En electromagnetismo y electrónica, la capacitancia o capacidad eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacidad también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. 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 expresión matemática:

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

El condensador es un dispositivo que proporciona almacenamiento temporal de energía eléctrica. La propiedad que caracteriza las posibilidades de almacenamiento de energía de un condensador es su capacidad eléctrica.
Un condensador consta de dos conductores separados por el espacio libre o por un medio dieléctrico..Cuando se almacena energía en un condensado aparece un campo eléctrico en su interior. Esta energía almacenada puede asociarse al campo eléctrico. De hecho todo campo eléctrico lleva asociada una energía. El estudio de los condensadores y la capacidad nos acerca a un importante aspecto de los campos eléctricos: la energía de un campo eléctrico. Este estudio también nos servirá de base para aprender algunas propiedades de los aislantes. Debido a su comportamiento en el seno de campos eléctricos, los aislantes se denominan frecuentemente dieléctricos.
Las cargas eléctricas en un material conductor se distribuyen sobre la superficie de éste, de manera que el campo eléctrico en el interior es nulo, el conductor es así un cuerpo equipotencial. La botella de Leyden que principalmente era una botella de vidrio con una capa interior y exterior de un material conductor, fue el primer condensador utilizado para almacenar carga eléctrica. Años mas tarde, Benjamín Franklin comprobó que el dispositivo para almacenar cargas no debía tener necesariamente la forma de botella y utilizó en su lugar vidrios de ventana recubiertos de hojas metálicas, que se llamaron vidrios de Franklin. Con varios de estos vidrios conectados en paralelo, Franklin almacenó una gran carga y con ello trató de matar un pavo. En su lugar, sufrió el mismo una fuerte descarga. Mas tarde, Franklin escribió:

"Trataba de matar un pavo y por poco maté un ganso".

CONDENSADOR.-

Los condensadores o capacitores son dispositivos utilizados para almacenar carga y energía eléctrica. Están formados por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor pero de signo contrario. Encontrándose los conductores a una diferencia de potencial, y generando entre ellos un campo eléctrico.

CAPACITANCIA (C)

Es una propiedad de los dispositivos llamados condensadores.

Esta propiedad rige la relación existente entre la diferencia de potencial existente entre las placas del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este mediante la siguiente ecuación:

C es la capacidad, medida en faradios;

Q es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;

V es la diferencia de potencial, medida en voltios.

Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que sólo depende de la forma del capacitor y del medio considerado.

Por su definición, las dimensiones de capacidad son carga dividido por potencial, y la unidad en el Sistema Internacional será el culombio dividido por voltio, a esta unidad se le dado el nombre de faradio (F) en honor de Mitchell Faraday. Un faradio una unidad de capacidad bastante grande, de forma que los condensadores que usualmente se encuentran en los circuitos tienen capacidades mucho menores.

TIPOS DE CONDENSADORES

Los condensadores se clasifican atendiendo a su capacidad.

DE CAPACIDAD FIJA: Son aquellos, cuyas capacidades no pueden ser variadas. Los condensadores de capacidad constante más difundidos constan de hojas metálicas muy finas con una junta de papel parafinado o de mica entre éstas.

Para aumentar la capacidad (el área de las placas del condensador), se toman con frecuencia varias hojas y se unen en dos grupos que entran uno en otro, estando separados por un dieléctrico. A veces se toman también dos láminas largas, se coloca entre éstas y por fuera un papel parafinado y después todo eso se arrolla en un paquete compacto o en un tubo.

Los condensadores de gran capacidad se colocan, frecuentemente en una caja metálica y se llenan de parafina. La capacidad de un condensador plano se calcula por la siguiente expresión:

Donde
A: superficie de las placas en m²
d: espesor del dieléctrico en m
K: constante dieléctrica (permitividad)
ε₀: permitividad del vacio

Así es que para aumentar la capacidad de un condensador plano es necesario aumentar la superficie S de sus placas (armaduras), disminuir la distancia entre ellas y emplear, en calidad de dieléctrico, un material con mayor constante dieléctrica (). Estos capacitores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su valor no se puede modificar. Sus características dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado. De esta forma podemos distinguir los siguientes tipos:

Cerámicos
Plástico
Mica
Electrolíticos
De doble capa eléctrica

DE CAPACIDAD VERIABLE : Son aquellos cuya capacidad se puede variar. El condensador de capacidad variable más sencillo consta de varias (raramente una) mitades de disco (semidiscos) de cobre o de aluminio, fijas y conectadas entre sí eléctricamente.

