ARTICULO CONDENSADORES

ARTICULO CONDENSADORES

Los condensadores son componentes muy usados en electrónica en general, pero esto se hace más cierto, sobre todo, en la especialidad de radio.

Puede decirse que para la construcción de un equipo de radio son absolutamente necesarios los condensadores. Sin ellos no hubiera sido posible el desarrollo actual de esta rama de la electrónica.

En el presente artículo, vamos a disertar más profundamente sobre los pormenores relativos a estos componentes. Además del cálculo de las configuraciones serie y paralelo, vamos a ver algunos detalles sobre su construcción y sobre los tipos de materiales que se utilizan en su fabricación.

Hablaremos además del dieléctrico, y el porqué la composición de este elemento modifica la capacidad de este componente electrónico. Todo ello en los artículos que os presentamos a partir de ahora. ¿Nos sigues?

Aunque ya hemos estudiado el comportamiento de los condensadores tanto en circuitos de corriente continua como de corriente alterna, bien es verdad que hasta el momento no lo hemos dicho todo sobre ellos. Nos faltan ciertas particularidades que vamos a ir exponiendo a lo largo de este artículo y los siguientes.

La construcción de condensadores es algo que muchos radioaficionados realizan ellos mismos de forma manual. No es extraño encontrar condensadores variables caseros, los cuales se montan en las etapas de sintonía de los receptores, y que el radioaficionado fabrica con chapas extraídas de algún transformador viejo, con hojas de afeitar o con papel de aluminio y algún material aislante que hace las veces de dieléctrico. Sin embargo, al acometer una empresa como esa surge una pregunta... ¿Sabemos calcular la capacidad de un condensador en base a las características de los materiales empleados?

CÁLCULO DE CONDENSADORES

A estas alturas ya sabemos perfectamente como está constituido un condensador, tenemos una idea general bastante aproximada de su funcionamiento y también de cuáles son los factores que determinan su capacidad. Por lo tanto, a continuación vamos a indicar cual él la fórmula que nos va a permitir calcular el valor de la capacidad de un condensador plano o de placas paralelas, en función de los parámetros que ya conocemos por el estudio de artículos anteriores. Es la siguiente:

Como veremos posteriormente, la capacidad de un condensador dependerá, entre otros factores, del dieléctrico que se emplee en su construcción. Por ejemplo, un condensador tendrá una capacidad entre 5 y 8 veces mayor si el dieléctrico empleado en lugar de aire es mica, de unas 3,5 veces si es poliéster y de unas 170 veces o más si es dióxido de titanio puro. A este parámetro se le conoce como "constante dieléctrica" y se representa con la letra griega épsilon (ε). En la tabla siguiente anotamos la constante dieléctrica de algunas sustancias.

Para mayor claridad, vamos a ver un ejemplo de aplicación de la fórmula anterior. Supongamos que tenemos un condensador plano compuesto por dos placas paralelas de 4 cm2 cada una. Como dieléctrico vamos a usar mica, con una constante dieléctrica de por lo menos 5. El espesor del dieléctrico es de 0,3 mm, por lo que esta misma será la distancia entre placas. El cálculo lo realizaremos usando la fórmula mostrada anteriormente e incorporándole los datos que tenemos, de la siguiente manera:

Como hemos visto, resulta muy sencillo aplicar esta fórmula, aunque en principio parezca muy complicado. Si te has fijado bien en ella, te habrás dado cuenta de algo muy importante que ocurre en relación con la constante dieléctrica ε, la cual tiene un efecto multiplicador en la fórmula que estamos estudiando. ¿Que queremos decir con esto? Pues que la capacidad del condensador puede llegar a variar enormemente dependiendo del material usado como dieléctrico.

Por ejemplo, en el cálculo que hemos realizado anteriormente, si en vez de utilizar un dieléctrico de mica (5) hubiéramos usado uno de Titanato de Estroncio puro (310), nuestro condensador tendría una capacidad 62 veces mayor (310 dividido entre 5), con lo que alcanzaría un valor de 3.662 pF en vez de los 59 iniciales. Si no te lo crees solo tienes que realizar el cálculo con el nuevo dato. ¿Por qué ocurre este aumento tan desmesurado de la capacidad simplemente al cambiar el tipo de dieléctrico?. La razón hay que buscarla en la llamada "polarización inducida".

LA POLARIZACIÓN INDUCIDA

Vamos a hacer un experimento que nos va a servir para entender el concepto de "polarización inducida" en el dieléctrico de un condensador.

Para empezar, tomemos un condensador de placas paralelas que no disponga de dieléctrico, con lo cual el aire es el que actuará como tal, y conectémoslo a una batería (corriente continua). Como sabemos, el condensador se cargará con la tensión de la batería, una de las placas con carga positiva y la otra con carga negativa. Podremos dar fe de este hecho conectando un voltímetro a sus extremos nada más desconectar el condensador de la batería.

Acto seguido, y sin desconectar el voltímetro del condensador, introduzcamos entre sus placas un material dieléctrico. ¿Que pasa entonces? ¿Has visto lo que sucede?... Efectivamente... La tensión del condensador se reduce drásticamente.

Podemos pensar que esto ocurre porque parte de las cargas contenidas en las placas del condensador, de alguna manera han pasado al dieléctrico y se han anulado, quizás porque lo hemos puesto en contacto con dichas placas y el dieléctrico pudiera tener algunas cualidades conductoras. Sin embargo, esta idea la desechamos enseguida, ya que si ahora sacamos el dieléctrico de entre las placas de nuestro condensador, el voltímetro de nuevo nos vuelve a indicar la d.d.p. más alta que señaló al principio.

Si de forma repetitiva introducimos el dieléctrico otra vez entre las placas, de nuevo la d.d.p. del condensador vuelve a bajar, y si sacamos el dieléctrico la d.d.p. vuelve a subir. ¿Te parece extraño este comportamiento? ¿Tienes alguna explicación para ello?

La explicación está en la llamada "polarización inducida" del propio dieléctrico al estar sometido al campo eléctrico presente en el interior del condensador. Aunque el material que hayamos usado como dieléctrico sea un buen aislante, en él ocurre lo que se llama "polarización por redistribución de cargas". Este fenómeno es el responsable de que la d.d.p. en el condensador se reduzca al introducir un dieléctrico entre sus placas, y también de que el condensador adquiera una mayor capacidad de almacenamiento de cargas eléctricas.

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