4.5: Cuirks de Capacitores

Al igual que con los inductores, el condensador ideal es un dispositivo puramente reactivo, que contiene absolutamente cero efectos resistivos (disipadores de potencia). En el mundo real, por supuesto, nada es tan perfecto. Sin embargo, los condensadores tienen la virtud de ser generalmente componentes reactivos más puros que los inductores. Es mucho más fácil diseñar y construir un condensador con baja resistencia en serie interna que hacer lo mismo con un inductor. El resultado práctico de esto es que los condensadores reales suelen tener ángulos de fase de impedancia más cercanos a 90 ^o (en realidad, -90 ^o) que los inductores. En consecuencia, tenderán a disipar menos potencia que un inductor equivalente.

Los condensadores también tienden a ser más pequeños y livianos que sus homólogos inductores equivalentes, y dado que sus campos eléctricos están casi totalmente contenidos entre sus placas (a diferencia de los inductores, cuyos campos magnéticos tienden naturalmente a extenderse más allá de las dimensiones del núcleo), son menos propensos a transmitir o recibir “ruido” electromagnético a/desde otros componentes. Por estas razones, los diseñadores de circuitos tienden a favorecer los condensadores sobre los inductores siempre que un diseño permita cualquiera de las alternativas.

Se dice que los capacitores con efectos resistivos significativos tienen pérdidas, en referencia a su tendencia a disipar (“perder”) energía como una resistencia. La fuente de pérdida del condensador suele ser el material dieléctrico en lugar de cualquier resistencia del cable, ya que la longitud del cable en un condensador es muy mínima.

Los materiales dieléctricos tienden a reaccionar a los campos eléctricos cambiantes al producir calor. Este efecto de calentamiento representa una pérdida de potencia y es equivalente a la resistencia en el circuito. El efecto es más pronunciado a frecuencias más altas y de hecho puede ser tan extremo que a veces se explota en los procesos de fabricación para aislar el calor de materiales como el plástico! El objeto plástico a calentar se coloca entre dos placas metálicas, conectadas a una fuente de voltaje de CA de alta frecuencia. La temperatura se controla variando el voltaje o frecuencia de la fuente, y las placas nunca tienen que entrar en contacto con el objeto que se calienta.

Este efecto es indeseable para los condensadores donde esperamos que el componente se comporte como un elemento de circuito puramente reactivo. Una de las formas de mitigar el efecto de la “pérdida” dieléctrica es elegir un material dieléctrico menos susceptible al efecto. No todos los materiales dieléctricos son igualmente “con pérdidas”. Una escala relativa de pérdida dieléctrica de menor a mayor se da en la Tabla siguiente.

Pérdida dieléctrica

La resistividad dieléctrica se manifiesta tanto como una resistencia en serie como en paralelo con la capacitancia pura: (Figura a continuación)

El condensador real tiene resistencia tanto en serie como en paralelo.

Afortunadamente, estas resistencias parásitas suelen ser de impacto modesto (baja resistencia en serie y alta resistencia paralela), mucho menos significativas que las resistencias parásitas presentes en un inductor promedio.