Los factores que determinan la Capacitancia de un
Capacitor simple son: a) el área de la placas, b) la separación entre las
placas y c) el material del dieléctrico; La Capacitancia es directamente
proporcional al área de las placas y a la constante dieléctrica del material
dieléctrico utilizado e inversamente proporcional a la distancia de separación
de las placas, es decir: C = k A/ d = Faradios ; De ahí que si el área de las
placas aumenta, con ello aumenta la Capacitancia; por el contrario, si la
separación de las placas aumenta, disminuye la Capacitancia
De acuerdo a la fórmula C = k A / d, obtenemos el
resultado en Faradios; si queremos el Resultado en Micro faradios (símbolo μf)
entonces agregamos el factor de conversión 8.85 x 10 -" -y nuestra fórmula
quedará así: C = 8.85xlO-8 A/d
Donde: C = Capacitancia en μf(Micro
faradios)
A = Área de las placas, cm2
D = Distancia de separación de las placas, en cm.
En la práctica los
capacitores suelen tener más de una placa, y para calcular la Capacitancia se
multiplica el resultado de la fórmula por el número de placas menos uno, es
decir: N-l; por ejemplo, en un capacitor múltiple que contiene5 placas, N = 5,
por lo tanto, N-l = 4
MEDIDAS DE
CAPACITANCIA
Así como la unidad de medida de la tensión eléctrica
es el Volt, etc., la unidad de medida de la Resistencia es el Ohm y la unidad
de medida de la Capacitancia es el Faradio.
Un capacitor tiene una capacitancia de un Faradio
cuando un voltio acumula en él una carga de un Coulomb; hay que recordar que un
Coulomb equivale a una carga de 6.25 x 1018 electrones. La carga del Capacitor
es producida por el movimiento de los electrones del circuito y se usa con la
letra Q para designarla, y se mide en coulomb; la Carga depende de dos factores
fundamentales:
a) La tensión a través del circuito y b) la
Capacitancia en Faradios del Capacitor.
Esta relación se expresa con la siguiente ecuación: Q
= C x E donde Q es la carga que adquiere el Capacitor, en Coulomb; C es la
Capacitancia del Capacitor, en Faradios y E es la Tensión eléctrica a través
del Capacitor, en voltios.
Los Capacitores en paralelo se manejan igual que los
resistores en serie, mientras que los capacitores en serie se manejan igual que
los resistores en paralelo. La razón de ello puede observarse en la siguiente
figura: El área total de las placas es mucho mayor que la de un solo capacitor
CONEXIONES
BÁSICAS CON CONCAPACITORES
Así como los Resistores se pueden conectar en serie y
en paralelo, los capacitores algunas veces se conectan de la misma forma, sin
embargo se manejan exactamente al contrario que los resistores: la Resistencia
total de resistores en serie es igual a la suma de los valores de cada uno de
los componentes, mientras que en los capacitores en paralelo se suman los
valores de cada uno de ellos
1.- Capacitancia Total en paralelo Ctp = C1 + C2 +
C3; Ctp=5+ 10+ 15 = 30μf
2.- Capacitancia Total en Serie 1 /Cs = 1 / C1 + C2 / C3
= 1/15+1/15+1/15 = 0.0666 + 0.0666 + 0.0666 =
1 / 0.2 = 5μf
PROPIEDADES
DE LOS
CAPACITORES
Para
entender bien la
teoría
básica
de un
capacitor, supongamos que las dos placas que lo forman están colocadas dentro de una envoltura
que mantiene el vacío
como dieléctrico; así el área que rodea las placas estará libre de átomos. Por
consiguiente, si a un capacitor se le conecta una batería, los electrones de la
placa positiva serán atraídos por el polo positivo de la batería, mientras que
el polo negativo de la batería repelerá los electrones de placa negativa;
cuando los electrones libres de la placa positiva.
Son efectivamente transferidos a la placa negativa,
se dice que el capacitor está totalmente cargado y la tensión almacenada es
igual a la tensión aplicada, además de tener la misma polaridad que la fuente.
Cuando los capacitores se cargan permanecen cargados
a menos que se los provea de una línea ó paso de descarga; cuando un capacitor
descargado se conecta a una fuente de c.c., primero obra como si se tratara
como un corto circuito, tan
pronto el capacitor se carga, el aparente flujo de corriente a
través
del capacitor disminuye. Los capacitores permiten el flujo de c.c. sólo por un corto tiempo, luego
actúan
como un circuito
abierto; sin embargo cuando se trata de
Los capacitores de
alta calidad pueden
mantener una carga por largo periodo de tiempo; por consiguiente,
para evitar
choques que pueden ser peligrosos, deben ser descargarlos: la mejor manera de
hacerlo es colocar un destornillador entre sus terminales durante un minuto.
Teóricamente el material dieléctrico debería ser un
aislante perfecto y no debería permitir flujo alguno de comente, sin embargo,
no existe tal aislante perfecto, pues siempre hay un escape de corriente de la
placa negativa hacia la placa positiva, a esta pequeña corriente se llama
"corriente de fuga" ó corriente de escape; actualmente hay tres cosas
que ocasionan pérdidas en el capacitor, a saber: a) corriente de fuga ó escape,
b) pérdida por resistencia y c) pérdidas en el dieléctrico; las puntas y
conexiones incluyendo las placas ofrecen cierta resistencia ¡resistencia
interna) a la comente, a ésta pérdida de potencia se le llama : pérdida por
resistencia; las pérdidas en el dieléctrico se deben a la fricción molecular
dentro del material dieléctrico y algunas veces se le llama histéresis
dieléctrica, esta pérdida de potencia ocurre cuando parte de la energía
utilizada para cargar el capacitor se disipa en forma de calor debido a la
fricción molecular. La cantidad de potencia que se pierde en el dieléctrico
debido a la fricción molecular aumenta al aumentar la frecuencia de c.a., y a
la inversa, disminuye al disminuir la frecuencia.
Uno de los problemas que ocurren con los dieléctricos
es que cada uno de ellos, a cierto voltaje, deja pasar electricidad; dicho
voltaje se llama " tensión de ruptura". Si en un capacitor ocurre un
arco eléctrico entre sus placas cuando tiene una carga de 600 voltios, se dice
que tiene una tensión de tensión de ruptura de 600 voltios. Algunos materiales
dieléctricos, todos los de estado sólido, quedan definitivamente dañados
después de soportar.
la tensión de ruptura, el capacitor debe ser
reemplazado, puesto que el arco eléctrico perfora el dieléctrico; mientras que
los capacitores con dieléctrico en estado líquido ó aire raramente sufren daños
permanentes, puesto que el dieléctrico se repara por sí mismo después de que se
suspende el arco eléctrico; el siguiente cuadro muestra algunos materiales
dieléctricos con sus tensiones de ruptura
Los capacitores vienen normalmente especificados
según la tensión que se les puede aplicar sin peligro de ruptura; por
consiguiente, para escogerlo es necesario conocer su capacitancia tanto como el
voltaje del circuito donde se lo va a usar; un capacitor típico de papel,
especificado como de 0.1 µf a
600 WVDC (Working Volts D.C.) (Voltaje de trabajo de corriente directa) está
diseñado para operar a 600 voltios c.c. Se clasifican de dos tipos: fijos y
variables.
.gif)
