Download Tema 20. Condensador

ELECTRÓNICA
Condensador
CPR. JORGE JUAN
Xuvia-Narón
Tecnología
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
Aproximando al conductor, A, previamente cargado con carga positiva, el conductor, B,
descargado, es decir el número de cargas negativas que el conductor, B, posee es el mismo que el
número de cargas positivas, las cargas negativas de éste se ven atraídas por el potencial positivo
del conductor, A, concentrándose éstas en su extremo izquierdo. Esta fuga de cargas negativas
hacia el lado izquierdo del conductor, B, deja su extremo derecho cargado positivamente.
Si el conductor, B, en vez de estar aislado, estuviese conectado a tierra, la carga positiva de su
extremo derecho se descargaría a masa, es decir, fluirían electrones desde tierra hacia el
conductor, B, neutralizando su carga positiva, con lo que el conductor, B quedaría cargado
negativamente.
Este es el principio del condensador, poseer dos
conductores próximos, llamados armaduras,
separados por un dieléctrico o aislante que evita el
paso de corriente eléctrica entre ellas. Este
conjunto, sometido a una diferencia de potencial, V,
adquiere en cada armadura una carga, Q, lo que
supone la posibilidad de almacenar energía
eléctrica en forma de campo eléctrico entre las
armaduras del condensador. La carga eléctrica, Q,
que adquieren la mantiene hasta que el circuito se
cierre.
A la relación entre la carga eléctrica almacenada, Q, y el potencial, V, aplicado a sus armaduras se
le denomina capacidad del condensador. Este parámetro mide la carga eléctrica que es capaz de
almacenar el condensador
C=
Q
V
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La capacidad de un condensador se mide en Faradios, F, y se opone a las variaciones de tensión
que pueda haber entre las placas del condensador.
Faradio=
Culombio C

Voltio
V
Debido a que ésta es una capacidad enorme se utilizan submúltiplos de ella, así se encuentran
condensadores que se miden en:
-6
Microfaradios, F
1F= 10 F
Nanofaradios, F
1F= 10-9 F
Picofaradios, pF
1pF= 10-12 F
103= 10000 pF
100k= 100kpF= 0’1 nF
15 n= 15 nF
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 ó alfanumérico que expresa su capacidad y su tolerancia.
1ra y 2da
3era
banda
banda
1era y 2da
Factor
cifra significativa multiplicador
Negro
X1
Marrón
1
X 10
Rojo
2
X 100
3
Naranja
3
X 10
Amarillo
4
X 10 4
Verde
5
X 10 5
6
Azul
6
X 10
Violeta
7
Gris
8
Blanco
9
Color
Tolerancia
para
C > 10 pF
+ / - 20%
+ / - 1%
+ / - 2%
para
C < 10 pF
+ / - 1 pF
+ / - 0.1 pF
+ / - 0.25 pF
+ / - 5%
+ / - 0.5 pF
Tensión
100 V
250 V
400 V
630 V
+ / - 10%
Existen diversas tipos de códigos de colores ó alfanuméricos:
Código 101
Muy utilizado en condensadores cerámicos. Muchos de ellos ya tienen su valor impreso, como
los de valores de, 1 F, ó más
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47 F, 100 F, 22 F, etc.
Para capacitores de menos de 1 F, la unidad de medida es ahora el picofaradio, pF, y se
expresa con una cifra de, 3, números. Los dos primeros toman el valor indicado por ellos, pero
el tercero expresa la potencia de, 10, con la que se ha de multiplicar a las dos cifras anteriores.
Un condensador que tenga impreso, 103, significa que su valor es
10 x 103 pF= 10 x 1000 pF= 10000 pF.
El significado del tercer número se muestra en la tabla:
Tercer número
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Factor de multiplicación
1
10
100
1000
10000
100000
0.01
0.1
Después del tercer número aparece muchas veces una letra que indica la tolerancia expresada
en porcentaje.
