La capacitancia es la capacidad de un condensador para almacenar carga eléctrica. Se define como la carga que almacena por cada voltio aplicado entre sus placas: C = Q / V. Se mide en faradios (F), aunque en la práctica se usan submúltiplos como el microfaradio (µF), el nanofaradio (nF) y el picofaradio (pF).
¿Qué es la capacitancia?
Un condensador está formado por dos placas conductoras separadas por un material aislante (dieléctrico). Al conectarlo a una tensión, una placa acumula carga positiva y la otra negativa. Cuanta más carga almacena para una misma tensión, mayor es su capacitancia.
| Símbolo | Magnitud | Unidad |
|---|---|---|
| C | Capacitancia | faradio (F) |
| Q | Carga almacenada | culombio (C) |
| V | Tensión entre placas | voltio (V) |
Unidades
- 1 faradio (F) es una unidad muy grande. Lo habitual son los submúltiplos.
- 1 µF = 0,000001 F · 1 nF = 0,000000001 F · 1 pF = 0,000000000001 F.
De qué depende la capacitancia
En un condensador de placas paralelas: C = ε · A / d, donde A es el área de las placas, d la distancia entre ellas y ε la permitividad del dieléctrico. Más superficie, menos separación o un dieléctrico mejor aumentan la capacitancia.
Fórmulas útiles
- Energía almacenada: E = ½ · C · V² (en julios).
- Condensadores en paralelo: C total = C1 + C2 + … (las capacidades se suman).
- Condensadores en serie: 1/C total = 1/C1 + 1/C2 + …
- Constante de tiempo de carga con una resistencia: τ = R · C (a los 5τ el condensador está prácticamente cargado).
- Reactancia capacitiva en alterna: XC = 1 / (2π · f · C), en ohmios. Se utiliza para calcular la impedancia.
Ejemplo resuelto
Un condensador de 100 µF conectado a 12 V almacena:
- Q = C · V = 0,0001 F × 12 V = 0,0012 C (1,2 mC).
- E = ½ · C · V² = 0,5 × 0,0001 × 144 = 0,0072 J (7,2 mJ).
Tipos de condensadores
- Cerámicos: pequeños, de pocos pF a µF; se usan en electrónica y filtrado de alta frecuencia.
- Electrolíticos: de gran capacidad (de µF a miles de µF) y con polaridad; fuentes de alimentación.
- De película (poliéster, polipropileno): estables y sin polaridad; audio, filtros y motores.
- Supercondensadores: capacidades de faradios; almacenan energía a corto plazo.
Para qué se usa la capacitancia
- Filtros: eliminan rizado en fuentes de alimentación y seleccionan frecuencias.
- Acoplamiento y desacoplo: dejan pasar la señal alterna y bloquean la continua.
- Temporización y osciladores: junto con una resistencia, fijan tiempos de carga y descarga.
- Arranque de motores monofásicos: el condensador de arranque o de marcha crea el desfase necesario para que el motor gire.
- Corrección del factor de potencia: baterías de condensadores en instalaciones industriales. Ver qué es el factor de potencia.
Seguridad
Un condensador de gran capacidad puede conservar carga después de apagar el equipo y dar una descarga peligrosa. Descárgalo siempre con una resistencia adecuada antes de manipularlo.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la capacitancia?
C = Q / V: la carga almacenada dividida por la tensión aplicada.
¿Qué diferencia hay entre capacitancia y capacidad?
En la práctica se usan como sinónimos. La capacitancia es la propiedad de almacenar carga y se mide en faradios.
¿Cuánta energía almacena un condensador?
E = ½ · C · V². Un condensador de 100 µF a 12 V almacena 7,2 milijulios.
