¿Qué determina la capacitancia de un capacitor?

El condensador está diseñado para el almacenamiento temporal de energía eléctrica en forma de energía potencial dividida en el espacio en cargas eléctricas positivas y negativas, es decir, en forma de campo eléctrico en el espacio entre ellas. En consecuencia, un capacitor eléctrico incluye tres componentes principales: dos placas conductoras, en las que se ubican cargas separadas en un capacitor de carga, y una capa dieléctrica ubicada entre las placas.

Las placas de condensador, según el tipo de este producto eléctrico, se pueden fabricar de diferentes maneras, desde simples placas de aluminio enrolladas en un rollo con una capa intermedia de papel, hasta placas oxidadas químicamente o una capa dieléctrica metalizada. En cualquier caso, hay una capa de dieléctrico y una placa entre la cual está firmemente fijada; esto es básicamente un capacitor.

El dieléctrico puede ser papel, mica, polipropileno, tántalo u otro material aislante eléctrico adecuado con la constante dieléctrica y la fuerza eléctrica requeridas.

Como sabes, la energía de las cargas eléctricas separadas en el espacio es igual al producto de la cantidad de carga Q desplazada (de un cuerpo a otro) por la diferencia de potencial entre los cuerpos cargados U.

Entonces, la energía de las cargas separadas en las placas del capacitor depende no solo del número de cargas separadas, sino también de los parámetros de sus placas y del dieléctrico, ya que el dieléctrico, al polarizarse, almacena energía en forma de campo eléctrico, cuya fuerza determina la diferencia de potencial U entre las cargas separadas ubicadas en las placas del capacitor.

Porque la diferencia de potencial entre cargas separadas en el espacio depende de la intensidad del campo eléctrico y de la distancia entre ellas. En realidad, en el grosor del dieléctrico entre las placas cargadas cuando se trata de un condensador.

Al mismo tiempo, cuanto mayor es el área de superposición de las placas A y mayor es la constante dieléctrica absoluta (y relativa) del dieléctrico, más fuertes se atraen entre sí las cargas separadas ubicadas en las placas, más significativa su energía potencial: más trabajo se requerirá de la fuente EMF para cargar ese capacitor.

Al separar las cargas en el proceso de transferir electrones de una placa a otra, la fuente de EMF realiza exactamente ese volumen de trabajo al cargar el capacitor, cuya cantidad será idéntica energía de un capacitor cargado.

Con esta discontinuidad, la energía del condensador cargado, además de la cantidad de carga transferida de placa a placa, (puede ser diferente) dependerá del área de superposición de las placas A, de la distancia entre las placas d , y sobre la constante dieléctrica absoluta del dieléctrico e.

Estos parámetros determinantes de la construcción de un capacitor en particular son constantes, su relación agregada se puede llamar la capacitancia del capacitor C. Entonces podemos decir con confianza que la capacitancia del capacitor C depende del área superpuesta de las placas A , de la distancia entre ellos d y de la constante dieléctrica e.

La dependencia de la capacitancia de estos parámetros es muy fácil de entender si consideramos un capacitor plano.

Cuanto mayor sea el área de superposición de sus placas, mayor será la capacidad del capacitor, ya que las cargas interactúan sobre un área mayor.

Cuanto menor sea la distancia entre las placas (de hecho, el espesor de la capa dieléctrica), mayor será la capacidad del condensador, porque la fuerza de interacción de las cargas aumenta a medida que se acercan.

Cuanto mayor sea la constante dieléctrica del dieléctrico entre las placas, mayor será la capacitancia del capacitor, porque mayor será la fuerza del campo eléctrico entre las placas.

Ver también:¿Por qué se utilizan condensadores en los circuitos eléctricos? yCondensadores y baterías: ¿cuál es la diferencia?