Área: Electrotecnia Disciplina: Electrónica

Profesor: Demis Franco

Curso: 1°

1. Capacidad: Reconoce las características de los capacitores utilizados en electrónica

2. Tema: Capacitores

3. Forma de presentación: En el cuaderno de electrónica escrito a puño y letra.

4. Fecha de entrega: 13 de abril de 2020

5. Guía de Trabajo:

a. Ver los siguientes videos en la WEB

i. https://www.youtube.com/watch?v=7jpS3FHmoWU

ii. https://www.youtube.com/watch?v=5X3lH9dA9l8&t=5s

iii. https://www.youtube.com/watch?v=5rzPS4Pt168

b. Leer el material teórico. Palabras nuevas se pueden consultar en un diccionario o

google. También consultar en el grupo de WhattApp.

CAPACITOR O CONDENSADOR

Un condensador eléctrico o capacitor es un dispositivo pasivo, utilizado

en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía con un campo eléctrico. Está formado por un

par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia

total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra)

separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial,

adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la

variación de carga total.

Condensador

Varios tipos de condensadores

Tipo Pasivo

Principio de funcionamiento Capacidad eléctrica

Símbolo electrónico

Configuración En condensadores electrolíticos: negativo y positivo; en

cerámicos: no presentan polaridad

Composición de un capacitor común (no polarizado)

(A) los números 1 y 3 representan las dos.hojas metálicas que

lo componen, generalmente de.estaño; 2 y 4 corresponden al

material dieléctrico que las.separa.

(B) se observa la forma en que se enrollan las.hojas metálicas junto

con el dieléctrico.

(C) se puede ver el capacitor ya terminado.

Composición de un capacitor electrolítico seco (polarizado):

A.– Electrodo de aluminio (Al) con polaridad positiva (+).

B.– Electrodo también de aluminio, pero con polaridad negativa (–).

C.– Película de óxido de aluminio (Al2O).

D.– Algodón embebido en electrolito.

E.–Terminal, externo positivo (+) para conexión al circuito electrónico.

F.– Terminal externo negativo (–) también para conexión al circuito.

Corte seccional de un capacitor electrolítico líquido(polarizado)

1.– Envoltura cilíndrica de aluminio, correspondiente al polo negativo (–)

o cátodo.

2.– Película de óxido de aluminio (Al2O).

3.– Electrolito.

4.– Electrodo de aluminio (Al), químicamente puro, correspondiente al

polo positivo (+) o ánodo.

5.– Compuesto sellador.

6.– Terminales externos positivo (+) y negativo (–) para conectarlos al

circuito electrónico.

Cuando el capacitor del tipo radial con electrolito líquido es nuevo,

el terminal positivo es más. largo que el negativo, de forma tal que las polaridades se puedan.identificar

fácilmente de una sola ojeada.

Funcionamiento

La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta

placa (ddp) 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 ddp de 1 voltio, estas adquieren una carga

eléctrica de 1 coulomb.

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 faradios.

nano- nF = 10-9 faradios.

pico- pF = 10-12 faradios.

El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente ecuación:

en donde:

: Capacitancia o capacidad

: Carga eléctrica almacenada en la placa 1.

: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.

Nótese que en la definición de capacidad es indiferente que se considere la carga de la placa positiva o

la de la negativa, ya que

aunque por convenio se suele considerar la carga de la placa positiva.

En cuanto al aspecto constructivo, tanto la forma de las placas o armaduras como la naturaleza

del material dieléctrico son sumamente variables. Existen condensadores formados por placas,

usualmente de aluminio, separadas por aire, materiales cerámicos, mica, poliéster, papel o por una

capa de óxido de aluminio obtenido por medio de la electrólisis.

Conexiones de condensadores

Los condensadores pueden asociarse en serie, paralelo o de forma mixta. En estos casos, la

capacidad equivalente resulta ser para:

Conexión en serie:

Conexión en paralelo:

Condensadores variables

Un condensador variable es aquel en el cual se pueda cambiar el valor de su capacidad. En el

caso de un condensador plano, la capacidad puede expresarse por la siguiente ecuación:

dónde:

es la permitividad del vacío ≈ 8,854187817... × 10−12 F·m−1

es la constante dieléctrica o permitividad relativa del material dieléctrico entre las placas;

A es el área efectiva de las placas;

d es la distancia entre las placas o espesor del dieléctrico.

