What is a Capacitor？

Qué es un condensador

Un condensador es un elemento que almacena electricidad y energía eléctrica (energía potencial). Un conductor rodeado por otro conductor, o un conductor en el que las líneas de campo eléctrico que emanan de un conductor terminan todas en el otro se denomina condensador. Un condensador almacena carga cuando se aplica una tensión entre las dos placas extremas del condensador. La capacitancia de un condensador es numéricamente igual a la relación entre la carga de una placa conductora y la tensión entre las dos placas. La unidad básica de capacitancia de un condensador es el faradio (F). La letra C se suele utilizar en los diagramas de circuitos para denotar elementos capacitivos.

Símbolo de condensador

Internationally standardized, the amount of charge that can be stored in a capacitor when a 1-volt DC voltage is applied to it is the capacitance (i.e., the amount of electricity per unit voltage) of the capacitor, denoted by the letter C. The basic unit of capacitance is the farad (F), which is the voltage ratio between the two electrodes. The basic unit of capacitance is the farad (F). In 1-volt DC voltage, if the capacitor stored charge for 1 coulomb, the capacitance is set at 1 farad, farad with the symbol F, 1F = 1C/V. In practice, the capacitance of the capacitor is often much smaller than 1 farad, commonly used smaller units such as millifarads (mF), microfarads (μF), nano-farads (nF), pico-farads (pF), and so on, the relationship between: 1 microfarad equal to a millionth of a farad; 1 pifa is equal to one-millionth of a microfarad, i.e.: 1 farad (F) = 1,000 millifarads (mF); 1 millifarad (mF) = 1,000 microfarads (μF); 1 microfarad (μF) = 1,000 nanofarads (nF); 1 nanofarad (nF) = 1,000 pifaads (pF); i.e.: 1F = 1,000,000 μF; 1 μF = 1,000,000 pF.

Condensadores ¿Para qué sirven

Los condensadores desempeñan un papel importante en circuitos como sintonización, derivación, acoplamiento y filtrado.En un circuito de corriente continua, un condensador es el equivalente de un disyuntor.Un condensador es un componente capaz de almacenar carga y es uno de los componentes electrónicos más utilizados.
●Acoplamiento: Los condensadores utilizados en circuitos de acoplamiento se denominan condensadores de acoplamiento, y se utilizan en un gran número de amplificadores de acoplamiento resistivo y otros circuitos de acoplamiento capacitivo para aislar la corriente continua de la corriente alterna.
●Filtrado: Los condensadores utilizados en circuitos de filtrado se denominan condensadores de filtrado, y se emplean en el filtrado de fuentes de alimentación y en diversos circuitos de filtrado. Los condensadores de filtrado eliminan señales de una determinada banda de frecuencias de la señal total.
●Desacoplamiento: Los condensadores utilizados en los circuitos de desacoplamiento se denominan condensadores de desacoplamiento, que se utilizan en los circuitos de alimentación de tensión continua de los amplificadores multietapa para eliminar los dañinos enlaces cruzados de baja frecuencia entre cada etapa del amplificador.
Cancelación de alta frecuencia: Un condensador utilizado en un circuito de cancelación de alta frecuencia se denomina condensador de cancelación de alta frecuencia. En un amplificador de audio de realimentación negativa, este circuito de condensador se utiliza para cancelar la posible autoexcitación de alta frecuencia y eliminar los posibles silbidos de alta frecuencia en el amplificador.
Resonancia: El condensador utilizado en el circuito resonante LC se denomina condensador resonante, que es necesario tanto en los circuitos resonantes LC en paralelo como en serie.
Bypass: Los condensadores utilizados en circuitos de derivación se denominan condensadores de bypass. Si es necesario eliminar una determinada banda de señales de una señal en un circuito, se puede utilizar un circuito de condensadores de derivación y, en función de la frecuencia de la señal que se desea eliminar, existen circuitos de condensadores de derivación de dominio de frecuencia completa (todas las señales de CA) y circuitos de condensadores de derivación de alta frecuencia.
●Neutralización: Un condensador utilizado en un circuito de neutralización se denomina condensador de neutralización. Estos circuitos de condensadores de neutralización se utilizan en amplificadores de radio de alta frecuencia y frecuencia intermedia, y amplificadores de televisión de alta frecuencia para eliminar la autoexcitación.
●Horario: Los condensadores utilizados en circuitos de temporización se denominan condensadores de temporización. Los circuitos de condensadores de temporización se utilizan en circuitos que requieren el control del tiempo mediante la carga y descarga de condensadores, que controlan el tamaño de la constante de tiempo.
●Integración: Un condensador utilizado en un circuito de integración se denomina condensador de integración. Este circuito de condensador integral se utiliza en circuitos de separación síncrona para la exploración del campo potencial para eliminar la señal de sincronización de campo de la señal de sincronización compuesta de campo.
●Diferencial: Un condensador utilizado en un circuito diferencial se denomina condensador diferencial. Este circuito de condensador diferencial se utiliza en un circuito de disparo para obtener una señal de disparo de pico a partir de varios tipos de señales (principalmente de impulsos rectangulares).
●Compensación: Un condensador utilizado en un circuito de compensación se denomina condensador de compensación, y este circuito de condensador de compensación de baja frecuencia se utiliza en el circuito de compensación de graves de una pletina de casete para aumentar la señal de baja frecuencia en la señal de reproducción, y también hay un circuito de condensador de compensación de alta frecuencia.
Bootstrap: El condensador utilizado en el circuito bootstrap se denomina condensador bootstrap, y este circuito condensador bootstrap se utiliza en el circuito de la etapa de salida de los amplificadores de potencia OTL de uso común para aumentar la amplitud de medio ciclo positivo de la señal en una pequeña cantidad a través de la retroalimentación positiva.
● Cruce: El condensador de un circuito de cruce se denomina condensador de cruce. En el circuito de cruce de altavoces de un altavoz, se utiliza un circuito de condensador de cruce para permitir que el altavoz de alta frecuencia funcione en la banda de alta frecuencia, el altavoz de frecuencia media funcione en la banda de frecuencia media y el altavoz de baja frecuencia funcione en la banda de baja frecuencia.
● Capacidad de carga: Es la capacitancia externa efectiva que determina la frecuencia de resonancia de la carga junto con el resonador de cristal de cuarzo. Los valores estándar de la capacitancia de carga son 16pF, 20pF, 20pF, 20pF, 20pF, 20pF y 20pF.

