Este documento presenta información sobre capacitores y dieléctricos. Explica cómo funcionan los capacitores, los diferentes tipos como los de papel, plástico, cerámicos y electrolíticos. También describe cómo se comportan los capacitores cuando están conectados en serie o paralelo y cómo calcular su capacitancia equivalente. El objetivo es que los estudiantes comprendan el funcionamiento y aplicaciones de los capacitores en circuitos eléctricos.

1. Unidad 4. Didáctica crítica Diseño de una situación de aprendizaje
Capacitores y
Dielectricos
ELECTRICIDAD Y
MAGNETISMO
Profesor Ireneo Gatica Reachi

2. Apertura
Cuando encendemos un motor eléctrico demanda
mucha energía eléctrica, ¿qué hace que el “jalón” de
corriente sea “suave”?.
La intermitencia en las alarmas y limpiaparabrisas de
los vehículos, ¿cómo es posible?
Cuando presionamos cada tecla en una
computadora ocurren variaciones de voltaje que
hacen posible visualizar los caracteres en la pantalla,
¿cómo es esto posible?
Estas son algunas de las aplicaciones de los
capacitores.
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CAPACITORES Y
DIELECTRICOS 2

3. Objetivos
Que el alumno:
Conozca cómo funciona un capacitor.
Pueda construir un capacitor
Construya arreglos de capacitores en serie y
paralelo, observando cómo se comporta la
capacitancia.
Resuelva algunos circuitos de capacitores calculando
voltajes y cargas eléctricas en cada capacitor.
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CAPACITORES Y
DIELECTRICOS 3

4. Desarrollo.
CAPACITORES
Un capacitor es un dispositivo formado por dos conductores o armaduras
metálicas generalmente en forma de placas o láminas, separados por un
material aislante llamado dieléctrico (dieléctrico o aislante es un material
que evita el paso de la corriente); que sometidos a una diferencia de
potencial adquieren una determinada carga eléctrica.
Así tenemos la relación:
CAPACITORES Y
DIELECTRICOS 4
donde:
C = Capacidad
Q = Carga eléctrica
V = Diferencia de potencial.
A esta propiedad de almacenamiento de carga electrostática se le
denomina Capacidad o Capacitancia la cual en el SI se mide por el
Faradio (F).
[C] = Coulomb/ Volt = F.
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5. Siendo un Faradio la capacidad de un condensador en el que
sometidas sus armaduras a una diferencia de potencial de 1 voltio,
estas adquieren una carga eléctrica de 1 coulomb; por ser el
faradio un valor muy grande para los fines prácticos, se usan
submúltiplos :
CAPACITORES Y
DIELECTRICOS 5
Microfarad; 1μF = 10-6 F
Nanofarad; 1nF = 10-9 F
Picofarad; 1pF = 10-12 F
El símbolo de un capacitor es:
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6. CAPACITANCIA
De la ecuación de la Capacidad surge que Q = (C) (V), que es evidente
que a mayor Capacitancia, será también mayor la carga almacenada, para
un mismo valor de V.
El componente circuital capaz de almacenar carga eléctrica es el
capacitor.
CAPACITORES Y
DIELECTRICOS 6
La capacitancia depende de:
Las características físicas del capacitor.
Si el área de las placas es grande, la capacidad aumenta.
Si la separación entre las placas aumenta, la capacidad disminuye.
El tipo de material dieléctrico que se aplique.
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7. La capacitancia de un condensador está dada por la fórmula:
C = Er x A / d
CAPACITORES Y
DIELECTRICOS 7
donde:
C = Capacidad
Er = Permitividad
A = Área entre las placas
D = separación entre las placas
Las principales características eléctricas de un condensador son su
capacidad o capacitancia y su máxima tensión entre placas (sin dañarse).
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8. CAPACITORES Y DIELECTRICOS
Un dieléctrico es un material no conductor, para cada material
dieléctrico existe un factor K (kappa) llamado constante dieléctrica.
