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Cómo funcionan los condensadores

Cómo funcionan los condensadores
Contenido
  1. Circuito de condensadores
  2. Faradio
  3. Historia del condensador

Circuito de condensadores

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

  • La placa del condensador que se conecta al terminal negativo de la batería acepta los electrones producidos por la batería.
  • La placa del condensador que se conecta al terminal positivo de la batería pierde electrones en la batería.

Cuando se carga, el condensador tiene el mismo voltaje que la batería (1,5 voltios en la batería significa 1,5 voltios en el condensador). Para un condensador pequeño, la capacitancia es baja. Pero los condensadores grandes pueden contener una carga bastante grande. Puede encontrar condensadores del tamaño de latas de refresco que tienen suficiente carga para encender una linterna durante un minuto o más.

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La naturaleza también muestra el condensador en acción en forma de rayo. Una placa es la nube, la otra placa es el suelo y el radio es la carga que se libera entre estas dos “placas”. Por supuesto, ¡un condensador tan grande puede contener una carga enorme!

Supongamos que conectamos un condensador como este:

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

Comentario de StuffWorks

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

En la siguiente sección, aprenderemos más sobre la capacitancia y veremos en detalle las diferentes formas de usar los capacitores.

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Faradio

condensador de película

Visualización de un componente electrónico llamado condensador de película. Un condensador es un dispositivo que almacena energía eléctrica en un campo eléctrico. Fotografía de Javier Zayas / Getty Images

El potencial de almacenamiento de un condensador, o capacidad, se mide en unidades llamadas faradio. Un condensador de 1 faradio puede almacenar un culombio (coo-lomb) de 1 voltio de carga. Un culombio se compone de 6.25 y 18 (6.25 * 10 ^ 18, o 6.250 millones de billones) de electrones. UN amplificador representa un flujo de electrones de 1 culombio de electrones por segundo, por lo que un capacitor de 1 faradio puede contener 1 amperio-segundo de electrones a 1 voltio.

Generalmente, un condensador de 1 faradio sería demasiado grande. Puede ser tan grande como una lata de atún o una botella de refresco de 1 litro, dependiendo del esfuerzo que requiera. Por esta razón, los condensadores generalmente se miden en microfaradios (millonésimas de faradio).

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Para tener una idea del tamaño de un faradio, considere lo siguiente:

  • Una batería alcalina AA estándar almacena aproximadamente 2,8 amperios / hora.
  • Esto significa que una batería AA puede producir 2,8 amperios durante una hora a 1,5 voltios (aproximadamente 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 simplificar los cálculos. Para almacenar la energía de una batería AA en un capacitor, necesitaría 3600 * 2.8 = 10,080 faradios para mantenerla, porque un amperio-hora es igual a 3600 amperios-segundos.

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 pila AA! No es práctico usar condensadores para almacenar una cantidad significativa de energía a menos que lo haga a alto voltaje.

Formularios

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, luego el capacitor descarga su carga completa en el tubo del flash casi instantáneamente. Esto puede hacer que un condensador cargado grande sea extremadamente peligroso; se advierte que los flashes y los televisores se abran por este motivo. Contienen condensadores grandes que pueden matarte con la carga que contienen.

Los condensadores se utilizan de diferentes formas en los circuitos electrónicos:

  • En ocasiones, los condensadores se utilizan para almacenar carga para uso a alta velocidad. Eso es lo que hace un flash. Incluso los láseres grandes utilizan esta técnica para obtener destellos instantáneos muy brillantes.
  • Los condensadores también pueden eliminar las ondas eléctricas. Si una línea con voltaje de CC tiene ondulaciones o picos, un condensador grande puede igualar el voltaje absorbiendo los picos y llenando los valles.
  • Un condensador puede bloquear el voltaje de CC. Si conecta un condensador pequeño a una batería, no fluirá corriente entre los polos de la batería después de que se haya cargado el condensador. Sin embargo, cualquier señal de corriente alterna (CA) pasa a través de un condensador sin obstáculos. Esto se debe a que el condensador se carga y descarga cuando la corriente alterna fluctúa, dando la impresión de que fluye corriente alterna.

En la siguiente sección, veremos la historia del capacitor y cómo algunas de las mentes más brillantes ayudaron a desarrollarlo.

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Historia del condensador

La invención del condensador varía un poco según a quién le preguntes. Hay documentos que indican que un científico alemán llamado Ewald Georg von Kleist inventó el condensador en noviembre de 1745. Varios meses después, Pieter van Musschenbroek, profesor holandés de la Universidad de Leiden, propuso un dispositivo muy similar en forma de Tarro de Leyden, que generalmente se acredita como el primer condensador. Dado que Kleist carecía de grabaciones y notas detalladas, ni de la notoriedad de su homólogo holandés, a menudo se lo pasa por alto como una contribución a la evolución del condensador. Sin embargo, a lo largo de los años, a los dos se les ha dado el mismo crédito, ya que sus investigaciones han demostrado ser independientes entre sí y simplemente una coincidencia científica.

