1 - Dibuje la estructura tipica de un capacitor. Indique que factores fisicos determinan la capacidad. Defina matemáticamente la capacidad en función de estos parámetros y de la constante del dielectrico.
Definición matemática que depende de los parámetros físicos del capacitor:
C = K * Eo * S/d
Donde: C, es la capacidad del capacitor
K, es la constante del dieléctrico
Eo, es la constante dieléctrica del vacío
S, es la superficie de las placas
d, es la separación de las placas
*Factores que afectan la capacidad
a)La superficie de las placas: es un factor importantísimo para determinar la cantidad de capacitancia, puesto que la capacidad varía en proporción directa con la superficie de las placas. De este modo el aumento de la superficie de la placa incrementa la capacitancia, mientras que su disminución la hace mermar.
La mayor superficie de placa aumenta la capacidad.
b) La distancia entre las placas: el efecto que tiene dos cuerpos cargados entre ellos depende de la distancia que los separa .Como la acción de capacitancia depende de 2 placas y de la dif. De sus cargas, la capacidad varia cuando se modifica la distancia entre las placas.
La capacidad de 2 placas aumenta a medida que las placas se acercan y disminuye cuando se alejan.
C) Cambiando el material dieléctrico: la capacidad se modificara si se utilizan como dielectricos materiales distintos. El efecto de los distintos materiales, es comparable al del aire, o sea que si un condensador tiene una capacitancia dada cuando se utiliza aire como dieléctrico, otros materiales, en vez de aire, multiplicaran la capacidad en cierta medida. A esta medida se le denomina: constante dieléctrica.
Fuente: http://html.rincondelvago.com/condesadores-y-capacitores.html
2 - ¿Que es la constante dielectrica?, Unidades. Tabla con valores tipicos de algunos materiales.
La constante dieléctrica es una medida de la relativa Permitividad estática de un material. Se define como la estática Permitividad dividido por la constante eléctrica. La eléctrica es la constante Permitividad de un vacío, un vacío tan tiene una constante dieléctrica de una. Materiales dieléctricos tienen constantes de más de una, y materiales conductores tienen constantes menor que uno. Materiales con una baja constante de aire, teflón, papel, caucho, y la sal. Materiales con una alta constante incluyen grafito, agua, ácido sulfúrico, y de cerámica.
no conductor (vacío, aire, papel, etc) Para cada material dieléctrico existe un factor K (kappa) llamado, constante dieléctrica. Ejemplo: Entre las paredes de un capacitor se coloca un material dieléctrico, aumentando la capacidad del mismo. Si en un capacitor de capacidad q se añade un material dieléctrico, aquel adquiere una nueva capacidad Q, siendo Q > q.
CQ / Cq = K; CQ = K * Cq
Fuente: http://www.prepafacil.com/cbtis/Main/ConstanteDielectrica
3 - Defina la capacidad electrica, electricamente en función de las cargas acumuladas y la tensión. Efectue un analisis dimensional.
La capacidad o capacitancia eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencial eléctrico dado. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el capacitor. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la
carga eléctrica almacenada en éste, se describe mediante la siguiente ecuación:
C = Q/V
C es la capacidad, medida en faradios, esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o picofaradio.
Q es la carga eléctrica almacenada, medida en coulomb.
V es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios.
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_el%C3%A9ctrica
4 - Dibuje un circuito con un capacitor conectado a una fuente de alimentación continua. Explique que sucede en el instante de la conexión y despues que se cargó. Haga un grafico de tensión y de corriente en función del tiempo sobre el capacitor.
(Capacitor en Continua)
Al cerrar la llave los electrones se depositan en las placas del capacitor, cuando el capacitor esta cargado, teoricamente se dice que la tensión del capacitor es igual a la de la fuente de tensión.
En el circuito, hay corriente recorriendolo, pero no por el capacitor debido a que entre las placas del capacitor hay un dielectrico que no permite la circulación de corriente por el capacitor.
5 - Dibuje un circuito con un capacitor conectado a una fuente de alimentación alterna senoidal. Explique que sucede sobre el capacitor para cada semiciclo, ¿Cirucula corriente por el capacitor? ¿y por el circuito?
