6.1 CAPACIDAD DE UN CONDUCTOR.
Cuando
un conductor se carga, es decir, se le comunica una carga eléctrica,
adquiere un cierto potencial, que depende de consideraciones geométricas
( de su forma). Pues bien;
a
la relación entre carga y potencial se le llama CAPACIDAD
de ese conductor. C
= Q / V Un conductor que, con la misma carga
que otro, adquiera menor potencial, tendrá más capacidad
que el segundo, y viceversa.
La unidad de capacidad es el FARADIO.
El faradio es una unidad tan sumamente grande que no resulta en absoluto
práctica..
Los submúltiplos del Faradio
son:
-
El microfaradio (m
F) = 0,000001 F. (10-6 F )
-
El nanofaradio (nF) = 0,000000001 F.
(10-9 F)
-
El picofaradio (pF) = 0,000000000001
F. (10-12 F)
Cuando se da la capacidad en "K",
no quiere decir Kilofaradio, sino Kilopicofaradio (1000 picofaradios);
y como 1000 picofaradios es igual a 1 nanofaradio,
cuando alguien nos dice que un condensador tiene 4K7, nos está diciendo
que tiene 4,7 kilopicofaradio, que es lo mismo que decir 4,7 nanofaradio.
En algunos textos antiguos se
representa el picofaradio (pF) como mmF
(micro-microfaradio).
6.2
CONDENSADORES.
Es sabido que cargas del
mismo signo se repelen, y de signo contrario se atraen. Debido a ello,
un conductor puede cargarse por influencia de otro, como indica la figura:
FIG. 1
Aproximando al conductor
A, (previamente cargado con carga positiva), el conductor B (descargado,
es decir que sus cargas negativas son las mismas que las positivas),
las cargas negativas de éste se ven atraídas por el potencial
positivo del A, concentrándose éstas en el extremo izquierdo.
Esta "fuga" de cargas negativas hacia el lado izquierdo deja el extremo
derecho cargado positivamente.
FIG. 2
Si el conductor B, en vez
de estar aislado, como en la figura 1, estuviera conectado a tierra, como
en la figura 2, la carga positiva del extremo derecho se descargaría
a tierra (es decir, fluirían electrones de tierra al conductor B,
neutralizando su carga positiva, con lo que dicho conductor B quedaría
cargado negativamente.
Este es el principio del CONDENSADOR:
dos conductores próximos, llamados armaduras, separados por
un dieléctrico (aislante).
Este conjunto, sometido a una diferencia
de potencial V, adquiere en cada armadura una carga Q, lo que supone la
existencia de una capacidad C
= Q / V Esta
capacidad se denomina CAPACIDAD DEL CONDENSADOR, que es mayor que la que
posee un solo conductor. Los
condensadores se utilizan para almacenar carga eléctrica.
6.3
CAPACIDAD DE UN CONDENSADOR PLANO.
El condensador plano
está formado, como se ve en la figura 3, por dos armaduras metálicas
(A y B) cada una con una superficie S, separadas por
un dieléctrico (que puede ser aire u otro) de espesor d y
constante dieléctrica e. Cuando
se trata del aire, la constante dieléctrica es eo).
La capacidad resulta ser: C = e
x S / d Lo que quiere decir que:
-
cuanto más alta se la constante
dieléctrica e (también
llamada permitividad dieléctrica) mayor será la capacidad.
-
cuanto más superficie S
tengan las armaduras mayor capacidad
-
cuanto más separadas (d
más grande) estén las armaduras, menor capacidad
FIG. 3
6.4
TIPOS DE CONDENSADORES. LIMITACIONES. CODIGO DE COLORES
Se
diferencian unos condensadores de otros por el dieléctrico. Así,
hay condensadores de aire, papel, mica, styroflex, electrolíticos,
tantalio, policarburo, cerámicos.
Por
la forma exterior: tubulares, cilíndricos, planos, de lenteja, de
perla, pin-up, pasachasis.
