lunes, 25 de mayo de 2015

Condensadores
Básicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de
campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de
aluminio) separadas por un material dieléctrico.
Tiene una serie de características tales como capacidad, tensión de trabajo, tolerancia
y polaridad, que deberemos aprender a distinguir.
En la versión más sencilla del condensador, no se pone nada entre las armaduras y se las
deja con una cierta separación, en cuyo caso se dice que el dieléctrico es el aire.
• Capacidad: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que
se suelen utilizar varios de los submúltiplos, tales como microfaradios (µF=10-6 F),
nanofaradios (nF=10-9 F) y picofaradios (pF=10-12 F).
• Tensión de trabajo: Es la máxima tensión que puede aguantar un condensador,
que depende del tipo y grosor del dieléctrico con que esté fabricado. Si se supera
dicha tensión, el condensador puede perforarse (quedar cortocircuitado) y/o
explotar. En este sentido hay que tener cuidado al elegir un condensador, de forma
que nunca trabaje a una tensión superior a la máxima.
• Tolerancia: Igual que en las resistencias, se refiere al error máximo que puede
existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su
cuerpo.
• Polaridad: Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad superior
a 1 µF tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensión prestando
atención a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los inferiores a 1µF, a
los que se puede aplicar tensión en cualquier sentido, los que tienen polaridad
pueden explotar en caso de ser ésta la incorrecta.
Tipos de Condensadores
Vamos a mostrar a continuación una serie de condensadores de los más típicos que se
pueden encontrar. Todos ellos están comparados en tamaño a una moneda española de
25 Ptas. (0.15 €).
1. Electrolíticos. Tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrolito.
Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µF. Arriba observamos
claramente que el condensador nº 1 es de 2200 µF, con una tensión máxima de
trabajo de 25v. (Inscripción: 2200 µ / 25 V).
Abajo a la izquierda vemos un esquema de este tipo de condensadores y a la
derecha vemos unos ejemplos de condensadores electrolíticos de cierto tamaño, de
los que se suelen emplear en aplicaciones eléctricas (fuentes de alimentación,
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etc...)
2. Electrolíticos de tántalo o de gota. Emplean como dieléctrico una finísima película
de óxido de tantalio amorfo, que con un menor espesor tiene un poder aislante
mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 µF. Su forma de gota
les da muchas veces ese nombre.
3. De poliester metalizado MKT. Suelen tener capacidades inferiores a 1 µF y
tensiones de trabajo a partir de 63v. Más abajo vemos su estructura: dos láminas de
policarbonato recubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. Aquí al
lado vemos un detalle de un condensador plano de este tipo, donde se observa que
es de 0.033 µF y 250v. (Inscripción: 0.033 K/ 250 MKT).
4. De poliéster. Son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación
algo diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma
plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo
comúnmente el nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser
como máximo de 470 nF.
5. De poliéster tubular. Similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal,
sin aplastar.
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6. Cerámico "de lenteja" o "de disco". Son los cerámicos más corrientes. Sus
valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. En ocasiones
llevan sus datos impresos en forma de bandas de color.
Aquí abajo vemos unos ejemplos de condensadores de este tipo.
7. Cerámico "de tubo". Sus valores de capacidad son del orden de los picofaradios
y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variación
de la capacidad con las variaciones de temperatura).
2.4 - Identificación del valor de los condensadores
Codificación por Bandas de Color
Hemos visto que algunos tipos de condensadores llevan sus datos impresos codificados
con unas bandas de color. Esta forma de codificación es muy similar a la empleada en las
resistencias, en este caso sabiendo que el valor queda expresado en picofaradios (pF).
Las bandas de color son como se observa en esta figura:
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• En el condensador de la izquierda vemos los siguientes datos:
verde-azul-naranja = 56000 pF = 56 nF (recordemos que el "56000" está
expresado en pF). El color negro indica una tolerancia del 20%, tal como veremos
en la tabla de abajo y el color rojo indica una tensión máxima de trabajo de 250v.
• En el de la derecha vemos:
amarillo-violeta-rojo = 4700 pF = 4.7 nF. En los de este tipo no suele aparecer
información acerca de la tensión ni la tolerancia.
Código de colores en los Condensadores
COLORES Banda 1 Banda 2 Multiplicador Tensión
Negro -- 0 x 1
Marrón 1 1 x 10 100 V.
Rojo 2 2 x 100 250 V.
Naranja 3 3 x 1000
Amarillo 4 4 x 104 400 V.
Verde 5 5 x 105
Azul 6 6 x 106 630 V.
Violeta 7 7
Gris 8 8
Blanco 9 9
COLORES Tolerancia (C > 10
pF) Tolerancia (C < 10 pF)
Negro +/- 20% +/- 1 pF
Blanco +/- 10% +/- 1 pF
Verde +/- 5% +/- 0.5 pF
Rojo +/- 2% +/- 0.25 pF
Marrón +/- 1% +/- 0.1 pF
Codificación mediante letras
Este es otro sistema de inscripción del valor de los condensadores sobre su cuerpo. En
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lugar de pintar unas bandas de color se recurre también a la escritura de diferentes
códigos mediante letras impresas.
A veces aparece impresa en los condensadores la letra "K" a continuación de las letras; en
este caso no se traduce por "kilo", o sea, 1000 sino que significa cerámico si se halla en
un condensador de tubo o disco.
Si el componente es un condensador de dieléctrico plástico (en forma de paralelepípedo),
"K" significa tolerancia del 10% sobre el valor de la capacidad, en tanto que "M"
corresponde a tolerancia del 20% y "J", tolerancia del 5%.
LETRA Tolerancia
"M" +/- 20%
"K" +/- 10%
"J" +/- 5%
Detrás de estas letras figura la tensión de trabajo y delante de las mismas el valor de la
capacidad indicado con cifras. Para expresar este valor se puede recurrir a la colocación
de un punto entre las cifras (con valor cero), refiriéndose en este caso a la unidad
microfaradio (µF) o bien al empleo del prefijo "n" (nanofaradio = 1000 pF).
Ejemplo: un condensador marcado con 0,047 J 630 tiene un valor de 47000 pF = 47 nF,
tolerancia del 5% sobre dicho valor y tensión máxima de trabajo de 630 v. También se
podría haber marcado de las siguientes maneras: 4,7n J 630, o 4n7 J 630.
Codificación "101" de los Condensadores
Por último, vamos a mencionar el código 101 utilizado en los condensadores cerámicos
como alternativa al código de colores. De acuerdo con este sistema se imprimen 3 cifras,
dos de ellas son las significativas y la última de ellas indica el número de ceros que se
deben añadir a las precedentes. El resultado debe expresarse siempre en picofaradios pF
.
Así, 561 significa 560 pF, 564 significa 560000 pF = 560 nF, y en el ejemplo de la figura de
la derecha, 403 significa 40000 pF = 40 nF.
Ejemplos de Identificación con Condensadores
...y en esta nueva ocasión vamos a poner a prueba los conceptos explicados
anteriormente. Vamos a presentar una serie de condensadores escogidos al azar del
cajón para ver si sois capaces de identificar sus datos correctamente, ok?
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  • 0,047 J 630
  • C=47 nF 5%
  • V=630 V.
  • 403
  • C=40 nF
  • 0,068 J 250
  • C=68 nF 5%
  • V=250 V.
  • 47p
  • C=47 pF
  • 22J
  • C=22 pF 5%
  • 2200
  • C=2.2 nF
  • 10K +/-10% 400 V
  • C=10 nF 10%
  • V=400 V
  • 3300/10 400 V
  • C=3.3 nF 10%
  • V=400 V.
  • amarillo-violetanaranja-negro
  • C=47 nF 20%
  • 330K 250V
  • C=0.33 µF
  • V=250 V.
  • n47 J
  • C=470 pF 5%
  • 0,1 J 250
  • C=0.1 µF 5%
  • V=250 V.
  • verde-azul-naranja
  • -negro-rojo
  • C=56 nF 20%
  • V=250 V.
  • µ1 250
  • C=0.1 µF
  • V=250 V.
  • <La web de Abel/Documentación técnica> Página 6 de 7
  • 22K 250 V
  • C=22 nF
  • V=250 V.
  • n15 K
  • C=150 pF 10%
  • azul-gris-rojo y
  • marrón-negro-nara
  • nja
  • C1=8.2 nF
  • C2=10 nF
  • amarillo-violeta-rojo
  • C=4.7 nF
  • .02µF 50V
  • C=20 nF
  • V=50 V.
  • amarillo-violeta-rojo,
  • rojo-negro-marrón y
  • amarillo-violeta-marrón
  • C1=4.7 nF
  • C2=200 pF
  • C3=470 pF