Cómo funcionan los condensadores

Un condensador es un componente electrónico capaz de almacenar una carga eléctrica, y su principio de funcionamiento se basa en la acumulación y liberación de carga.

1. Construcción básica
   A capacitor consists of two conductive electrodes (usually metal plates) with an insulating medium (e.g. air, plastic, ceramic, etc.) in between. This structure is similar to a “sandwich”, the charge can be accumulated in the electrodes, but can not flow directly through the insulating medium. 2. charging process
2. Proceso de carga
   Cuando un condensador se conecta a una fuente de alimentación, comienza el proceso de carga:
   El polo positivo de la fuente de alimentación suministra una carga positiva a un electrodo y el polo negativo suministra una carga negativa al otro electrodo.
   Debido a la barrera del medio aislante, la carga no puede pasar directamente, sino que sólo puede acumularse en los respectivos electrodos.
   Con la acumulación de carga, la diferencia de potencial entre los electrodos aumenta gradualmente hasta que es igual a la tensión de alimentación, y el proceso de carga finaliza.
3. Proceso de alta
   Cuando un condensador se desconecta de la fuente de alimentación y se conecta a una carga, comienza el proceso de descarga:
   La carga en los electrodos forma una corriente a través de la carga bajo la acción de la fuerza del campo eléctrico.
   A medida que se libera la carga, la diferencia de potencial entre los electrodos disminuye hasta que llega a cero y finaliza el proceso de descarga.
4. Capacitancia y campos eléctricos
   La capacitancia (C) de un condensador indica su capacidad para almacenar carga y se calcula mediante la fórmula:
   C=Q/, Ecuación del condensador
   Capacitance Determinant:C=εS/(4Tkd)
   Cálculo de la capacitancia: C=Q/U
   where ϵ is the dielectric constant of the insulating medium, S is the electrode area, and d is the distance between the electrodes. The electric field plays a central role in the charging and discharging process, driving the movement of charges.

La energía almacenada en un condensador es energía del campo eléctricoque es esencialmente la energía potencial almacenada en el campo eléctrico entre las placas conductoras. Cuando un condensador está cargado, las cargas se acumulan bajo la influencia del campo eléctrico, convirtiendo la energía eléctrica en energía de campo eléctrico; durante la descarga, la energía de campo eléctrico se libera como otras formas de energía.

Fórmulas para calcular la energía de los condensadores

La energía de un condensador puede calcularse mediante las tres fórmulas equivalentes siguientes, en función de los parámetros conocidos (capacidad Cvoltaje Uo cobrar Q):

1. En función de la tensión y la capacidad:

Esta fórmula muestra que la energía es proporcional a la capacitancia y al cuadrado de la tensión, lo que la hace adecuada para escenarios en los que se conoce la tensión de carga.

