Un condensador está formado por dos placas conductoras separadas por un material aislante. Al aplicar una diferencia de potencial entre las placas, el condensador almacena carga eléctrica de forma proporcional a la diferencia de potencial y a su capacidad. La capacidad de un condensador depende del área y distancia entre las placas y del material aislante. Los condensadores se utilizan para almacenar energía eléctrica de forma temporal.
2. Condensador eléctrico
Un condensador eléctrico (también conocido frecuentemente con el anglicismo
capacitor, proveniente del nombre equivalente en inglés) es un dispositivo pasivo,
utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un
campo eléctrico.12 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 la permitividad eléctrica del
vacío.3 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.
3. Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía
mecánicalatente, al ser introducido en un circuito, se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la
energía eléctricaque recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el periodo de
descarga.
4. HISTORIA
En octubre de 1745 Ewald Georg von Kleist, de Pomerania (Alemania), observó
que la carga eléctrica podía ser almacenada conectando por medio de un cable un
generador electrostático a un volumen de agua en el interior de una jarra, frasco o
botella de vidrio. La mano de Von Kleist y el agua actuaban como conductores, y
el frasco como un dieléctrico, esto es, aislante (aunque los detalles del
mecanismo fueron incorrectamente identificados en ese momento). Von Kleist
fue sacudido al tocar el alambre por una poderosa chispa, mucho más dolorosa
que la que se obtenía de un generador electrostático, por lo que dedujo
correctamente que la carga eléctrica se almacenaba en ese dispositivo.
5. Al año siguiente, el físico holandés Pieter van Musschenbroek inventó un
condensador similar que fue llamado botella de Leyden (por la Universidad de
Leiden donde trabajaba). También él quedó impresionado por la fuerza de la
descarga que este aparato proporcionaba, de forma que llegó a escribir que "no
padecería una segunda descarga por todo el reino de Francia."
6. 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 diferencia de potencial de 1 voltio, estas
adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.
7. 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
molecularentre las "placas". Así se consiguen capacidades del orden de cientos o
miles de faradios. Uno de estos condensadores se incorpora en el relojKinetic de
Seiko, con una capacidad de 1/3 de faradio, haciendo innecesaria la pila. También
se está utilizando en los prototipos de automóviles eléctricos.
El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente
fórmula:
8. : Capacitancia o capacidad.
{displaystyle Q_{1}}: Carga eléctrica almacenada en la placa 1.
{displaystyle V_{1}-V_{2}}: 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
{displaystyle Q_{2}=C(V_{2}-V_{1})=-C(V_{1}-V_{2})=-Q_{1},}
9. Energía almacenada
Cuando aumenta la diferencia de potencial entre sus terminales, el condensador
almacena carga eléctrica debido a la presencia de un campo eléctrico en su
interior; cuando esta disminuye, el condensador devuelve dicha carga al circuito.
Matemáticamente se puede obtener que la energía {displaystyle {mathcal {E}}},
almacenada por un condensador con capacidad {displaystyle C}, que es
conectado a una diferencia de potencial {displaystyle V_{1}-V_{2}}, viene dada
por:
10. Fórmula para cualesquiera valores de tensión
inicial y tensión final:
{displaystyle {mathcal {E}}=int _{q_{1}}^{q_{2}}Vmathrm {d} q=int
_{q_{1}}^{q_{2}}{frac {Q}{C}}mathrm {d} q={frac {Q^{2}}{2C}}={frac
{1}{2C}}(C(V_{2}-V_{1}))^{2}={frac {1}{2}}C(V_{2}-V_{1})^{2}}
Donde
{displaystyle q_{1}} es la carga inicial.
{displaystyle q_{2}} es la carga final.
{displaystyle V_{1}} es la tensión inicial.
{displaystyle V_{2}} es la tensión final.