Archivo descargado de "La web de Abel". Archivos de este tipo los tienes disponibles en
cualquiera de mis web. Si te interesan, aquí tienes los enlaces:
http://www.humano.ya.com/webabelnet
http://home.tele2.es/webabel
<La web de Abel/Documentaci
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                                                   El código de colores de las resistencias
Las resistencias son elementos pasivos muy comunes en los circuitos, ya que son indispensables en cualquier diseño eléctrico o electrónico. Posteriormente conoceremos algunas de sus aplicaciones. Para identificar su valor se usa el llamado código de colores. En la figura 1 ilustramos una resistencia típica.
  
Figura 1. Un resistor típico

Tiene un cuerpo cilíndrico de uno a dos centímetros de longitud, con un segmento de alambre a cada lado. En su superficie tiene tres o cuatro bandas de colores, igualmente espaciadas, más cercanas a uno de los extremos. Si sujetamos la resistencia con la mano izquierda, por el lado donde están las bandas de colores, podemos deducir su valor si sabemos el número que representa cada color. La figura 3 es la tabla del código de colores de las resistencias. Tenemos que usarla para saber la equivalencia entre los colores y los números del 0 al 10. Por otro lado, las dos primeras bandas de izquierda a derecha corresponden a los dos primeros dígitos del valor de la resistencia. La tercera banda es la potencia de 10 por la cual debe multiplicarse los dos digitos mencionados. La cuarta banda representa la tolerancia en el valor de la resistencia. Las resistencias que usaremos en este manual tienen tres tolerancias posibles: 5%, identificadas con una banda dorada,10%, con una plateada, y 20%, sin banda. En el caso de la resistencia de la figura 1, y con ayuda de la tabla de la figura 2 podemos decir que su valor es de (24 ± 2.4) kW. Esto se obtiene viendo que la primera banda es roja = 2, la segunda, amarilla = 4, la tercera, naranja = 3, y la cuarta, plateada = 10%. El resultado se confecciona como 24 ´ 103,  al 10%. El 10% de 24 es 2.4. Debemos mencionar que 103 equivale al prefijo kilo, abreviado k, en el Sistema Internacional de unidades. La resistencia se mide en ohmios, abreviados con la letra griega omega mayúscula, W. Por otro lado, 103 W = 1000 W y es lo mismo que 1 kW.

Ejemplo 1.  Identificar el valor de la resistencia de la figura 2.
Figura 2. Una resistencia típica al 5%
Solución: La resistencia debe tomarse de tal forma que el extremo hacia el cual las bandas coloreadas están recorridas quede a la izquierda. Ahora las bandas se identifican de izquierda a derecha. La primera es verde. De la figura 3 vemos que este color corresponde al número 5. La segunda es azul, es decir, corresponde al 6. La tercera, negra, es el 1. La cuarta es dorada, lo que implica un 5% de tolerancia. El valor buscado se escribe como: 56 ´ 101, o bien, 560 W. El 5% de 560 es 560 ´ 0.05 = 28. El valor final es: (560 ± 28) W.

ColorPrimera banda
Primer dígito		Segunda banda
Segundo dígito		Tercera banda
Tercer dígito		Cuarta banda
Tolerancia
Negro001
Marrón1110
Rojo22100
Naranja331000
Amarillo4410000
Verde55100000
Azul661000000
Violeta7710000000
Gris88100000000
Blanco991000000000
Dorado0.15%
Plateado0.0110%
Ninguno20%
Figura 3. El código de colores para las resistencias

La tolerancia significa que el valor de la resistencia no puede ser garantizado con precisión ilimitada. En el ejemplo 1 vemos que una resistencia con un valor nominal de 560 W al 5% puede tener un valor tan bajo como 560 - 28 = 532 W hasta uno tan alto como 560 + 28 = 588 W. Si medimos su valor con un óhmetro obtendremos un número entre 532 W y 588 W.
Ejemplo 2.  Usar el código de colores para determinar el valor de la resistencia de la figura 4.

