La capacitància és un concepte fonamental en el camp de l'electrònica i l'electricitat. Es tracta d'una propietat elèctrica que juga un paper essencial en la transferència i l'emmagatzematge d'energia als circuits elèctrics.
En aquest article, analitzarem detalladament què és la capacitància, com funciona i per què és important en una àmplia gamma d'aplicacions.
Què és la capacitància?
La capacitància és la propietat d'un component elèctric conegut com a condensador per emmagatzemar càrrega elèctrica. La capacitància es mesura en unitats anomenades faradios (F), en honor a Michael Faraday, un influent científic del segle XIX.
Què és un condensador?
En essència, un condensador és un dispositiu que emmagatzema energia en forma de càrrega elèctrica al seu interior. Aquesta càrrega s'acumula a les plaques del condensador i es pot alliberar posteriorment quan sigui necessari.
Els condensadors consisteixen en dues plaques conductores separades per un material dielèctric, que és un aïllant elèctric. Quan s'aplica una diferència de potencial (tensió) entre les plaques del condensador, els electrons s'acumulen a una de les plaques, mentre que els protons s'acumulen a l'altra.
Aquesta separació de càrregues crea un camp elèctric entre les plaques que emmagatzema energia potencial elèctrica.
Com funciona la capacitància?
Per comprendre millor com funciona la capacitància, considerem un exemple pràctic. Imagina un condensador simple amb dues plaques metàl·liques paral·leles separades per aire com a dielèctric. Quan es connecta una bateria a les plaques del condensador, es crea una diferència de potencial entre elles. Els electrons es mouen des de la placa negativa (amb excés delectrons) cap a la placa positiva (amb escassetat delectrons).
A mesura que els electrons s'acumulen a la placa positiva, la càrrega positiva s'acumula a la placa negativa. Això crea un camp elèctric entre les plaques que s'oposen al flux d'electrons. A mesura que el camp elèctric s'enforteix, l'acumulació de càrrega a les plaques s'atura i el condensador arriba a un estat d'equilibri.
La quantitat de càrrega que pot emmagatzemar un condensador a una certa tensió és determinada per la seva capacitància. Matemàticament, la capacitància (C) es calcula mitjançant la fórmula:
C= Q / V
On:
-
C és la capacitància en faradis (F).
-
Q és la càrrega emmagatzemada al condensador en coulombs (C).
-
V és la tensió aplicada entre les plaques a volts (V).
La capacitància també depèn de la geometria del condensador (mida i forma de les plaques) i del material dielèctric entre les plaques. Com més gran sigui l'àrea de les plaques i menor la distància entre elles, més gran serà la capacitància.
A més, alguns materials dielèctrics tenen més permitivitat relativa que altres, cosa que també afecta la capacitància.
Importància de la capacitància
1. Filtres i circuits d'acoblament
En circuits electrònics, els condensadors es fan servir en filtres per separar senyals de diferents freqüències. També s'utilitzen en circuits d'acoblament per bloquejar corrent continu (DC) mentre permeten el pas de corrent altern (AC). Això és essencial en aplicacions com amplificadors dàudio i ràdios.
2. Estabilització de tensió
Els condensadors també es fan servir per estabilitzar la tensió en circuits elèctrics. Poden actuar com a fonts temporals denergia quan la font principal és inestable o fluctuant, mantenint la tensió en un nivell constant.
3. Emmagatzematge d'energia
Els condensadors s'utilitzen per emmagatzemar energia en aplicacions com flaix de càmeres, flaixos en càmeres, sistemes d'encesa en automòbils i dispositius de suport d'energia. Encara que no poden emmagatzemar tanta energia com les bateries, poden alliberar molt més ràpid.
4. Arrencada de motors
En aplicacions industrials i automotrius, els condensadors sovint sutilitzen per proporcionar un impuls inicial denergia als motors elèctrics durant larrencada. Això ajuda a superar la resistència inicial i garanteix una arrencada suau i eficient.
5. Filtres de soroll
Els condensadors sutilitzen per eliminar soroll elèctric no desitjat en línies dalimentació i senyals. Actuen com a filtres, suavitzant les fluctuacions de voltatge i eliminant senyals no desitjats.