Entre las paredes de un capacitor se coloca un material dieléctrico, lo
que aumenta las capacidades del mismo. En un capacitor de capacidad
q, agregándole un material dieléctrico tiene una nueva capacidad Q,
siendo Q > q.
Simbólicamente se puede escribir como:
CQ / Cq = K; CQ = K * Cq
Tenemos capacitores formados por placas, usualmente de aluminio,
separadas simplemente por aire, por materiales cerámicos, mica,
poliéster, papel o incluso por una capa de óxido de aluminio obtenido
por medio de la electrolisis.
CAPACITORES Y
DIELECTRICOS 8
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9. Algunos valores de rigidez eléctrica son:
Mientras mayor sea la permitividad mayor será la capacidad del capacitor.
La utilización de dieléctrico es de gran importancia práctica, ya que a igual
tamaño aumenta la capacitancia, es decir que permite reducir el volumen
de los capacitores.
CAPACITORES Y
DIELECTRICOS 9
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10. ENERGIA
Se sabe que un capacitor o condensador almacena energía, está
propiedad es aprovechada para la fabricación de:
Baterías, por su cualidad de almacenar energía.
Motores eléctricos para amortiguar al encendido
Memorias.
Filtros.
Adaptación de impedancias, haciéndoles resonar a una frecuencia dada
con otros componentes.
De modular FM.
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DIELECTRICOS 10
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11. CLASIFICACION DE LOS
CAPACITORES
Los podemos clasificar en virtud de la forma geométrica en:
CAPACITORES Y
DIELECTRICOS 11
Planos.
Cilíndricos.
Esféricos.
Y fundamentalmente por el dieléctrico empleado. Podemos hablar
de capacitores fijos (cerámica, papel, poliéster, polietileno,
poliestireno, electrolíticos, de tantalio, etc.) y variables (giratorios y
los de ajuste trimmer).
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12. CONDENSADORES DE PAPEL
En estos condensadores el dieléctrico utilizado es la celulosa, el
dieléctrico de papel se enrolla entre dos hojas metálicas, que normalmente
son de aluminio, una vez enrollado, el conjunto se cierra con los
terminales de conexión por medio de una resina termoplástica
CONDENSADORES DE PLASTICO
El dieléctrico que utiliza es el poliéster, también se fabrican con un
proceso de bobinado de las hojas de poliéster y aluminio.
CONDENSADORES CERÁMICOS
El dieléctrico utilizado es un compuesto
cerámico de una constante dieléctrica muy alta.
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13. CONDENSADORES ELECTROLITICOS
Es el condensador que ofrece más capacidad con menos volumen. Se
fabrican a partir de óxidos de metales dieléctricos, como el aluminio o
el tantalio. Se ha de tener en cuenta la
polaridad; si no, el condensador se
podría dañar o destruir, por tanto tampoco
puede conectarse en corriente alterna.
CONDENSADORES VARIABLES
Se caracterizan por que pueden modificar su
capacidad. Constan de un grupo de armaduras
que giran en torno a un eje, de manera que
la superficie enfrentada con otras armaduras
fijas sea variable. El dieléctrico generalmente
es el aire, pero a veces se colocan láminas
de plástico o de mica, como separador.
CAPACITORES Y
DIELECTRICOS 13
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14. Cierre
ASOCIACIÓN DE CAPACITORES
Podemos obtener un efecto mayor de almacenamiento de cargas, o menor,
asociando distintos capacitores.
CAPACITORES Y
DIELECTRICOS 14
CAPACITORES EN SERIE
Consiste en conectar los capacitores de manera que la armadura positiva
del primero quede como la carga positiva equivalente y su armadura
negativa quede en contacto con la armadura negativa del siguiente, la
positiva de este, queda con la positiva del siguiente, así sucesivamente de
manera que siempre deberán tener un positivo y un negativo equivalente.
