Guia de Condensadors: Tipus, Capacitat i Electrònica Digital

Condensadors

Components que serveixen per emmagatzemar una càrrega elèctrica considerable sobre una superfície petita. Estan formats per dues plaques metàl·liques (armadures) separades per un material aïllant anomenat dielèctric. Si no es col·loca cap material aïllant (com paper, ceràmica, plàstic, etc.) entre les armadures, l'aire actua com a dielèctric.

Capacitat d'un condensador

La capacitat (C) es defineix com la relació entre la càrrega (Q) emmagatzemada i la tensió (V) aplicada:

• C = Capacitat (en Farads, F)
• Q = Càrrega (en Coulombs, C)
• V = Tensió (en Volts, V)

La capacitat també depèn de les característiques físiques:

• E = Permitivitat dielèctrica del material aïllant (F/m)
• S = Superfície enfrontada de les armadures (m²)
• d = Distància de separació entre les armadures (m)

Submúltiples del Farad (F)

• Microfarad (µF) = 10^-6 F
• Nanofarad (nF) = 10^-9 F
• Picofarad (pF) = 10^-12 F
• Nota: Milifarad (mF) = 10^-3 F (menys comú)

Associació de condensadors

Els condensadors es poden connectar de dues maneres principals:

• En sèrie: La capacitat equivalent disminueix.
• En paral·lel: La capacitat equivalent augmenta (és la suma de les capacitats individuals).

Càrrega i descàrrega de condensadors

El procés de càrrega i descàrrega segueix una funció exponencial. Les variables rellevants són:

• q = Càrrega instantània del condensador (C)
• C = Capacitat del condensador (F)
• Vab = Tensió entre els borns del condensador (V)
• e = Base del logaritme natural (aproximadament 2.71)

Energia emmagatzemada per un condensador

Un condensador carregat emmagatzema energia en el camp elèctric entre les seves plaques.

Tipus de condensadors i aplicacions

Condensadors Fixos

Són aquells que mantenen la seva capacitat nominal sense canvis significatius. Es classifiquen segons el material dielèctric emprat en la seva fabricació.

Aplicacions generals dels condensadors fixos:

• Eliminar pertorbacions i soroll en circuits (filtratge).
• Compensar la potència reactiva en sistemes elèctrics.
• Filtrar el corrent continu provinent d'un rectificador en fonts d'alimentació.

Tipus específics de condensadors fixos:

• Condensadors de paper: S'utilitzen en aplicacions de corrent altern, com l'arrencada de motors elèctrics.
• Condensadors de mica: Excel·lents per a aplicacions d'altes freqüències per la seva estabilitat.
• Condensadors electrolítics: Són els més comuns per obtenir altes capacitats en volums reduïts. Són polaritzats (s'han de connectar respectant la polaritat positiva i negativa). S'utilitzen àmpliament en fonts d'alimentació i circuits de rectificació.

Condensadors Variables

La seva capacitat es pot variar mecànicament, normalment mitjançant un conjunt de plaques mòbils que giren respecte a unes plaques fixes. La capacitat varia segons la superfície enfrontada entre les plaques mòbils i fixes. S'usen en sintonització de ràdios, per exemple.

Condensadors Ajustables (Trimmers)

Són condensadors de petita capacitat que es poden ajustar, sovint amb un tornavís, per calibrar circuits. La capacitat varia normalment modificant la separació o la superfície efectiva entre les plaques.

Electrònica Digital

És la branca de l'electrònica que té com a finalitat l'estudi i l'aplicació de circuits que operen amb senyals digitals. Els senyals digitals són aquells que només poden prendre un nombre finit de valors discrets, típicament dos valors extrems ben diferenciats (per exemple, 0V i 5V).

Circuits digitals

També s'anomenen circuits lògics, ja que el seu comportament es pot descriure i analitzar mitjançant l'àlgebra de Boole i operacions lògiques bàsiques (AND, OR, NOT, etc., equivalents a conceptes com SÍ, NO, ENCÈS, APAGAT). Les variables en aquests circuits s'anomenen binàries i es representen simbòlicament pels dígits 1 (nivell alt, cert, encès) i 0 (nivell baix, fals, apagat).

Codi BCD (Decimal Codificat en Binari)

És un sistema de codificació basat en el sistema binari natural, on cada dígit decimal (0 a 9) es representa individualment mitjançant el seu equivalent binari de 4 bits.