Calculadora de Capacitancia

Categoría: Física
- 20 de abril de 2025
| |

Calcule la capacitancia de varios tipos y configuraciones de capacitores. Esta calculadora admite capacitores de placas paralelas, cilíndricos, esféricos y capacitores en conexiones en serie o en paralelo.

Seleccione el Tipo de Capacitor

Opciones Avanzadas

Acerca de la Capacitancia

La capacitancia es una medida de la capacidad de un capacitor para almacenar carga eléctrica para una diferencia de potencial dada (voltaje). La unidad SI de capacitancia es el faradio (F), que es igual a un coulomb por voltio (C/V).

Capacitor de Placas Paralelas

Un capacitor de placas paralelas consiste en dos placas conductoras paralelas separadas por un material dieléctrico.

  • Fórmula: C = ε₀εᵣA/d
  • ε₀: Permitividad del vacío (8.85 × 10⁻¹² F/m)
  • εᵣ: Permitividad relativa (constante dieléctrica) del material entre las placas
  • A: Área de superposición de las placas
  • d: Distancia entre placas
Capacitor Cilíndrico

Un capacitor cilíndrico consiste en dos conductores cilíndricos coaxiales separados por un material dieléctrico.

  • Fórmula: C = 2πε₀εᵣL/ln(b/a)
  • L: Longitud de los cilindros
  • a: Radio del cilindro interno
  • b: Radio del cilindro externo
  • ln(b/a): Logaritmo natural de la relación del radio externo al interno
Capacitor Esférico

Un capacitor esférico consiste en dos cascarones esféricos conductores concéntricos separados por un material dieléctrico.

  • Fórmula: C = 4πε₀εᵣab/(b-a)
  • a: Radio de la esfera interna
  • b: Radio de la esfera externa
Capacitores en Serie

Cuando los capacitores están conectados en serie, el recíproco de la capacitancia equivalente es igual a la suma de los recíprocos de las capacitancias individuales.

  • Fórmula: 1/C_eq = 1/C₁ + 1/C₂ + ... + 1/Cₙ
  • La capacitancia equivalente siempre es menor que la capacitancia individual más pequeña
Capacitores en Paralelo

Cuando los capacitores están conectados en paralelo, la capacitancia equivalente es la suma de las capacitancias individuales.

  • Fórmula: C_eq = C₁ + C₂ + ... + Cₙ
Energía Almacenada en un Capacitor

La energía almacenada en un capacitor cargado es:

  • Fórmula: E = ½CV²
  • C: Capacitancia
  • V: Voltaje a través del capacitor
Materiales Dielectricos Comunes
Material Constante Dielectrica (εᵣ) Voltaje de Ruptura (MV/m)
Vacío 1.0 -
Aire 1.0006 3
Papel 2.0-4.0 16
Polietileno 2.1 50
Polipropileno 2.2 40
PVC 3.4 14
Mica 5.0 100
Vidrio 5.0-10.0 14
Cerámica 20-12000 8
Agua 80.0 -
Aplicaciones de los Capacitores
  • Almacenamiento de Energía: Almacenar y liberar energía eléctrica rápidamente, como en los flashes de cámaras
  • Condicionamiento de Potencia: Suavizar fluctuaciones de voltaje en fuentes de alimentación
  • Acoplamiento/Desacoplamiento de Señales: Bloquear DC mientras permite que AC pase
  • Filtros: Crear circuitos selectivos de frecuencia
  • Ajuste: Seleccionar frecuencias específicas en circuitos de radio
  • Temporización: Crear retrasos de tiempo en circuitos
  • Sensores: Detectar cambios en posición, presión o humedad

¿Qué es un Calculador de Capacitancia?

El Calculador de Capacitancia es una herramienta en línea fácil de usar que te ayuda a determinar la capacitancia de diferentes tipos de capacitores. Ya sea que estés trabajando con un capacitor de placas paralelas básico o una configuración más compleja como un capacitor cilíndrico o esférico, esta herramienta proporciona resultados rápidos y claros.

También calcula la capacitancia total para combinaciones de capacitores conectados en serie o en paralelo, e incluso estima la energía almacenada cuando se aplica un voltaje.

Fórmulas de Capacitancia Utilizadas

Capacitor de Placas Paralelas:
\( C = \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{A}{d} \)
Capacitor Cilíndrico:
\( C = 2\pi \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{L}{\ln(b/a)} \)
Capacitor Esférico:
\( C = 4\pi \varepsilon_0 \varepsilon_r \frac{ab}{b - a} \)
Capacitores en Serie:
\( \frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \dots + \frac{1}{C_n} \)
Capacitores en Paralelo:
\( C_{eq} = C_1 + C_2 + \dots + C_n \)
Energía Almacenada:
\( E = \frac{1}{2} C V^2 \)

Características Principales

  • Soporta múltiples tipos de capacitores: placas paralelas, cilíndricos, esféricos
  • Maneja combinaciones en serie y en paralelo
  • Permite seleccionar o ingresar valores de materiales dieléctricos
  • Salida personalizable con opciones de unidades y decimales
  • Muestra pasos detallados de cálculo
  • Estima la energía almacenada según el voltaje ingresado

Cómo Usar el Calculador

  1. Selecciona el tipo de capacitor o conexión que deseas calcular.
  2. Ingresa las dimensiones y valores requeridos:
    • Para capacitores geométricos: ingresa área, distancia, radio o longitud
    • Para capacitores combinados: ingresa valores individuales de capacitancia
  3. Elige el material dieléctrico o ingresa una constante dieléctrica personalizada.
  4. Ajusta configuraciones avanzadas como unidades de salida, decimales y opciones de visualización.
  5. Haz clic en Calcular para ver los resultados.
  6. Usa la entrada de voltaje para ver cuánta energía puede almacenar el capacitor.

¿Para Quién es Útil?

Este calculador es útil para estudiantes, educadores, aficionados a la electrónica y profesionales que trabajan en diseño de circuitos o selección de componentes. Ya sea que estés aprendiendo cómo funcionan los capacitores o necesites resultados precisos para tu proyecto, ofrece una solución rápida y confiable.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

P: ¿Qué es la capacitancia?

R: La capacitancia es la capacidad de un componente para almacenar energía eléctrica en un campo eléctrico. Se mide en faradios (F).

P: ¿Qué representa la constante dieléctrica (εᵣ)?

R: Representa cuánto aumenta un material la capacidad de un capacitor para almacenar carga en comparación con el vacío. Valores más altos generalmente conducen a una mayor capacitancia.

P: ¿Qué sucede cuando conecto capacitores en serie o en paralelo?

R: En serie, la capacitancia total es menor que la del capacitor individual más pequeño. En paralelo, la capacitancia total es la suma de los capacitores individuales.

P: ¿Puedo usar esta herramienta para estimar el almacenamiento de energía?

R: Sí, ingresa un valor de voltaje para ver la energía almacenada usando la fórmula \( E = \frac{1}{2}CV^2 \).

P: ¿Qué unidades soporta este calculador?

R: Puedes elegir entre una amplia gama de unidades, incluyendo faradios (F), milifaradios (mF), microfaradios (μF), nanofaradios (nF) y picofaradios (pF), junto con unidades de longitud y área.

¿Por Qué Usar Este Calculador?

Proporciona resultados rápidos y confiables sin necesidad de fórmulas o conversiones manuales. Ya sea que estés revisando tu tarea, construyendo un circuito o simplemente tengas curiosidad, esta herramienta te ayuda a entender y trabajar con capacitores más fácilmente.