Para tener condensador variable hay que hacer que por lo menos una de las tres últimas

expresiones cambie de valor. De este modo, se puede tener un condensador en el que una de las placas

sea móvil, por lo tanto varía d y la capacidad dependerá de ese desplazamiento, lo cual podría ser

utilizado, por ejemplo, como sensor de desplazamiento.

Comportamiento en corriente continua CC

Un condensador real en CC (DC en inglés) se comporta prácticamente como un circuito abierto.

Esto es así en régimen permanente ya que, en régimen transitorio, esto es, al conectar o desconectar un

circuito con condensador, suceden fenómenos eléctricos transitorios que inciden sobre la ddp en sus

bornes.

Tipos de dieléctrico utilizados en condensadores

Condensadores electrolíticos axiales

Condensadores electrolíticos de tantalio

Condensadores de poliéster

Condensadores cerámicos, "SMD (montaje superficial)" y de "disco"

Condensador variable de una vieja radio AM

Condensadores modernos

Condensadores de aire

Se trata de condensadores, normalmente de placas paralelas, con dieléctrico de aire y

encapsulados en vidrio. Como la permitividad eléctrica relativa es la unidad, sólo permite valores de

capacidad muy pequeños. Se utilizó en radio y radar, pues carecen de pérdidas y polarización en el

dieléctrico, funcionando bien a frecuencias elevadas.

Condensadores de mica

La mica posee varias propiedades que la hacen adecuada para dieléctrico de condensadores: bajas

pérdidas, exfoliación en láminas finas, soporta altas temperaturas y no se degrada por oxidación o

con la humedad. Sobre una cara de la lámina de mica se deposita aluminio, que forma una

armadura. Se apilan varias de estas láminas, soldando los extremos alternativamente a cada uno de

los terminales. Estos condensadores funcionan bien en altas frecuencias y soportan tensiones

elevadas, pero son caros y se ven gradualmente sustituidos por otros tipos.

Condensadores de papel

El dieléctrico es papel parafinado, baquelizado o sometido a algún otro tratamiento que reduce su

higroscopia y aumenta el aislamiento. Se apilan dos cintas de papel, una de aluminio, otras dos de

papel y otra de aluminio y se enrollan en espiral. Las cintas de aluminio constituyen las dos

armaduras, que se conectan a sendos terminales. Se utilizan dos cintas de papel para evitar los

poros que pueden presentar.

Condensadores electrolíticos

Es un tipo de condensador que utiliza un electrolito, como su primera armadura, la cual actúa

como cátodo. Con la tensión adecuada, el electrolito deposita una capa aislante (la cual es en

general una capa muy fina de óxido de aluminio) sobre la segunda armadura o cuba (ánodo),

consiguiendo así capacidades muy elevadas. Son inadecuados para funcionar con corriente alterna.

La polarización inversa destruye el óxido, produciendo un cortocircuito entre el electrolito y la

cuba, aumentando la temperatura, y por tanto, arde o estalla el condensador consecuentemente.

Existen varios tipos, según su segunda armadura y electrolito empleados.

Condensadores de aluminio

Es el tipo normal. La cuba es de aluminio y el electrolito una disolución de ácido bórico. Funciona

bien a bajas frecuencias, pero presenta pérdidas grandes a frecuencias medias y altas. Se emplea en

fuentes de alimentación y equipos de audio. Muy utilizado en fuentes de alimentación conmutadas.

Condensadores de tantalio (tántalos)

Es otro condensador electrolítico, pero emplea tantalio en lugar de aluminio. Consigue corrientes

de pérdidas bajas, mucho menores que en los condensadores de aluminio. Suelen tener mejor

relación capacidad/volumen.

Condensadores bipolares (para corriente alterna)

Están formados por dos condensadores electrolíticos en serie inversa, utilizados en caso de que la

corriente pueda invertirse. Son inservibles para altas frecuencias.

Condensadores de poliéster o Mylar

Está formado por láminas delgadas de poliéster sobre las que se deposita aluminio, que forma las

armaduras. Se apilan estas láminas y se conectan por los extremos. Del mismo modo, también se

encuentran condensadores de policarbonato y polipropileno.

Condensadores de poliestireno

También conocidos comúnmente como Styroflex (marca registrada de Siemens). Otro tipo de

condensadores de plástico, muy utilizado en radio, por disponer de coeficiente de temperatura

inverso a las bobinas de sintonía, logrando de este modo estabilidad en los circuitos resonantes.