La siguiente tabla muestra las distintas letras y su significado ó porcentaje
Letra
Tolerancia
D
+/- 0.5 pF
F
+/- 1%
G
+/- 2%
H
+/- 3%
J
+/- 5%
K
+/- 10%
M
+/- 20%
P
+100% ,-0%
Z
+80%, -20%
Un capacitor tiene impreso lo siguiente:
104H
104, significa, 10 + 4 ceros= 10000 pF
H= +/- 3%, de tolerancia.
474J
474 significa, 47 + 4 ceros= 470000 pF,
J= +/- 5%, de tolerancia.
470.000 pF= 470 nF= 0’47 µF
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Algunos capacitores tiene impreso directamente sobre ellos el valor de, 0’1, ó, 0’01, lo que
indica, 0’1 uF, ó, 0’01 uF.
Relación de unidades de capacidad:
Faradios Microfaradios Nanofaradios Picofaradios
(F)
( nF )
( pF )
(F)
Unidad
1
106
109
1012
1 Microfaradio, F=
10-6
1
103
106
1 Nanofaradio, nF=
10
-9
10
-3
1
10
1 Picofaradio, pF=
10
-12
10
-6
10
1 Faradio, F=
A
B
Coeficiente de
COLOR
temperatura
Negro
0
Marrón
--
Rojo
C
DÍGITO
3
-3
1
D
E
MULTIPLICADOR
TOLERANCIA
1ª
2ª
cifra cifra
C
10pf
C>
10pf
0
1
--
± 20%
1
1
10
± 0,1
pf
±1%
--
2
2
100
± 0,25
pf
±2%
Naranja
150 * 10-6
3
3
1.000
--
--
Amarillo
--
4
4
10.000
--
--
Verde
--
5
5
100.000
± 0,5
pf
±5%
Azul
--
6
6
1.000.000
--
--
7
7
--
--
--
--
--
-6
Violeta
750 * 10
Gris
--
8
8
0,01
Blanco
--
9
9
0,1
± 1 pf ± 10%
Las
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equivalencias entre estas unidades son
1,000,000 pF
105
1 F
104
0.1 F
100,000 pF
103
0.01 F
10,000 pF
102
0.001 F
1,000 pF
ver código de
valores
1,000 nF
100 nF
10 nF
1 nF
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, y a la tolerancia. Algunos
condensadores de alta calidad llevan, además, otras franjas de color para expresar el,
coeficiente de temperatura y la tangente del ángulo de pérdidas, según un determinado código.
Las características principales de un condensador son:
Tolerancia
Margen de variación respecto al valor indicado por el fabricante mediante una letra. La
tolerancia se mide en, %, y no es simétrica respecto al valor central de la capacidad.
Tensión máxima
Valor máximo de la tensión que puede soportar el condensador sin romper, es decir, sin que se
perfore su dieléctrico. Algunos condensadores son polarizados y no se debe de variar el signo
del voltaje en sus armaduras.
Coeficiente de temperatura
Es lineal y se expresa en partes por millón
C = Co.[1 - a(T-To)]
Rigidez dieléctrica
No se puede poner cualquier tensión en bornes del condensador. Hay una tensión a la que se
rompe el condensador.
Tiempo de carga y descarga de un condensador
Carga
Un capacitor es un dispositivo que al aplicársele una fuente de
corriente continua se comporta de una manera especial.
Cuando el interruptor, A, se cierra la corriente, I, aumenta
bruscamente como un cortocircuito y toma el valor
I
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E
R
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que se puede interpretar como si el condensador no existiera
momentáneamente en este circuito serie, RC. Poco a poco esta
corriente va disminuyendo hasta tener un valor de, 0 A, tal y como
se observa en las gráficas adjuntas.
El voltaje en el condensador no varía instantáneamente y sube
desde, 0 V, hasta, E V, siendo, E, el valor de la fuente de
corriente directa conectada en serie con, R, y, C.
El tiempo que tarda el voltaje en el condensador, Vc, en pasar de,
0 V, hasta el, 63’2 %, del voltaje de la fuente viene dado por la
expresión
T= R.C
R
resistencia en Ohmios
C
capacidad del condensador en milifaradios
T
constante de tiempo en milisegundos.
Después de un tiempo, 5T, el voltaje en el condensador ha subido hasta un, 99’3 %, de su
valor final.
