Al movimiento de las cargas eléctricas dentro de un objeto es a lo

En el sistema internacional (S.I.) la unidad para la capacidad es el Faradio (Faraday) F:
Al movimiento de las cargas eléctricas dentro de un objeto es a lo que se denomina
1Faradio = 1Faraday = 1F = 1
conducción eléctrica. Los diferentes materiales y sustancias se pueden clasificar según
C
V
Al igual que el Culombio (Coulomb), el Faradio (Faraday) es una unidad muy grande,
la movilidad de las cargas en su interior, así:
facilidad. (p.e: metales, disoluciones iónicas)
por eso es muy frecuente utilizar submúltiplos, y nos encontramos condensadores con
!
capacidades del orden del µF= 10-6 F ó del pF=10-12 F.
Aislante (o dieléctrico): Es un material en el que las cargas son relativamente
En circuitos eléctricos se representa por el símbolo:
Conductor: Es un material en el que ciertas cargas pueden moverse con relativa
inmóviles. (p. e: papel, vidrio, caucho).
No todos los conductores conducen con la misma facilidad, ni todos los aislantes lo son
en igual medida. Ciertos materiales, se encuentran a medio camino entre los
conductores y los aislantes. Ahí, es donde se encuentran los conocidos como
semiconductores, en los que ciertamente hay cargas que se pueden mover, pero en
número mucho menor que en el caso de los llamados conductores.
Volvamos a la definición del condensador, a los dos conductores que forman el
condensador se les denomina placas del condensador. Según la forma que tengan dichas
placas podemos encontrarnos con condensadores planos, cilíndricos,...
Por otra parte, es un hecho conocido que la capacidad de los condensadores aumenta si
2.5 CONDENSADORES. CAPACIDAD
entre las placas del condensador se coloca un material aislante (o dieléctrico).
La carga en un condensador no se puede aumentar de forma indefinida, ya que al
Supongamos dos conductores, inicialmente neutros, en los que se traslada carga de uno
a otro. A medida que se desarrolla este proceso, los conductores se van cargando, y se
establece una diferencia de potencial entre ellos. Al cociente entre la carga trasladada
(Q) y la diferencia de potencial (V) resultante se denomina capacidad (C ) de los
conductores:
aumentar la carga, aumenta proporcionalmente el potencial eléctrico, y por
consiguiente, el campo eléctrico que aparece entre las placas del condensador. Así,
hasta que llega un momento en el que el campo eléctrico es tan alto que se produce una
descarga eléctrica en el material aislante que separa las placas del condensador,
haciéndose momentáneamente conductor, de forma que el condensador se descarga.
C=
Q
V
(1)
La capacidad así definida, aunque no lo parezca, es independiente de la carga (Q)
trasferida. Es una magnitud que depende de la forma geométrica de los conductores y de
!
su distancia de separación. Llegados a este punto ya estamos en condiciones de definir
Este fenómeno es fácilmente observable en la naturaleza. Durante las tormentas las
nubes y el suelo (la tierra) actúan como las placas de un gigantesco condensador, las
nubes cargadas negativamente y la tierra situada en la vertical bajo la nube cargada
positivamente. Cuando esta carga aumenta en exceso se produce un fenómeno de
descarga espontáneo que es lo que conocemos como rayo.
lo que es un condensador:
Un condensador es un dispositivo formado por dos conductores aislados entre sí y
cargados con una carga q de diferente signo cada uno de ellos. Por lo tanto, la capacidad
Un condensador, cuando está cargado, almacena energía eléctrica (E), que viene dada
por la expresión:
1
E = CV 2
2
del condensador viene dada por la expresión (1):
C=
Q
V
además, haciendo uso de la ecuación (1) se tiene que:
1
1 Q2 1
= QV
! E = CV 2 =
2
2 C 2
Es decir, es un dispositivo capaz de almacenar carga. En el momento que pongamos en
contacto eléctrico los dos conductores que forman el condensador, éste se descargaría.
!
!