Hay
además otra clasificación: fijos, variables y ajustables.
Condensadores
fijos son aquéllos cuya capacidad se fija en fábrica. Hay
ocasiones en que se precisan condensadores cuya capacidad pueda ser regulada.
Cuando disponen de un mando mecánico fácilmente accesible
para tal fin, se llaman variables. Condensadores ajustables son un tipo
especial de condensadores variables, generalmente de pequeña capacidad,
cuyo mando mecánico es menos manejable, ya que, una vez ajustados
no suelen volverse a retocar. Incluso se fija el ajuste por medio de una
gota de lacre o cera. Se les llama generalmente padders y trimmers.
Para
conseguir que un condensador se de capacidad variable, se puede hacer que
varie cualquiera de las tres magnitudes de la que depende la capacidad
como son: la superficie enfrentada de sus armaduras, la separación
entre ellas o el dieléctrico (permitividad). Generalmente se varia
la superficie, enfrentando más o menos las armaduras, por medio
de un mando giratorio, aunque algunos padders varían la distancia.
LIMITACIONES
En
un condensador, las armaduras están separadas por un aislante, lo
que imposibilita el paso de la corriente eléctrica (excepto en casos
particulares, como se verá más adelante). No obstante, no
existe el aislante perfecto; por tanto, todo
condensador llevará asociada una RESISTENCIA DE FUGAS, que dará
idea de su mayor o menor calidad. Será tanto mejor cuanto menos
fugas o pérdidas tenga (cuanto mayor sea su resistencia de fugas).
Esta orientación se suele dar por medio de la TANGENTE DEL ANGULO
DE PERDIDAS, cuyo concepto se ampliará en el estudio de la corriente
alterna.
De
otro parte, el grosor del dieléctrico condicionará la máxima
tensión que puede soportar el condensador entre sus armaduras antes
de que se perfore el mismo (la perforación
se produce cuando salta una chispa entre las armaduras; una característica
de cada aislante en particular es su campo de ruptura, expresado en tensión/distancia;
por ejemplo, el campo de ruptura del aire seco es de unos 30000 V/cm. Esto
quiere decir que para que salte una chispa a 1 cm. de distancia se necesita
una diferencia de potencial de 30000 voltios. Por lo tanto, el espesor
y tipo de dieléctrico determinarán la máxima tención
admisible). Esta orientación,
para cada condensador en particular, nos la proporciona el fabricante,
indicándonos cuál es su TENSIÓN DE TRABAJO.
Las
variaciones de temperatura alteran el comportamiento del dieléctrico,
de tal manera que la capacidad varía, aunque
poco, con la temperatura. En aplicaciones
en las que se requiera alta precisión habrá que tener este
punto en consideración. Así pues, otra característica
de un condensador es, el COEFICIENTE DE TEMPERATURA, que expresa la variación
relativa de la capacidad sobre su valor nominal a temperatura ambiente
por cada grado de temperatura.
En
los condensadores ELECTROLITICOS, debido al proceso químico de formación
del dieléctrico, habrá que considerar, además, que
tienen POLARIDAD:
el polo positivo del condensador debe ir conectado al positivo del circuito
y, el negativo, al negativo del circuito.
CODIGO
DE COLORES EN LOS CONDENSADORES
Al
igual que ocurría con los resistores, algunos tipos de condensadores
llevan su valor impreso en la envoltura (principalmente los electrolíticos
y los cilíndricos), pero la mayoría utilizan un código
de colores que, en lo que se refiere al valor de la capacidad (expresada
en PICOFARADIOS, como ya se dijo) y a la tolerancia, sigue el mismo criterio
que aquéllos. Algunos condensadores de alta calidad llevan, además,
otras franjas de color para expresar el COEFICIENTE DE TEMPERATURA y la
TANGENTE DEL ANGULO DE PERDIDAS, según un determinado código.
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