Al analizar los gráficos anteriores se puede ver que están divididos en una parte transitoria y
una parte estable. Los valores de, Ic, y, Vc, cambian en la parte transitoria pero no así en la
parte estable.
Los valores de, Vc, e, Ic, en cualquier instante vienen dados por las expresiones
Vc  E  (V0  E ).e
(V  E ).e
Ic  0
R
V0


T
t
T
t
voltaje inicial del condensador, en muchos casos, 0 V
VR  E .e

T
t
La carga de un condensador no puede variar instantáneamente pues
implicaría variaciones infinitas de tensión en sus bornes. La corriente
que atraviesa el condensador en cada instante viene dada por la
expresión:
iC 
dQ
dV
 C.
dt
dt
La tensión en bornes del condensador es
V  V0 .(1  e
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
t
RC
)
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RC
constante de tiempo
Al aplicar una tensión continua, la corriente alcanza instantáneamente el valor máximo,
decreciendo a intervalos del, 63’2 %, en módulos de tiempo constantes. La constante de
tiempo, tau, corresponde al tiempo que tarda en descargarse hasta el, 63’2 %, del valor
máximo, correspondiendo la constante de tiempo que tarda en alcanzar el, 63’2% de su valor
final:
tau= R.C
Descarga
Un condensador no se descarga de inmediato al quitársele
una fuente de alimentación de corriente directa.
Cuando el interruptor pasa de la posición, A, a la posición, B,
el voltaje en el condensador, Vc, empezará a descender
desde el valor, V0, ó voltaje inicial del condensador. La
corriente de descarga tendrá un valor inicial
I
V0
R
y disminuirá hasta llegar a, 0 V. Los valores de, Vc, e, Ic, en
cualquier instante en el condensador se obtienen a través de
las expresiones
VC  V0 .e

t
T
V0  Tt
I C   .e
R
T= RC
constante de tiempo
Si el condensador ha sido previamente cargado hasta una
tensión, E, entonces en las expresiones anteriores se
reemplaza, V0, por el valor, E.
Resistencia de aislamiento
El material dieléctrico no sólo tiene permitividad. También resistividad de valor muy alto. La
resistencia se la denomina resistencia de aislamiento
La constante de tiempo, RC, queda
C.Rais= .
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La capacidad de un condensador depende de varios factores, entre ellos de la forma geométrica
del condensador. En función de ella se tiene:
Capacidad de un condensador plano
El condensador plano está formado por dos armaduras
metálicas, A, y, B, cada una con una superficie, S, separadas por
un dieléctrico de espesor, d, y constante dieléctrica, . La
capacidad del condensador viene dada por la expresión
C=
.
S
d
 permitividad del material que puede expresarse como,  = r.o
r permitividad relativa del material respecto a la del aire, o.
r=

0
S Superficie de las armaduras ó placas.
d separación entre las placas.
se deduce:
Cuanto más alta se la constante dieléctrica, , también llamada permitividad dieléctrica,
mayor será la capacidad.
Los diferentes materiales que se utilizan como dieléctricos tiene diferentes grados de
permitividad ó diferente capacidad para el establecimiento de un campo eléctrico
Material
Permitividad relativa, r
Vacío
1
Aire
1’0059
Polietileno
2’5
Porcelana
5...6
Mica
7
Pentóxido Tántalo
26
Cerámica
10 a 50000
Cuanta más superficie, S, tengan las armaduras del condensador mayor será su capacidad.
Cuanto más separadas estén las armaduras mayor es el valor de, d, y menor es la
capacidad.
Al aumentar la tensión aplicada a las armaduras del condensador aumenta la capacidad del
mismo.
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Los condensadores se pueden clasificar atendiendo a:
El tipo de dieléctrico que existe entre sus armaduras
Aire
Papel
Mica
La mica es un compuesto de silicato alumínicomagnésico-potásico, con la propiedad de ser muy
dúctil y maleable, consiguiéndose láminas muy
finas. Éstas constituyen el dieléctrico y las
armaduras están formadas por hojas metálicas.
