Como hemos indicado un condensador está formado por dos placas o armaduras conductoras muy próximos, separados por un dieléctrico o el vacío.

Se llama capacidad (C) de un condensador a la relación, normalmente constante, que existe entre la cantidad de carga eléctrica que almacena en una de sus armaduras en un momento determinado (Q) y la diferencia de potencial de ésta, respecto de la otra armadura (), por tanto:[7]​[8]​.

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.

Por tanto, un condensador con más capacidad almacenará más carga bajo el mismo potencial. Por otro lado, un condensador con una determinada capacidad almacenará más carga cuanto mayor sea el voltaje aplicado, siempre teniendo en cuenta que todo condensador tiene un voltaje de trabajo máximo por encima del cual se puede dañar.[7]​ Por tanto hay un máximo de carga almacenable.[7]​.

Experimentalmente se ha determinado que al introducir un dieléctrico homogéneo de constante dieléctrica , entre las armaduras de un condensador cargado y aislado, que se halla a un potencial V, la diferencia de potencial entre sus placas se hace 1/K veces menor, , con lo que la capacidad del condensador.

es ahora K veces mayor que sin dieléctrico.[8]​.

El efecto que produce el dieléctrico, es posible justificarlo, si admitimos que, aunque globalmente el dieléctrico es material neutro, en su interior o en la superficie del mismo, aparecen las cargas de polarización.[8]​ En el caso de un dieléctrico homogéneo, sólo hay cargas de polarización en las superficies de éste.[8]​ Habrá carga positiva en la superficie del dieléctrico adyacente a la placa del condensador cargada negativamente y carga negativa en la superficie del dieléctrica adyacente a la placa del condensador cargada positivamente.[8]​ Las cargas de polarización están ligadas al material dieléctrico y no pueden salir del mismo, a diferencia de las cargas de las armaduras del condensador, que llegan y salen desde el circuito, por ser cargas libres.[8]​.

Por tanto, el dieléctrico permite almacenar más energía ya que esta es necesaria para producir la polarización del dieléctrico, pues hay que realizar un trabajo para conseguir la polarización de las moléculas y modificar su orientación. Esta energía es devuelta al circuito, cuando se descarga el condensador.[8]​.

Para hayar la energía almacenada en un condensador, cuando éste se conecta a una pila de potencial V, hay que determinar el trabajo que hace la pila para cargar las placas con cargas y . [8]​ El trabajo elemental de llevar una carga hasta la armadura que tiene potencial V es , por lo tanto el trabajo total que realiza la pila, igual a la energía que acumula el condensador, es la suma de todos los trabajos elementales, que se calcula mediante integración[8]​.

Como por la definición de capacidad del condensador obtenemos[8]​.

Esta energía puede ser extraída del condensador conectándolo a un circuito, para descargarlo a través del mismo.[8]​.

Este hecho es aprovechado para la fabricación de memorias, en las que se aprovecha la capacidad que aparece entre la puerta y el canal de los transistores MOS para ahorrar componentes.

Al conectar un condensador en serie con una resistencia a una fuente de tensión eléctrica (o comúnmente, fuente de alimentación), la corriente empieza a circular por ambos. El condensador va acumulando carga entre sus placas. Cuando el condensador se encuentra totalmente cargado, deja de circular corriente por el circuito. Si se quita la fuente y se coloca el condensador y la resistencia en serie, las cargas empiezan a fluir de una de las placas del condensador a la otra a través de la resistencia, hasta que la carga o energía almacenada en el condensador es nula. En este caso, la corriente circulará en sentido contrario al que circulaba mientras el condensador se estaba cargando.

Donde:.

En CA, un condensador ideal ofrece una resistencia al paso de la electricidad que recibe el nombre de reactancia capacitiva, X, cuyo valor viene dado por la inversa del producto de la pulsación () por la capacidad, C:.

Si la pulsación se expresa en radianes por segundo (rad/s) y la capacidad en faradios (F), la reactancia resultará en ohmios.

De acuerdo con la ley de Ohm, la corriente alterna que circule por el condensador se adelantará 90° () respecto a la tensión aplicada.

Los condensadores pueden asociarse en serie, paralelo o de forma mixta. En estos casos, la capacidad equivalente resulta ser para la asociación en serie:.

y para la asociación en paralelo:.

Es decir, el sumatorio de todas las capacidades de los condensadores conectados en paralelo.

