1.    Dibuje  la estructura típica de un capacitor. ¿Que factores físicos determinan la capacidad? Defina la capacidad en función de estos parámetros y de la constante del dieléctrico utilizado

DIBUJO:

Los factores fisicos mediantes los cuales esta definida la capacidad de un capacitor son:

• Distancia de separacion entre las placas : Es decir , la distancia entre las láminas conductoras que se muestran en la figura 1. 
• Superficie de las placas.

Matemáticamente la capacidad de un capacitor, dados por estos parametros y por la constante del dieléctrico usado se define de la siguiente manera: 

       K  eo  x S

C = --------------
      d

Donde: 

• S= superficie de las placas
• d= distancia entre placas
• eo= Constante dielectrica del vacio
• K= Constante eléctrica del dielétrico

2.    ¿Que es la constante dieléctrica? Tabla con constantes dieléctricas de distintos materiales

Definición de Permitividad relativa o Constante dieléctrica

La Permitividad relativa o constante dieléctrica es una constante física adimencional (no tiene unidades) que describe como un campo eléctrico afecta un material. Ver Polarizazión de un dieléctrico

Dieléctrico de un capacitor

Se sabe que el valor de la capacidad de un capacitor está dada por la siguiente fórmula: C = Q / V

Determinando la capacidad C en función de las características físicas del condensador.

Cuando un capacitor está formando por dos placas separadas entre si y entre ellas hay un vacío. El 

 valor de la capacidad es: C = ε_o a/d.

Donde:
a = área de cada placa en m²
d = distancia entre placas en metros
ε_o = constante dieléctrica (vacío), cuyo valor es: 8.85 x 10^-12faradio/metro

Si se introduce un dieléctricoentre las placas, la capacidad aumentará en un factor ε_r.

Entonces: C = ε_o ε_r a/d ó C = ε a/d

- ε_r es la constante dieléctricarelativa y depende de las propiedades físicas de la sustancia empleada.

- ε es la constante dieléctricaabsoluta.

Existe gran diferencia entre los valores de las constantes dieléctricas de diferentes sustancias. Algunos ejemplos importantes de constantes dieléctricas se muestran en la tabla anterior.

Constante dieléctrica y resistencia dieléctrica de algunos materiales
Material	er	Resistencia dieléctrica (kV/mm)
Aceite	2,24	12
Agua a 20 ºC	80
Aire	1,0006	3
Baquelita	4,9	24
Mica	5,4	10-100
Neopreno	6,9	12
Papel	3,7	16
Parafina	2,3	10
Plexiglás	3,4	40
Porcelana	7	5,7
Vidrio pyrex	5,6	14

3.    Defina la capacidad eléctrica  y sus unidades (submúltiplos más comunes)

Múltiplos del Sistema Internacional para faradio (F)

Submúltiplos				Múltiplos
Valor	Símbolo	Nombre		Valor	Símbolo	Nombre
10−1 F	dF	decifaradio		101 F	daF	decafaradio
10−2 F	cF	centifaradio		102 F	hF	hectofaradio
10−3 F	mF	millifaradio		103 F	kF	kilofaradio
10−6 F	µF	microfaradio		106 F	MF	megafaradio
10−9 F	nF	nanofaradio		109 F	GF	gigafaradio
10−12 F	pF	picofaradio		1012 F	TF	terafaradio
10−15 F	fF	femtofaradio		1015 F	PF	petafaradio
10−18 F	aF	attofaradio		1018 F	EF	exafaradio
10−21 F	zF	zeptofaradio		1021 F	ZF	zettafaradio
10−24 F	yF	yoctofaradio		1024 F	YF	yottafaradio

4.    Al comprar un capacitor ¿que parámetros se indican comúnmente al vende

*el valor normalizado
*la maxima tension de trabajo en voltios

      *material del capacitor

5.    Indique como se muestra el valor de la capacidad y la tensión maxima de trabajo en distintos capacitores: cerámica, tantalio, poliéster, electrolíticos, etc.

 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: 

 

 

En este caso es un capacitor de 2200uF y tensión máxima de 16V

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.

 

Indica 0.22µF, tolerancia del 20% y tensión máxima de 250V

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

 

6.    Dibuje un circuito  con un capacitor conectado a una fuente de alimentación continua. Explique que sucede en el instante de la conexión y después que el capacitor se cargó,  haga gráficos.

      Si conectamos un capacitor a una fuente de corriente continua, uniendo uno de sus terminales al positivo y el otro al negativo, no habrá circulación de electrones a través de el, debido a la presencia del dieléctrico, que es un material aislante e impide que los electrones se desplacen a través de el. Sin embargo, se producirá una acumulación de cargas en las armaduras concretamente de electrones en la armadura que este conectada al negativo de la fuente, y de “huecos” (cargas positivas) en la que se conecte al positivo. Este efecto se conoce como polarización del dieléctrico.  El capacitor se cargará hasta que la fuente de alimentacion quede descargada

                     

7.    Dibuje un circuito con un capacitor conectado a una fuente de alimentación alterna senoidal. Explique que sucede para cada hemiciclo ¿circula corriente por el capacitor? ¿y por el circuito?

