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. Por su parte, teniendo una de las placas cargada
negativamente (Q-) y la otra positivamente (Q+) sus cargas
son iguales y la carga neta del sistema es 0, sin embargo, se dice que el capacitor
se encuentra cargado con una carga Q.
Los capacitores pueden conducir corriente
continua durante sólo un instante (por lo cual podemos decir que los
capacitores, para las señales continuas, es como un cortocircuito), aunque
funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Es por esta
propiedad lo convierte en dispositivos muy útiles cuando se debe impedir que la
corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico, pero si
queremos que pase la alterna.
Los capacitores se utilizan junto con las
bobinas, formando circuitos en resonancia, en las radios y otros equipos electrónicos.
Además, en los tendidos eléctricos se utilizan grandes capacitores para
producir resonancia eléctrica en el cable y permitir la transmisión de más
potencia.
Además son utilizados en: Ventiladores,
motores de Aire Acondicionado, en Iluminación, Refrigeración, Compresores,
Bombas de Agua y Motores de Corriente Alterna, por la propiedad antes explicada.
Los capacitores se fabrican en gran variedad
de formas y se pueden mandar a hacer de acuerdo a las necesidades de cada uno.
El aire, la mica, la cerámica, el papel, el aceite y el vacío se usan como
dieléctricos, según la utilidad que se pretenda dar al dispositivo. Pueden
estar encapsulados en baquelita con válvula de seguridad,
sellados, resistentes a la humedad, polvo, aceite; con terminales para conector
hembra y/o soldadura. También existen los capacitores de Marcha o Mantenimiento
los cuales están encapsulados en metal. Generalmente, todos los Capacitores son
secos, esto quiere decir que son fabricados con cintas de plástico metalizado,
autoregenerativos, encapsulados en plástico para mejor aislamiento eléctrico,
de alta estabilidad térmica y resistentes a la humedad.
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. La magnitud que caracteriza a un capacitor
es su capacidad, cantidad de carga eléctrica que puede almacenar a una
diferencia de potencial determinado.
La botella de Leyden, uno de los capacitores más
simples, almacena una carga eléctrica que puede liberarse, o descargarse,
juntando sus terminales, mediante una varilla conductora. La primera botella de
Leyden se fabricó alrededor de 1745, y todavía se utiliza en experimentos de
laboratorio.
Para un capacitor se define su capacidad como
la razón de la carga que posee uno de los conductores a la diferencia de
potencial entre ambos, es decir, la capacidad es proporcional al la carga e
inversamente proporcional a la diferencia de potencial: C = Q / V, medida
en Farad (F).
La diferencia de potencial entre estas placas
es igual a: V = E * d ya que depende de la intensidad de campo eléctrico
y la distancia que separa las placas. También: V =q / e * d, siendo q
carga por unidad de superficie y d la diferencia entre ellas. Para un capacitor
de placas paralelas de superficie S por placa, el valor de la carga en
cada una de ellas es q * S y la capacidad del dispositivo:
C = q * S / (q * d / e
) = e * S / d
Siendo d la separación entre las
placas.
La energía acumulada en un capacitor será
igual al trabajo realizado para transportar las cargas de una placa a la otra
venciendo la diferencia de potencial existente ellas:
D W = V * D
q = (q / C) * D q
La energía electrostática almacenada en el capacitor
será igual a la suma de todos estos trabajos desde el momento en que la carga
es igual a cero hasta llegar a un valor dado de la misma, al que llamaremos Q.
W = V * dq = ( 1 / C) * ( q * dq) = 1 / 2
(Q2 / C)
Si ponemos la carga en función de la tensión
y capacidad, la expresión de la energía almacenada en un capacitor será: W
= 1/2 * C * V2 medida en unidades de trabajo.
Dependiendo de superficie o área de las
placas su fórmula de capacidad es
C = e * A / 4p
d, donde e es la constante dieléctrica. |