Se observara que al conectar los condensadores ocurre un proceso de
inducción de cargas, de modo que todas las armaduras quedan con las
mismas cantidades de ellas.
Así por tanto la tensión hallada tendrá valores diferentes.
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15. Por tanto tenemos: V = V1 + V2 + V3 + ... + Vn
Como la suma de todas las tensiones deberá ser igual a la de la
fuente quedará:
V=Q/C1 +Q/C2.+Q/C3+...+Q/Cn
De estas formulas tenemos las siguientes propiedades:
1)-Todos los capacitores quedan con la misma carga.
2)-El menor capacitor quedo sometida a la mayor tensión .
3)-La capacidad equivalente es menor que la capacidad del menor
capacitor asociado.
4)-Todos los capacitores se cargan y descargan al mismo tiempo.
CAPACITORES Y
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16. CAPACITORES EN PARALELO
Los capacitores están conectados en paralelo
cuando las armaduras positivas están
conectadas entre sí. Formando la carga positiva
equivalente del capacitor; y las armaduras
negativas están conectadas entre si formando la
armadura negativa equivalente del capacitor.
De esta forma se vera que los capacitores están
sometidos a la misma tensión cuando se
cargan.
CAPACITORES Y
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17. La capacidad equivalente en esta asociación está dada por la suma de las
capacidades asociadas :
CAPACITORES Y
DIELECTRICOS
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C = C1 + C2 + C3 +...+ Cn
Se pueden deducir las siguientes propiedades de La asociación de
capacitores en paralelo:
1)-Todos los capacitores quedan sometidos a la misma tensión;
2)-El mayor capacitor (el de mayor capacidad) es el que mas carga.
3)-La capacidad equivalente es mayor que la capacidad del mayor
capacitor asociado .
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18. El uso de los capacitores es amplio. Se utilizan en
todos los circuitos eléctricos que requieran de
interrupción de corriente.
De acuerdo a las necesidades de voltaje y energía
en un circuito eléctrico, se hacen arreglos en serie,
paralelo o mixto, determinando así la capacitancia
equivalente.
Un capacitor almacena carga eléctrica y por ende,
energía eléctrica, lo mismo que un tanque almacena
liquido (masa).
El arreglo de los capacitores depende de las
necesidades de almacenamiento y disposición de
energía.
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19. Reflexión Final
La didáctica crítica tiene como finalidad formar alumnos que sean
analíticos, reflexivos, que piensen por sí mismos.
La relación maestro-alumno es horizontal y se rompe la dependencia
hacia el maestro.
Esta metodología promueve la participación colectiva.
Todas las opiniones son importantes y se discuten.
Se relaciona con la solución de problemas.
El aprendizaje es significativo en lo individual y lo social.
En la didáctica crítica deben expresarse claramente los objetivos a
alcanzar.
El alumno es motivado e inducido en el tema, recibe la información por
parte del profesor y desarrolla procesos cognitivos decodificando y
codificando la información.
La evaluación consiste en verificar que el alumno sepa aplicar el
conocimiento en una situación determinada.
El conocimiento expuesto se analizan en varios contextos.
El programa de estudios es una propuesta de aprendizaje y no un fin
en sí mismo.
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20. Bibliografía Básica (con base en el programa de
estudios que ofrece UNITEC):
1. SERWAY/BEICHNER. Física para ciencias e Ingeniería México, Mc Graw-hill/
Interamericana editores S.A de C.V. 2002
2. SEARS, Francis W. Y Zemansky, Mark W. Física Universitaria Volumen 2.México, Addison
Wesley Longman, 1999
3. SEARS, Francis W. Y Zemansky, Mark W. Física Universitaria Volumen 2. México, Addison
Wesley Longman, 1999
Referencias bibliográficas.
Material didáctico ETAC
https://aulaneo.wordpress.com/didactica/didactica-critica/
http://www.youtube.com/watch?v=tKkpQN5naI4
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