Principio de funcionamiento de un condensador
Para demostrar cómo funciona un condensador, consideremos la estructura más básica de un condensador. Está compuesto por dos placas conductoras paralelas separadas por un dieléctrico que es un condensador de placas paralelas. Cuando conectamos una batería (fuente de voltaje DC) a través del condensador, una placa (placa I) se conecta al polo positivo y otra placa (placa II) al polo negativo de la batería. En esta situación, la placa I tiene potencial positivo con respecto a la placa II. En estado estable, la corriente de la batería intenta fluir a través de este condensador desde su placa positiva (placa I) a la placa negativa (placa II), pero no puede fluir debido a la separación de estas placas con un material aislante.
Aparece un campo eléctrico a través del condensador. Con el tiempo, la placa positiva (placa I) acumulará carga positiva de la batería, y la placa negativa (placa II) acumulará carga negativa de la batería. Después de cierto tiempo, el condensador mantiene la máxima cantidad de carga según su capacitancia con respecto a este voltaje. Este intervalo de tiempo se llama tiempo de carga de este condensador.
Después de retirar esta batería de este condensador, estas dos placas mantienen carga positiva y negativa durante cierto tiempo. Así, este condensador actúa como una fuente de energía eléctrica.
Si los dos extremos (placa I y placa II) están conectados a una carga, una corriente fluirá a través de esta carga desde la placa I a la placa II hasta que todas las cargas desaparezcan de ambas placas. Este intervalo de tiempo se conoce como tiempo de descarga del condensador.
Condensador en un circuito DC
Supongamos que un condensador está conectado a través de un interruptor a una batería.
Cuando el interruptor está encendido, es decir, en t = +0, comenzará a fluir una corriente a través de este condensador. Después de cierto tiempo (es decir, el tiempo de carga), el condensador no permitirá que la corriente fluya a través de él. Esto se debe a que la máxima carga se ha acumulado en ambas placas y el condensador actúa como una fuente que tiene un extremo positivo conectado al extremo positivo de la batería y un extremo negativo conectado al extremo negativo de la batería con la misma potencia.
Debido a la diferencia de potencial cero entre la batería y el condensador, no fluirá corriente a través de él. Por lo tanto, se puede decir que inicialmente un condensador está en cortocircuito y finalmente en circuito abierto cuando se conecta a una batería o fuente DC.
Condensador en un circuito AC
Supongamos que un condensador está conectado a una fuente AC. Considere, en un momento determinado de la mitad positiva de este voltaje alterno, la placa I obtiene polaridad positiva y la placa II polaridad negativa. Justo en ese momento, la placa I acumula carga positiva y la placa II acumula carga negativa.
Pero en la mitad negativa de este voltaje AC aplicado, la placa I obtiene carga negativa y la placa II carga positiva. No hay flujo de electrones entre estas dos placas debido al dieléctrico colocado entre las placas, pero cambian su polaridad con el cambio de la polaridad de la fuente. Las placas del condensador se cargan y descargan alternativamente por el AC.
