Condensador o capacitor

¿Que es un capacitor o condensador?

El condensador o capacitor eléctrico tiene la capacidad de almacenar energía eléctrica, esta característica se llama capacitancia. ¿Como acumula energía? pues sencillamente la energía eléctrica queda almacenada o acumulada en una superficie, láminas o placas conductoras separadas por un material dieléctrico.

El condensador tiene la capacidad de acumular energía eléctrica y liberarla cuando exista una demanda de energía en la parte del circuito donde este conectado.

 

Como medir la capacitancia de un condensador o capacitor.

Medir la carga de un capacitor con un multímetro.

Para medir un condensador o capacitor con un tester o multímetro, primero de todo colocaremos el selector del tester en la escala de Voltios de corriente continua indicado por la letra V.

La punta de prueba roja la conectaremos al conector indicado por la letra V, y la punta negra se conectará al conector indicado como «COM» del tester.

Si unimos las puntas del tester al capacitor deberá decirnos la tensión que tiene acumulada el condensador, si el tester no marca tensión el condensador estará descargado.

Medir la carga de un capacitor con un capacímetro.

Las unidades de medida de un capacímetro estan expresadas en Faradios, para la unidad de medida en Faradios saber que:

1 faradio (F) = 1000 milifaradios (mF) = 1000000 microfaradios (uF) = 1000000000 nanofaradios (nF) = 1000000000000 picofaradios (pF).

Las puntas del capacímetro al colocarlas en las patillas del condensador que queramos medir nos indicará la capacidad expresada en Faradios del condensador, en el caso de que el capacitor tenga polaridad deberemos de colocar la punta roja del tester al positivo y la punta negra al negativo.

Como se carga y descarga un capacitor.

Un condensador esta compuesto por dos terminales o patillas, cada uno de los terminales esta conectado a placas conductivas de la corriente eléctrica, y entre estas placas tenemos un material dieléctrico que hace de aislante de la corriente. Todo esto envuelto de un material aislante excepto la punta de los terminales. Como ejemplo podemos ver un condensador electrolítico.

Como funciona la carga de un condensador

La forma de cargar un condensador o capacitor es conectar los terminales del capacitor a una diferencia de potencial. Por ejemplo si en un circuito eléctrico conectamos el capacitor con uno de sus terminales en un punto con carga eléctrica negativa y el otro terminal a la carga positiva, el capacitor quedará cargado con la misma tensión que la fuente de alimentación a la que está conectado.

Una vez esta cargado el condensador actuará como un interruptor abierto en el circuito, en la siguiente imagen podemos ver este comportamiento. Por la resistencia R1 pasará corriente eléctrica hasta que el condensador este cargado al 100% de su capacidad, una vez el condensador este cargado no habrá paso de corriente eléctrica por esa rama del circuito.

La intensidad de carga en el condensador empieza con su valor máximo para ir disminuyendo conforme el condensador se va cargando. Cuando el condensador queda con una tensión entre sus placas igual que la tensión de la fuente de alimentación del circuito, ocurre que la diferencia de potencial entre el condensador y la fuente de alimentación se va reduciendo hasta llegar a cero, por este motivo la curva de la intensidad empieza en su valor máximo hasta llegar a cero.

 

Esta gráfica representa la tensión que existe entre las placas del condensador, comienza desde cero y conforme va pasando el tiempo de carga del condensador, este se va cargando hasta que sus placas llegan a almacenar la misma diferencia de potencial que existe en la fuente de alimentación.

Para conocer la intensidad máxima que circula por el circuito podemos despejar la siguiente formula:

De donde:

• =Intensidad máxima que circula por la resistencia.
• E=Tensión del generador.
• =Resistencia enseriada con el condensador.

Como funciona la descarga de un condensador

Con el siguiente esquema el condensador se descargará causando el paso de la corriente eléctrica acumulada en el condensador por la resistencia. De esta manera conectamos la placa o armadura del polo positivo del condensador con el polo negativo (también puede estar conectado a tierra para suministrar una diferencia de potencial con respecto de cero), al crear una diferencia de potencial los electrones situados en el condensador se trasladarán a través del circuito hasta que la diferencia de potencial desaparezca o sea igual en las dos armaduras del condensador.

