A condensador variable es un tipo de capacitor que tiene un valor de capacitancia variable. Este condensador incluye dos placas donde el área entre estas placas simplemente se ajusta para cambiar la capacitancia del capacitor. Estos condensadores están disponibles en dos tipos de condensador de aire y condensador recortador. Generalmente, estos condensadores se utilizan especialmente en circuitos LC para la sintonización de frecuencia dentro de las radios. Entonces, este artículo analiza una descripción general de uno de los tipos de capacitores variables como un condensador de aire – trabajo y sus aplicaciones.
¿Qué es el condensador de aire?
Un Definición de condensador de aire Es un condensador que utiliza aire como medio dieléctrico. Este capacitor puede diseñarse en forma de capacitancia fija o variable. El tipo de capacitancia fija no se usa con frecuencia porque hay diferentes tipos de capacitores disponibles con características superiores, mientras que el tipo de capacitancia variable se usa con más frecuencia debido a su construcción simple.
Los condensadores de aire generalmente se fabrican con dos conjuntos de placas de metal semicirculares que se separan a través de un aire material dieléctrico . En estas placas de metal, un conjunto es permanente y el otro conjunto está conectado a un eje que permite al operador girar el conjunto para cambiar la capacitancia cuando sea necesario. Cuando la superposición entre dos placas de metal es mayor, la capacitancia es mayor. Entonces, la condición de capacitancia más alta se alcanza una vez que la superposición entre los dos conjuntos de placas de metal es máxima, mientras que la condición de capacitancia más baja se alcanza una vez que no hay superposición. Para un mejor control de la capacitancia, un ajuste más fino y una mayor precisión, se utilizan mecanismos de reducción de engranajes.
Los condensadores de aire tienen un valor de capacitancia pequeño que oscila entre 100 pF y 1 nF, mientras que el voltaje de funcionamiento oscila entre 10 y 1000 V. El voltaje de ruptura del dieléctrico es menor, por lo que la ruptura eléctrica cambiará dentro del capacitor, lo que puede provocar un funcionamiento defectuoso del capacitor de aire.
Construcción de condensadores de aire y su funcionamiento
Un condensador ajustable como un condensador de aire incluye una serie de placas de aluminio giratorias semicirculares en la parte superior de un eje central dispuesto entre un conjunto de placas de aluminio fijas igualmente espaciadas. Este condensador tiene un orificio perforado en su centro para pasar una barra de control. Para controlar esta barra, se conectan discos alternos para pasarla libremente a través de las demás, lo que significa que el conjunto de discos se separa de manera eficiente en dos grupos que juntos forman las dos regiones de placa del capacitor.
Una vez que los discos del capacitor tienen forma semicircular, al girar el conjunto móvil, la cantidad en la que los dos grupos se superponen cambia a toda el área de la placa. Cuando la capacitancia de este capacitor depende de toda el área de su placa, entonces el cambio dentro del área puede causar un cambio equivalente dentro de la capacitancia del componente, por lo que se le permite al operador modificar el valor del componente a voluntad.
Cuando se giran las placas de aluminio móviles, se cambiará la cantidad de superposición entre las placas estáticas y móviles. El aire entre estos conjuntos de placas funciona como un dieléctrico efectivo que aísla los conjuntos entre sí. Cuando la capacitancia del capacitor depende del tamaño mutuo de la placa, este ajuste simplemente permite ajustar el valor del capacitor de aire.
Circuito de condensador de aire
El circuito de capacitor de aire simple se muestra a continuación. Este capacitor usa aire como dieléctrico y está diseñado usando dos láminas metalizadas o placas de metal que se conectan en paralelo con cierta distancia entre sí. Los condensadores almacenan la energía en forma de carga eléctrica en las placas.
Una vez que se aplica un voltaje a un capacitor de aire para medir la carga en las dos placas, la relación entre la carga 'Q' y el voltaje 'V' proporcionará el valor de la capacitancia para el capacitor, por lo tanto, se da como C = Q/V. Esta ecuación también se puede escribir para proporcionar la fórmula para medir la cantidad de carga en las dos placas como Q = C x V.
Una vez que se suministra corriente eléctrica al condensador, se carga, por lo que el campo electrostático se volverá mucho más fuerte porque almacena más energía entre las dos placas.
De manera similar, cuando la corriente sale del condensador de aire, la diferencia de potencial entre estas dos placas disminuirá y el campo electrostático se reducirá cuando la energía eléctrica se aleje de las placas. Entonces, la capacitancia es una de las propiedades de un capacitor que se usa para almacenar carga eléctrica en sus dos placas en forma de campo electrostático.
Permitividad del condensador de aire
La permitividad se puede definir como la propiedad de cada material, de lo contrario, el medio utilizado para medir la resistencia que ofrece contra la formación de un campo eléctrico. Se denota con la letra griega 'ϵ' (épsilon) y su unidad es F/m o farad por metro.
