Universidad Santa María La Antigua
Facultad de licenciatura en Ingeniería Industrial Adm.
Física II
Laboratorio # 4
"Los condensadores"
Grupo: D13
Integrante:
Victoria Alexandra Fonseca
9 - 737 - 143
Realizado el:
6 de febrero de 2012
Entregado:
12 de febrero de 2012
PRIMER CUATRIMESTRE
Introducción
Básicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico. Va a tener una serie de características tales como capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad, que deberemos aprender a distinguir el esquema de un condensador, con las dos láminas = placas = armaduras, y el dieléctrico entre ellas. En la versión más sencilla del condensador, no se pone nada entre las armaduras y se las deja con una cierta separación, en cuyo caso se dice que el dieléctrico es el aire.
Los condensadores
Es un componente electrónico que almacena cargas eléctricas para utilizarlas en un circuito en el momento adecuado. Está compuesto, básicamente, por un par de armaduras separadas por un material aislante denominado dieléctrico. La capacidad de un condensador consiste en almacenar mayor o menor número de cargas cuando está sometido a tensión. De hecho, todos hemos tenido un condensador en las manos multitud de veces, seguro que cada día tocamos varios y no lo sabemos. Es tan sencillo como un cable eléctrico. El cable que tocamos, son de hecho dos conductores paralelos, aislados entres sí y que cada cable interior (conductor) lleva corriente opuesta (fase y neutro, positivo y negativo). Esto es un condensador, evidentemente muy pequeño e inútil para tal propósito. Cuando vemos una placa electrónica, podemos ver varios tipos diferentes, pero es como los coches, son todos iguales, cambia el color, el material, el combustible, pero todos tienen 4 ruedas, motor de explosión y volante y frenos, distintas maneras de trabajar pero iguales en su base. Los condensadores son todos iguales, dos armaduras enfrentadas, en una hay un polo de la batería y en el otro el opuesto. Entre ellas, las armaduras no se tocan físicamente, hay aire en medio, aislante, es el dieléctico. Para conseguir un condensador de 1 Faradio. El Faradio es en honor a Michael Faraday, y se puede definir como la capacidad de un condensador al que aplicamos a las armaduras 1 voltio y estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio. Para construir un condensador de estos, haría falta dos placas de un metro cuadrado y que estén separadas 1 milímetro (por ejemplo), porque si se juntan más pueden saltar arcos al ser una placa positivo y la otra negativa. Entonces se pone un papel entre ambas placas y ahora podemos poner las dos placas más juntas, pero con el papel de por medio, por lo que no hay contacto eléctrico entre ambas y además no saltan arcos, al ser aislante, Ahora tenemos las mismas medidas físicas, pero la capacidad ha aumentado. ¿Porqué? pues muy sencillo, porque la capacidad de un condensador depende de la superficie de las armaduras y de la separación entre ellas; a mayor superficie, más capacidad, a menor distancia entre armaduras (placas más juntas), mayor capacidad. A este espacio que hay entre las dos placas, las dos armadura se llama dieléctico, sea este espacio aire, papel, cerámica u otro material. Capacidad: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que se suelen utilizar varios de los submúltiplos, tales como microfaradios (µF=10-6 F ), nanofaradios (nF=10-9 F) y picofaradios (pF=10-12 F). Tensión de trabajo: Es la máxima tensión que puede aguantar un condensador, que depende del tipo y grososr del dieléctrico con que esté fabricado. Si se supera dicha tensión, el condensador puede perforarse (quedar cortocircuitado) y/o explotar. En este sentido hay que tener cuidado al elegir un condensador, de forma que nunca trabaje a una tensión superior a la máxima. Tolerancia: Igual que en las resistencias, se refiere al error máximo que puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo. Polaridad: Los condensadores electrolíticos y en general los de capacidad superior a 1 µF tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensión prestando atención a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los inferiores a 1µF, a los que se puede aplicar tensión en cualquier sentido, los que tienen polaridad pueden explotar en caso de ser ésta la incorrecta.
Funcionamiento
La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio. La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los condensadores, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en micro- µF = 10-6, nano- nF = 10-9 o pico- pF = 10-12 -faradios. Los condensadores obtenidos a partir de supercondensadores (EDLC) son la excepción. Están hechos de carbón activado para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las "placas". Así se consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno de estos condensadores se incorpora en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad de 1/3 de Faradio, haciendo innecesaria la pila. También se está utilizando en los prototipos de automóviles eléctricos.
Carga y descarga
Al conectar un condensador en un circuito, la corriente empieza a circular por el mismo. A la vez, el condensador va acumulando carga entre sus placas. Cuando el condensador se encuentra totalmente cargado, deja de circular corriente por el circuito. Si se quita la fuente y se coloca el condensador y la resistencia en cortocircuito, la carga empieza a fluir de una de las placas del condensador a la otra a través de la resistencia, hasta que la carga es nula en las dos placas. En este caso, la corriente circulará en sentido contrario al que circulaba mientras el condensador se estaba cargando.
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