Carga de condensadores y constantes de tiempo
Cuando un condensador se carga a través de una resistencia, no se llena a un ritmo constante: al principio se carga rápido y luego cada vez más despacio a medida que se acerca al voltaje final. La constante de tiempo te dice con qué rapidez ocurre esa ralentización: tras una constante de tiempo, el condensador ha alcanzado cerca del 63 % de su voltaje final.
La fórmula
τ = R · C
- τ — constante de tiempo (s): el tiempo para alcanzar cerca del 63 % de la carga total
- R — resistencia (Ω): cuánto limita la resistencia la corriente de carga
- C — capacidad (F): cuánta carga puede almacenar el condensador por voltio
Ejemplo resuelto
Una resistencia de 1000 Ω carga un condensador de 0.001 F. ¿Cuál es la constante de tiempo?
- R = 1000 Ω
- C = 0.001 F
- τ = R · C
- τ = 1000 Ω · 0.001 F
τ = 1 s
Ponte a prueba
Si la resistencia se cambia a 2000 Ω con el mismo condensador de 0.001 F, ¿cuál es la nueva constante de tiempo?
- Respuesta correcta: 2 s
- 1 s
- 4 s
¡Correcto! τ = R · C = 2000 Ω × 0.001 F = 2 s — duplicar la resistencia duplica la constante de tiempo.
Tras exactamente una constante de tiempo, ¿aproximadamente qué porcentaje del voltaje final ha alcanzado el condensador?
- 37%
- 50%
- Respuesta correcta: 63%
Exacto — tras una constante de tiempo, el condensador está a cerca del 63 % de su voltaje final.
Dónde lo ves
El flash de una cámara no puede dispararse dos veces seguidas: tras el destello, el condensador se recarga a través de una resistencia, rápido al principio y luego más despacio, y la luz de listo se enciende solo cuando ha subido la mayor parte del camino. Los antiguos intermitentes y los intervalos de los limpiaparabrisas son el mismo circuito usado como reloj — el ritmo del parpadeo lo fija la rapidez con que se llena el condensador.
Errores comunes
El error reflejo es suponer que el condensador se llena a un ritmo constante — la mitad del tiempo no es la mitad del llenado: tras una constante de tiempo ha alcanzado cerca del 63 %, no del 50, y se acerca al voltaje final cada vez más despacio. El segundo desliz es interpretar mal la perilla que fija el ritmo: τ = R · C, así que duplicar la resistencia de 1000 Ω a 2000 Ω con el mismo condensador de 0.001 F duplica la constante de tiempo de 1 s a 2 s — más resistencia significa una carga más lenta, y los ohmios por faradios salen de verdad en segundos.
Cómo se relaciona
Esto cierra el módulo de circuitos uniéndolo todo: el lazo obedece las reglas de Kirchhoff a cada instante, la resistencia obedece la ley de Ohm, y el condensador acumula la diferencia — por eso la corriente se desvanece a medida que se cierra la brecha de voltajes. El condensador regresa como protagonista en el módulo de electromagnetismo, el mismo dispositivo leído ahora como un almacén de energía.