Varios condensadores, pequeños componentes eléctricos cilíndricos, están soldados a esta placa base. PETER DAZELEY/GETTY IMÁGENES

En cierto modo, un condensador es un poco como una batería. Aunque funcionan de formas completamente diferentes, los condensadores y las baterías almacenan energía eléctrica. Si ha leído  Cómo funcionan las baterías, entonces sabe que una batería tiene dos terminales. Dentro de la batería, las reacciones químicas producen electrones en un terminal y el otro terminal los absorbe cuando creas un circuito. Un capacitor es mucho más simple que una batería, ya que no puede producir nuevos electrones, solo los almacena. Un condensador se llama así porque tiene la "capacidad" para almacenar energía.

Un condensador es un poco como una batería.

En este artículo, aprenderemos exactamente qué es un capacitor, qué hace y cómo se usa en electrónica. 

Los condensadores se pueden fabricar para cualquier propósito, desde el condensador de plástico más pequeño de su calculadora hasta un ultracondensador que puede alimentar un autobús de cercanías. Éstos son algunos de los diversos tipos de condensadores y cómo se utilizan.

• Aire: A menudo se utiliza en circuitos de sintonización de radio.
• Mylar: más comúnmente utilizado para circuitos temporizadores como  relojes, alarmas y contadores
• Vidrio: bueno para aplicaciones de alto voltaje
• Cerámica: se utiliza para fines de alta frecuencia, como antenas, rayos X y máquinas de resonancia magnética.
• Supercondensador: alimenta  coches eléctricos e híbridos

Dentro de un condensador, los terminales  se conectan a dos placas de metal  separadas por una sustancia no conductora o  dieléctrica. Puede  hacer fácilmente un condensador  con dos piezas de papel  de aluminio  y una hoja de papel (y algunos clips eléctricos). No será un capacitor particularmente bueno en términos de su capacidad de almacenamiento, pero funcionará.

En teoría, el dieléctrico puede ser cualquier sustancia no conductora. Sin embargo, para aplicaciones prácticas, se utilizan materiales específicos que mejor se adaptan a la función del condensador. Mica, cerámica, celulosa, porcelana, Mylar, teflón e incluso aire son algunos de los materiales no conductores utilizados. El dieléctrico dicta qué tipo de capacitor es y para qué es más adecuado. Según el tamaño y el tipo de dieléctrico, algunos capacitores son mejores para usos de alta frecuencia, mientras que otros son mejores para aplicaciones de alto voltaje.

Circuito del condensador

Cuando conecta un capacitor a una batería, esto es lo que sucede:

• La placa del capacitor que se conecta al terminal negativo de la batería acepta los electrones que produce la batería.
• La placa del capacitor que se conecta al terminal positivo de la batería pierde electrones hacia la batería.

Una vez cargado, el capacitor tiene el mismo  voltaje  que la batería (1,5 voltios en la batería significa 1,5 voltios en el capacitor). Para un condensador pequeño, la capacidad es pequeña. Pero los condensadores grandes pueden contener bastante carga. Puede encontrar condensadores tan grandes como latas de refresco que tienen suficiente carga para encender una linterna durante un minuto o más.

Incluso la naturaleza muestra el condensador en acción en forma de rayo. Una placa es la  nube, la otra placa es la tierra y el relámpago es la carga que se libera entre estas dos "placas". ¡Obviamente, un capacitor tan grande puede contener una carga enorme!

Digamos que conectas un condensador como este:

Este diagrama muestra cómo se conecta un condensador a una batería.

Aquí tienes una batería, una bombilla y un condensador. Si el capacitor es bastante grande, lo que notará es que, cuando conecte la batería, la bombilla se encenderá a medida que la corriente fluya de la  batería  al capacitor para cargarla. La bombilla se atenuará progresivamente y finalmente se apagará una vez que el capacitor alcance su capacidad. Si luego quita la batería y la reemplaza con un cable, la corriente fluirá de una placa del capacitor a la otra. La bombilla se encenderá inicialmente y luego se atenuará a medida que el capacitor se descargue, hasta que se apague por completo.