Al conectar una CA senoidal a un condensador circulará una corriente, también senoidal, que lo cargará, originando en sus bornes una caída de tensión, cuyo valor absoluto puede demostrase que es igual al de. Al decir que por el condensador "circula" una corriente, se debe puntualizar que, en realidad, dicha corriente nunca atraviesa su dieléctrico. Lo que sucede es que el condensador se carga y descarga al ritmo de la frecuencia de v(t), por lo que la corriente circula externamente entre sus armaduras.
(En el momento en el que el capacitor se carga, la corriente es 0. Luego en el semi-ciclo negativo, el capacitor se descarga y cuando el capacitor termina de descargarse, la tension vuelve a ser maxima).
* La corriente adelanta frente a la tensión con el capacitor.
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico#Comportamiento_en_corriente_alterna
6 - ¿Para que se utilizan los capacitores en electronica?. De ejemplos de circuitos.
Se llama condensador a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El condensador está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.
En su forma más sencilla, un condensador está formado por dos placas metálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas, separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. Por su parte, teniendo una de las placas cargada negativamente (Q -) y la otra positivamente (Q +) sus cargas son iguales y la carga neta del sistema es 0, sin embargo, se dice que el condensador se encuentra cargado con una carga Q.
Fuente: http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Condensador.php
7 - Explique que limita el uso de los capacitores en altas frecuencias. ¿Cuales son los capacitores más adecuados para las altas frecuencias?.
8 -
¿Que son los capacitores electroliticos? ¿Para que se usan?, Describalos. Ilustrar su estructura interior y exterior.
Los condensadores o capacitores electrolíticos deben su nombre a que el material dieléctrico que contienen es un ácido llamado electrolito y que se aplica en estado líquido. La fabricación de un capacitor electrolítico comienza enrollando dos láminas de aluminio separadas por un papel absorbente humedecido con ácido electrolítico. Luego se hace circular una corriente eléctrica entre las placas para provocar una reacción química que producirá una capa de óxido sobre el aluminio, siendo este óxido de electrolito el verdadero dieléctrico del capacitor. Para que pueda ser conectado en un circuito electrónico, el capacitor llevará sus terminales de conexión remachados o soldados con soldadura de punto. Por último, todo el conjunto se insertará en una carcaza metálica que le dará rigidez mecánica y se sellará herméticamente, en general, con un tapón de goma, que evitará que el ácido se evapore en forma precoz.
Cabe aclarar que, si bien existen capacitores con dieléctrico de papel, en el caso de los electrolíticos el papel entre placas cumple la función de sostener al ácido uniformemente en toda la superficie de las mismas.
9 - Capacitores de tantalio, describalos. Usos, comparelo con los electroliticos. Ilustre su estructura interior y exterior.
Son más flexibles y confiables, y presentan mejores características que los electrolíticos de aluminio, pero también su costo es mucho más elevado.
Condensadores de tantalio (tántalos). Es otro condensador electrolítico, pero emplea tantalio en lugar de aluminio. Consigue corrientes de pérdidas bajas, mucho menores que en los condensadores de aluminio. Suelen tener mejor relación capacidad/volumen.
Se elaboran del mismo modo que los electrolíticos de aluminio
Los alambres conductores de tantalio se sueldan por puntos tanto a la lámina del ánodo como a la del cátodo,las cuales se arrollan después con separadores de papel en un rollo compacto. Este rollo se inserta dentro de una envoltura metálica y, a fin de mejorar el rendimiento, se agrega un electrólito idóneo, como etilenglicol o dimetilformamida con nitruro de amonio, pentaborato de amonio o polifosfatos.
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico#Asociaciones_de_condensadores - http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080221072602AAkgrPx
10 - Capacitores sólidos, usos. Ilustre su estructura interior y exterior.
Este tipo de condensador es justamente el que se ha comenzado a utilizar en las placas madres, a diferencia del condensador de electrolito, el condensador sólido utiliza una combinación de Polímero orgánico sólido (Solid Organic Polymer), están recubiertos por una carcasa de aluminio laminado y sellados herméticamente, también son del tipo radial con 2 conectores polarizados.