Las hojas de metal y de mica se van alternando;
se sueldan a una grapa, que sujeta las hojas
metálicas pares, con las cuales se forma un
electrodo de hilo de cobre; otra grapa sujeta las
impares, y con ellas, se forma el otro electrodo. El
conjunto así formado se envuelve en cerámica,
resinas ó esmaltes para protegerlo de los agentes exteriores.
Son capacitores de bajo costo, baja corriente de fuga ó corriente que pierden los
condensadores y que hacen que este pierda su carga con el tiempo, y alta estabilidad.
Su rango de valores de va de los, pF, a, 0’1 uF.
Electrolíticos
En estos condensadores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está
constituida por un conductor iónico o electrolito, generalmente óxido de aluminio y de tántalo.
Presentan unos altos valores capacitivos en relación al tamaño y a un precio
razonablemente bajo.
Tienen el inconveniente de que tienen alta corriente de fuga y un voltaje de ruptura bajo. Son
polarizados y hay que tener cuidado a hora de conectarlos pues pueden estallar si se
conectan con la polaridad invertida. Se utilizan principalmente en fuentes de alimentación.
Se distinguen dos tipos de condensadores electrolíticos:
Electrolíticos de aluminio
La armadura metálica es de aluminio y el electrolito de
tetraborato armónico
Electrolíticos de tántalo
El dieléctrico está constituido por óxido de tántalo y nos
encontramos con mayores valores capacitivos que los
anteriores para un mismo tamaño. Por otra parte las
tensiones nominales que soportan son menores que los de aluminio y su coste es algo
más elevado.
Estos capacitores pueden tener capacitancias muy altas.
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Tantalio
Son polarizados por lo que hay que tener cuidado a la hora de conectarlo.
Policarburo
Plástico
Estos condensadores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas
temperaturas de funcionamiento.
Según el proceso de fabricación se distinguen los condensadores de tipo, k, y de tipo, MK.
La diferencia está en el material de sus armaduras, metal en el primer caso y metal
vaporizado en el segundo.
Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales:
Tipo K
KS styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como dieléctrico.
KP formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno.
Tipo MK
MKP dieléctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado.
MKY dieléctrco de polipropileno de gran calidad y láminas de metal vaporizado.
MKT láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de polietileno.
MKC makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el
dieléctrico.
A nivel orientativo estas pueden ser las características típicas de los condensadores de
plástico:
TIPO CAPACIDAD TOLERANCIA
TENSION
TEMPERATURA
KS
2pF-330nF
+/-0,5% +/-5%
25V-630V
-55ºC-70ºC
KP
2pF-100nF
+/-1% +/-5%
63V-630V
-55ºC-85ºC
MKP 1,5nF-4700nF +/-5% +/-20% 0,25KV-40KV
-40ºC-85ºC
MKY 100nF-1000nF +/-1% +/-5% 0,25KV-40KV
-55ºC-85ºC
MKT 680pF-0,01mF +/-5% +/-20%
25V-630V
-55ºC-100ºC
MKC
25V-630V
-55ºC-100ºC
1nF-1000nF
+/-5% +/-20%
Lámina metalizada
Tiene la lámina metálica depositada directamente en la lámina de plástico. Estos
capacitores tienen la cualidad de protegerse a si mismos contra sobre voltajes. Cuando
esto ocurre aparece un arco de corriente que evapora el metal eliminando el defecto.
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Láminas de plástico y láminas metálicas intercaladas
Estos tipos de capacitores son generalmente más grandes que los de lámina metalizada,
pero tienen una capacitancia más estable y mejor aislamiento.
Cerámicos
El dieléctrico utilizado por estos condensadores es la cerámica, siendo el material más
utilizado el dióxido de titanio. Este material confiere al condensador grandes inestabilidades
por lo que en base al material se pueden diferenciar dos grupos:
Grupo I
Tienen un valor de permitividad menor, pero que su sensibilidad a la temperatura, el
voltaje y el tiempo es despreciable. Estos capacitores tienen un tamaño mayor que los
otros de cerámica.
Caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y
casi constante.
Grupo II
Algunos tipos de cerámica permiten una alta permitividad y se alcanzan altos valores de
capacitancia en tamaños pequeños, pero tienen el inconveniente que son muy sensibles
a la temperatura y a las variaciones de voltaje.