Otro grupo de semejantes mitades de discos está montado sobre un eje común. Al hacer girar el eje, cada una de las mitades de discos fijadas sobre este se inserta entre dos mitades inmóviles. Haciendo girar el eje y cambiando de tal modo la disposición mutua de las mitades móviles e inmóviles, podemos variar la capacidad del condensador.

ACOPLAMIENTO DE CONDENSADORES

En los circuitos eléctricos en general se colocan más de un condensador, y esto da lugar a distinto tipo de acoplamiento o conexión de condensadores. Estos acoplamientos pueden ser serie y paralelo.

1. ASOCIACIÓN EN PARALELO

La combinación en paralelo de varios condensadores se lleva a cabo conectando entre sí todas las armaduras de un lado al polo positivo de la batería y todas las armaduras del otro lado al polo negativo de la batería.

- Diferencia de potencial: V = V1 = V2 = V3
- Carga q: q = q1 + q2 + q3
- Capacidad total: C = C1 + C2 + C3

2. ASOCIACIÓN EN SERIE

La combinación en serie de varios condensadores consiste en conectar la armadura final de un condensador con la armadura inicial del siguiente así sucesivamente, es decir, las armaduras extremas son las que se encuentran conectadas a la batería.

- Diferencia de potencial: V = V1 = V2 = V3
- Carga q: q = q1 = q2 = q3

- Capacidad total:

3. ASOCIACIÓN MIXTA

Una asociación mixta de condensadores es aquella donde aparecen condensadores asociados en serie unidos a condensadores asociados en paralelo.

Un circuito que contenga a los condensadores C1 y C2 en paralelo entre sí, y a su vez, están en serie con el condensador C3. Para resolver dicho problema debemos seguir los siguientes pasos:

a) Calculamos primero el condensador equivalente de la asociación en paralelo (C1 y C2), la cual llamaremos C12

En donde: C12 = C1 +C2

C12 = 4uF + 3uF

C12 = 7uF

C12 quedara en serie con el condensador C3.

b) Por estar en serie C12 y C3 el inverso de la capacidad equivalente es igual a la suma de los inversos de las capacidades parciales.

Utilizando la relación:

1/c = 1/C12 + 1/C34

1/C = 1/ 7uF + 1/ 2uF = 9/ 14uF

C = 1,55uF

CONDENSADORES VARIABLES

Un condensador variable es aquel en el cual se pueda cambiar el valor de su capacidad. En el caso de un condensador plano, la capacidad puede expresarse por la siguiente ecuación:

$C = \epsilon_0 \epsilon_r \frac{A}{d}$

Donde:

$\epsilon_0$ Es la permisividad del vacío ≈ 8,854187817... × 10−12 F·m−1

$\epsilon_r$ Es la constante dieléctrica o permisividad relativa del material dieléctrico entre las placas;

A es el área efectiva de las placas; y d es la distancia entre las placas o espesor del dieléctrico.

Para tener condensador variable hay que hacer que por lo menos una de las tres últimas expresiones cambie de valor. De este modo, se puede tener un condensador en el que una de las placas sea móvil, por lo tanto varía d y la capacidad dependerá de ese desplazamiento, lo cual podría ser utilizado, por ejemplo, como sensor de desplazamiento.

DIELÉCTRICOS O NO CONDUCTORES

Se denomina dieléctrico al material mal conductor de electricidad, por lo que puede ser utilizado como aislante eléctrico, y además si es sometido a un campo eléctrico externo, puede establecerse en él un campo eléctrico interno, a diferencia de los materiales aislantes con los que suelen confundirse.

FORMULAS ELECTRICAS

Suma de resistencias en serie

Donde RT: es la resistencia total del circuito; R_n: es el número total de ellas.

Suma de resistencias en paralelo

Donde RT: es la resistencia total del circuito; R_n: es el número total de ellas.

Suma de capacidades o condensadores en serie

Donde CT: es la capacidad total del circuito; C_n: es el número total de condensadores.

Suma de capacidades o condensadores en paralelo