¿El dieléctrico del capacitor experimenta un calentamiento debido a los ciclos rápidos de carga / descarga?

Sí, pero solo en la medida en que no sea un condensador perfecto. Un capacitor perfecto no es capaz de disipar energía, lo que significa que no puede ser calentado por la corriente a través de él ya que eso representaría una pérdida.

Los condensadores reales tienen una especificación denominada resistencia de serie equivalente o ESR . Eso es varios factores físicos agrupados juntos. En la mayoría de los casos, puede pensar que el capcitor es ideal con una resistencia en serie del valor ESR. Una resistencia disipa la potencia proporcional al cuadrado de la corriente a través de ella.

Los condensadores reales pueden calentarse con suficiente corriente y, como resultado, pueden fallar. Los electrolíticos son particularmente susceptibles a esto. Su ESR no solo es alto en relación con otras tecnologías de tapones, sino que también son más sensibles a las altas temperaturas. Algunos condensadores electrolíticos están diseñados específicamente para corrientes más altas, como la serie FK de Panasonic. Mire la hoja de datos de la serie FK en comparación con otros tipos y verá que FK puede tolerar una mayor corriente de rizado. También son algo más grandes físicamente y más caros que los otros tipos.

Las cerámicas generalmente tienen una ESR muy baja, pero no es cero. Una vez conseguí un capacitor de disco cerámico tan caliente que me dolió tocarlo, y eso fue a solo 1 MHz. (Tal vez los 10s de voltios de un transmisor de RF que estaba colocando tenían algo que ver con eso :-))

Los dieléctricos almacenan energía en el campo D expulsando electrones al menos un poco. Algunos también voltean los átomos entre diferentes estados de energía. Cada vez que mueves energía, incluso en la escala de unos pocos átomos, existe la oportunidad de perder parte de ella como calor. Algunas cerámicas pierden menos que otras, y las cerámicas en general pierden muy poco, pero todas pierden algunas.

Los condensadores de aire no pierden ninguna potencia en el dieléctrico ya que no hay ninguno (básicamente vacío), pero a menos que los cables y las placas estén superconductores, habrá pérdidas a medida que las cargas se muevan de un lado a otro.

Una carga capacitiva pura teórica no debe calentarse, ya que solo almacena energía y la libera.

Sin embargo, los condensadores reales tienen cierta resistencia y eso hará que parte de la energía se disipe como calor.

Tenga en cuenta que los condensadores se utilizan como filtros de paso bajo, por lo que si la frecuencia de la señal en el condensador es muy alta, no se notará en absoluto.