Capacitores

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SINALOA



Lic. En Ingeniería en Sistemas de Información



Arquitectura de computadoras I




CAPACITORES


Carlos Eduardo Zurita Cruz


Alumno: Jesús Samuel Sánchez García



Miercoles 27 de Noviembre del 2013, Mazatlán, Sinaloa.

Un capacitor ó condensador es un dispositivo formado por dos conductores ó armaduras, generalmente en forma de placas o láminas, separados por un material dieléctrico, que sometidos a una diferencia de potencial adquieren una determinada carga eléctrica. A esta propiedad de almacenamiento de carga se le denomina capacidad, y en el Sistema Internacional de Unidades se mide en Faradios (F), siendo un faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una diferencia de potencial de 1 voltio, estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.

Capacitor eléctrico de aluminio: este posee una capacitancia por volumen muy elevada y además, son muy económicos, es por esto que son sumamente utilizados. Estos contienen hojas metálicas que poseen un electrolito que puede ser seco, pastoso o acuoso. Los capacitores eléctricos de aluminio se pueden encontrar no polarizados y polarizados.

Capacitor eléctrico de tantalio: si bien estos son más caros que los anteriores, se destacan por poseer una mayor confiabilidad y flexibilidad. Dentro de este tipo de capacitores existen tres clases: capacitores de hojas metálicas, capacitores de tantalio sólido y capacitores de tantalio.

Capacitores eléctricos de cerámica: estos se destacan por ser económicos y de reducido tamaño. Además, poseen un gran intervalo de valor de aplicabilidad y capacitancia. Son ideales para aplicaciones de derivación, filtrado y acoplamiento de aquellos circuitos que son híbridos integrados que logran tolerar cambios importantes en la capacitancia. El material dieléctrico que se utiliza en estos capacitores puede ser titanato de calcio, de bario o bien, dióxido de titanio a los que se le agregan otros aditivos. Los capacitores eléctricos de cerámica adquieren forma de disco o tubular.

Capacitores eléctricos de plástico o papel: estos pueden estar hechos con plástico, papel, o la suma de los dos y se los puede utilizar en aplicaciones como acoplamiento, filtrado, cronometraje, suspensión de ruidos y otras. Una propiedad que poseen estos capacitores es que las películas metálicas se autorreparan. También son muy estables, resistentes al aislamiento y pueden funcionar a temperaturas muy elevadas. 

Capacitores de vidrio y mica: estos son utilizados cuando se precisa muy buena estabilidad y una carga eléctrica alta. Se caracterizan por poder operar a frecuencias muy altas y tener gran estabilidad en relación a la temperatura. Estos capacitadores se encuentran en distintos tamaños.