Figura 4. Resistencia típica al 20%
Solución: Nuevamente, usamos la figura 2 y obtenemos los dígitos 1, 8 y 2. Lo que se escribe como 18 ´ 102 W ó 1.8 kW. En esta resistencia no hay una cuarta banda coloreada, lo que significa una tolerancia de 20%. El 20% de 1800 es 1800 ´ 0.2 = 360. El valor final se escribe (1.8 ± 0.36) kW.

Potencia
Otro concepto importante, relacionado con las caracterísicas de las resistencias, es la potencia, P. Se calcula como el producto de V, el voltaje, o diferencia de potencial a través de la resistencia, y la corriente, I, que circula por ella. Es decir, P = VI. La unidad de potencia en el Sistema Internacional, SI, es el vatio, abreviado W. Las resistencias más comunes se consiguen en potencias de 0.25 W, 0.5 W y 1.0 W. La potencia de una resistencia nos dice cuánto calor es capaz de disipar por unidad de tiempo. Si el producto VI de una resistencia en un circuito tiene un valor superior al de su potencia se sobrecalentará y quemará, quedando inutilizada. La unidad de voltaje en el SI es el voltio, abreviado V, y la de la corriente, el amperio, abreviado A. De acuerdo con la expresión para calcular la potencia vemos que 1 W = (1 V) (1 A).

Ley de Ohm
La función de la resistencia es convertir la diferencia de potencial en corriente. La diferencia de potencial puede verse como un desnivel eléctrico, similar al que existe en el lecho de un río, que hace fluir el agua desde un sitio alto hacia uno bajo. Cuando decimos que una batería es de 1.5 V implicamos que su terminal positivo está 1.5 V por encima del negativo, o que existe un desnivel eléctrico de 1.5 V entre ambos terminales, siendo el positivo el más alto. Si conectamos una resistencia entre los terminales de la batería, el desnivel eléctrico hace que una corriente fluya del terminal positivo al negativo a través de la resistencia. El valor de esta corriente depende de la magnitud del desnivel y de la resistencia. Si representamos con V el valor de la diferencia de potencial, y con R, el de la resistencia, obtenemos el de I mediante la llamada ley de Ohm: I = V/R.  Gracias a la ley de Ohm podemos expresar la potencia en función de V y R o de I y R. Efectivamente, si substituímos I = V/R en la ecuación P  = VIconseguimos la expresión P = V2/R. Asimismo, si despejamos V de la ley de Ohm, V = IR, y la substituímos en la expresión para la potencia obtenemos P = I2R.
     
Ejemplo 3. Calcule la potencia disipada por un resistor si V = 12 V y la corriente I = 20 mA
Solución:
P = VI = (12 V)(20 ´ 0.001 A) = 0.24 W. Recuerde que 1 mA = 0.001 A.

Ejemplo 4. Calcule la potencia disipada por un resistor si R = 10 kW e I = 5.0 mA
Solución:
P = VI, pero V es desconocido, sin embargo, R e I son dados, y V = RI, entonces buscamos primero a V:
V = (10,000)(5.0 ´ 0.001) = 50 V, y P = (50)(5.0 ´ 0.001) = 0.25 W.
O usamos directamente P = I2R = (5.0 ´ 0.001)2(10,000) = 0.25 W.

Ejemplo 5. Calcule la potencia disipada por el mismo resistor del ejemplo 4 si V = 18 V
Solución:
P = VI, pero I es desconocida, sin embargo, R y V son dados, encontramos primero I usando I = V/R,
I = (18)/(10,000) = 0.0018 A, de donde
P = (18)(0.0018) = 32.4 mW.
O usamos directamente P = V2/R = (18)2/(10,000) = 32.4 mW.  





                                                             QUE ES UN DIODO?

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo.
De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest.
Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamados válvulas termoiónicas constituidos por dos electrodosrodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. El invento fue desarrollado en1904 por John Ambrose Fleming, empleado de la empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison.
Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen un filamento (el cátodo) a través del cual circula la corriente, calentándolo por efecto Joule. El filamento está tratado con óxido de bario, de modo que al calentarse emite electrones al vacío circundante los cuales son conducidos electrostáticamente hacia una placa, curvada por un muelle doble, cargada positivamente (el ánodo), produciéndose así la conducción. Evidentemente, si el cátodo no se calienta, no podrá ceder electrones. Por esa razón, los circuitos que utilizaban válvulas de vacío requerían un tiempo para que las válvulas se calentaran antes de poder funcionar y las válvulas se quemaban con mucha facilidad.



