacitor está
formado por dos conductores próximos uno a
otro, separados por un aislante, de tal modo que
puedan estar cargados con el mismo valor, pero
con signos contrarios.

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.

 Al conectar una de las placas a un
generador, ésta se carga e induce
una carga de signo opuesto en la
otra placa.

PRIMER CAPACITOR
 El primer capacitor es la
botella de Leyden, el cual
es un capacitor simple en
el que las dos placas
conductoras son finos
revestimientos metálicos
dentro y fuera del cristal
de la botella, que a su vez
es el dieléctrico.

푭 =
Se denomina faradio o farad (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 cuando está
cargado de una cantidad de
electricidad igual a un culombio.
푪
푽

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 milifaradio 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

Estos capacitores tienen una capacidad fija determinada por el
fabricante y su valor no se puede modificar. Sus características
dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma
que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los
nombres del dieléctrico usado.
De esta forma podemos distinguir los siguientes tipos:
 Cerámicos.
 Plástico.
 Mica.
 Electrolíticos.
 De doble capa eléctrica

CERÁMICOS
 El dieléctrico utilizado por
estos capacitores es la
cerámica, siendo el
material más utilizado el
dióxido de titanio. Se
pueden diferenciar dos
grupos:
 Grupo I: caracterizados
por una alta estabilidad,
con un coeficiente de
temperatura bien definido
y casi constante.

 Grupo II: su coeficiente de temperatura no está
prácticamente definido y además de presentar características
no lineales, su capacidad varía considerablemente con la
temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento. Se
caracterizan por su elevada permitividad.

PLÁSTICOS
 Estos capacitores se
caracterizan por las altas
resistencias de aislamiento
y elevadas temperaturas
de funcionamiento.
Según el proceso de
fabricación podemos
diferenciar entre los
de tipo k y tipo MK, que se
distinguen por el material
de sus armaduras.

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: dieléctrco de polipropileno de gran calidad y láminas
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.

MICA
 El dieléctrico utilizado
en este tipo de
capacitores es la mica o
silicato de aluminio y
potasio y se caracterizan
por bajas pérdidas,
ancho rango de
frecuencias y alta
estabilidad con la
temperatura y el tiempo.

DOBLE CAPA ELÉCTRICA
Se diferencian de los capacitores convencionales en que
no usan dieléctrico por lo que son muy delgados. Sus
características eléctricas más significativas son: altos
valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente
de fugas muy baja, alta resistencia serie, y pequeños
valores de tensión.

ELECTROLITICOS
En estos capacitores una de las armaduras es de metal
mientras que la otra está constituida por un conductor
iónico o electrolito. Presentan unos altos valores
capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los
casos aparecen polarizados.
 Aluminio
 Tántalo

Son condensadores 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.

CILÍNDRICO
 En una geometría cilíndrica como un cable coaxial, la capacidad
se suele establecer como capacidad por unidad de longitud. Las
cargas eléctricas se encuentran en la superficie exterior del
conductor interior y en la pared interna del conductor exterior.

ESFÉRICO
Un condensador esférico está formado por dos superficies
conductoras esféricas, concéntricas de radios a y b, cargadas
con cargas iguales y opuestas +Q y –Q, respectivamente.

Energía Almacenada en el
Capacitor
 El capacitor almacena energía en el campo eléctrico que
aparece entre las placas cuando se carga. La energía
almacenada puede calcularse a través de las siguientes
expresiones:
 Wc =(1/2)*q*V
 Wc=(1/2)*C*V
q = Carga
C = Capacidad
V = Tensión
Wc = Energía medida en Joule.

Un capacitor puede ser armado acoplando otros en
serie y/o en paralelo. De esta manera se obtiene
una capacidad total equivalente para el conjunto de
capacitores que se puede calcular mediante
expresiones simples. También es posible conocer las
caídas de potencial y la carga almacenada en cada
capacitor.

Capacitadores en Serie
El acoplamiento de capacitores en serie se realiza
conectando en una misma rama uno y otro capacitor,
obteniendo una capacidad total entre el primer borne
del primer capacitor y el último del último.


 La carga de cada uno de los
capacitores de una rama en serie
es igual a la de los demás y es
igual a la carga equivalente
acumulada en toda la rama (entre
A y B)
 A su vez, cada carga puede ser
calculada como q = C V de cada
capacitor, con lo que:
 Y la carga total (qt) que es igual a
la carga sobre cualquier capacitor
se puede calcular sobre el
capacitor equivalente como:

CAPACITORES PARALELO
 El acoplamiento en paralelo de los capacitores se realiza
conectándolos a todos a los mismos dos bornes.

Capacidad total en paralelo
 La capacidad total (o equivalente) en paralelo se calcula sumando las
capacidades de cada uno de los capacitores. 

Carga de capacitores en
paralelo
La carga total es igual a suma de
las cargas almacenadas en cada
capacitor
Y cada carga puede calcularse
como q = C V de cada capacitor,
pero en este caso V es la misma
para todos, con lo que:

Al finalizar dicho trabajo, nos queda como aprendizaje general: Qué son
de fundamental importancia, los capacitores, ya que estos nos permiten
facilitar el día a día, gracias a su abundancia y a la gama de los mismos.
Es importante aplicar cálculos, no dejan pasar por alto, la aplicación de las
ciencias exactas, para el pleno funcionamiento de los CAPACITORES y los
productos que funcionan con los mismos.

 http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_el
ectrico/esfera1/esfera1.htm
 http://hyperphysics.phy-astr.
gsu.edu/hbasees/electric/capcyl.html
 http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_variable
 http://es.wikipedia.org/wiki/Faradio
 http://es.slideshare.net/Oskaargarciaa/capacitores-y-dielectricos?
related=3

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