Capacidad Eléctrica
Es la propiedad de los cuerpos conductores de acumular y mantener la carga eléctrica, y la medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencial eléctrico dado
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Generalidades
La capacidad eléctrica, se designa con la letra C y se mide por la relación entre la carga del conductor independiente y su potencial.
La fórmula citada permite establecer la unidad de capacidad que es igual a la unidad de carga sobre la unidad de potencial.
Prácticamente la carga se mide en culombios, el potencial en voltios, y la capacidad en faradios.
La capacidad de 1 faradio la posee un conductor tal que al comunicarle una carga de 1 culombio, aumenta su potencial en 1 voltio.
Capacidad de un condensador eléctrico
Condensador eléctrico
El condensador eléctrico, también conocido como capacitor eléctrico es el dispositivo destinado para acumular cargas eléctricas.
El condensador consta de dos placas metálicas (armaduras) separadas por un dieléctrico. Para cargar un condensador es necesario conectar sus armaduras a los polos de una máquina eléctrica. Las cargas de signos contrarios, acumuladas en las armaduras del condensador están unidas por el campo eléctrico. Las placas del condensador colocadas una cerca de la otra, se influyen mutuamente, obteniéndose en estas una gran carga eléctrica, con una relativamente pequeña diferencia de potencial entre las armaduras.
La capacidad de un condensador es la relación entre la carga del condensador y la diferencia de potencial entre sus armaduras:
La capacidad de un condensador crece si, se aumenta la superficie de las armaduras o se acercan una a otra.
Sobre la capacidad del condensador influye también el material del dieléctrico. Cuanto mayor es la constante dieléctrica o permitividad tanto mayor es la capacidad del condensador, en comparación con la capacidad del condensador cuyo dieléctrico fuera el vacío (aire). Al elegir un dieléctrico hay que tratar de que este disponga de gran rigidez dieléctrica (buenas cualidades aislantes). Un mal dieléctrico conduce a una descarga disruptiva y el condensador se descargará. Un dieléctrico imperfecto dará lugar a la fuga de de la corriente eléctrica a través del mismo y a la descarga paulatina del condensador.
Las extensas líneas de transmisión de alta tensión se pueden considerar como armaduras peculiares de un condensador. Es necesario considerar la capacidad de un condensador no solo con respecto a otro conductor, sino también con respecto a la tierra, paredes de edificios y objetos circundantes. Los cables submarinos y subterráneos poseen una capacidad considerable por la disposición próxima de los conductores de corriente entre sí.
Tipos de condensadores
Los condensadores se clasifican atendiendo a su capacidad.
Condensadores de capacidad constante o fijos
Son aquellos, cuyas capacidades no pueden ser variadas. Los condensadores de capacidad constante más difundidos constan de hojas metálicas muy finas con una junta de papel parafinado o de mica entre éstas.
Para aumentar la capacidad (el área de las placas del condensador), se toman con frecuencia varias hojas y se unen en dos grupos que entran uno en otro, estando separados por un dieléctrico. A veces se toman también dos láminas largas, se coloca entre éstas y por fuera un papel parafinado y después todo eso se arrolla en un paquete compacto o en un tubo.
Los condensadores de gran capacidad se colocan, frecuentemente en una caja metálica y se llenan de parafina
Condensadores de capacidad variable
Son aquellos cuya capacidad se puede variar. El condensador de capacidad variable más sencillo consta de varias (raramente una) mitades de disco (semidiscos) de cobre o de aluminio, fijas y conectadas entre sí eléctricamente.
Otro grupo de semejantes mitades de discos está montado sobre un eje común. Al hacer girar el eje, cada una de las mitades de discos fijadas sobre este se inserta entre dos mitades inmóviles. Haciendo girar el eje y cambiando de tal modo la disposición mutua de las mitades móviles e inmóviles, podemos variar la capacidad del condensador.
Acoplamiento de condensadores
En los circuitos eléctricos en general se colocan más de un condensador, y esto da lugar a distinto tipo de acoplamiento o conexión de condensadores. Estos acoplamientos pueden ser serie y paralelo.
Acoplamiento o conexión serie de condensadores
El acoplamiento serie de condensadores se muestra a continuación:
Si la armadura izquierda del primer condensador está cargada positivamente (+), debido a la inducción electromagnética, la armadura derecha del mismo obtendrá la carga negativa (-), que se desplazó de la armadura izquierda del segundo condensador, la cual a su vez, quedará cargada positivamente, etc.
La tensión aplicada a toda la batería de condensadores es igual a la suma de las tensiones en las armaduras de cada condensador: U=U1=U2=U3 Puesto que:
Por lo tanto:
Dividiendo por que obtenemos definitivamente:
De este modo cuando la conexión de condensadores es en serie, la magnitud inversa de la capacidad total es igual a la suma de las magnitudes inversas de la capacidad de cada uno de los condensadores. Cada condensador está conectado a una tensión menor que la de la red.
Acoplamiento o conexión paralelo de condensadores
Cuando la capacidad de los condensadores es pequeña, estos se conectan en paralelo:
Cuando los condensadores se conectan en paralelo, la tensión en las armaduras de cada uno de ellos es la misma. Por eso se puede escribir: U1=U2=U3=U La cantidad de electricidad (carga) de cada condensador será:
