TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ

Ingeniería Eléctrica

Electromagnetismo

Actividad: Práctica de Capacitores

Presentan:
Estrada Pereyra Gerardo
Guillén Villatoro Ángel Jordán
Gutiérrez Moreno Martín Elí
Olivera de los Santos Oscar de Jesús

Asesor:
Paniagua Chávez Martha Luz
Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México, A 27 de marzo de 2020
Objetivo
- Medir los voltajes de diferentes capacitores en placas de prueba (protoboard).
- Comprobar las mediciones de voltajes tanto teórico (cálculos) como en la medición
de la práctica.

Marco teórico
-Capacitor
El capacitor, también conocido como
condensador, es un dispositivo electrónico
pasivo. Está formado por dos placas
conductoras y un material dieléctrico, algunos
se llaman cerámicos o electrolíticos. Las
placas conductoras se encuentran conectadas
a las terminales del este elemento pasivo.
Entre las placas se coloca un material
dieléctrico o aislante. También estas placas
almacenan energía, almacenan carga eléctrica, esta carga se mantiene hasta que
se conecte una carga en el capacitor. El condensador eléctrico, almacena carga
directamente proporcional al voltaje o tensión aplicado.

-Usos del capacitor

Los pequeños condensadores
utilizados en electrónica
pueden tener diferentes usos,
uno de los más usuales es
“filtrar” el rizado de una señal
en fuentes de alimentación.
Además, podemos encontrar condensadores en placas electrónicas con otros
objetivos, como por ejemplo actuar como oscilador, acoplador, generador de
frecuencias, etc.
En aplicaciones eléctricas también son muy utilizados, un ejemplo sencillo son los
flashes en cámaras de fotos: el condensador se carga desde la batería para
después soltar de golpe toda su energía consiguiendo tensiones muy altas por un
corto espacio de tiempo, creando de esta forma el “fogonazo” de la lámpara. Este
efecto no se podría conseguir directamente con la batería ya que no tiene capacidad
de entregar tanta energía en un espacio de tiempo pequeño.
Otra aplicación eléctrica interesante de los condensadores es compensar la energía
reactiva en el sector industrial. Si una fábrica tiene muchas cargas inductivas
(motores…), la suministradora eléctrica le penalizará por consumo de energía
reactiva. Instando baterías de condensadores controladas electrónicamente
podemos conseguir compensar esa carga inductiva con cargas capacitivas
(condensadores).

-Capacitor electrolítico
A diferencia de los condensadores / capacitores comunes, los capacitores
electrolíticos se han desarrollado para lograr grandes capacidades en dimensiones
físicas reducidas.
Este condensador se logra utilizando un dieléctrico
especial. La capacidad de un condensador tiene la
siguiente fórmula: C = EA/d, donde:
– A = superficie
– d = separación de placas
– E = constante dieléctrica

Si el valor de la constante dieléctrica (E) aumenta, también aumenta la capacitancia

del capacitor. Este dieléctrico es un electrolito constituido por óxido de aluminio
impregnado en un papel absorbente.
Cuando se fabrica el condensador electrolítico,
se arrollan dos láminas de aluminio, separadas
por un papel absorbente impregnado con el
electrolito.
El condensador electrolítico es un elemento
polarizado, por lo que sus terminales no pueden
ser invertidas. Generalmente el signo de
polaridad viene indicado en el cuerpo del
condensador.
El inconveniente que tienen estos capacitores es que el voltaje permitido entre sus
terminales no es muy alto. Si fuera necesario cambiar este condensador, se debe
buscar uno de la misma capacidad y con un voltaje igual o mayor al del capacitor
dañado. No se recomienda utilizar un capacitor de voltaje (dato de fábrica) muy
superior al dañado pues, un condensador que recibe un voltaje mucho menor que
para la que fue diseñado, siente que no estuvo polarizado en corriente continua y la
capa de óxido de aluminio disminuye hasta que el elemento falla.
-Capacitor de placas paralelas
Un capacitor de placas paralelas es una
disposición de dos placas metálicas
conectadas en paralelo separadas entre sí
por cierta distancia. Un medio dieléctrico
ocupa el espacio entre las placas. El medio
dieléctrico puede ser aire, vacío u otro
material no conductor como mica, vidrio, lana
de papel, gel electrolítico y muchos otros.

-Tipos de capacitores de placas paralelas

*Capacitor de placas paralelas
Si dos placas metálicas paralelas de
igual área A están separadas por una
distancia d. Una placa lleva una carga
Q, y la otra lleva una carga –Q.
Consideremos cómo la geometría de
estos conductores influye en la
capacidad de la combinación para
almacenar carga.
Recuerda que los cargos del mismo
signo se repelen entre sí. Cuando una batería carga un condensador, los electrones
fluyen hacia la placa negativa y existen fuera de la placa positiva. Si las placas del
condensador son grandes, las cargas acumuladas pueden distribuirse en un área
sustancial, y la cantidad de carga que se puede almacenar en una placa para una
diferencia de potencial aumenta a medida que aumenta el área de la placa.
*Capacitor cilíndrico
Un tipo especial de capacitor de placas
paralelas en el que la capa dieléctrica
aislante se enrolla entre las placas. Un
condensador cilíndrico está formado por
un cilindro conductor o cable de radio a
rodeado por otra carcasa cilíndrica
concéntrica de radio b donde b> a.
En este tipo de condensador, un conductor cilíndrico que tiene una densidad de
carga lineal + λ está rodeado por una carcasa conductora cilíndrica coaxial que tiene
una densidad de carga –λ. Debido a la atracción entre cargas diferentes, las cargas
se distribuirán uniformemente en la superficie externa del conductor interno y la
pared interna del conductor externo.
*Condensador esférico
Los condensadores tipo esférico están desarrollados
por 2 esferas conductoras concéntricas. Supongamos
que la esfera interna tiene un radio externo r 1, carga
+ q y la esfera externa tiene un radio interno r 2 y
cobrar –q. El campo eléctrico es perpendicular a la
superficie de ambas esferas y puntos radialmente
hacia afuera.
Todos los condensadores, como las baterías, almacenan energía para usarla más
adelante. Pero a diferencia de una batería estándar, entregan ráfagas de energías
rápidas e intensas. Como resultado, los condensadores pueden soportar
significativamente más ciclos de carga y descarga que las baterías y pueden
entregar más energía a la vez. Los condensadores incluso se pueden usar con
baterías.

-Capacitores en paralelo
Siempre es posible, en una red de capacitores
reemplazar toda la red por un capacitor
equivalente (claro que dependemos de que el
capacitor equivalente, este disponible
comercialmente).
Pero bueno supongamos que tenemos dos
capacitores en paralelo, y queremos calcular el
capacitor equivalente ¿cómo lo hacemos?
Es muy simple, cuando tenemos condensadores en paralelo como en la imagen de
arriba, simplemente para calcular un condensador equivalente tendremos que
sumar las capacitancias de cada uno de ellos. Como dijimos antes, colocar el
condensador equivalente es exactamente igual que colocar los otros tres.

-Capacitores en serie
Lo mismo ocurre cuanto tenemos dos o más capacitores en serie, pero para este
caso el cálculo es un poco más complejo, tenemos que sumar las inversas de las
capacitancias y luego despejar el valor equivalente.
Material y equipo
-1 Protoboard
-1 capacitor de 10 micro faradios
-1 capacitor de 33 micro faradios
-Cables para protoboard
-2 cables banana banana
-2 cables tipo caimán caimán
-Fuente de alimentación a 12V.
-1 multímetro
-1 teléfono celular con la aplicación (EveryCircuit) para hacer y medir circuitos
Desarrollo de la práctica

-Lo primero que hicimos al comenzar esta práctica fue sustituir los capacitores ya
que no teníamos de las medidas que se especificaba, sin embargo, no hubo
problema alguno al usar capacitores de 10 y 33 micro faradios.

-Comenzamos copiando el circuito del pizarrón en una hoja blanca y anotando los
datos; seguido de esto hicimos lo mismo, pero en el celular en nuestra aplicación
para medir circuitos eléctricos. Nos dimos cuenta del voltaje que nos debería dar y
procedimos a comprobarlo físicamente.

-Ubicados ya en nuestro protoboard conectamos nuestros capacitores en paralelo

con sus respectivos cables saliendo de negativo y positivo.
-Conectamos nuestros cables caimán-caimán a los
otros cables banana-banana, ya anteriormente
conectados a nuestra fuente de alimentación a 12 V.