Es fácil demostrar estas dos expresiones, para la primera solo hay que tener en cuenta que la carga almacenada en las placas es la misma en ambos condensadores (se tiene que inducir la misma cantidad de carga entre las placas y por tanto cambia la diferencia de potencial para mantener la capacitancia de cada uno), y por otro lado en la asociación en "paralelo", se tiene que la diferencia de potencial entre ambas placas tiene que ser la misma (debido al modo en el que están conectados), así que cambiará la cantidad de carga. Como esta se encuentra en el numerador () la suma de capacidades será simplemente la suma algebraica.

También vale recordar que el cálculo de la capacidad equivalente en paralelo es similar al cálculo de la resistencia de dos dispositivos en serie, y la capacidad o capacitancia en serie se calcula de forma similar a la resistencia en paralelo.

Un condensador variable es en el cual se puede cambiar el valor de su capacidad. En el caso de un condensador plano, la capacidad puede expresarse por la siguiente ecuación:.

donde:.

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

Otro tipo de condensador variable se presenta en los diodos Varicap.

Contenido

El condensador ideal (figura 1) puede definirse a partir de la siguiente ecuación diferencial:.

donde C es la capacidad, u(t) es la función diferencia de potencial aplicada a sus terminales e i(t) la corriente resultante que circula.

Comportamiento en corriente continua

Un condensador real en CC se comporta prácticamente como uno ideal, es decir, 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 diferencia de potencial en sus bornes (ver circuitos serie RL y RC).

Comportamiento en corriente alterna

Al conectar una CA sinusoidal v(t) a un condensador circulará una corriente i(t), también sinusoidal, que lo cargará, originando en sus bornes una caída de tensión, -v(t), cuyo valor absoluto puede demostrarse que es igual al de v(t). Todo lo anterior, una vez alcanzado el régimen estacionario. Al decir que por el condensador «circula» una corriente, se debe puntualizar que, en realidad, dicha corriente nunca atraviesa su dieléctrico. Lo que sucede es que el condensador se carga y descarga al ritmo de la frecuencia de v(t), por lo que la corriente circula externamente entre sus armaduras. Esto hace referencia a la corriente de conducción pero, en el interior del dieléctrico podemos hablar de la corriente de desplazamiento.

El fenómeno físico del comportamiento del condensador en CA se puede observar en la figura 2. Entre los 0° y los 90° i(t) va disminuyendo desde su valor máximo positivo a medida que aumenta su tensión de carga v(t), llegando a ser nula cuando alcanza el valor máximo negativo a los 90°, puesto que la suma de tensiones es cero (v(t)+ v(t) = 0) en ese momento. Entre los 90° y los 180° v(t) disminuye, y el condensador comienza a descargarse, disminuyendo por lo tanto v(t). En los 180° el condensador está completamente descargado, alcanzando i(t) su valor máximo negativo. De los 180° a los 360° el razonamiento es similar al anterior.

De todo lo anterior se deduce que la corriente queda adelantada 90° respecto de la tensión aplicada. Considerando, por lo tanto, un condensador C, como el de la figura 1, al que se aplica una tensión alterna de valor:.

De acuerdo con la ley de Ohm circulará una corriente alterna, adelantada 90° () respecto a la tensión aplicada (figura 4), de valor:.

donde . Si se representa el valor eficaz de la corriente obtenida en forma polar:.

Y operando matemáticamente:.

Por lo tanto, en los circuitos de CA, un condensador ideal se puede asimilar a una magnitud compleja sin parte real y parte imaginaria negativa:.

En el condensador real, habrá que tener en cuenta la resistencia de pérdidas de su dieléctrico, R, pudiendo ser su circuito equivalente, o modelo, el que aparece en la figura 4a) o 4b) dependiendo del tipo de condensador y de la frecuencia a la que se trabaje, aunque para análisis más precisos pueden utilizarse modelos más complejos que los anteriores.

Podemos clasificar los condensadores según si tienen o no polarización:[7]​.

La capacidad de un condensador depende de la constante dieléctrica del material que está entre las placas.[8]​ A la derecha se presenta tabla que muestra la constante dieléctrica de distintos materiales usados para la elaboración de condensadores:[8]​[9]​.

Analicemos algunos condensadores de distintos tipos de materiales.

Los condensadores suelen usarse para:.

