Capacitores

7.1.1. EL CAPACITOR (BOTELLA DE LEYDEN)
Pieter van Musschenbroek físico y científico holandés que nació en Leyden, Holanda el 14 de marzo de 1692 y murió en 1761. Durante el año de 1746 construye el primer capacitor práctico y lo llama, en honor a la Universidad y Ciudad de donde era oriundo, “Botella de Leyden”.

El nombre de la “Botella de Leyden” quedó en la historia como uno de losgrandes descubrimientos de la ciencia y consistía en una botella de vidrio con delgadas láminas metálicas que la cubrían por dentro y por fuera. Una varilla metálica atravesaba la tapa aislante haciendo contacto con la lámina interna.

Entre las placas interna y externa se aplicaba una diferencia de potencial que hacía que la “Botella de Leyden” se cargara. Una vez cargada se la podía descargaracercando el conductor central a la placa externa, produciendo la perforación dieléctrica del aire mediante una chispa.

Lo que se busca al diseñar un capacitor, es que exista una gran superficie de enfrentamiento entre los dos cuerpos metálicos que ofician de placas. Pero ¿por qué Musschenbroek utilizo el vidrio para separar las placas metálicas? Porque observó que la capacidad era fuertementedependiente del material utilizado para separar los cuerpos metálicos o placas y que llamó “dieléctrico”.

Sabemos que un capacitor acumula energía eléctrica. Pero en donde esta acumulada esa energía eléctrica ¿en las placas o en el dieléctrico? Musschenbroek estaba seguro que era en las placas como parece indicar la lógica y para demostrarlo fabricó un capacitor desarmable con dos chapascuadradas y un vidrio que podía retirase a voluntad para reemplazarlo por otro vidrio.

Armó el capacitor lo cargó con varios KV, sacó el vidrio y coloco un vidrio virgen; probó si sacaba chispas y se sorprendió al ver que el capacitor estaba descargado. Volvió a colocar el primer vidrio y observó que el capacitor produjo chispas al unir las placas con un conductor.

Es decir que la energía estaba enel dieléctrico, lo cual explicaba que la capacidad dependiera del mismo. De sus estudios y experimentos dedujo que la energía no podía estar acumulada en las placas porque un metal no puede tener diferencias de potencial en su interior debido a la movilidad de los electrones.

En cambio, en el dieléctrico, si los electrones son reubicados se quedan en esa misma posición por una infinitacantidad de tiempo si el dieléctrico es ideal (no tiene fugas). Se puede decir que en el dieléctrico existe un campo eléctrico con zonas donde hay un exceso de electrones a zonas donde hay una ausencia de electrones.
Todo el dieléctrico es neutro pero sus diferentes zonas tienen lo que se llama un gradiente de potencial que va variando linealmente de una zona positiva a otra negativa.
La capacidad deun capacitor es directamente proporcional a la superficie enfrentada de las placas e inversamente proporcional a la separación o espesor del dieléctrico. La constante de proporcionalidad es un coeficiente que depende del dieléctrico utilizado y se llama constante dieléctrica.

Cuando se requieren grandes capacidades se recurre a realizar dieléctricos de muy bajo espesor y placas de muchasuperficie. Algo muy común es realizar placas y dieléctricos muy largos y luego enrollarlas sobre si misma. Otro modo es realizar mas de dos capas metálicas planas y unir todas las placas pares y todas las placas impares. Más adelante volveremos sobre la tecnología de los capacitores.

La capacidad de un capacitor se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador al que,sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1V éste adquiere una carga eléctrica de 1 Culombio de electricidad.

Un capacitor de 1 faradio es mucho más grande que la mayoría de los capacitores utilizados en electrónica, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en submúltiplos del F. Los supercondensadores son la excepción.

Están hechos de carbón activado para conseguir una gran área...