Esta gráfica representa la relación entre el tiempo y a tensión, cuando el condensador se encuentra cargado con una tensión entre sus placas conductoras y conectamos el polo positivo con una diferencia de potencial igual a cero o por debajo de la tensión que existe en ese momento entre las placas del condensador, entonces el condensador se ira descargando progresivamente dependiendo de la resistencia que encuentre a su paso la corriente eléctrica.

Para conocer el tiempo de carga o descarga de un condensador tenemos la siguiente ecuación que relaciona la capacidad del condensador con el valor de la resistencia.

De donde:

• = es la constante de tiempo llamada «Tau», y su valor esta expresado en milisegundos.
• R = es valor de la resistencia en ohmios.
• C = es la capacidad del condensador medida en Milifaradios.

Cuando aplicas la formula , para saber cuanto tiempo tarda un condensador en cargarse, el resultado de  es el tiempo en milisegundos que tarda el condensador en cargarse un 63% de su capacidad.

Si quisieramos saber cuanto tiempo tardaría en estar a un 100% de su carga tendríamos que multiplicar el resultado de la constante por 5.

Capacidad eléctrica de un condensador.

Los condensadores tienen 4 características que se deben tener en cuenta, estas son la capacidad, la tolerancia, la tensión y la temperatura.

• La capacidad de un condensador se mide en Faradios y indica la cantidad de energía que puede acumular en su interior.
• La tolerancia es la desviación de energía con respecto a la capacidad indicada del condensador, la tolerancia se expresa en porcentaje y varia según el tipo de condensador y fabricante.
• La tensión es el voltaje con el que trabaja el condensador, aparte de la capacidad de acumular energía deberemos de tener en cuenta el voltaje con el que almacenaremos esta energía en el condensador.
• La temperatura nos indica que para realizar el trabajo en las condiciones optimas el condensador debe de almacenar energía dentro de un rango térmico, por ejemplo en los capacitores de plástico suele estar entre -50 y 70 grados centígrados.

La fórmula que expresa la capacidad de un condensador es:

De donde:

• Q es la carga eléctrica.
• C es la capacidad del condensador.
• V es la diferencia de potencial entre las placas del condensador.

Tipos de capacitores.

Los tipos mas comunes de capacitores son los cerámicos, de plástico, de mica y electrolíticos.

• Condensadores cerámicos.
• Condensadores de plástico.
• Condensadores de mica.
• Condensadores electrolíticos.

Conexión eléctrica de un condensador.

Capacitores conectados en paralelo.

Se consideran capacitores conectados en paralelo cuando utilizan el mismo extremo o patilla del condensador a la misma linea del circuito y el otro extremo o patilla del condensador unidos a la misma linea del circuito. Para conocer la capacidad total (expresada en faradios) de los condensadores conectados en paralelo tenemos la siguiente fórmula:

Capacitores conectados en serie.

Se consideran condensadores conectados en serie cuando están dispuestos uno a continuación del otro, para conocer el valor de la capacidad total (expresada en faradios) de todos los condensadores conectados en serie en un circuito tenemos la fórmula siguiente:

 

Otra forma de representar esta formula sería:

Cuando conectamos condensadores en serie estamos reduciendo la capacidad que tienen los condensadores de acumular una diferencia de potencial o carga entre el material dieléctrico de su interior.

La capacidad de acumular carga eléctrica es debido a las placas dieléctricas del condensador, si aumentamos la superficie de las placas estaremos aumentando la capacidad de acumular carga eléctrica, pero si lo que aumentamos es el espesor de las placas y mantenemos la misma superficie entonces estaremos restando o reduciendo la capacidad de almacenar carga eléctrica. 

Cuando conectamos condensadores en serie vendría a ser los mismo que si aumentáramos el espesor de las placas del condensador.

Ejemplo de un circuito usando un capacitor.

Un circuito destinado a convertir la corriente alterna en corriente continua puede usar un condensador, C1 en la imagen, la función de este condensador será ayudar al circuito a generar una señal de corriente continua más lineal y estable.