Fuente: http://www.madboxpc.com/contenido.php?id=4208&pag=3
11 - Capacitores de Poliester, usos. Ilustre su estructura interior y exterior.
Los condensadores de poliéster son ampliamente utilizados, dado que entre sus características más importantes se encuentran una gran resistencia de aislamiento que le permite conservar la carga por largos periodos de tiempo, un volumen reducido y un excelente comportamiento frente a la humedad y a las variaciones de temperatura. Adicionalmente, en caso de que un exceso de tensión los perfore, el metal se vaporiza en una pequeña zona rodeando la perforación evitando el cortocircuito, lo que le permite seguir funcionando, fenómeno conocido como autorregeneración o autoreparación.
En algunos países o publicaciones se los conoce como “MK”. Se fabrican con capacidades desde 1nF a 100uF y tensiones desde 25V a 4000V. Se los distingue por sus característicos colores vivos, generalmente rojo, amarillo o azul.
Fuente: http://www.neoteo.com/condensadores
12 - Capacitores Cerámicos, usos. Ilustre su estructura interior y exterior. Explique como se lee el valor de estos capacitores.
Este tipo de capacitor se utiliza en constantes de tiempo bajas del orden del uS o menores aun. La tolerancia mas común es del 5% y los de valores bajos hasta 100 pF no varían con la temperatura y se denominan NP0. Los valores mayores pueden tener coeficientes de variación con la temperatura positivos o negativos que algunas veces se utilizan para compensar el coeficiente del resistor y lograr una constante de tiempo fija que no varíe con la temperatura.
Por lo general estos capacitores están marcados con lo que se llama el método Japonés que consiste en utilizar un código de 3 cifras en donde las dos primeras cifras indican el valor absoluto del capacitor y la tercera indica la cantidad de ceros que se deben agregar a las dos primeras cifras, para obtener la capacidad en pF.
Código de valores para Capacitores cerámicos
a) En algunos casos el valor esta dado por tres números...
1º número = 1º guarismo de la capacidad.
2º número = 2º guarismo de la capacidad.
3º número = multiplicador (número de ceros)
La especificación se realiza en picofarads.
Ejemplo:
104 = 100.000 = 100.000 picofarad ó = 100 nanofarads
b) En otros casos esta dado por dos números y una letra mayúscula.
Igual que antes, el valor se da en picofarads.
Ejemplo:
47J = 47pF, 220M = 220pF
Para realizar la conversión de un valor a otro, te puedes guiar por la siguiente tabla...
Fuente: http://electronicacompleta.com/lecciones/capacitores-ceramicos-electroliticos-y-smd/ - http://www.mailxmail.com/curso-electronica-basica/capacitores-ceramicos-codigo-lectura
13 - Capacitores Variables, usos. Ilustre su estructura interior y exterior de los llamados Tandem y Trimmers.
Estos están formados por 2 juegos de placas, unás estacionarias y otras móviles; cuando giramos el eje del capacitor colocamos las placas móviles dentro o fuera de las estacionarias, dependiendo de las posición de las primeras, será la capacidad, vale decir que la capacidad de estos se determina, por ejemplo, 10 - 100, de 5 - 50 µF.(valores de ejemplo), si las placas estan en el medio la capacidad será la media y si están completamente fuera sería la mínima.
La capacidad mínima de un capacitor variable normal es generalmente de un 10% de la capacidad máxima. Dado que el
circuito se forma por conductores, pistas de circuito impreso a relativa poca distancia unos de otros, a la capacidad mínima habrá que agregarle aproximadamente un 10% más.
Hay muchas aplicaciones para capacitores variables, sobre todo en el campo de las comunicaciones.
(Capacitor con montaje Tandem)
(Capacitor Trimmer)
14 - Diodos Varicap. Explique su funcionamiento, usos. Ilustre su estructura interior y exterior. Dibuje un circuito electrónico que ejemplifique su utilización.
Es un dispositivo semiconductor que puede controlar su valor de capacidad en términos de la tensión aplicada en polarización inversa. Esto es, cuando el diodo se polariza inversamente no circula corriente eléctrica a través de la unión; la zona de deplexión actúa como el dieléctrico de un capacitor y las secciones de semiconductor P y N del diodo hacen las veces de las placas de un capacitor.