Tarro de Leyden

La jarra de Leyden generalmente se acredita como el primer condensador. Fue inventado por Pieter van Musschenbroek, un profesor holandés de la Universidad de Leiden.

Comentario de StuffWorks

El frasco de Leyden era un dispositivo muy simple. Era un frasco de vidrio medio lleno de agua y revestido por dentro y por fuera con una hoja de metal. El vidrio actuó como dieléctrico, aunque durante algún tiempo se pensó que el agua era el ingrediente principal. Por lo general, había un alambre o una cadena sujeta a un tapón en la parte superior de la botella. Luego, la corriente se conectó a algo que suministraría una carga, probablemente un generador de manivela estático. En el momento de la entrega, la botella mantendría dos cargas iguales pero opuestas en equilibrio hasta que estuvieran conectadas con un cable, produciendo una ligera chispa o sacudida.

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Benjamin Franklin trabajó con el jarrón de Leyden en sus experimentos con la electricidad y pronto descubrió que una pieza plana de vidrio funcionaba tan bien como el modelo de jarrón. llevándolo a desarrollar el condensador planoo Franklin Square. Años más tarde, el químico británico Michael Faraday fue pionero en las primeras aplicaciones prácticas del condensador al tratar de almacenar electrones no utilizados de sus experimentos. Esto llevó al primer condensador Utilizable, elaborado a partir de grandes barriles de petróleo. Los avances de Faraday con los condensadores finalmente nos permitieron suministrar electricidad a grandes distancias. Gracias a los éxitos de Faraday en el campo de la electricidad, la unidad de medida del condensador, o capacidad, se hizo conocido como el faradio.

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Publicado originalmente: 17 de septiembre de 2007

Preguntas frecuentes sobre condensadores

¿Para qué sirve un condensador?
Un condensador permite la liberación muy rápida de energía eléctrica de una manera que una batería no puede. Por ejemplo, el flash electrónico de una cámara utiliza un condensador.
¿Puede matarte el condensador?
Un condensador cargado grande, como los que se encuentran en flashes y televisores, puede ser extremadamente peligroso y puede matarlo con la carga que contienen.
¿Es un condensador una batería?
Un condensador es muy similar a una batería en que ambos almacenan energía eléctrica. Pero su funcionamiento es completamente diferente. Un capacitor también es mucho más simple que una batería porque solo puede almacenar electrones, no producirlos.
¿Qué es un condensador?
Un condensador es un componente eléctrico que extrae energía de una batería y la almacena. En el interior, los terminales se conectan a dos placas metálicas separadas por una sustancia no conductora. Cuando se activa, un condensador libera electricidad rápidamente en una pequeña fracción de segundo.

placa base con condensadores

Varios condensadores, pequeños componentes eléctricos cilíndricos, están soldados a esta placa base. Peter Dazeley / Getty Images

De alguna manera, un condensador es muy similar a una batería. Aunque funcionan de formas completamente diferentes, los condensadores y las baterías almacenan energía eléctrica. Si ha leído Cómo funcionan las baterías, sabrá 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 se crea un circuito. Un capacitor es mucho más simple que una batería porque no puede producir nuevos electrones, simplemente los almacena. Un condensador se llama así porque tiene la “capacidad” de almacenar energía.

Un condensador es un poco como una batería.

Un condensador es un poco como una batería.

Comentario de StuffWorks

En este artículo, aprenderemos exactamente qué es un condensador, qué hace y cómo se usa en electrónica. También echaremos un vistazo a la historia del condensador y cómo diferentes personas contribuyeron a su evolución.

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Los condensadores se pueden fabricar para cualquier propósito, desde el condensador de plástico más pequeño de la calculadora hasta un ultracondensador capaz de alimentar un tren de pasajeros. Estos son algunos de los diferentes tipos de condensadores y cómo se utilizan.

  • Aire: se utiliza a menudo 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, equipos de rayos X y 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 dieléctrico. Puede hacer fácilmente un condensador con dos láminas de aluminio y una hoja de papel (y algunos clips eléctricos). No será un condensador particularmente bueno en términos de capacidad de almacenamiento, pero funcionará.

En teoría, el dieléctrico podría ser cualquier sustancia no conductora. Sin embargo, para aplicaciones prácticas, se utilizan materiales específicos que son más adecuados para la función del condensador. Mica, cerámica, celulosa, porcelana, mylar, teflón e incluso aire son algunos de los materiales no conductores utilizados. El dieléctrico determina qué tipo de condensador es y para qué es más adecuado. Dependiendo del tamaño y tipo de dieléctrico, algunos condensadores son mejores para usos de alta frecuencia, mientras que otros son mejores para aplicaciones de alto voltaje.

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