-Tomando nuestro multímetro y fijándolo en voltaje

continuo procedimos a medir los voltajes de nuestros
capacitores comparando así, si estos coincidían con la
aplicación (los voltajes a conseguir eran 9.21V. y 2.79V).

-Afirmativamente, los valores eran los mismos, sin embargo, estos comenzaron a
bajar rápidamente ya que nuestros capacitores comenzaban a descargarse. Nos
apresuramos y tomamos las fotografías antes de que estos valores bajaran más.
 Resultados:
C v Q U
10 µF 9.21v 92.1 424.12
33 µF 2.79v 92.07 128.43

Q: (C)(V) U: VQ/2
Q1: (10).(9.21): 92.1 U1: (9.21)(92.1)/2
Q2: (33).(2.79): 92.07 : 424.12
U2: (2.79)(92.07)/2
:128.43
C: capacitancia
V: voltaje
Q: capacidad de carga de capacitor
U: energia
-Conclusión de Estrada Pereyra Gerardo
La propiedad fundamental de un capacitor es almacenar carga eléctrica mientras mayor sea su
capacitancia mayor tiempo le llevará cargarse.

Mientras más capacitancia posea el capacitor mayor será el tiempo que podrá mantener una
carga o dicho de otra manera a más capacitancia mayor tiempo de duración de la carga.

La unidad de medida es el faradio y las curvas características de carga y descarga están

relacionadas con la capacitancia mientras mayor era la capacitancia mayor era el intervalo de
tiempo en el que aumentaba la pendiente para el caso de la descarga.

-Conclusión de Guillén Villatoro Ángel Jordán

Para llevar a cabo el experimento, primero se tuvo que hacer el circuito que nos dejó la ingeniera,
una vez que armamos el circuito tal y como nos dijo la ingeniera el siguiente paso fue hacerlo en
una aplicación en nuestro celular llamado everycircuit terminando de hacerlo lo comprobamos
con el multímetro y efectivamente al poner el multímetro variaba un poco ya que nos dijo la
ingeniera que se iba descargando y que lo dejáramos un rato para que se volviera a cargar y
efectivamente eso fue lo que paso. Procedimos a hacer los cálculos en nuestra libreta y sacamos el
valor de los voltajes y cargas de cada capacitor, ahí comprobamos que lo teórico y lo practico nos
daba lo mismo.

confirmamos que los voltajes en serie son diferentes y las cargas son iguales.

Con el desarrollo experimental de la práctica aprendimos a diseñar circuitos en serie con

capacitores, empleando una placa de pruebas(protoboard) además se comprobó con la ayuda de
un multímetro que los voltajes calculados teóricamente son los mismos que se calcularon
experimentalmente.
-Conclusión de Gutiérrez Moreno Martín Elí
Sin duda este fue un tema el cual vimos de manera muy rápida gracias al poco
tiempo con el que contábamos, sin embargo, creo que esta práctica que, aunque
fue sencilla es una manera muy buena de reafirmar los conocimientos de la teoría
obtenida en clase, una vez más ganamos experiencia con el uso de las fuentes de
energía, el uso del multímetro y el protoboard. Comenzamos a entender mejor el
funcionamiento de los capacitores y las aplicaciones de estos.
Gracias a la aplicación que se nos fue proporcionada pudimos comprobar los
voltajes obtenidos y al mismo tiempo darnos cuenta como el voltaje de los
capacitores va bajando poco a poco cada segundo.

-Conclusión de Olivera de los Santos Oscar de Jesús

Fue un tema algo corto de bastante aprendizaje, me gusto el tema de capacitores
ya que podemos hablar infinidad de cosas de estos mismo, como por ejemplo de
que están hechos, sus aplicaciones y lo que mas me llamo la atención de ellos fue
el cómo funcionan.
Los capacitores al igual que los iodos led tienen dos patitas, una positiva y otra
negativa, los capacitores almacenan una cierta cantidad de energía y si esa energía
rebalsa ese limite tiende a explotar y lo que mas me llamo la atención es que se
descargan al momento de hacer un siempre roce, pero si los dejas reposar por una
cierta cantidad de tiempo estas mismas vuelven a su nivel de carga original.
Aprendí mucho con este tema por que me llamo la tención el como sirven cada
capacitor y las aplicaciones que les pueden dar.