En la siguiente sección, aprenderemos más sobre la capacitancia y veremos en detalle las diferentes formas en que se usan los capacitores.

como una torre de agua

Una forma de visualizar la acción de un condensador es imaginarlo como una  torre de agua  enganchada a una tubería. Una torre de agua "almacena" la presión del agua: cuando las bombas del sistema de agua producen más agua de la que necesita una ciudad, el exceso se almacena en la torre de agua. Luego, en momentos de alta demanda, el exceso de agua sale de la torre para mantener alta la presión. Un capacitor almacena electrones de la misma manera y luego puede liberarlos más tarde.

Faradio

Una vista de un componente electrónico llamado condensador de película. Un condensador es un dispositivo que almacena energía eléctrica en un campo eléctrico. JAVIER ZAYAS FOTOGRAFÍA/GETTY IMAGES

El potencial de almacenamiento de un capacitor, o  capacitancia, se mide en unidades llamadas  faradios. Un condensador de 1 faradio puede almacenar un coulomb (coo-lomb) de carga a 1 voltio. Un coulomb es 6.25e18 (6.25 * 10 ^ 18, o 6.25 billones de billones)  de electrones. Un  amperio  representa una tasa de flujo de electrones de 1 culombio de electrones por segundo, por lo que un capacitor de 1 faradio puede contener 1 amperio por segundo de electrones a 1 voltio.

Un condensador de 1 faradio normalmente sería bastante grande. Puede ser tan grande como una lata de atún o una botella de refresco de 1 litro, dependiendo del voltaje que pueda soportar. Por esta razón, los capacitores generalmente se miden en microfaradios (millonésimas de faradio).

Para tener una perspectiva de qué tan grande es un faradio, piensa en esto:

•  Una batería  alcalina AA estándar contiene aproximadamente 2,8 amperios por hora.
• Eso significa que una batería AA puede producir 2,8 amperios durante una hora a 1,5 voltios (alrededor de 4,2 vatios-hora: una batería AA puede encender una bombilla incandescente de 4 vatios durante poco más de una hora).
• Llamémoslo 1 voltio para facilitar las matemáticas. Para almacenar la energía de una batería AA en un capacitor, necesitarías 3600 * 2,8 = 10 080 faradios para retenerla, porque un amperio-hora equivale a 3600 amperios-segundo.

Si se necesita algo del tamaño de una lata de atún para contener un faradio, ¡entonces 10,080 faradios ocuparán MUCHO más espacio que una sola batería AA! No es práctico usar condensadores para almacenar una cantidad significativa de energía a menos que lo haga a un alto voltaje.

Aplicaciones

La diferencia entre un condensador y una batería es que un condensador puede descargar toda su carga en una pequeña fracción de segundo, mientras que una batería tardaría unos minutos en descargarse por completo. Es por eso que el flash electrónico de una  cámara  usa un capacitor: la batería carga el capacitor del flash durante varios segundos y luego el capacitor descarga la carga completa en el tubo del flash casi instantáneamente. Esto puede hacer que un condensador grande y cargado sea extremadamente peligroso: las unidades de flash y  los televisores  tienen advertencias sobre abrirlos por este motivo. Contienen grandes condensadores que potencialmente pueden matarte con la carga que contienen.

Los condensadores se utilizan de varias maneras diferentes en los circuitos electrónicos:

A veces, los condensadores se utilizan para almacenar carga para uso de alta velocidad. Eso es lo que hace un flash. Los láseres grandes también utilizan esta técnica para obtener destellos instantáneos muy brillantes.

Los condensadores también pueden eliminar las ondas eléctricas. Si una línea que transporta voltaje de CC tiene ondas o picos, un capacitor grande puede igualar el voltaje absorbiendo los picos y llenando los valles.

Un condensador puede bloquear el voltaje de CC. Si conecta un capacitor pequeño a una batería, no fluirá corriente entre los polos de la batería una vez que el capacitor se cargue. Sin embargo, cualquier señal de corriente alterna (CA) fluye a través de un condensador sin obstáculos. Esto se debe a que el capacitor se cargará y descargará a medida que fluctúe la corriente alterna, lo que hará que parezca que la corriente alterna está fluyendo.

En la siguiente sección, veremos la historia del condensador y cómo algunas de las mentes más brillantes contribuyeron a su progreso.

Fuente: cómo funcionan las cosas