Su coeficiente de temperatura no está prácticamente definido y además de presentar
características no lineales, su capacidad varía considerablemente con la temperatura, la
tensión y el tiempo de funcionamiento.
Las altas constantes dieléctricas características de las cerámicas permiten amplias
posibilidades de diseño mecánico y eléctrico.
Condensadores de doble capa eléctrica
Estos condensadores también se conocen como supercondensadores ó CAEV debido a la
gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los condensadores
convencionales en que no usan dieléctrico por lo que son muy delgados. Las características
eléctricas más significativas desde el punto de su aplicación como fuente acumulada de
energía son: altos valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja,
alta resistencia serie, y pequeños valores de tensión.
Por la forma exterior
Tubulares
Los hay de diseño tubular, y de varias placas y dieléctrico
intercalados.
Cilíndricos
Planos
El diseño de múltiples placas es un diseño para aumentar el área
efectiva de la placa. Entre placa y placa se coloca el aislante y
cada placa de por medio se conecta
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De lenteja
De perla
Pin-up
Pasachasis
Por el valor de su capacidad
Fijos
Son aquéllos cuya capacidad se fija en fábrica.
Variables
Para conseguir que un condensador sea de
capacidad variable, se puede hacer que varíe
cualquiera de las tres magnitudes de la que
depende la capacidad como son: la superficie
enfrentada de sus armaduras, la separación entre
ellas ó el dieléctrico a través de su permitividad.
Generalmente se varía la superficie, enfrentando
más o menos las armaduras, por medio de un
mando giratorio, aunque varían la distancia.
A medida que el rotor va perdiendo superficie al
colocarse debajo del estator, la capacidad del condensador aumenta ya que la superficie
entre placas es mayor.
Suelen utilizarse en la sintonía de los aparatos de radio.
Ajustables ó Trimmer
Son un tipo especial de condensadores variables para ajustes finos, 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.
La variación de la capacidad se produce por la variación de la distancia entre las placas del
condensador.
Dependientes de un parámetro físico
Controlados por tensión
El valor capacitivo está en función de la tensión a la que esté sometido.
Controlados por temperatura
El valor capacitivo está en función de la temperatura a la que se someta el condensador.
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Algunas de las aplicaciones de los condensadores son:
Para aplicaciones de descarga rápida
Como un Flash, en donde el condensador se tiene que descargar a gran velocidad para generar
la luz necesaria. Ello se hace fácilmente cuando se le conecta en paralelo un medio de baja
resistencia.
Como filtro
Un condensador de gran valor, 1000 uF - 12000 uF, se utiliza para eliminar el rizado que se
genera en el proceso de conversión de corriente alterna a corriente continua.
Para aislar etapas ó áreas de un circuito
Un condensador se comporta idealmente como un corto circuito para la señal alterna y como un
circuito abierto para señales de corriente continua, etc.
Condensadores de antena
Conexionados en serie con una antena, tienen por misión reducir la longitud de onda de ésta.
Condensadores de acoplamiento
Tienen por misión bloquear el paso de la corriente continua y permitir el paso de la corriente
alterna. Se utilizan normalmente en el acoplo entre etapas. Intercalados en un circuito, tienen la
misión de proporcionar un paso de baja impedancia a las corrientes de audiofrecuencia y
radiofrecuencia.
Los condensadores se pueden agrupar en serie o en paralelo.
Condensadores en paralelo
El caso más importante sucede cuando se
conectan las placas del mismo signo de
dos condensadores de capacidades, C 1, y,
C2. Si inicialmente el condensador, C1, se
ha cargado con una carga, Q, y se conecta
al
condensador,
C2,
inicialmente
descargado. Después de conectarlos, las
cargas pasan de un condensador al otro hasta que se igualan los potenciales.
Las cargas finales de cada condensador, q1, y, q2, se obtienen a partir de las ecuaciones de la
conservación de la carga y de la igualdad de potenciales de los condensadores después de la
unión.
se despeja, q1, y, q2, en este sistema de dos ecuaciones
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La energía inicial, es la almacenada en forma de campo eléctrico en el condensador de
capacidad, C1
La energía final, es la suma de las energías almacenadas en los dos condensadores
la energía final, Uf, es menor que la inicial, Ui.
