Capacitor con Dieléctrico: Una Mirada Detallada
Un capacitor es un componente electrónico fundamental, diseñado para almacenar carga eléctrica. Está formado por dos conductores, normalmente placas o láminas, colocados cerca uno del otro pero sin tocarse. La clave de su funcionamiento radica en el dieléctrico, un aislante situado entre estas placas, como puede ser poliestireno, aceite o aire.
Funcionamiento y Tipos de Capacitores
Los capacitores son ampliamente utilizados en circuitos electrónicos y eléctricos modernos. Su capacidad de almacenamiento, o capacitancia, depende del tamaño, forma, posición relativa de los conductores y del material dieléctrico que los separa. Un capacitor simple consta de dos placas paralelas separadas por una pequeña distancia, a menudo enrolladas en forma de cilindro con un dieléctrico como plástico o papel entre ellas.
En los diagramas de circuitos, un capacitor se representa con símbolos específicos. Los capacitores se clasifican en tres grupos principales:
- Capacitores fijos: Su valor es fijo y se determina durante el proceso de fabricación. Se dividen en electrolíticos y no electrolíticos.
- Capacitores polarizados: Poseen polaridades positiva y negativa específicas y deben conectarse correctamente en los circuitos.
- Capacitores variables: Su capacitancia puede ajustarse, utilizados principalmente para la calibración de circuitos o como dispositivos sintonizables en instrumentos electrónicos.
Capacitor con Dieléctrico: Funciones y Ventajas
El dieléctrico en un capacitor cumple varias funciones esenciales:
- Separación mecánica: Mantiene las placas metálicas separadas sin contacto físico.
- Aislamiento eléctrico: Permite un mayor diferencial de potencial, aumentando la capacidad de almacenamiento de carga y energía del capacitor.
- Reducción del campo eléctrico: Aumenta la capacitancia al reducir el campo eléctrico interno.
Se ha encontrado experimentalmente que la capacitancia C aumenta cuando se llena el espacio entre los conductores con un dieléctrico. Esto se debe a la polarización del dieléctrico por el campo eléctrico aplicado, que incrementa la carga superficial del capacitor para una determinada intensidad de campo eléctrico. La fórmula para calcular la capacitancia con un dieléctrico es:
C = κeC0
Donde κe es la constante dieléctrica. Si se mantiene la diferencia de potencial entre las placas del capacitor, la presencia de un dieléctrico aumenta la carga en las placas. Por otro lado, si se mantiene la carga en las placas, un dieléctrico reduce la diferencia de potencial entre ellas.
Los materiales dieléctricos tienen una κe > 1 y una resistencia dieléctrica característica, que es el valor máximo del campo eléctrico antes de que ocurra una ruptura dieléctrica y comience a fluir carga.
Conclusión
Los capacitores con dieléctricos son componentes vitales en la tecnología electrónica moderna. Ofrecen ventajas significativas en términos de separación mecánica, aislamiento eléctrico y aumento de la capacitancia, lo que los hace indispensables en una amplia variedad de aplicaciones electrónicas y eléctricas.