Como hemos indicado un condensador está formado por dos placas o armaduras conductoras muy próximos, separados por un dieléctrico o el vacío.

Se llama capacidad (C) de un condensador a la relación, normalmente constante, que existe entre la cantidad de carga eléctrica que almacena en una de sus armaduras en un momento determinado (Q) y la diferencia de potencial de ésta, respecto de la otra armadura (), por tanto:[7]​[8]​.

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.

Por tanto, un condensador con más capacidad almacenará más carga bajo el mismo potencial. Por otro lado, un condensador con una determinada capacidad almacenará más carga cuanto mayor sea el voltaje aplicado, siempre teniendo en cuenta que todo condensador tiene un voltaje de trabajo máximo por encima del cual se puede dañar.[7]​ Por tanto hay un máximo de carga almacenable.[7]​.

Experimentalmente se ha determinado que al introducir un dieléctrico homogéneo de constante dieléctrica , entre las armaduras de un condensador cargado y aislado, que se halla a un potencial V, la diferencia de potencial entre sus placas se hace 1/K veces menor, , con lo que la capacidad del condensador.

es ahora K veces mayor que sin dieléctrico.[8]​.

El efecto que produce el dieléctrico, es posible justificarlo, si admitimos que, aunque globalmente el dieléctrico es material neutro, en su interior o en la superficie del mismo, aparecen las cargas de polarización.[8]​ En el caso de un dieléctrico homogéneo, sólo hay cargas de polarización en las superficies de éste.[8]​ Habrá carga positiva en la superficie del dieléctrico adyacente a la placa del condensador cargada negativamente y carga negativa en la superficie del dieléctrica adyacente a la placa del condensador cargada positivamente.[8]​ Las cargas de polarización están ligadas al material dieléctrico y no pueden salir del mismo, a diferencia de las cargas de las armaduras del condensador, que llegan y salen desde el circuito, por ser cargas libres.[8]​.

Por tanto, el dieléctrico permite almacenar más energía ya que esta es necesaria para producir la polarización del dieléctrico, pues hay que realizar un trabajo para conseguir la polarización de las moléculas y modificar su orientación. Esta energía es devuelta al circuito, cuando se descarga el condensador.[8]​.

Para hayar la energía almacenada en un condensador, cuando éste se conecta a una pila de potencial V, hay que determinar el trabajo que hace la pila para cargar las placas con cargas y . [8]​ El trabajo elemental de llevar una carga hasta la armadura que tiene potencial V es , por lo tanto el trabajo total que realiza la pila, igual a la energía que acumula el condensador, es la suma de todos los trabajos elementales, que se calcula mediante integración[8]​.

Como por la definición de capacidad del condensador obtenemos[8]​.

Esta energía puede ser extraída del condensador conectándolo a un circuito, para descargarlo a través del mismo.[8]​.

Este hecho es aprovechado para la fabricación de memorias, en las que se aprovecha la capacidad que aparece entre la puerta y el canal de los transistores MOS para ahorrar componentes.

Al conectar un condensador en serie con una resistencia a una fuente de tensión eléctrica (o comúnmente, fuente de alimentación), la corriente empieza a circular por ambos. El condensador va acumulando carga entre sus placas. Cuando el condensador se encuentra totalmente cargado, deja de circular corriente por el circuito. Si se quita la fuente y se coloca el condensador y la resistencia en serie, las cargas empiezan a fluir de una de las placas del condensador a la otra a través de la resistencia, hasta que la carga o energía almacenada en el condensador es nula. En este caso, la corriente circulará en sentido contrario al que circulaba mientras el condensador se estaba cargando.

Donde:.

En CA, un condensador ideal ofrece una resistencia al paso de la electricidad que recibe el nombre de reactancia capacitiva, X, cuyo valor viene dado por la inversa del producto de la pulsación () por la capacidad, C:.

Si la pulsación se expresa en radianes por segundo (rad/s) y la capacidad en faradios (F), la reactancia resultará en ohmios.

De acuerdo con la ley de Ohm, la corriente alterna que circule por el condensador se adelantará 90° () respecto a la tensión aplicada.

Los condensadores pueden asociarse en serie, paralelo o de forma mixta. En estos casos, la capacidad equivalente resulta ser para la asociación en serie:.

y para la asociación en paralelo:.

Es decir, el sumatorio de todas las capacidades de los condensadores conectados en paralelo.

