Condensadores e Inductores: Componentes Electrónicos Pasivos, Funcionamiento y Aplicaciones

Condensadores: Fundamentos, Tipos y Parámetros Clave

Los condensadores son dispositivos electrónicos pasivos fundamentales, formados por dos placas conductoras, denominadas armaduras, separadas por un material aislante conocido como dieléctrico. Su función principal es acumular carga eléctrica en una superficie relativamente pequeña. Logran esto al generar una diferencia de potencial (voltaje) entre sus placas, con cargas de signo opuesto al voltaje aplicado.

Tipos de Condensadores

Los condensadores se clasifican principalmente en fijos y variables, con diversas subcategorías:

Condensadores Fijos

• Polarizados: Requieren una polaridad específica para su correcto funcionamiento.
  • Electrolíticos:
    • Aluminio
    • Tántalo
• No Polarizados: Pueden conectarse en cualquier dirección sin afectar su rendimiento.
  • Papel
  • Mica
  • Vidrio
  • Cerámicas
  • Plásticos

Condensadores Variables

Su capacidad puede ajustarse manualmente o mediante factores externos.

• Variables (ajuste continuo): Su capacidad varía según:
  • La superficie efectiva de las placas.
  • La distancia entre los planos (placas).
  • El tipo de material dieléctrico.
  • El número de placas.
• Ajustables (trimmer): Pequeños condensadores de ajuste fino.
  • Mica
  • Aire
  • Cerámicas
• No Lineales: Su capacidad varía con factores externos.
  • Controlados por tensión (Varactores)
  • Controlados por temperatura

Identificación y Parámetros de los Condensadores

La identificación de los condensadores a menudo se refiere a sus características de tolerancia, las cuales se consultan en tablas específicas del fabricante.

Parámetros Clave

• Tolerancia: Indica el porcentaje de variación permitido respecto al valor nominal de la capacidad (ej. ±% de capacidad).
• Rigidez Dieléctrica: Es la máxima intensidad de campo eléctrico que el material dieléctrico puede soportar antes de perder sus propiedades aislantes y perforarse. Si la tensión aplicada excede este valor, el dieléctrico se daña permanentemente.
• Tensión de Perforación (o Ruptura): Es la tensión máxima por unidad de área (ej. por cm²) que el condensador puede soportar antes de que el dieléctrico se perfore. Se mide en voltios por unidad de longitud o área (V/cm, V/mm, etc.).
• Tensión de Trabajo: Es la tensión máxima que se puede aplicar a un condensador de forma continua y durante largos periodos de tiempo sin riesgo de perforación del dieléctrico, asegurando su fiabilidad y vida útil.

Inductores: Bobinas y Transformadores en Circuitos Eléctricos

Los inductores son componentes pasivos que almacenan energía en forma de campo magnético cuando una corriente eléctrica fluye a través de ellos. Los más comunes son las bobinas y los transformadores.

Bobinas

Las bobinas, también conocidas como inductores, están formadas por un hilo conductor enrollado sobre un núcleo (o sobre sí mismo) para crear una inducción magnética. La relación entre el campo magnético (B) y la intensidad de campo magnético (H) en una bobina se describe por:

B = µH

Donde:

• B: Campo magnético (Teslas, T)
• H: Intensidad de campo magnético (Amperios/metro, A/m)
• µ: Permeabilidad magnética del material del núcleo (Henrios/metro, H/m), una constante para un material dado.

La intensidad de campo magnético (H) en un solenoide largo se calcula como:

H = (N * I) / l

Donde:

• N: Número de espiras (vueltas)
• I: Intensidad de corriente (Amperios, A)
• l: Longitud de la bobina (metros, m)

Tipos de Bobinas

• De sintonía
• RF (Radiofrecuencia)
• De filtro o choques

Transformadores

Un transformador es un dispositivo eléctrico que transfiere energía eléctrica entre dos o más circuitos mediante inducción electromagnética, modificando los valores de tensión e intensidad de corriente, pero idealmente manteniendo la potencia aparente (o potencia transferida).

Físicamente, un transformador consta de un núcleo ferromagnético laminado (para reducir pérdidas por corrientes de Foucault) sobre el cual se enrollan dos o más bobinados: un enrollamiento primario (conectado a la fuente de energía) y uno o más enrollamientos secundarios (donde se obtiene la energía transformada). El material conductor utilizado para los enrollamientos es típicamente hilo de cobre.

Relaciones Fundamentales del Transformador Ideal

En un transformador ideal, la potencia en el primario es igual a la potencia en el secundario:

Pp = Ps

Sin embargo, los valores de tensión e intensidad cambian:

• Vp ≠ Vs (La tensión primaria es diferente a la secundaria)
• Ip ≠ Is (La intensidad primaria es diferente a la secundaria)

El número de espiras (vueltas) en cada bobinado tiene una incidencia directa en los valores de tensión e intensidad. A esta relación se le denomina relación de transformación (N).

La relación de transformación se expresa como:

N = Ns / Np = Vs / Vp = Ip / Is

Donde:

• Ns: Número de espiras del secundario
• Np: Número de espiras del primario
• Vs: Tensión del secundario
• Vp: Tensión del primario
• Is: Intensidad del secundario
• Ip: Intensidad del primario