ASÍ FUNCIONAN LOS CAPACITORES o CONDENSADORES ELÉCTRICOS

Texto e ilustraciones José Antonio E. García Álvarez


Contenido:

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> Inducción electrostática
Estructura interna de un capacitor o 
   condensador eléctrico.
Proceso de carga de un capacitor con 
   dieléctrico de aire en corriente directa C.D.
Descarga del capacitor.
Funcionamiento del capacitor en corriente 
   alterna (C.A).




 

INDUCCIÓN ELECTROSTÁTICA





Diferentes tipos de capacitores  o  condensadores  formando  parte. de un circuito electrónico, junto a otros componentes activos y. pasivos.


Un determinado cuerpo o material se puede electrizar electrostáticamente friccionándolo, por ejemplo, con un paño de lana. Cuando ejercemos esa acción sobre dicho cuerpo, una parte de los electrones que componen su estructura atómica pasan al paño, que se carga negativamente. Contrariamente, el cuerpo o material frotado adquiere carga positiva (+) al romperse su equilibrio electrónico neutro, pues al ceder electrones al paño queda con exceso de protones, partículas atómicas cuya propiedad es ser positiva (+). Por tanto, la carga positiva propia de los protones, superará en este caso la carga negativa (–) propia de los electrones que ese cuerpo, al ser frotado, ha cedido al paño.

Alrededor de 600 años A.C., el filósofo griego Thales de Mileto observó que el ámbar (piedra formada por resina vegetal fosilizada) atraía pequeñas partículas cuando era frotada, fenómeno físico de electrización de los cuerpos, al que no le encontró explicación lógica en aquel momento. No fue hasta varios siglos después que el físico inglés William Gilbert (1544 – 1603) al realizar experimentos con la electrostática y el magnetismo descubrió la existencia de la “electricidad”, nombre proveniente de la palabra griega “élektron”, que traducida a otros idiomas significa “ámbar”

Observemos ahora las esferas de la siguiente ilustración: una “A” y otra “B”. Si frotamos la esfera “A” ésta se cargará electrostáticamente, con signo positivo (+), por haber quedado con exceso de protones al perder parte de sus electrones. Si seguidamente la acercamos a la esfera “B” (que al no haber sido frotada mantiene su equilibrio electrónico neutro intacto) los protones en exceso se agruparán en la zona periférica que queda enfrentada a “B”. Al mismo tiempo, parte de la carga negativa de los electrones contenidos en los átomos de esa otra esfera se agruparán frente a la periferia de “A”, mientras las cargas positivas se reparten en la zona opuesta de la propia esfera “B”.

 

Cuando frotamos un cuerpo y lo cargamos con electricidad estática positiva, como se puede observar que ha ocurrido con la esfera “A” y lo acercamos a otro cuerpo con carga neutra, como la contenida en la esfera “B” (que no ha sido frotada), en la periferia de “B” más próxima a “A” se inducen cargas eléctricas negativas, mientras que las positivas se trasladan hacia la parte opuesta,

 

Esta electrización que tiene lugar en la esfera “B” se denomina efecto “por influencia” o “por inducción” y cuanto más cerca se encuentre de la esfera de “A”, mayor será ese efecto y mayor será también el número de cargas que aparecerán en la periferia de “B”.

Esta experiencia la podemos comprobar fácilmente, de forma práctica, si cortamos primero pequeños trocitos de papel y a continuación nos pasamos varias veces un peine de plástico por el pelo seco; de esa forma el peine se cargará positivamente debido a la fricción que ejercemos contra el pelo, en sustitución del paño de lana. Seguidamente, si después de realizar esa acción acercamos el peine así cargado a los trocitos de papel, sin llegar tocarlos, veremos cómo son atraídos al igual que ocurre con un imán cuando lo acercamos a pequeñas partículas de metal.

Seguramente en alguna ocasión hemos visto que al enfrentar los polos opuestos norte y sur de dos imanes estos se atraen mutuamente, mientras que si los polos son iguales, se repelen. Lo mismo ocurre con las cargas eléctricas: las de diferentes signos, como la positiva (+) y la negativa (-) se atraen, mientras que las de signos iguales, se repelen, tal como ocurre con las polaridades norte (N) y sur (S) de los imanes.

En este ejemplo práctico, cuando acercamos el peine cargado electrostáticamente con carga positiva (+) a los trocitos de papel, en estos se agrupan cargas negativas (–), que por efecto de inducción se mueven hacia su periferia, siendo así atraídos por el peine.

Como aclaración, este fenómeno de inducción de electricidad estática no produce circulación de corriente, sino que sólo altera el equilibrio atómico correspondiente al material o cuerpo que hemos frotado.

Si observamos “A” y “B” en la ilustración, podemos ver que en ambas esferas las cargas electrostáticas permanecen suspendidas en las zonas periféricas enfrentadas, de forma parecida a cuando el vapor de agua se condensa formando pequeñas gotas sobre cualquier superficie como ocurre, por ejemplo, en las tapas de las cazuelas u ollas utilizadas para cocinar. Por analogía con el vapor de agua condensado, podemos denominar “condensador” a este conjunto de esferas del ejemplo, pues en las dos existe electricidad estática “condensada”.

Debido a que la carga eléctrica generada al friccionar un cuerpo u objeto es muy pequeña, no se le puede dar ninguna aplicación práctica útil. Sin embargo, existen otros dispositivos de amplio uso en circuitos eléctricos y electrónicos, denominados “capacitores” o “condensadores”, que sí emplean en la práctica el principio de inducción de electricidad estática para su funcionamiento.

 



 

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  Última actualización: diciembre de 2011