                                               QUE ES UN CONDENSADOR Y PARA QUE SIRVE?


Para otros usos de este término, véase Condensador.
Condensador
Condensators.JPG
Varios tipos de condensadores
TipoPasivo
Principio de funcionamientoCapacidad eléctrica
InvenciónEwald Georg von Kleist (1745)
Primera producciónHacia 1900
Símbolo electrónico
Condensator tekening.png
ConfiguraciónEn condensadores electrolíticos: negativo y positivo; en cerámicos: no presentan polaridad
[editar datos en Wikidata]
Un condensador eléctrico o capacitor es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenarenergía sustentando un campo eléctrico.1 2 Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.
Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el periodo de descarga.

Nota terminológica[editar]

Dentro de las ramas del estudio de la electricidad y la electrónica, se ha hecho una adopción de facto del anglicismo capacitor (sin acentos) para designar al condensador, a pesar de que en español existe ya el término condensador (del latín condensare) con el mismo significado.3

Funcionamiento[editar]

La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a unad.d.p. de 1 voltio, estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.
La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los condensadores, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en micro- µF = 10-6, nano- nF = 10-9 o pico- pF = 10-12 -faradios. Los condensadores obtenidos a partir de supercondensadores (EDLC) son la excepción. Están hechos de carbón activado para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las "placas". Así se consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno de estos condensadores se incorpora en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad de 1/3 de faradio, haciendo innecesaria la pila. También se está utilizando en los prototipos deautomóviles eléctricos.
El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente fórmula:
C=\frac{Q_1}{V_1-V_2} = \frac{Q_2}{V_2-V_1}
en donde:
C: Capacitancia o capacidad
Q_1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1.
V_1-V_2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.
Nótese que en la definición de capacidad es indiferente que se considere la carga de la placa positiva o la de la negativa, ya que
Q_2 = C(V_2-V_1) = -C(V_1-V_2) = -Q_1\,
aunque por convenio se suele considerar la carga de la placa positiva.
En cuanto al aspecto constructivo, tanto la forma de las placas o armaduras como la naturaleza del material dieléctrico son sumamente variables. Existen condensadores formados por placas, usualmente de aluminio, separadas por aire, materiales cerámicos, mica, poliéster, papel o por una capa de óxido de aluminio obtenido por medio de la electrólisis.

Energía almacenada[editar]

Cuando aumenta la diferencia de potencial entre sus terminales, el condensador almacena carga eléctrica debido a la presencia de un campo eléctrico en su interior; cuando esta disminuye, el condensador devuelve dicha carga al circuito. Matemáticamente se puede obtener que la energía \mathcal{E}, almacenada por un condensador con capacidad C, que es conectado a una diferencia de potencial V_1-V_2, viene dada por:
Fórmula para cualesquiera valores de tensión inicial y tensión final: \mathcal{E} =\int_{q_1}^{q_2} V\mathrm{d}q =\int_{q_1}^{q_2} \frac{Q}{C}\mathrm{d}q= \frac{Q^2}{2C} = \frac{1}{2C}((CV_2)^2-(CV_1)^2) = \frac{1}{2}C(V_2^2-V_1^2) Donde q_1es la carga inicial. q_2 es la carga final. V_1 es la tensión inicial. V_2 es la tensión final.
Este hecho es aprovechado para la fabricación de memorias, en las que se aprovecha la capacidad que aparece entre la puerta y el canal de los transistores MOS para ahorrar componentes.

Carga y descarga[editar]

Véase también: Circuito RC
Al conectar un condensador en un circuito, la corriente empieza a circular por el mismo. A la vez, el condensador va acumulando carga entre sus placas. Cuando el condensador se encuentra totalmente cargado, deja de circular corriente por el circuito. Si se quita la fuente y se coloca el condensador y la resistencia en paralelo, la carga empieza a fluir de una de las placas del condensador a la otra a través de la resistencia, hasta que la carga es nula en las dos placas. En este caso, la corriente circulará en sentido contrario al que circulaba mientras el condensador se estaba cargando.
Carga
V(t)=V_f(1-e^{-\frac{t}{RC}})
I(t)=\frac{V_f}{R}(e^{-\frac{t}{RC}})
Descarga
V(t)=V_i\,e^{-\frac{t}{RC}}
I(t)=-\frac{V_i}{R}(e^{-\frac{t}{RC}})
Donde:
V(t) es la tensión en el condensador.
Vi es la tensión o diferencia de potencial eléctrico inicial (t=0) entre las placas del condensador.
Vf es la tensión o diferencia de potencial eléctrico final (a régimen estacionario t>=4RC) entre las placas del condensador.
I(t) la intensidad de corriente que circula por el circuito.
RC es la capacitancia del condensador en faradios multiplicada por la resistencia del circuito en Ohmios, llamada constante de tiempo.