    Debido a la tensión alterna U, el capacitor resulta cargado, descargado, vuelto a cargar con polaridad opuesta; una vez más descargado, y así sucesivamente. Con ello circula una corriente cuya variación es senoidal. Pero, la corriente no circula a través del capacitor, es decir a través de su dieléctrico que es aislante como hemos dicho, la corriente sólo circula de los bornes del generador a las armaduras del condensador y viceversa, es decir, aunque el circuito realmente no está cerrado el efecto es como si lo estuviera; y siendo éste el efecto, se suele decir que por el circuito circula una corriente                                  
eléctrica.

8.    Para que se utilizan los capacitores en electrónica. De ejemplos.

  

 ejemplos para q se pueden utilizar los capasitores:

• Baterías, por su cualidad de almacenar energía.
• Memorias, por la misma cualidad.
• Filtros.
• Adaptación de impedancias, haciéndolas resonar a una frecuencia dada con otros componentes.
• Demodular AM, junto con un diodo.
• El flash de las cámaras fotográficas.
• Tubos fluorescentes.
• Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión.
• 
  

9.Explique que limita el uso de los capacitores de alta frecuencia. ¿Cuáles son los capacitores mas adecuados para ellas?

       El uso de capacitores en alta frecuencia se limita un poco al tamaño. El tiempo que tarda en cargar y descargar tiene que ser muy breve. Por eso para ese tipo de frecuencias los más adecuados son los capacitores cerámicos, que poseen un tamaño chico y por sus propiedades permite cargarse y dsecargarse rápido, otros que también pueden ser utilizados son los de mica.

10. ¿Que son los capacitores electrolíticos, para que se usan, descríbalos..Ilustre su estructura interior y exterior

      Un condensador electrolítico es un tipo de condensador que usa un líquido iónico conductor como una de sus placas. Típicamente con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos eléctricos con relativa alta corriente y baja frecuencia. Este es especialmente el caso en los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente alterna pero no corriente continua.

Los condensadores electrolíticos pueden tener mucha capacitancia, permitiendo la construcción de filtros de muy baja frecuencia.

           

                                           

11. Capacitores de tantalio, para que se usan, descríbalos .Comparelo con los electrolicos. Ilustre su estructura interior y exterior
                                            

capacitores 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.

capacitores electrolíticos. Es un tipo de condensador que utiliza un electrolito, como su primera armadura, la cual actúa como cátodo. Con la tensión adecuada, el electrolito deposita una capa aislante (la cual es en general una capa muy fina de óxido de aluminio) sobre la segunda armadura o cuba (ánodo), consiguiendo así capacidades muy elevadas. Son inadecuados para funcionar con corriente alterna. La polarización inversa destruye el óxido, produciendo un corto entre el electrolito y la cuba, aumentando la temperatura, y por tanto, arde o estalla el condensador consecuentemente. Existen varios tipos, según su segunda armadura y electrolito empleados:

12. 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

                                                   

Esta imagen podemos ver la composición de un capacitor sólido, la diferencia con el capacitor electrolítico a nivel estructural es el material dieléctrico usado y el revestimiento, que a la larga son los que hacen la diferencia entre ambos.

13. Capacitores de poliéster. Usos. Ilustre su estructura interior y exterio

capacitor de poliéster o Mylar. Está formado por láminas delgadas de poliéstersobre las que se deposita aluminio, que forma las armaduras. Se apilan estas láminas y se conectan por los extremos. Del mismo modo, también se encuentran condensadores de policarbonato y polipropileno.
                                           

14. Capacitores cerámicos. Usos.  Ilustre su estructura interior y exterior- Explique como se lee el valor de estos capacitores (p.ej: 104)

capacitores cerámicos. Utiliza cerámicas de varios tipos para formar el dieléctrico. Existen diferentes tipos formados por una sola lámina de dieléctrico, pero también los hay formados por láminas apiladas. Dependiendo del tipo, funcionan a distintas frecuencias, llegando hasta las microondas.
                  
          
                                         

 usos: En circuitos de audio , rectificadores , elevadores de tension . Son otra alternativa a los electroliticos pero  estos no tienen polaridad


15. Capacitores variables, Usos.  Ilustre su estructura interior y exterior Diodos varicap, explique su funcionamiento, para que se usan, descríbalos su estructura interior y exterior-Dibuje un circuito que ejemplifique su funcionamiento.

Un capacitorr variable es un condensador cuya capacidad puede ser modificada intencionalmente de forma mecánica o electrónica. Son condensadores provistos de un mecanismo tal que, o bien tienen una capacidad ajustable entre diversos valores a elegir, o bien tienen una capacidad variable dentro de grandes límites. Los primeros se llaman trimmers y los segundos condensadores de sincronización, y son muy utilizados en receptores de radio, TV, etcétera, para igualar la impedancia en los sintonizadores de las antenas y fijar la frecuencia de resonancia para sintonizar la radio

                                

                                           

                                                           

DIodo vericap:

El diodo de capacidad variable o Varactor (Varicap) es un tipo de diodo que basa su funcionamiento en el fenómeno que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unión PN varíe en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensión. Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500 pF. La tensión inversa mínima tiene que ser de 1 V.

La aplicación de estos diodos se encuentra, sobre todo, en la sintonía de TV, modulación de frecuencia en transmisiones de FM y radio y en los osciladores controlados por voltaje (oscilador controlado por tensión).