2. En función de la carga y la tensión:

Calcula la energía a través de la diferencia de potencial durante la transferencia de carga, lo que suele utilizarse para analizar el proceso de carga.

3. Basado en la carga y la capacitancia:

Esto es aplicable cuando se conocen la carga y la capacitancia, como en el cálculo de la energía de un conductor aislado.

Principales factores de influencia

• Capacitancia: Determinado por el área de la placa (S), espaciado (d), y la permitividad (ε) (where C=εS/dC=εS/d). Aumentar la superficie de las placas o reducir la separación aumenta la capacidad de almacenamiento de energía.
• Tensión de funcionamiento: La energía es proporcional al cuadrado de la tensión, pero si se supera la tensión nominal puede producirse una avería.
• Características de frecuencia: A altas frecuencias, la capacitancia disminuye, lo que puede afectar a la eficiencia del almacenamiento de energía.

Cómo aumentar la energía de los condensadores

Para aumentar eficazmente el almacenamiento de energía del campo eléctrico de los condensadores, la primera tarea es seleccionar los condensadores.Debemos prestar atención a la capacitancia y la tensión del condensador y preferir condensadores de gran capacidad y alta tensión con buena resistencia a la tensión y características de baja pérdida para garantizar su estabilidad y fiabilidad. En segundo lugar, el almacenamiento de energía puede aumentarse directamente elevando la tensión de funcionamiento o aumentando la capacitancia del condensador. Por ejemplo, conectando en serie dos condensadores con la misma capacitancia, se puede duplicar la capacitancia total, aumentando así significativamente la energía del campo eléctrico. Además, la conexión en serie de condensadores no sólo aumenta la energía del campo eléctrico, sino que también realiza múltiples funciones, como la corrección del factor de potencia y el filtrado, que son ampliamente utilizadas. En resumen, a través de una cuidadosa selección de los condensadores, la mejora razonable de su almacenamiento de energía, y el uso inteligente de la tecnología de conexión en serie, puede mejorar significativamente el condensador’s campo eléctrico capacidad de almacenamiento de energía, para la optimización del rendimiento del circuito y la estabilidad para sentar una base sólida.

¿Cuál es la vida útil de un condensador?

1. Duración general de los condensadores
   En general, los condensadores de potencia están diseñados para una vida útil de 8 a 12 años. Sin embargo, esto no significa que todos los condensadores deban sustituirse en este plazo, ya que la vida útil real puede verse afectada por diversos factores. Por ejemplo, la temperatura ambiente, la tensión de funcionamiento, las condiciones de carga y la calidad del propio condensador influyen en su vida útil.
2. Factores clave que afectan a la vida útil de los condensadores
   Temperatura ambiente: Las altas temperaturas aceleran la evaporación y descomposición del electrolito del interior del condensador, reduciendo así su capacidad y valor de tensión. Además, las altas temperaturas también provocarán el envejecimiento del material aislante del interior del condensador, acortando aún más su vida útil.
   Condiciones de carga:Si un condensador funciona bajo sobrecarga durante un largo periodo de tiempo, puede provocar un sobrecalentamiento o un mal funcionamiento, acortando así su vida útil.
   Calidad del condensador: Los condensadores de alta calidad suelen tener mejores materiales aislantes, procesos de fabricación más estrictos y un embalaje más fiable, lo que se traduce en una mayor resistencia al envejecimiento y durabilidad.
3. Cómo alargar la vida de los condensadores
   Para prolongar la vida útil de los condensadores, se pueden tomar las siguientes medidas:
   Mantenga un entorno de trabajo y un rango de temperaturas adecuados, y evite los entornos con altas temperaturas, humedad y corrosión.
   Selección y diseño razonables de los condensadores para garantizar que la tensión y la carga que soportan están dentro del rango adecuado.
   Mantenimiento e inspección periódicos, detección y tratamiento oportunos de las condiciones anormales de los condensadores, como degradación de la capacidad, daños físicos, etc.
   En resumen, aunque la vida útil de diseño de los condensadores suele ser de 8 a 12 años, el tiempo exacto de sustitución debe evaluarse exhaustivamente en función de sus condiciones reales de funcionamiento y los factores ambientales. Tomando medidas razonables, podemos prolongar eficazmente la vida útil de los condensadores y garantizar el funcionamiento estable de los equipos y circuitos electrónicos.