La capacidad que alcanza el capacitor que se forma, es del orden de los pico o nanofaradios.
Cuando varía la tensión de polarización inversa aplicada al diodo, aumenta o disminuye de igual forma la zona de deplexión. En un diodo, esto equivale a acercar o alejar las placas de un capacitor.
Los diodos varicap se controlan mediante la tensión que se les aplica; por lo que el cambio de capacidad se puede hacer mediante otro circuito de control, ya sea digital o analógico.
(
ejemplo de aplicación más común es la del circuito de diodos varicap de sintonía del receptor de radio)
Fuente: http://ladelec.com/teoria/informacion-tecnica/322-diodo-varicap.html - http://www.microst.it/tutorial/varicap_4.html
15 - Al comprar un capacitor, ¿Que parametros se indican comunmente al vendedor?
Siempre indica:
El valor nominal (la capacidad), en picofaradio, microfaradio, etc.
La máxima tensión de trabajo en voltios
Dependiendo del fabricante también puede venir indicados otros parámetros como:
La temperatura
La máxima frecuencia a la que pueden trabajar.
Tenemos que poner especial atención en la identificación de la polaridad.
Fuente: http://html.rincondelvago.com/capacitores_1.html
16 - Indique como se muestra el valor de la capacidad y la tensión maximade trabajo en los distintos capacitores: Electrolíticos, Poliester, Cerámica, Tantalio.
Capacitores de poliéster:
Además de ir identificado como un sistema que ya hemos visto, pueden marcarse con otro sistema que utiliza la letra griega "µ". Así pues, un condensador de 100.000 picofaradios, lo podemos encontrar marcado indistintamente como 10nf - .01 - µ10.
En la practica la letra µ sustituye al "0", por tanto µ01 equivale a 0.01 microfaradios. Entonces, si encontramos condensadores marcados con µ1 - µ47 -µ82, tendremos que leerlo como 0.1µ - 0.47µ -0.82 microfaradios.
También en los capacitores de poliéster, al valor de la capacidad, le siguen otras siglas o números que pudieran despistar. Por ejemplo 1k, se puede interpretar como 1 kilo, es decir, 1000pf, ya que la letra "K" se considera el equivalente a 1000, mientras que su capacidad es en realidad 1 microfaradio.
La sigla .1M50 se puede interpretar erróneamente como 1.5 microfaradios porque la letra "M" se considera equivalente a microfaradios, o bien en presencia del punto, 150.000 picofaradios, mientras que en realidad su capacidad es de 100.000 picofaradios.
Las letras M, K o J presentes tras el valor de la capacidad, indican la tolerancia:
M = tolerancia del 20%
K = tolerancia del 10%
J = tolerancia del 5 %
Tras estas letras, aparecen las cifras que indican la tensión de trabajo.
Por ejemplo:
.15M50 significa que el condensador tiene una capacidad de 150.000 picofaradios, que su tolerancia es M = 20% y su tensión máxima de trabajo son 50 voltios.
Capacitores electrolíticos:
Estos capacitores siempre indican la capacidad en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios. Dependiendo del fabricante también pueden venir indicados otros parámetros como la temperatura y la máxima frecuencia a la que pueden trabajar.
Tenemos que poner especial atención en la identificación de la polaridad. Las formas más usuales de indicación por parte de los fabricantes son las siguientes:
Capacitores de cerámica:
En algunos casos el valor esta dado por tres números...
1º número = 1º guarismo de la capacidad.
2º número = 2º guarismo de la capacidad.
3º número = multiplicador (número de ceros)
La especificación se realiza en picofarads.
Ejemplo:
104 = 100.000 = 100.000 picofarad ó = 100 nanofarads
En otros casos esta dado por dos números y una letra mayúscula.
Igual que antes, el valor se da en picofarads
Ejemplo:
47J = 47pF, 220M = 220pF
Capacitores de tantalio:
Actualmente estos capacitores no usan el código de colores (los más antiguos, si). Con el código de marcas la capacidad se indica en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios. El terminal positivo se indica con el signo +: En este caso indica 10uF_16V
Fuente: http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/capacitores/capac.htm - http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Como-leer-codigos-condensadores.php