Condensadores cerámicos

Utiliza cerámicas de varios tipos para formar el dieléctrico. Existen diferentes tipos formados por

una sola lámina de dieléctrico, pero también los hay formados por láminas apiladas. Dependiendo

del tipo, funcionan a distintas frecuencias, llegando hasta las microondas.

Aplicación

El capacitor es un componente ampliamente utilizado en circuitos eléctricos y, sobre todo,

imprescindible en cualquier circuito electrónico. Los condensadores suelen usarse para:

Baterías, por su cualidad de almacenar energía.

Memorias, por la misma cualidad.

Filtros.

Fuentes de alimentación.

Adaptación de impedancias, haciéndolas resonar a una frecuencia dada con otros componentes.

Demodular AM, junto con un diodo.

Osciladores de todos los tipos.

El flash de las cámaras fotográficas.

Tubos fluorescentes.

Compensación del factor de potencia.

Arranque de motores monofásicos de fase partida.

Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión.

Identificación

Código de colores

Código 101

El código 101 es muy utilizado en capacitores cerámicos. Muchos de ellos que tienen su valor

impreso, como los de valores de 1 µF o más.

Ejemplo: 47 µF, 100 µF, 22 µF, etc.

Para capacitores de menos de 1 µF, la unidad de medida es el pF (picoFaradio) y se expresa con

una cifra de 3 números. Los dos primeros números expresan su significado por sí mismos, pero el

tercero expresa el valor multiplicador de los dos primeros. Ver la siguiente tabla.

Un capacitor que tenga impreso el número 103 significa que su valor es:

10 + 000 pF = 10,000 pF.

El significado del tercer número se muestra en la tabla siguiente:

Después del tercer número aparece muchas veces una letra que indica la tolerancia del capacitor

expresada en porcentaje (algo parecido a la tolerancia en los resistores).

Ejemplo: Un capacitor tiene impreso lo siguiente:

a) 104H

104 significa 10 + 4 ceros = 10,000 pF

H = +/- 3% de tolerancia.

b) 474J

474 significa 47 + 4 ceros = 470,000 pF,

J = +/- 5% de tolerancia.

470.000pF = 470nF = 0.47µF

* Algunos capacitores tienen impreso directamente sobre ellos el valor de 0.1 o 0.01, lo que significa 0.1

µF o 0.01 µF

Código de letras

c. Completar la siguiente guía en base al material teórico.

i. ¿Qué es un capacitor?

ii. Dibuja un capacitor simple indicando sus partes

iii. Dibuja el símbolo general del capacitor

iv. Dibuja el símbolo de los capacitores polarizados

v. ¿Cómo funciona el capacitor?

vi. ¿De qué depende la capacitancia?

vii. Elabora un mapa conceptual de los tipos de capacitores.

viii. ¿Cómo se comporta la energía almacenada con respecto a la tensión?

ix. ¿Cómo se comporta las capacitancias en serie?

x. ¿Cómo se comporta las capacitancias en paralelo?

xi. ¿Qué ocurre en un capacitor si la distancia entre placas aumenta?

LETRA Tolerancia

"M" +/- 20%

"K" +/- 10%

"J" +/- 5%

xii. ¿Qué ocurre en un capacitor si varía la sección de las placas?

xiii. ¿Cómo se comporta un capacitor en corriente continua?

xiv. ¿Cuáles son las características más importantes de un capacitor?

xv. Describir el código de colores

xvi. Describir el código 101

xvii. Describir el código de letras

6. Indicadores de evaluación:

a. Presenta completa la guía de trabajo. 1p.

b. Define capacitor aplicado a la electrónica. 1p.

c. Define las características principales que definen a un capacitor. 1p.

d. Explica el funcionamiento de los capacitores. 1p.

e. Clasifica los capacitores en un mapa conceptual. 1p.

f. Explica el comportamiento de un capacitor en corriente continua. 1p.

g. Interpreta el código 101 en la identificación de los capacitores. 1p.

h. Interpreta el código de letras en la identificación de los capacitores. 1p.

i. Determina la capacitancia equivalente en la asociación de capacitores en serie. 1p.

j. Determina la capacitancia equivalente en la asociación de capacitores en paralelo. 1p.