¿Qué es un condensador?
Un condensador es un componente esencial que se encuentra en casi todos los circuitos electrónicos. Junto con las resistencias y los inductores, los condensadores se consideran componentes pasivos básicos. A diferencia de una batería, un condensador puede almacenar una cantidad menor de energía, alrededor de 10.000 veces más pequeña, pero sigue siendo muy útil en diversos diseños de circuitos.
La estructura de un condensador consta de dos placas metálicas conductoras separadas por un material aislante llamado dieléctrico. Para las placas se suele utilizar aluminio u otros metales, mientras que el dieléctrico puede estar fabricado a partir de materiales como papel, vidrio, cerámica o cualquier sustancia que impida el flujo de corriente eléctrica.
La capacitancia de un condensador, expresada en faradios, es directamente proporcional al área de superficie de las placas y a la permitividad del dieléctrico. Además, una distancia menor entre las placas da como resultado una mayor capacitancia.
¿Cómo funciona un condensador?
Cuando una fuente de energía, como una batería, se conecta a las placas de un capacitor, intenta fluir una corriente. Los electrones de la placa conectada al terminal positivo de la batería se mueven hacia la placa conectada al terminal negativo. Sin embargo, debido a la presencia del dieléctrico, los electrones no pueden atravesar el condensador. Como resultado, los electrones comienzan a acumularse en una de las placas.
Una vez que se ha acumulado una cierta cantidad de electrones en la placa, la batería carece de energía para empujar más electrones hacia ella. Esto se debe a la repulsión de los electrones ya presentes. En este punto, el condensador está completamente cargado. Una placa desarrolla una carga neta negativa, mientras que la otra placa desarrolla una carga neta positiva igual. Esta separación de carga crea un campo eléctrico con una fuerza de atracción entre las placas, reteniendo efectivamente la carga en el capacitor.
Ahora profundicemos en cómo el dieléctrico mejora la capacitancia de un capacitor. El dieléctrico contiene moléculas polares que pueden ajustar su orientación en función de las cargas de las placas. Estas moléculas se alinean con el campo eléctrico, lo que permite atraer más electrones hacia la placa negativa y repeler más electrones de la placa positiva. Este proceso aumenta la capacitancia general del capacitor.
Si se retira la batería después de que el condensador esté completamente cargado, retendrá la carga eléctrica durante un período prolongado. Actúa como un dispositivo de almacenamiento de energía. Cuando los dos extremos del capacitor están conectados a una carga, una corriente fluye a través de la carga. Los electrones acumulados de una placa comienzan a moverse hacia la otra placa hasta que ambas placas vuelven a ser eléctricamente neutras.
Ejemplos de aplicación
Existen múltiples aplicaciones prácticas para los condensadores. Junto a los circuitos integrados se suelen utilizar condensadores de desacoplamiento o condensadores de derivación. Se colocan entre la fuente de alimentación y la tierra del IC. Su propósito es filtrar cualquier ruido en la fuente de alimentación, como las ondulaciones de voltaje, que ocurren cuando la fuente de alimentación cae momentáneamente el voltaje o cuando se cambia un segmento del circuito, causando fluctuaciones en la fuente de alimentación. Durante estas caídas de voltaje, los condensadores actúan temporalmente como una fuente de alimentación adicional, sin pasar por la fuente de alimentación principal.
Otro ejemplo común son los condensadores utilizados en adaptadores de CC para convertir voltaje de CA en voltaje de CC. Normalmente se utiliza un rectificador de diodo en este proceso de conversión, pero se requieren condensadores para suavizar la forma de onda resultante. Mientras aumenta la salida del rectificador, el condensador se carga. Por el contrario, a medida que disminuye la salida del rectificador, el condensador se descarga, manteniendo así una señal de salida de CC constante.
Los condensadores también se emplean con fines de filtrado. Debido a su tiempo de respuesta específico, pueden bloquear señales de baja frecuencia y al mismo tiempo permitir el paso de frecuencias más altas. Esta funcionalidad se utiliza en receptores de radio para sintonizar frecuencias no deseadas y en circuitos cruzados que se encuentran en los altavoces para separar las frecuencias bajas para el subwoofer y las frecuencias más altas para el tweeter.
Además, los condensadores sirven como un componente crucial para el almacenamiento y suministro de energía. Si bien almacenan menos energía en comparación con baterías del mismo tamaño, su vida útil es superior y pueden entregar energía a un ritmo más rápido. Por lo tanto, los condensadores son preferibles para aplicaciones que requieren altas ráfagas de potencia.