Tabla de valores comerciales de capacitores
Código		pF		nF		uF				Código		pF		nF		uF
105K		1000000		1000		1				102K		1000		1		0.001
824K		820000		820		0.82				821K		820		0.82		0.00082
804K		800000		800		0.8				801K		800		0.8		0.0008
704K		700000		700		0.7				701K		700		0.7		0.0007
684K		680000		680		0.68				681K		680		0.68		0.00068
604K		600000		600		0.6				601K		600		0.6		0.0006
564K		560000		560		0.56				561K		560		0.56		0.00056
504K		500000		500		0.5				501K		500		0.5		0.0005
474K		470000		470		0.47				471K		470		0.47		0.00047
404K		400000		400		0.4				401K		400		0.4		0.0004
394K		390000		390		0.39				391K		390		0.39		0.00039
334K		330000		330		0.33				331K		330		0.33		0.00033
304K		300000		300		0.3				301K		300		0.3		0.0003
274K		270000		270		0.27				271K		270		0.27		0.00027
254K		250000		250		0.25				251K		250		0.25		0.00025
224K		220000		220		0.22				221K		220		0.22		0.00022
204K		200000		200		0.2				201K		200		0.2		0.0002
184K		180000		180		0.18				181K		180		0.18		0.00018
154K		150000		150		0.15				151K		150		0.15		0.00015
124K		120000		120		0.12				121K		120		0.12		0.00012
104K		100000		100		0.1				101K		100		0.1		0.0001
823K		82000		82		0.082				820K		82		0.082		0.000082
803K		80000		80		0.08				800K		80		0.08		0.00008
703K		70000		70		0.07				700K		70		0.07		0.00007
683K		68000		68		0.068				680K		68		0.068		0.000068
603K		60000		60		0.06				600K		60		0.06		0.00006
563K		56000		56		0.056				560K		56		0.056		0.000056
503K		50000		50		0.05				500K		50		0.05		0.00005
473K		47000		47		0.047				470K		47		0.047		0.000047
403K		40000		40		0.04				400K		40		0.04		0.00004
393K		39000		39		0.039				390K		39		0.039		0.000039
333K		33000		33		0.033				330K		33		0.033		0.000033
303K		30000		30		0.03				300K		30		0.03		0.00003
273K		27000		27		0.027				270K		27		0.027		0.000027
253K		25000		25		0.025				250K		25		0.025		0.000025
223K		22000		22		0.022				220K		22		0.022		0.000022
203K		20000		20		0.02				200K		20		0.02		0.00002
183K		18000		18		0.018				180K		18		0.018		0.000018
153K		15000		15		0.015				150K		15		0.015		0.000015
123K		12000		12		0.012				120K		12		0.012		0.000012
103K		10000		10		0.01				100K		10		0.01		0.00001
822K		8200		8.2		0.0082				829K		8.2		0.0082		0.0000082
802K		8000		8		0.008				809K		8		0.008		0.000008
702K		7000		7		0.007				709K		7		0.007		0.000007
682K		6800		6.8		0.0068				689K		6.8		0.0068		0.0000068
602K		6000		6		0.006				609K		6		0.006		0.000006
562K		5600		5.6		0.0056				569K		5.6		0.0056		0.0000056
502K		5000		5		0.005				509K		5		0.005		0.000005
472K		4700		4.7		0.0047				479K		4.7		0.0047		0.0000047
402K		4000		4		0.004				409K		4		0.004		0.000004
392K		3900		3.9		0.0039				399K		3.9		0.0039		0.0000039
332K		3300		3.3		0.0033				339K		3.3		0.0033		0.0000033
302K		3000		3		0.003				309K		3		0.003		0.000003
272K		2700		2.7		0.0027				279K		2.7		0.0027		0.0000027
252K		2500		2.5		0.0025				259K		2.5		0.0025		0.0000025
222K		2200		2.2		0.0022				229K		2.2		0.0022		0.0000022
202K		2000		2		0.002				209K		2		0.002		0.000002
182K		1800		1.8		0.0018				189K		1.8		0.0018		0.0000018
152K		1500		1.5		0.0015				159K		1.5		0.0015		0.0000015
122K		1200		1.2		0.0012				129K		1.2		0.0012		0.0000012
-		-		-		-				109K		1		0.001		0.000001

Formulas

Configuración en serie

Configuración en paralelo


IT = I1 = I2 = … =IN

RT=Ntr(Vr)


VT = V1 + V2 + … + VN

RT = R1 + R2 + R3 + … RN


RT = R1 + R2 + … + RN

1/RT=1/R1+1/R2+1/R3+1/Rn


Qt= CE VAB

Rta-b=Vr/Ntr


1/CT = 1/C1 + 1/C2 + … + 1/CN

RT=(R1*R2)/(R1*R2)

El dieléctrico, se le denomina al mal conductor de electricidad o aislante o electrolito es un dispositivo físico que se coloca entre las placas paralelas del capacitor, para aumentar su capacitancia y para darle rigidez física.

Importancia de los capacitores.

Disminuye el campo eléctrico entre las placas del condensador.

Disminuye la diferencia de potencial entre las placas del condensador, en una relación Vi/k.

Aumenta la diferencia de potencial máxima que el condensador es capaz de resistir sin que salte una chispa entre las placas (ruptura dieléctrica).

Aumento por tanto de la capacidad eléctrica del condensador en k veces.

La carga no se ve afectada, ya que permanece la misma que ha sido cargada cuando el condensador estuvo sometido a un voltaje.

Normalmente un dieléctrico se vuelve conductor cuando se sobrepasa el campo de ruptura del dieléctrico. Esta tensión máxima se denomina rigidez eléctrica. Es decir, si aumentamos mucho el campo eléctrico que pasa por el dieléctrico convertiremos dicho material en un conductor.

