En un momento de Interstellar, la película co-escrita y dirigida por Christopher Nolan, Joseph Cooper se encuentra viviendo en el interior de una nave espacial con forma de cilindro. El cilindro gira sobre su eje principal, y los habitantes de la nave sienten una aceleración centrífuga que sostiene sus pies en la tierra. El concepto original fue creado por un físico, Gerard O’Neill, y está relacionado con otras ideas sobre como viajar o sostener colonias interplanetarias, como la esfera de Dyson. Los que quieran conocer mas detalles sobre esta idea, y sobre cómo se usa en algunos clasicos de la ciencia ficción como “Mundo anillo” de Larry Niven, pueden mirar una charla de divulgación que di hace unos años.
Si alguna vez abrieron un televisor, una computadora, u otro artefacto eléctrico o electrónico, habrán notado que está lleno de cilindros pequeños y grandes, con dos patas:
Estos son capacitores cilíndricos. En el otro extremo, suelen tener una tapa metálica con una cruz. Cuando el capacitor falla, la tapa se hincha, o hasta puede abrirse y material dieléctrico salir por ese extremo. Así que ya saben, si tienen algo que se rompió en sus casas y al abrirlo encuentran capacitores como el de la foto, lo primero que pueden hacer es encargar repuestos y reemplazarlos con una soldadora:
¿Pero por qué se usan capacitores cilíndricos? Una razón tiene que ver con las herramientas que vemos en la materia. La existencia de soluciones formales para el problema electrostático en coordenadas cilíndricas permite diseñar este tipo de capacitores y calcular los potenciales y campos con mucho detalle. Pero además, los capacitores cilíndricos pueden tener más superficie (en el mismo volumen) que un capacitor plano, y por lo tanto pueden almacenar más carga. La mayoría de los capacitores comerciales no están formados simplemente por dos placas conductoras concéntricas separadas por vacío. Las dos placas conductoras, separadas por un dieléctrico (para aumentar la carga que el capacitor puede almacenar), se enrollan varias veces sobre si mismas para formar el cilindro. Así, las razones para usar capacitores cilíndricos son prácticas, y no tienen que ver con las películas de Nolan (aunque más adelante haré algunas recomendaciones al respecto). Y además de todo esto, los capacitores no son siempre cilíndricos, existen otros tipos de capacitores según el problema.