Una analogía hidráulica de un sistema
formado por dos condensadores en paralelo
es el indicado en la figura adjunta.
Sean dos depósitos cilíndricos iguales
conectados por un tubo horizontal de sección
despreciable, el primero de ellos con una
masa, m, de agua, y el segundo vacío.
La energía inicial del agua es la energía
potencial del centro de masas del agua que
está a una altura, h, de la base, U0= mgh.
Si se abre la llave el agua el agua fluye del
primer depósito al segundo, hasta que la
altura del agua es la misma en ambos. Por tanto, el agua se reparte por igual entre los dos
depósitos. La energía final será la mitad de la energía inicial.
U
m h m h 1
1
g  g  mgh  U 0
2 2 2 2 2
2
Si no hubiese resistencia alguna, no habría pérdidas en la energía ya que la energía potencial
del agua se transforma en cinética del agua que fluye y
viceversa. El agua pasaría de un depósito al otro, se
produciría un movimiento oscilatorio. Lo mismo
ocurriría en un sistema de dos condensadores, la carga
oscilaría entre los dos condensadores.
La resistencia del tubo que conecta los dos depósitos
al movimiento del agua es análoga a la resistencia de
los cables que conectan los dos condensadores, el
primero se opone al flujo del agua, el segundo al flujo
de carga. Después de unas cuantas oscilaciones se
alcanza la situación final de equilibrio.
La situación final no se alcanza por tanto, de una vez, sino después de un cierto tiempo tanto
más pequeño cuanto mayor sea la resistencia.
Si se conectan, n, condensadores en paralelo, para encontrar
el condensador equivalente se utiliza la fórmula:
CT = C1 + C2 + C3 +…+ Cn
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Para obtener el condensador equivalente de condensadores en paralelo, sólo basta con
sumarlos.
Condensadores en serie
Sean dos condensadores de capacidades, C1, y, C2, dispuestos en serie.
Los dos condensadores tienen la misma carga, q. La diferencia de potencial entre los puntos, a,
y, c, es
Vac  Vab  Vbc 
1
q
q
1 

 q.  

C1 C2
 C1 C2 
La agrupación de dos condensadores en serie es equivalente al de un condensador de
capacidad, Ce
Esta es la situación ideal, en la que se supone que los condensadores no pierden carga, las dos
placas del condensador están perfectamente aisladas una de la otra. Esto no es lo que ocurre
en la situación real.
Para hallar el condensador equivalente a, n, condensadores conectados en
serie se utiliza la fórmula:
1
1
1
1
1
 

 ... 
CT C1 C2 C3
Cn
Sea un condensador cargado a una diferencia de potencial, V.
la carga que adquiere el condensador es
Q0=C·V
la energía acumulada en el condensador es
U0 
CV 2
2
si se conecta este condensador a otro idéntico inicialmente descargado. Cuando el circuito se
cierra la carga fluye del primero hacia el segundo hasta que la diferencia de potencial en ambos
condensadores sea la misma.
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como la capacidad, C, de ambos condensadores es la misma, la carga final de cada uno de los
condensadores será la mitad de la carga inicial
Q0
2
Q
Q2  0
2
Q1 
V
2
V
V2 
2
V1 
la energía acumulada por el sistema formado por los dos condensadores es
1
1
1
1
U  CV12  CV22  CV 2  U 0
2
2
4
2
la energía final es la mitad de la energía inicial. Siempre se perderá la mitad de la energía
independientemente de que cambiemos o no la resistencia de los cables que unen los
condensadores.
Un condensador puede trabajar con dos tipos de corriente básicas:
Corriente continua
Si se hace circular corriente continua con una fuente de tensión a
un condensador, circula una corriente de los terminales de la
fuente hacia las placas del capacitor
El terminal positivo de la fuente saca electrones de la placa
superior y la carga positivamente.
El terminal negativo llena de electrones la placa inferior y la carga
negativamente.