La constante dieléctrica o permitividad representa la cantidad de energía electroestática que puede ser almacenada por unidad de volumen y por unidad de gradiente de potencial. 

Permitividad o constante dieléctrica C representa la medida de la capacidad en F y C0 es la capacidad equivalente en vacio, que se calcula según la siguiente expresión siendo ε0 la permitividad del vacío y es igual a 8,854·10-14 F·cm-1.

En la practica el valor de ε0 en espacio libre es esencialmente el mismo que para un gas (para el aire ε0 = 1,000536).

La mayor parte de los materiales dieléctricos sólidos y líquidos, actualmente en uso, tienen constantes dieléctricas que van desde 2 hasta 10.

Cualquier dispositivo diseñado con el propósito de almacenar carga eléctrica 

Se denomina “Capacitor”. 

Un capacitor está formado por dos conductores o placas, las cuales se cargan 

Con carga eléctricas, una carga es Positiva y la otra negativa. Cuando está 

Cargado, cada conductor o placa posee una carga de igual magnitud y de 

Signos opuestos. 

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. 

Un capacitor o condensador (nombre por el cual también se le conoce), se asemeja mucho a una batería, pues al igual que ésta su función principal es almacenar energía eléctrica, pero de forma diferente. 

Al capacitor también se le llama Condensador.

Tensión eléctrica o voltaje: 

Considérese una carga de prueba positiva en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de potencial eléctrico se define como: 

El trabajo puede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial eléctrico en B será respectivamente mayor, menor o igual que el potencial eléctrico en A. La unidad en el SI para la diferencia de potencial que se deduce de la ecuación anterior es Joule/Coulomb y se representa mediante una nueva unidad, el voltio, esto es: 1 voltio = 1 joule/coulomb. 

El uso industrial que tienen los capacitores es Corregir el desfase de potencia, cuando en una fábrica hay muchos motores.

Si es una emisora de Radio y televisión, conectarse en paralelo con las bobinas para formar osciladores, y emitir en una frecuencia concreta.

Tanto las bobinas, como los condensadores, pueden ser variables, para con la variación encontrar la frecuencia de resonancia.

Los capacitores duales son los capacitores con dos valores de capacitancia para aplicaciones que requieren de dos capacitores en uno. Uno para el arranque y otro para la marcha. Este puede ejecutar las dos funciones.

Existen varios tipos de capacitores:

Placas paralelas: consiste en dos placas paralelas conductoras, cada una con un área y carga, separadas a una distancia, si las dimensiones de las placas son grandes en comparación con su separación el campo eléctrico entre ellas es aproximadamente uniforme.

Electrolítico: es un tipo de condensador que usa un líquido iónico como una de sus placas. Con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores, son usados en circuitos eléctricos con relativa alta corriente y baja frecuencia. Pueden tener mucha capacitancia permitiendo la construcción de filtros de muy baja frecuencia.

Variables: un condensador variable es un condensador 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 capacidad variable dentro de grandes límites. Los primeros se llaman trimmers y los segundos condensadores de sincronización, y son muy utilizados en receptores de radio, tv, etc., para igualar la impedancia en los sintonizadores de las antenas y fijar la frecuencia de resonancia para sintonizar la radio. La distancia entre las placas, o la cantidad de área de la superficie de la lámina que coincide, pueden ser cambiadas.
Un capacitor tiene diferentes procedimientos para cargarse y descargarse.

Carga: Cuando se conecta un capacitor descargado a dos puntos que se encuentran a potenciales distintos, el capacitor no se carga instantáneamente sino que adquiere cierta carga por unidad de tiempo, que depende de su capacidad y de la resistencia del circuito.

Descarga: cuando el capacitor ya ha adquirido una carga, se quita la fuente de energía eléctrica del circuito y se conectan a dos puntos cualesquiera, enseguida cerramos el interruptor, de la misma forma el capacitor no se descarga instantáneamente si no que en cierto tiempo su carga disminuye finalmente a cero.





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:














q = Carga
C = Capacidad
V = Tensión

Wc = Energía medida en Joule.