Fundamentos de Componentes Pasivos: Condensadores y Resistencias en Electrónica

Fundamentos de Componentes Pasivos: Condensadores y Resistencias

El Condensador (Capacitor)

El condensador es un componente diseñado para el almacenamiento temporal de energía electrostática. Su característica principal es la capacidad eléctrica, medida en Faradios (F). Se define que $1 \text{ F} = 1 \text{ Culombio} / 1 \text{ Voltio}$. Una relación común es $1 \text{ K} = 1 \text{ nF}$ (aunque esta notación es ambigua, se asume $1 \text{ k} \text{pF} = 1 \text{ nF}$ o similar en el contexto original, se mantiene la notación para referencia).

Parámetros del Condensador

• Valor y Tolerancia: El valor nominal y la desviación que el valor real presenta respecto al nominal.
• Tensión (Voltaje Máximo): La tensión máxima que puede ser aplicada de forma permanente entre los terminales del condensador sin que este sufra daño.
• Coeficiente de Temperatura (Coef. de Tª): Variación relativa de la capacidad por cada grado Celsius de variación de temperatura ($\Delta C / \Delta T$).

Tipos de Condensadores

Existen diversos tipos clasificados según su construcción y aplicación:

1. Electrolíticos: Utilizan una capa fina de óxido de aluminio o tantalio formada por electrólisis. Ofrecen una elevada capacidad en poco espacio, pero generalmente soportan bajas tensiones y son polarizados.
2. Plásticos: Utilizan dieléctricos plásticos como polietileno o poliestireno. Son adecuados para soportar tensiones elevadas.
3. Cerámicos: Ideales para aplicaciones de frecuencias elevadas debido a sus características dieléctricas.
4. Variables: Permiten un ajuste de la capacidad entre ciertos márgenes. Su variación se logra modificando la superficie enfrentada entre placas. Pueden ser lineales o logarítmicos.

Conexión de Condensadores

• Serie: Se conectan dos terminales entre sí, dejando los otros dos libres para la conexión al circuito. La capacitancia total disminuye.
• Paralelo: Todos los terminales correspondientes se unen entre sí. La capacitancia total aumenta.

La Resistencia Eléctrica

Las resistencias son componentes fundamentales que controlan o limitan el flujo de corriente eléctrica en un circuito. Se rigen por la Ley de Ohm, que establece que, para un valor de resistencia constante, la gráfica de Tensión ($V$) frente a Corriente ($I$) es una línea recta con pendiente igual a la resistencia.

Unidades y Conceptos Relacionados

• La resistencia se mide en Ohmios ($\Omega$).
• La inversa de la resistencia es la conductancia ($G$), medida en Siemens ($ ext{S}$): $G = 1/R$.

La resistencia de un conductor es directamente proporcional a su longitud ($L$) e inversamente proporcional a su sección transversal ($A$). El factor de proporcionalidad es la resistividad ($\rho$) del material, la cual es independiente de su forma y depende únicamente de la naturaleza del material utilizado: $R = \rho \frac{L}{A}$.

Potencia Disipada

La potencia disipada representa la rapidez con la que los portadores de carga pierden energía potencial eléctrica en forma de calor. Se rige por la Ley de Joule: $P = V \cdot I = I^2 R = V^2 / R$. Se mide en Vatios ($ ext{W}$).

Parámetros de la Resistencia

Los parámetros clave para seleccionar una resistencia son:

1. Valor Nominal y Tolerancia: El valor nominal es el indicado directamente sobre el cuerpo de la resistencia o mediante código de colores. La tolerancia ($\%$) indica la variación máxima permitida del valor real respecto al nominal.
2. Potencia (Disipación Máxima): Es la máxima potencia que puede disipar el componente de forma continua. Se alcanza cuando la cantidad de calor generado es igual al calor irradiado (equilibrio térmico) para la temperatura máxima permitida del material. Este valor varía notablemente según el tamaño físico y el tipo de resistencia.
3. Coeficiente de Temperatura (Coef. de Tª): Indica la variación relativa de la resistencia ($R$) por cada grado Celsius de variación de temperatura ($\Delta R / \Delta T$).

Tipos de Resistencias

Las resistencias se clasifican según su construcción:

Resistencias Aglomeradas de Carbón o de Composición

• Fabricadas a partir de finos granos de carbón, resina y aglomerantes.
• Tienen forma cilíndrica con terminales insertados.
• Tolerancias típicas: $5\%$, $10\%$.

Resistencias de Película de Carbón o Pirolíticas

• Se forma una película de carbón sobre dos terminales.
• El valor de resistencia se controla mediante el grosor de la capa de carbón.
• Capa externa de barniz y pintura protectora.
• Son las más usadas actualmente. Tolerancias comunes: $1\%$, $5\%$.

Resistencias de Película Metálica

• El cuerpo de la resistencia es de vidrio o cerámica, sobre el cual se deposita una película de metal o aleación metálica. Ofrecen mayor precisión y estabilidad.