Capacitancia

 

La capacitancia es la capacidad de un componente o circuito para recoger o almacenar energía en forma de carga eléctrica.

Comprende la disposición de energía almacenada, que puede ser resultado del trabajo ejecutado por un capacitor, también denominado condensador, capaz de producir un campo eléctrico que actúa como contención de la carga eléctrica.

FÓRMULA PARA CALCULAR LA CAPACITANCIA.

Se define formalmente a través de la razón entre la carga almacenada Q y la diferencia de potencial entre las placas V:

C=Q/V

Donde:

• C es la capacitancia.
• Q la carga (cuya unidad es el coulomb).
• V que es el voltaje (Voltio).

La unidad empleada en el Sistema Internacional de Unidades (SI) para la capacitancia es el Faradio o Farad, en honor al físico inglés Michael Faraday (1792-1867).

Se trata de una unidad bastante grande, por lo que se emplean frecuentemente los submúltiplos:

• mili (m)= 1x10 a la -3
• micro=1x10 a la -6
• nano (n) =1x10 a la -9
• pico (p)=1x10 a la -12

CONSTANTE DIELÉCTRICA.

La constante dieléctrica o permitividad relativa (k), es una constante física adimensional (no tiene unidad) que describe como un campo eléctrico afecta un material. Hace referencia a una unidad macroscópica de un medio dieléctrio relacionándolo con la permitividad eléctrica del medio.

Puede ser calculada como:

Er=Cf/Ci

Donde:

• Ci es la capacidad en el vacío de un condensador de prueba.
• Cf la capacidad del condensador con el dieléctrico insertado entre sus placas.

El valor de k es afectado por muchos factores, como el pedo

molecular, la forma de la molécula, la dirección de sus enlaces (geometría de la molécula) o el tipo de interacciones que presente.

Cuando un material dieléctrico reemplaza el vacío entre los conductores, puede presentarse la polarización en el dieléctrico, permitiendo que se almacenen cargas adicionales.

La magnitud de la carga que se puede almacenar entre los conductores se conoce como capacidad eléctrica, y ésta depende de la constante dieléctrica del material existente entre los conductores, el tamaño, de la forma y la separación de los mismos.

Constante dieléctrica para diferentes materiales.

Material Dieléctrico	K
Vacío	1,0
Aire	1,00051
Teflón	2,1
Poliuretano	2,25
PET	3,1
Papel	4 - 6
Acetato de celulosa	1.3
Agua	78,5 1​

CONEXIÓN DE CAPACITORES EN SERIE.

La conexión de capacitores en serie signidica que dos o más capacitores están conectados en una línea donde, la placa positiva de un capacitor está conectada a la placa negativa del próximo capacitor. 

La corriente de carga (IC) que fluye a través de los capacitores será la misma, ya que únicamente tiene una ruta a seguir, esto se puede interpretar como una entrada y una salida.

CORRIENTE

Ya que los capacitores tienen la misma correinte, se puede expresar en forma de ecuación como:

I=I1=I2=I3=...In

CARGA ELÉCTRICA

Los capacitores almacenan la misma cantidad de carga eléctrica independientemente de la capacitancia, esto se debe a que la carga almacenada por una placa de cualquier capacitor debe provenir de la placa de su capacitor adyacente.

Por lo tanto:

Q1=Q2=Q3=...Qn

CAPACITANCIA EQUIVALENTE EN CAPACITORES EN SERIE.

La capacitancia equivalente es la capacidad de almacenamiento de energía total presente en los capacitores de un circuito, el valor total de los capacitores en serie es igual al recíproco de la suma de los recíprocos de las capacitancias.

1/C =1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... + 1/Cn

El capacitor equivalente sustituye a todos los capacitores conectados en serie.

VOLTAJE DE OPERACIÓN

En un arreglo capacitivo en serie, el voltaje es igual a la suma de los voltajes de operación.

VT=V0 + V1 + V2 + V3 +....+ Vn

CONEXIÓN DE CAPACITORES EN PARALELO.

La conexión de capacitores en paralelo significa que todas las terminales positivas están conectadas a un punto y las terminales negativas están conectadas a otro punto.

CAPACITANCIA EQUIVALENTE EN CAPACITORES EN PARALELO.

La capacitancia equivalente es la capacidad de almacenamiento de energía total presente en los capacitores de un circuito, el valor total de los capacitores en paralelo es igual a la suma de las capacitancias.

Ceq=C1 + C2 + C3 + ...+ Cn

CORRIENTE

El flujo de corriente de carga en el circuito se distribuye a todos los condensadores en el circuito, pero la corriente total de carga es igual a la suma de todas las corrientes de carga individuales de los condensadores en el circuito.

I=I1 + I2 + I3 + ... + In

VOLTAJE DE OPERACIÓN

El voltaje estará limitado por el voltaje de operación mínimo que se tenga en el arreglo capacitivo en paralelo.