En corriente alterna[editar]

En CA, un condensador ideal ofrece una resistencia al paso de la electricidad que recibe el nombre de reactancia capacitiva, XC, cuyo valor viene dado por la inversa del producto de la pulsación ( \quad \omega = 2 \pi f ) por la capacidad, C:
X_C = {1 \over \omega C }
Si la pulsación se expresa en radianes por segundo (rad/s) y la capacidad en faradios (F), la reactancia resultará en ohmios.
De acuerdo con la ley de Ohm, la corriente alterna que circule por el condensador se adelantará 90º (\pi /2 ) respecto a la tensión aplicada.

Asociaciones de condensadores[editar]

Asociación serie general.
Asociación paralelo general.
Los condensadores pueden asociarse en serie, paralelo o de forma mixta. En estos casos, la capacidad equivalente resulta ser para la asociación en serie:
{1 \over C_{AB} } ={1 \over C_1} + {1 \over C_2} + ... + {1 \over C_n} = {\sum_{k=1}^n {1 \over C_k} }
y para la asociación en paralelo:
C_{AB} = C_1 + C_2 +...+ C_n = \sum_{k=1}^n C_k
Es decir, el sumatorio de todas las capacidades de los condensadores conectados en paralelo.
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.
También vale recordar que el cálculo de la capacidad equivalente en paralelo es similar al cálculo de la resistencia de dos dispositivos en serie, y la capacidad o capacitancia en serie se calcula de forma similar a la resistencia en paralelo.

Condensadores variables[editar]

Un condensador variable es aquel en el cual se pueda cambiar el valor de su capacidad. En el caso de un condensador plano, la capacidad puede expresarse por la siguiente ecuación:
C = \epsilon_0 \epsilon_r \frac{A}{d}
donde:
\epsilon_0 es la permitividad del vacío ≈ 8,854187817... × 10−12 F·m−1
\epsilon_r es la constante dieléctrica o permitividad relativa del material dieléctrico entre las placas;
A es el área efectiva de las placas;
y d es la distancia entre las placas o espesor del dieléctrico.
Para tener condensador variable hay que hacer que por lo menos una de las tres últimas expresiones cambien de valor. De este modo, se puede tener un condensador en el que una de las placas sea móvil, por lo tanto varía d y la capacidad dependerá de ese desplazamiento, lo cual podría ser utilizado, por ejemplo, como sensor de desplazamiento.
Otro tipo de condensador variable se presenta en los diodos Varicap.

Comportamientos ideal y real[editar]

Fig. 1: Condensador ideal.
El condensador ideal (figura 1) puede definirse a partir de la siguiente ecuación diferencial:
i(t) = C{du(t) \over dt} \;
donde C es la capacidad, u(t) es la función diferencia de potencial aplicada a sus terminales e i(t) la corriente resultante que circula.

Comportamiento en corriente continua[editar]

Un condensador real en CC (DC en inglés) se comporta prácticamente como uno ideal, es decir, como un circuito abierto. Esto es así en régimen permanente ya que en régimen transitorio, esto es, al conectar o desconectar un circuito con condensador, suceden fenómenos eléctricos transitorios que inciden sobre la d.d.p. en sus bornes (ver circuitos serie RL y RC).

Comportamiento en corriente alterna[editar]

Fig. 2: Diagrama cartesiano de las tensiones y corriente en un condensador.
Al conectar una CA sinusoidal v(t) a un condensador circulará una corriente i(t), también sinusoidal, que lo cargará, originando en sus bornes una caída de tensión, -vc(t), cuyo valor absoluto puede demostrarse que es igual al de v(t). Todo lo anterior, una vez alcanzado el régimen estacionario. Al decir que por el condensador «circula» una corriente, se debe puntualizar que, en realidad, dicha corriente nunca atraviesa su dieléctrico. Lo que sucede es que el condensador se carga y descarga al ritmo de la frecuencia de v(t), por lo que la corriente circula externamente entre sus armaduras. Esto hace referencia a la corriente de conducción pero, en el interior del dieléctrico podemos hablar de la corriente de desplazamiento.
Fig. 3: Diagrama fasorial.
El fenómeno físico del comportamiento del condensador en CA se puede observar en la figura 2. Entre los 0º y los 90º i(t) va disminuyendo desde su valor máximo positivo a medida que aumenta su tensión de carga vc(t), llegando a ser nula cuando alcanza el valor máximo negativo a los 90º, puesto que la suma de tensiones es cero (vc(t)+ v(t) = 0) en ese momento. Entre los 90º y los 180º v(t) disminuye, y el condensador comienza a descargarse, disminuyendo por lo tanto vc(t). En los 180º el condensador está completamente descargado, alcanzando i(t) su valor máximo negativo. De los 180º a los 360º el razonamiento es similar al anterior.
De todo lo anterior se deduce que la corriente queda adelantada 90º respecto de la tensión aplicada. Considerando, por lo tanto, un condensador C, como el de la figura 1, al que se aplica una tensión alterna de valor:
u(t)=V_0 \cdot \sin(\omega t + \beta)
De acuerdo con la ley de Ohm circulará una corriente alterna, adelantada 90º (\pi /2 ) respecto a la tensión aplicada (figura 4), de valor:
i(t)=I_0 \cdot \sin(\omega t + \beta + 90^\circ)
donde I_0 = {V_0 \over jX_C}. Si se representa el valor eficaz de la corriente obtenida en forma polar:
\vec{I} = I_{/\!\!\! \underline{\ \beta + 90^\circ}}
Figura 4. Circuitos equivalentes de un condensador en CA.
Y operando matemáticamente:
\vec{I} = \left ( {V \over X_C} \right )_{/\!\!\! \underline{\ \beta + 90^\circ}} = {V_{/\!\!\! \underline{\ \beta}} \over {X_C}_{/\!\!\! \underline{\ - 90^\circ}}}
Por lo tanto, en los circuitos de CA, un condensador ideal se puede asimilar a una magnitud compleja sin parte real y parte imaginaria negativa:
\vec{X_C} = 0 - jX_C = {X_C}_{/\!\!\! \underline{\ - 90^\circ}}
En el condensador real, habrá que tener en cuenta la resistencia de pérdidas de su dieléctrico, RC, pudiendo ser su circuito equivalente, o modelo, el que aparece en la figura 4a) o 4b) dependiendo del tipo de condensador y de la frecuencia a la que se trabaje, aunque para análisis más precisos pueden utilizarse modelos más complejos que los anteriores.

Tipos de dieléctrico utilizados en condensadores[editar]

