Capacitores

Capacitancia y capacitores
Los cuerpos materiales que poseen cargas eléctricas opuestas se atraen entre sí por una fuerza cuya intensidad se calcula mediante la Ley de Coulomb. Para ayudar a representar esta fuerza se puede calcular un campo eléctrico y un voltaje entre esos cuerpos. Se ha observado que para cada configuración particular de dos cuerpos cargados, en la que la forma y laseparación de dichos cuerpos permanecen fijos, la relación de carga a voltaje que existe entre ellos es una constante. Esta observación se expresa matemáticamente como:

q V

C

A la constante C se le llama “capacitancia” de la configuración geométrica en particular. Planteándolo de otro modo la capacitancia es la cantidad de carga que la configuración puede almacenar por cada volt de diferencia depotencial que existe entre los dos cuerpos.

En la figura anterior se aprecian dos cuerpos separados por una distancia fija, sin estar conectados por algún conductor, los cuales almacenaran cierta cantidad constante de carga por cada volt de diferencia de potencial entre ellos. Si se construye un elemento de circuito de modo que posea deliberadamente un valor determinado de capacitancia, a eseelemento se le llama capacitor. La unidad de capacitancia es el farad (F) y se expresa como:

1 farad

1 coulomb de carga almacenada 1 volt

Un coulomb es una cantidad muy grande de carga y la cantidad de carga almacenada por cada volt en la mayoría de los capacitores reales es mucho más pequeña que un coulomb. Esto hace que el farad sea demasiado inadecuado para describir la capacitancia delos capacitores reales. Como resultado es común ver la capacitancia de configuraciones particulares y capacitores expresados en microfarads -6 -9 -12 (1x10 F), nanofarads (1x10 F) o en picofarads (1x10 F). Por ejemplo los capacitores grandes que se emplean en los filtros de fuentes de poder tienen valores de capacitancia de 1000 a 4700 F. Los capacitores con valor pequeño que se emplean eninstrumentos de radiocomunicación tienen valores de capacitancia entre 25 y 50 pF. Se emplea la configuración especial de dos placas de metal paralelas separadas por una distancia muy pequeña para construir casi todos los elementos de circuito que se utilizan como capacitores. Estos capacitores se llaman capacitores de placas paralelas. El valor de la capacitancia para estructuras de placas paralelas secalcula mediante la ecuación:

C

K

0

A

d

Donde: K
0

Constante dieléctrica relativa Permitividad del espacio libre ( 0 = 8.85 X 10 F/m) 2 superficie de las placas (en m ) distancia entre las placas (en m)
-12

A d

Dieléctricos
Un dieléctrico es un material aislante, colocado entre las placas de un capacitor, utilizado para aumentar el valor de la capacitancia. Se puedenobtener muchos valores diferentes de capacitancia a partir de dos placas paralelas del mismo tamaño y separación utilizando diferentes dieléctricos.

Tipos de capacitores
Los capacitores se fabrican en varias combinaciones de conductores y dieléctricos. Las familias de capacitores se basan en el tipo de dieléctrico empleado tales como mica, cerámica, papel o aceite.  Capacitores de mica

Lamica es un mineral transparente con alta fuerza dieléctrica que fácilmente se separa en hojas uniformes cuyo espesor puede ser tan bajo como 0.0001 pulgadas. Tiene un alto voltaje de ruptura y químicamente es casi inerte. Los capacitores de mica se fabrican en formas redondas, rectangulares o irregulares, intercalando capas de hoja metálica y de mica. La pila resultante de hojas de metal y mica sesujeta firmemente y se encapsula en un paquete de plástico. Las capacitancias disponibles son desde 1 pF hasta 0.1 F.



Capacitores de cerámica Comercialmente existen dos tipos de capacitores de cerámica:

 

de baja pérdida y baja constante dieléctrica. de alta constante dieléctrica.

Los de baja pérdida se emplean principalmente en aplicaciones de alta frecuencia. Los de alta...