Calculadora para condensadores cilíndricos

Un capacitor cilíndrico está diseñado con dos cilindros metálicos concéntricos, separados por un material dieléctrico, para almacenar energía eléctrica. A menudo, esta forma de capacitor se conoce como capacitor coaxial debido a su parecido geométrico con los cables coaxiales.

Antecedentes históricos

Los capacitores cilíndricos se han utilizado en varias aplicaciones debido a sus eficientes capacidades de almacenamiento de energía y su diseño robusto. Son especialmente favorables en aplicaciones de alta frecuencia, como equipos de transmisión de radio, donde su estructura coaxial minimiza las pérdidas inductivas.

Fórmula de cálculo

La capacitancia de un capacitor cilíndrico está determinada por la fórmula:

\[ C = \frac{2 \pi \epsilon L}{\ln \left( \frac{b}{a} \right)} \]

donde:

• \(C\) es la capacitancia en Faradios,
• \(\epsilon\) es la permitividad del material dieléctrico en Faradios por metro (F/m),
• \(L\) es la longitud de los conductores en metros,
• \(b\) es el diámetro del conductor exterior en metros,
• \(a\) es el diámetro del conductor interior en metros.

Ejemplo de cálculo

Para un capacitor cilíndrico con:

• Permitividad (\(\epsilon\)) = 5 F/m,
• Longitud de los conductores (\(L\)) = 4 m,
• Diámetro del conductor exterior (\(b\)) = 3 m,
• Diámetro del conductor interior (\(a\)) = 2 m,

La capacitancia (\(C\)) se calcula de la siguiente manera:

\[ C = \frac{2 \pi \cdot 5 \cdot 4}{\ln(3 / 2)} \approx 309.77 \, \text{F} \]

Importancia y escenarios de uso

Los capacitores cilíndricos son críticos en aplicaciones que requieren valores de capacitancia estables en un amplio rango de frecuencias. Se utilizan comúnmente en circuitos de radiofrecuencia (RF), filtros y como parte de los circuitos de sintonización en transmisores y receptores.

Preguntas frecuentes comunes

1. ¿Por qué utilizar un diseño cilíndrico para los capacitores?

   • El diseño cilíndrico ofrece una forma compacta y eficiente para lograr valores de capacitancia más altos y reducir las pérdidas a altas frecuencias.

2. ¿Cómo afecta el material dieléctrico al rendimiento del capacitor?

   • La permitividad del material dieléctrico afecta directamente al valor de la capacitancia. Los materiales de mayor permitividad permiten una mayor capacitancia en el mismo espacio físico.

3. ¿Se pueden utilizar capacitores cilíndricos en circuitos de CC?

   • Sí, se pueden utilizar tanto en circuitos de CA como de CC, pero sus características de diseño son particularmente ventajosas en aplicaciones de CA y RF.