Es fácil demostrar estas dos expresiones, para la primera solo hay que tener en cuenta que la carga almacenada en las placas es la misma en ambos condensadores (se tiene que inducir la misma cantidad de carga entre las placas y por tanto cambia la diferencia de potencial para mantener la capacitancia de cada uno), y por otro lado en la asociación en "paralelo", se tiene que la diferencia de potencial entre ambas placas tiene que ser la misma (debido al modo en el que están conectados), así que cambiará la cantidad de carga. Como esta se encuentra en el numerador () la suma de capacidades será simplemente la suma algebraica.

También vale recordar que el cálculo de la capacidad equivalente en paralelo es similar al cálculo de la resistencia de dos dispositivos en serie, y la capacidad o capacitancia en serie se calcula de forma similar a la resistencia en paralelo.

Un condensador variable es en el cual se puede cambiar el valor de su capacidad. En el caso de un condensador plano, la capacidad puede expresarse por la siguiente ecuación:.

donde:.

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

Otro tipo de condensador variable se presenta en los diodos Varicap.

Contenido

El condensador ideal (figura 1) puede definirse a partir de la siguiente ecuación diferencial:.

donde C es la capacidad, u(t) es la función diferencia de potencial aplicada a sus terminales e i(t) la corriente resultante que circula.

Comportamiento en corriente continua

Un condensador real en CC se comporta prácticamente como uno ideal, es decir, 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 diferencia de potencial en sus bornes (ver circuitos serie RL y RC).

Comportamiento en corriente alterna

Al conectar una CA sinusoidal v(t) a un condensador circulará una corriente i(t), también sinusoidal, que lo cargará, originando en sus bornes una caída de tensión, -v(t), cuyo valor absoluto puede demostrarse que es igual al de v(t). Todo lo anterior, una vez alcanzado el régimen estacionario. Al decir que por el condensador «circula» una corriente, se debe puntualizar que, en realidad, dicha corriente nunca atraviesa su dieléctrico. Lo que sucede es que el condensador se carga y descarga al ritmo de la frecuencia de v(t), por lo que la corriente circula externamente entre sus armaduras. Esto hace referencia a la corriente de conducción pero, en el interior del dieléctrico podemos hablar de la corriente de desplazamiento.

El fenómeno físico del comportamiento del condensador en CA se puede observar en la figura 2. Entre los 0° y los 90° i(t) va disminuyendo desde su valor máximo positivo a medida que aumenta su tensión de carga v(t), llegando a ser nula cuando alcanza el valor máximo negativo a los 90°, puesto que la suma de tensiones es cero (v(t)+ v(t) = 0) en ese momento. Entre los 90° y los 180° v(t) disminuye, y el condensador comienza a descargarse, disminuyendo por lo tanto v(t). En los 180° el condensador está completamente descargado, alcanzando i(t) su valor máximo negativo. De los 180° a los 360° el razonamiento es similar al anterior.

De todo lo anterior se deduce que la corriente queda adelantada 90° respecto de la tensión aplicada. Considerando, por lo tanto, un condensador C, como el de la figura 1, al que se aplica una tensión alterna de valor:.

De acuerdo con la ley de Ohm circulará una corriente alterna, adelantada 90° () respecto a la tensión aplicada (figura 4), de valor:.

donde . Si se representa el valor eficaz de la corriente obtenida en forma polar:.

Y operando matemáticamente:.

Por lo tanto, en los circuitos de CA, un condensador ideal se puede asimilar a una magnitud compleja sin parte real y parte imaginaria negativa:.

En el condensador real, habrá que tener en cuenta la resistencia de pérdidas de su dieléctrico, R, pudiendo ser su circuito equivalente, o modelo, el que aparece en la figura 4a) o 4b) dependiendo del tipo de condensador y de la frecuencia a la que se trabaje, aunque para análisis más precisos pueden utilizarse modelos más complejos que los anteriores.

Podemos clasificar los condensadores según si tienen o no polarización:[7]​.

La capacidad de un condensador depende de la constante dieléctrica del material que está entre las placas.[8]​ A la derecha se presenta tabla que muestra la constante dieléctrica de distintos materiales usados para la elaboración de condensadores:[8]​[9]​.

Analicemos algunos condensadores de distintos tipos de materiales.

Los condensadores suelen usarse para:.