Esta situación se mantiene hasta que el flujo de electrones se detiene y la corriente deja de
circular, comportándose el capacitor como un circuito abierto para la corriente continua ya que
no permite el paso de corriente eléctrica. La aparición de estas cargas en las placas del
condensador provoca la existencia de un campo eléctrico entre las ellas que genera una fuerza
electromotriz que llega a igualarse al potencial de la fuente de tensión, y que es el causante del
bloqueo de dicha corriente eléctrica.
Normalmente se dice que un capacitor no permite el paso de la corriente continua. La corriente
que circula inicialmente es una corriente que varía en el tiempo y que sí puede atravesar el
capacitor. Su variación va desde un valor máximo a un valor de, 0 A, momento en que ya no
hay circulación de corriente.
Corriente alterna
El paso de la corriente alterna por el condensador si es posible pero
el voltaje que aparece en los terminales del condensador está
desfasado, 90º, hacia atrás con respecto a la corriente eléctrica.
Este desfase se debe a que el capacitor se opone a los cambios
bruscos de voltaje.
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Si se multiplican los valores instantáneos de la corriente y el voltaje en un capacitor se obtiene
una curva sinusoidal del doble de la frecuencia de la
corriente ó el voltaje, que es la curva de potencia.
P= I.V
Esta curva tiene una parte positiva y una parte negativa,
esto significa que en un instante el capacitor recibe potencia y en otro tiene que entregar
potencia, con lo cual se deduce que el capacitor no consume potencia.
Al aplicar voltaje alterno a un capacitor, éste presenta una oposición al paso de la corriente
alterna, el valor de esta oposición se llama reactancia capacitiva, Xc, y se puede hallar con la
Ley de Ohm
Xc 
V
1

I 2 fC
Xc reactancia capacitiva en ohmios, 
f
frecuencia en Hertz, Hz
C capacidad en Faradios, F
En la realidad el capacitor tiene una resistencia en serie debido a varios factores, las placas
metálicas, el dieléctrico ó aislante, etc.. Se denomina, ESR, al equivalente al factor de calidad,
Q, de los inductores y mientras más pequeño sea menor será esta resistencia en serie
equivalente.
Es importante tener en cuenta a la hora de utilizar un condensador las siguientes limitaciones:
En un condensador, las armaduras están separadas por un aislante, lo que imposibilita el paso
de la corriente eléctrica. 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 ó pérdidas tenga.
A mayor resistencia de fugas menor fuga de corriente tiene el condensador.
Esta orientación se suele dar por medio de un parámetro denomina la tangente del ángulo de
pérdidas.
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 V.
Por lo tanto, el espesor y tipo de dieléctrico determinarán la máxima tención admisible. Un
exceso de tensión debilitara la rigidez del dieléctrico incluso a dejarlo inutilizado. Un
condensador nunca debe descargarse mediante un corto, sino que habrá que hacerlo mediante
una resistencia de carga. Esta orientación, para cada condensador en particular, nos la
proporciona el fabricante, indicándonos cuál es su tensión de trabajo.
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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. El condensador
cuando está en trabajo, deberá situarse lo más alejado posible de los focos de calor.
En los condensadores electrolíticos, 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.
Uno de los fallos más frecuentes en un condensador es la disminución de la resistencia de
aislamiento y ello es debido a penetración de humedad como consecuencia de un cierre
imperfecto o incluso a través de la zona de paso de los terminales en el momento de soldarlos.
Los condensadores son componentes que no necesitan de un mantenimiento con una atención
muy extrema. Basta con considerar tres parámetros:
Temperatura
El condensador cuando está en trabajo, deberá situarse lo más alejado posible de los focos de
calor.
Humedad
Uno de los fallos más frecuentes en un condensador es la disminución de la resistencia de
aislamiento y ello es debido a penetración de humedad como consecuencia de un cierre
imperfecto o incluso a través de la zona de paso de los terminales en el momento de soldarlos.
Tensión
Un exceso de tensión debilitara la rigidez del dieléctrico incluso llega a dejarlo inutilizado. Un
condensador nunca debe descargarse mediante un corto, sino que habrá que hacerlo mediante
una resistencia de carga.
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