Si consideramos un condensador que incluye dos placas que están separadas por una distancia 'd', el medio dieléctrico como el aire se usa entre estas dos placas. Entre las dos placas de un capacitor, hay moléculas presentes que forman momentos dipolares eléctricos. El dipolo eléctrico significa un par de cargas opuestas e iguales. Por ejemplo, una sola molécula incluye una carga positiva en un extremo y una carga negativa en el otro extremo que está separada por cierta distancia, como se muestra en la siguiente figura.
En el siguiente diagrama, las moléculas generalmente están alineadas al azar dentro de las placas del capacitor. Una vez que aplicamos un campo eléctrico a estas placas externamente, las moléculas dentro del capacitor se alinean de una mejor manera, lo que se conoce como polarizabilidad. Entonces, su momento dipolar genera su propio campo eléctrico. Este campo eléctrico se opone al campo eléctrico aplicado externamente, por lo que se vuelve como el polo similar de dos imanes que se resisten entre sí.
Cuando las moléculas se alinean o se polarizan más, se oponen al campo eléctrico externo que es lo que llamamos permitividad. Aquí, la permitividad mide la resistencia que ofrece un material o medio a un campo eléctrico exterior.
Si la permitividad del medio es mayor, entonces las moléculas de ese medio se polarizan mejor y, por lo tanto, ofrecen más resistencia al campo eléctrico externo. Asimismo, si la permitividad del medio es baja, las moléculas se polarizan débilmente, por lo que ofrecen menos resistencia al campo eléctrico externo.
La permitividad no es constante, por lo que varía con diferentes factores como la temperatura, la humedad, el tipo de medio, la frecuencia del campo, la intensidad del campo eléctrico, etc.
La permitividad juega un papel importante en la determinación de la capacitancia del capacitor. Entonces, la capacitancia de un capacitor de placas paralelas se calcula mediante
C = ϵ x A/d
Dónde,
'A' es el área de una sola placa.
'd' es la distancia entre dos placas de condensador.
'ϵ' es la permitividad del medio entre las dos placas de condensadores.
Si observa los siguientes capacitores, la permitividad puede afectar claramente la capacitancia del capacitor.
En los siguientes dos condensadores, el dieléctrico utilizado en el condensador del lado izquierdo es aire. Entonces, la permitividad relativa de este condensador de aire es poco> 1, es decir, 1.0006.
De manera similar, en el segundo capacitor, el dieléctrico utilizado es vidrio. Entonces, la permitividad de este capacitor es de aproximadamente 4.9 a 7.5. Entonces, en comparación con un capacitor de aire, un capacitor con dieléctrico de vidrio tiene una permitividad alta.
Por lo tanto, el material con menor permitividad proporcionará menos capacitancia y el material con mayor permitividad proporcionará una alta capacitancia. Por lo tanto, la permitividad juega un papel importante en la decisión del valor de la capacitancia.
Características
Las características de un condensador de aire incluyen lo siguiente.
- Los capacitores de aire no son polares, lo que significa que estos capacitores se pueden usar de manera segura en aplicaciones de CA hasta que no se exceda la clasificación de voltaje más alta.
- Estos capacitores tienen una pequeña capacitancia que oscila entre 100pF y 1nF.
- La tensión máxima de funcionamiento depende principalmente de las dimensiones físicas del condensador.
- Un alto voltaje de trabajo necesita que el espacio entre dos placas sea suficiente para evitar la ruptura eléctrica del aire.
- La rigidez dieléctrica del aire es menor que la de muchos otros materiales, lo que hace que estos capacitores sean inapropiados para altos voltajes.
Ventajas
los ventajas de los condensadores de aire Incluya lo siguiente.
- Tiene menos corriente de fuga, lo que significa que las pérdidas operativas dentro de este capacitor son mínimas, particularmente si la humedad no es alta.
- La resistencia de aislamiento es alta.
- Buena estabilidad.
- Tienen menos tensión de ruptura.
- El factor de disipación es bajo.
los desventajas de los condensadores de aire Incluya lo siguiente.
- Los condensadores de aire están disponibles en tamaños grandes.
- Estos capacitores tienen menos capacitancia.
- Estos son caros.
- Ocupa más espacio en comparación con otros condensadores.
Aplicaciones
los aplicaciones de condensadores de aire Incluya lo siguiente.
- Este capacitor se usa normalmente en circuitos LC resonantes, que necesitan cambios dentro de la capacitancia. Estas
- Los circuitos comprenden sintonizadores de radio, mezcladores de frecuencia y componentes de adaptación de impedancia para sintonizadores de antena.
- Estos se usan normalmente donde es necesaria una capacitancia ajustable como circuitos resonantes.
- Este condensador se utiliza para sintonizar circuitos de radio y también en circuitos donde se necesitan menos pérdidas.
Por lo tanto, esta es una descripción general de un aire condensador - trabajando con aplicaciones. Estos condensadores están hechos de aluminio y funcionan bien en campos magnéticos muy fuertes. Aquí hay una pregunta para usted, ¿qué es dieléctrico en un capacitor?