(2)
Está energía se puede utilizar conectando el condensador cargado a un circuito eléctrico.
suma de las diferencias de potencial que tenemos en cada condensador, por lo que se
Este hecho, junto con otras propiedades hacen que los condensadores tengan muchas
tiene que:
Vad = Vab + Vbc + Vcd
aplicaciones y que formen parte de los componentes de multitud de equipos
electrónicos.
Además, teniendo en cuenta la ecuación (1), para cada condensador se tiene:
!
2.6 ASOCIACIÓN DE CONDENSADORES
C1 =
q
Vab
" Vab =
q
C1
C2 =
q
Vbc
" Vbc =
q
C2
C3 =
q
Vcd
" Vcd =
q
C3
!
Vamos a estudiar dos tipos de asociaciones de condensadores: condensadores en serie, y
condensadores en paralelo. Cuando tenemos varios condensadores, en serie o paralelo,
actúan como (equivalen a) un único condensador de una capacidad que llamamos
equivalente. En lo que sigue, vamos a ver como se calcula la capacidad equivalente
(Ceq) cuando tenemos condensadores asociados en serie y en paralelo.
Condensadores en Serie:
(4)
!
y análogamente para el condensador equivalente:
!
Ceq =
q
Vad
" Vad =
q
Ceq
(5)
Finalmente, sustituyendo las ecuaciones (4) y (5) en (3) se obtiene:
!
Los condensadores están conectados en serie cuando están uno a continuación del otro.
En la figura aparecen tres condensadores conectados en serie:
(3)
1
1
1
1
= +
+
Ceq C1 C2 C3
(6)
Es decir, el inverso de la capacidad equivalente de los condensadores en SERIE es
la suma de los inversos de las capacidades de cada condensador.
!
Condensadores en Paralelo:
Los condensadores están conectados en paralelo cuando tienen los extremos de un lado
todos conectados entre sí y lo mismo los extremos del otro lado. En la figura aparecen
tres condensadores conectados en paralelo:
que tienen que ser equivalentes a un único condensador:
Cuando tenemos condensadores en serie todos y cada uno de ellos tienen la misma
carga (q). Mientras que la diferencia de potencial total entre los extremos (Vad) es la
que, al igual que en caso de condensadores en serie, tienen que ser equivalentes a un
único condensador:
Preguntas de Repaso:
1- ¿Cómo se obtiene la carga (q) acumulada en un condensador en función de su
capacidad (C) y de la diferencia de potencial (V) entre las placas del condensador?
2-¿Cuál es la unidad en el sistema internacional para medir las capacidades de los
Cuando tenemos condensadores en paralelo, todos ellos tienen la misma diferencia de
potencial (Vab). Mientras que carga total (q) almacenada es la suma de las cargas que
tenemos en cada condensador, por lo que se tiene que:
q = q1 + q2 + q3
q1
Vab
" q1 = C1 # Vab
C2 =
q2
Vab
" q2 = C2 # Vab
C3 =
q3
Vab
" q3 = C3 # Vab
!
4-¿Cómo se calcula la capacidad equivalente de condensadores en paralelo?
5- Dados dos condensadores de 3µF y 9µF, respectivamente, conectados en serie,
¿cuánto es su capacidad equivalente?
(8)
6- Dados dos condensadores de 2µF y 5µF respectivamente, conectados en paralelo,
¿cuánto es su capacidad equivalente?
!
y análogamente para el condensador equivalente:
!
Ceq =
q
Vab
" q = Ceq # Vab
(9)
Finalmente, sustituyendo las ecuaciones (8) y (9) en (7) se obtiene:
!
3- ¿ Cómo se calcula la capacidad equivalente de condensadores en serie?
(7)
Además, teniendo en cuenta la ecuación (1), para cada condensador se tiene:
! C1 =
condensadores?
Ceq = C1 + C2 + C3
(10)
Es decir, la capacidad equivalente de los condensadores en PARALELO es la suma
!
de las capacidades de cada condensador.