Un condensador es un
sistema pasivo que almacena carga y energía eléctrica al someterlo a una
diferencia de potencial entre sus placas.
La carga, q, almacenada en cada una de las placas
es proporcional a la diferencia de potencial, VC, entre las mismas y a la relación entre la carga y la
tensión se le denomina capacidad del condensador, C.
La historia acerca de la invención varía dependiendo de las versiones. Hay indicios que indican que un científico alemán llamado Ewald Georg von Kleist inventó el capacitor en noviembre de 1745. Algunos meses más tarde, Pieter van Musschenbroek, un profesor holandés de la Universidad de Leyden, desarrolló un aparato muy similar, conocido como la jarra Leyden, que por lo general se la considera el primer capacitor. Dado que Kleist no contaba con suficientes notas ni tampoco con la notoriedad de su colega holandés, por lo general se lo considera como un colaborador en la evolución del capacitor. Sin embargo con el paso del tiempo se le fue dando créditos a ambos por igual, ya que se demostró que sus investigaciones eran independientes.
La jarra Leyden era un dispositivos muy simple que consistía de un jarra de vidrio con agua hasta la mitad revestida por dentro y por fuera con un forro metálico. El vidrio actuaba como el dieléctrico, aunque por mucho tiempo se pensó que el agua era el elemento clave. Por lo general había un cable de metal o cadena que atravesaba un corcho en la parte de arriba de la jarra. La cadena se conectaba a un generador manual de electricidad estática. Una vez cargada, la jarra almacenaba dos cargas opuestas en equilibrio, hasta que éstas eran conectadas a través de un cable metálico produciendo un chispa.
Benjamin Franklin, realizando experimentos con la jarra de Leyden, descubrió que una pieza de vidrio plano servía de igual manera que la jarra de Leyden; creando así el capacitor plano o cuadrado de Franklin.
Años más tarde el químico británico, Michael Faraday, fue el primero en darle una utilidad práctica al capacitor, almacenando electrones no utilizados de sus experimentos almacenados en grandes barriles.
Los desarrollos de Faraday son los que permitieron décadas más tarde distribuir energía eléctrica a grandes distancias. Por lo tanto en honor a los logros de Michael Faraday en el campo de la electricidad, la unidad con la que se mide la capacidad de los capacitores, o capacitancia, se llamó Faradio.
HISTORIA DE LOS CAPACITORES
La historia acerca de la invención varía dependiendo de las versiones. Hay indicios que indican que un científico alemán llamado Ewald Georg von Kleist inventó el capacitor en noviembre de 1745. Algunos meses más tarde, Pieter van Musschenbroek, un profesor holandés de la Universidad de Leyden, desarrolló un aparato muy similar, conocido como la jarra Leyden, que por lo general se la considera el primer capacitor. Dado que Kleist no contaba con suficientes notas ni tampoco con la notoriedad de su colega holandés, por lo general se lo considera como un colaborador en la evolución del capacitor. Sin embargo con el paso del tiempo se le fue dando créditos a ambos por igual, ya que se demostró que sus investigaciones eran independientes.
La jarra Leyden era un dispositivos muy simple que consistía de un jarra de vidrio con agua hasta la mitad revestida por dentro y por fuera con un forro metálico. El vidrio actuaba como el dieléctrico, aunque por mucho tiempo se pensó que el agua era el elemento clave. Por lo general había un cable de metal o cadena que atravesaba un corcho en la parte de arriba de la jarra. La cadena se conectaba a un generador manual de electricidad estática. Una vez cargada, la jarra almacenaba dos cargas opuestas en equilibrio, hasta que éstas eran conectadas a través de un cable metálico produciendo un chispa.
Benjamin Franklin, realizando experimentos con la jarra de Leyden, descubrió que una pieza de vidrio plano servía de igual manera que la jarra de Leyden; creando así el capacitor plano o cuadrado de Franklin.
Años más tarde el químico británico, Michael Faraday, fue el primero en darle una utilidad práctica al capacitor, almacenando electrones no utilizados de sus experimentos almacenados en grandes barriles.
Los desarrollos de Faraday son los que permitieron décadas más tarde distribuir energía eléctrica a grandes distancias. Por lo tanto en honor a los logros de Michael Faraday en el campo de la electricidad, la unidad con la que se mide la capacidad de los capacitores, o capacitancia, se llamó Faradio.
En los circuitos que se han
analizado hasta este punto, se ha supuesto que todas las fem y resistencias son constantes (independientes del tiempo), por lo que todos los potenciales, intensidades de corrientes y potencias también son independientes del tiempo. Pero el simple acto de cargar o descargar un capacitor
presenta una situación en las que las intensidades de corrientes, voltajes y
potencias cambian con el tiempo.
Muchos dispositivos importantes incluyen circuitos
en los que se carga y
descarga alternativamente un capacitor. Entre ellos se encuentran los marca-pasos cardíacos, los semáforos intermitentes, las señales
direccionales de los automóviles y las unidades de destello electrónico. Por
consiguiente, es de gran importancia práctica comprender lo que ocurre en los
circuitos de este tipo.
CARGA DE UN CONDENSADOR
Un capacitor y una resistencia
están conectados en serie a una fuente fem. Si inicialmente el interruptor está
abierto la carga en el capacitor es cero, es decir, no existe ningún voltaje en
los extremos del
capacitor. Al pasar
el interruptor al
punto “a” fluye
una carga en el sentido
horario, de tal forma que el capacitor se empieza a cargar produciéndose una
diferencia de potencial que tiende a ser igual a la de la fuente a medida que
el tiempo transcurre y el flujo de carga
tiende a cero.
Cabe destacar que se emplean las siguientes ecuaciones para la carga de un condensador:
CONSTANTE DE
TIEMPO O TIEMPO DE RELAJACIÓN (TAO)
El producto RC que se encuentra en el exponente de las ecuaciones mostradas tiene unidades de tiempo y se conoce como constante de tiempo capacitiva (comúnmente se representa por el producto RC, que determina la razón con la cual el capacitor se carga.
DESCARGA DE UN CONDENSADOR
Si el interruptor ha permanecido por un largo período
de tiempo conectado en el punto “1” y se
cambia al punto “2” entonces, se tiene que el capacitor actúa como fuente y la
intensidad de corriente circula en dirección anti-horaria, disminuyendo su
magnitud en el circuito RC.
GRÁFICAS DE CARGA Y DESCARGA DEL CONDENSADOR
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EJERCICIOS DE CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR
EJERCICIOS DE CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR
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REFERENCIAS:
Circuitos RC. Robert L. Boylestad. Décima Edición (2011)
Guía de Circuitos RC. María Luz Castellanos (2008).
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