Condensadores electrolíticos axiales.
Condensadores electrolíticos de tantalio.
Condensadores cerámicos, "SMD (montaje superficial)" y de "disco".
Condensador variable de una vieja radio AM.
Condensadores modernos.
  • Condensadores de aire. Se trata de condensadores, normalmente de placas paralelas, con dieléctrico de aire y encapsulados envidrio. Como la permitividad eléctrica relativa es la unidad, sólo permite valores de capacidad muy pequeños. Se utilizó en radio y radar, pues carecen de pérdidas y polarización en el dieléctrico, funcionando bien a frecuencias elevadas.
  • Condensadores de mica. La mica posee varias propiedades que la hacen adecuada para dieléctrico de condensadores: bajas pérdidas, exfoliación en láminas finas, soporta altas temperaturas y no se degrada por oxidación o con la humedad. Sobre una cara de la lámina de mica se deposita aluminio, que forma una armadura. Se apilan varias de estas láminas, soldando los extremos alternativamente a cada uno de los terminales. Estos condensadores funcionan bien en altas frecuencias y soportan tensiones elevadas, pero son caros y se ven gradualmente sustituidos por otros tipos.
  • Condensadores de papel. El dieléctrico es papel parafinado, baquelizado o sometido a algún otro tratamiento que reduce suhigroscopia y aumenta el aislamiento. Se apilan dos cintas de papel, una de aluminio, otras dos de papel y otra de aluminio y se enrollan en espiral. Las cintas de aluminio constituyen las dos armaduras, que se conectan a sendos terminales. Se utilizan dos cintas de papel para evitar los poros que pueden presentar.
    • Condensadores autorregenerables. Los condensadores de papel tienen aplicaciones en ambientes industriales. Los condensadores autorregenerables son condensadores de papel, pero la armadura se realiza depositando aluminio sobre el papel. Ante una situación de sobrecarga que supere la rigidez dieléctrica del dieléctrico, el papel se rompe en algún punto, produciéndose un cortocircuito entre las armaduras, pero este corto provoca una alta densidad de corriente por las armaduras en la zona de la rotura. Esta corriente funde la fina capa de aluminio que rodea al cortocircuito, restableciendo el aislamiento entre las armaduras.
  • Condensadores electrolíticos. Es un tipo de condensador que utiliza un electrolito, como su primera armadura, la cual actúa comocátodo. Con la tensión adecuada, el electrolito deposita una capa aislante (la cual es en general una capa muy fina de óxido de aluminio) sobre la segunda armadura o cuba (ánodo), consiguiendo así capacidades muy elevadas. Son inadecuados para funcionar con corriente alterna. La polarización inversa destruye el óxido, produciendo un cortocircuito entre el electrolito y la cuba, aumentando la temperatura, y por tanto, arde o estalla el condensador consecuentemente. Existen varios tipos, según su segunda armadura y electrolito empleados:
    • Condensadores de aluminio. Es el tipo normal. La cuba es de aluminio y el electrolito una disolución de ácido bórico. Funciona bien a bajas frecuencias, pero presenta pérdidas grandes a frecuencias medias y altas. Se emplea en fuentes de alimentación y equipos de audio. Muy utilizado en fuentes de alimentación conmutadas.
    • Condensadores de tantalio (tántalos). Es otro condensador electrolítico, pero emplea tantalio en lugar de aluminio. Consigue corrientes de pérdidas bajas, mucho menores que en los condensadores de aluminio. Suelen tener mejor relación capacidad/volumen.
    • Condensadores bipolares (para corriente alterna). Están formados por dos condensadores electrolíticos en serie inversa, utilizados en caso de que la corriente pueda invertirse. Son inservibles para altas frecuencias.
  • Condensadores de poliéster o Mylar. Está formado por láminas delgadas de poliéster sobre las que se deposita aluminio, que forma las armaduras. Se apilan estas láminas y se conectan por los extremos. Del mismo modo, también se encuentran condensadores de policarbonato y polipropileno.
  • Condensadores de poliestireno también conocidos comúnmente como Styroflex (marca registrada de Siemens). Otro tipo de condensadores de plástico, muy utilizado en radio, por disponer de coeficiente de temperatura inverso a las bobinas de sintonía, logrando de este modo estabilidad en los circuitos resonantes.
  • Condensadores cerámicos. Utiliza cerámicas de varios tipos para formar el dieléctrico. Existen diferentes tipos formados por una sola lámina de dieléctrico, pero también los hay formados por láminas apiladas. Dependiendo del tipo, funcionan a distintas frecuencias, llegando hasta las microondas.
  • Condensadores síncronos. Es un motor síncrono que se comporta como un condensador.
  • Dieléctrico variable. Este tipo de condensador tiene una armadura móvil que gira en torno a un eje, permitiendo que se introduzca más o menos dentro de la otra. El perfil de la armadura suele ser tal que la variación de capacidad es proporcional al logaritmo del ángulo que gira el eje.
    • Condensadores de ajuste. Son tipos especiales de condensadores variables. Las armaduras son semicirculares, pudiendo girar una de ellas en torno al centro, variando así la capacidad. Otro tipo se basa en acercar las armaduras, mediante un tornillo que las aprieta.

Usos[editar]

Los condensadores suelen usarse para:
  • Baterías, por su cualidad de almacenar energía.
  • Memorias, por la misma cualidad.
  • Filtros.
  • Fuentes de alimentación.
  • Adaptación de impedancias, haciéndolas resonar a una frecuencia dada con otros componentes.
  • Demodular AM, junto con un diodo.
  • Osciladores de todos los tipos.
  • El flash de las cámaras fotográficas.
  • Tubos fluorescentes.
  • Compensación del factor de potencia.
  • Arranque de motores monofásicos de fase partida.
  • Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión.


 http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico






                                                                      
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