Capacidad eléctrica

En el estudio de la electricidad, se denomina capacitancia, aunque esta palabra no está registrada en el diccionario DRAE, Real Academia Española, a la capacidad o propiedad de un conductor de adquirir carga eléctrica cuando es sometido a un potencial eléctrico con respecto a otro en estado neutro. La capacidad queda definida numéricamente por la carga que adquiere por cada unidad de potencial.

En el sistema internacional de unidades la capacidad se mide en faradios (F), siendo un faradio la capacidad de un conductor que al ser sometido a una diferencia de potencial de 1 voltio, adquiere una carga eléctrica de 1 culombio.

Se define también, como la razón entre la magnitud de la carga (Q) en cualquiera de los conductores y la magnitud de la diferencia de potencial entre ellos (V). Es entonces la medida de la capacidad de almacenamiento de la carga eléctrica.

${C}={\frac {Q}{V}}$

La diferencia de potencial es directamente proporcional a la carga almacenada, por lo que se da que la proporción Q/V es constante para un condensador dado.

• La capacidad se mide en Culombios/Voltio o también en faradios (F).
• La capacidad es siempre una magnitud positiva.

Condensadores

Cuando se conectan dos elementos metálicos paralelos (placas) a un generador eléctrico, un número de las cargas desplazadas por la diferencia de potencial quedará en los objetos metálicos, es decir, las placas de un condensador tienen la misma diferencia de potencial que entrega la fuente. Entre las dos placas metálicas se forma un campo eléctrico el cual permite el funcionamiento del condensador. Un condensador se carga de manera exponencial al tiempo y limitado por la capacidad del mismo y la carga que recibe, así también se descarga de manera exponencial entregando su energía almacenada gradualmente.

La relación entre el área de las placas y la capacidad nos da que a mayor área útil, mayor será la capacidad (son directamente proporcionales). En tanto la relación entre la capacidad y la separación entre dos placas, es inversamente proporcional. Por último, tenemos que la capacidad depende del dieléctrico, siendo que para el vacío, la capacidad es C₀; para un aislante dieléctrico $\mathrm {K}$, la capacidad está dada por C₀$\mathrm {K}$.

Si interrumpiéramos la diferencia de potencial entregada por la fuente, una pequeña cantidad de energía eléctrica quedará almacenada en el proceso (en las placas) y se ira liberando poco a poco dependiendo del material del que están hechas las placas, las condiciones de aislamiento entre éstas, etc.

Existen dos tipos de condensadores:

• Cerámico: Consta de dos pequeñas placas paralelas que están separadas por un elemento dieléctrico que impide la conducción entre éstas (aislantes), su forma común es la de una lenteja y su construcción es cerámica.
• Electrolítico: Puede constar de dos placas, pero comúnmente está conformado por dos laminillas que se rodean mutuamente en forma de rollo; el elemento dieléctrico es mica o algún plástico. Todo el arreglo se encuentra sumergido en una solución que puede modificar el funcionamiento del condensador. En este caso, los condensadores electrolíticos a diferencia de los cerámicos, cuentan con una polarización y se encuentran dentro de un almacenaje metálico parecido a un bote.

Los condensadores tienen usos en circuitos de CA, en los cuales desempeñan el papel que juega un estanque de agua en una red de agua potable. Estos se llenan con agua y son capaces de suministrar grandes cantidades de ésta en un corto período, para luego llenarse nuevamente con un flujo pequeño pero constante.

La mayoría de las instalaciones eléctricas en la industria y en los hogares cuentan mayormente con bobinas, esto implica el retraso de la fase de intensidad con respecto a la de tensión. Los condensadores entregan gran flujo de carga cuando es requerida por un circuito, adelantando así, la fase de corriente y ajustándola a la fase de tensión; esto es posible dado que los condensadores almacenan carga eléctrica y pueden liberarla gradualmente. Al dejar de ser requerida la corriente, éste comienza a recargarse inmediatamente, completando así el ciclo. El tiempo que toma un condensador en descargarse, y en recargarse, dependen de las características del mismo.