UNIVERSIDAD PRIVADA “JOSE CARLOS MARIATEGUI”

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA PROFESIONAL DE MECANICA ELECTRICA

TEMA : ELEMENTOS PASIVOS

CURSO : CIRCUITOS ELECTRONICOS

DOCENTE : ING. O CATARI

NOMBRE : ALEJANDRO SILVA BELTRAN

DANIEL REYNOSO ESCOBAR

JEFFRY OCHOA CARLIN

JANET FLORES JIMENES

IRVEIN SAIRA FLORES

MOQUEGUA – PERU

2010

INDICEPag.

Introducción.

1. Conceptos Básicos. 4

1.1 Concepto De Resistencia. 4

1.2 Variación De Las Resistencias Con La Temperatura 4

1.3 Clasificación De Las Resistencias 5

1.3.1.- Resistencias Fijas:

1.3.2.- Resistencias Variables:

1.3.3.- Resistencias No Lineales:

1.4 Principales Aplicaciones 7

1.5 Código De Colores 8

1.6 Valores Normalizados 8

1.7 Método Para Medir Resistencias. 9

1.8 Asociación De Resistencias.  10

2. Condensadores 13

2.1 Definición 13

2.2 Clasificación De Los Condensadores: Fijos Y Variables 17

2.3 Código De Colores. Código 101 De Los Capacitores. Porcentaje De Tolerancia 17

2.4 Capacitor Y La Corriente Directa 17

2.5 El Capacitor Y La Corriente Alterna 18

2.5.1 Corriente Alterna En Circuitos Capacitivos

2.5.2 Circuito RC Serie En Corriente Alterna (C.A.)

2.5.3 Circuito RL (Resistencia - Bobina) En Serie En C.A.

2.5.4 Circuitos RL (Resistencia - Bobina) En Paralelo En Corriente Alterna

2.5.5 Circuito RLC Serie. Ángulos De Fase.

2.5.6 La Constante De Tiempo En Un Circuito RC Y RL

2.5.7 Circuito RL (Resistencia - Bobina) En C.D Respuesta Transitoria

2.5.8 Capacitores En Serie Y Paralelo

3. Bobina O Inductor 29

3.1 Definición De Bobina O Inductor 29

3.2 Aplicaciones De Una Bobina 29

3.3 La Bobina Y Las Corrientes. Factor De Calidad Q 30

3.4 Tipos De Bobinas 31

3.5 Bobina / Inductor Con Núcleo Metálico 32

3.6 Bobinas / Inductores En Serie Y Paralelo 33

4 Conclusiones 34

5 Bibliografía 35

INTRODUCCION

A finales de la década de 1940, la electrónica no tenia mayor consideración que la de ser una

rama secundaria de la electricidad.

Aunque por aquel entonces ya existían aparatos que podrían tener al menos exteriormente,

cierto aspecto de "electrónicos", como receptores de radio, tocadiscos o rudimentarias

máquinas de calcular no dejaban de ser circuitos y piezas puramente eléctricas unidas

mediante cables.

Las investigaciones en busca de mejoras, tanto en las propiedades como, sobre todo, en el

tamaño de las válvulas, dieron origen a la aparición de unos nuevos materiales llamados

semiconductores, que a su vez provocaron la creación de una nueva disciplina tecnológica

denominada electrónica.

Sea como fuere, tanto en electricidad como en electrónica, el movimiento de los electrones

es el motivo fundamental del funcionamiento de sus circuitos; la única diferencia es que la

segunda utiliza componentes tales como las válvulas, los semiconductores y los circuitos

integrados, a los que genéricamente se denomina elementos activos en oposición a los

usados en electricidad (resistencias, condensadores, bobinas etc.), llamados elementos

pasivos

Gracias a tales elementos activos, la electrónica se constituye en una ciencia cuyo objetivo

primordial es ser una perfecta herramienta para obtener, manejar y utilizar información.

Como ya hemos dicho, los componentes son elementos básicos con los que se construyen

circuitos, y desempeñan, por lo tanto, las funciones elementales de la electrónica.

Cada circuito, ya sea eléctrico o electrónico ha de contener, por lo menos, un componente

pasivo que actué como conductor y que provoque la circulación de una corriente eléctrica

por dicho circuito.

Por lo tanto en este trabajo, daremos a conocer los diferentes elementos pasivos utilizados

hoy en día en todo circuito electrónico y que su utilidad es de gran importancia por el

funcionamiento que cumple cada uno de estos elementos.

CONCEPTOS BASICOS

1.1 Resistencias:

Resistencia es el componente electrónico, el elemento o cualidad que tienen algunos materiales, sustancias o componentes de ofrecer cierta dificultad al paso de la corriente eléctrica. Normalmente, en electrónica se destinan a:

- Producir discretas caídas de tensión o - para disipar pequeñas potencias, desde mili vatios hasta algunas decenas de vatios.

Es la propiedad de oponerse al paso de la corriente. La poseen todos los materiales en mayor o menor grado. El valor de las resistencias eléctricas, viene determinada por tres factores:

El tipo de material (resistividad 'r')La sección transversal 's', yLa longitud 'l'.

1.2 Variación De Las Resistencias Con La Temperatura

La característica tensión-intensidad en resistores lineales se mantiene para valores comprendidos entre ±200 ºC. Las mediciones de laboratorio confirman que, al crecer la temperatura:

la resistencia de los metales puros aumenta; la resistencia de los líquidos y de algunos cuerpos sólidos, como el carbón,

disminuye.En ciertas sustancias desaparece la resistencia a temperaturas muy próximas al cero absoluto.

Material

ρ (Resistividad en.m)

a 0 º centígrados (273.2 K)

Aluminio 2.8 x 10-8

Carbón 3500 x 10-8

Constantán 49.0 x 10-8

Cobre 1.8 x 10-8

Hierro 12.0 x 10-8

Latón 7.0 x 10-8

Manganina 43 x 10-8

Mercurio 94 x 10-8

Nicrom 111 x 10-8

Plata 1.6 x 10-8

Plomo 22 x 10-8

Wolframio o tungsteno 5.3 x 10-8

Oro 2.44 x 10-8

El coeficiente de temperatura indica lo que varía una resistencia de 1 ohmio cuando su temperatura varía de 1 ºC. En la mayoría de los metales, el coeficiente de temperatura es mayor que 0, y, por tanto, su resistencia aumenta con la temperatura. Por el contrario, en otros elementos el coeficiente de temperatura es negativo.

1.3 Clasificación De Las Resistencias.

- Las resistencias fijas: Son aquellas en las que el valor en ohmios que posee es fijo y se define al fabricarlas. Las resistencias fijas se pueden clasificar en resistencias de usos generales, y en resistencias de alta estabilidad.

- Resistencias variables: Son resistencias sobre las que se desliza un contacto móvil, variándose así el valor, sencillamente, desplazando dicho contacto. Las hay de grafito y bobinadas, y a su vez se dividen en dos grupos según su utilización que son las denominadas resistencias ajustables, que se utilizan para ajustar un valor y no se modifican hasta otro ajuste, y los potenciómetros donde el uso es corriente.

- Las Resistencias no lineales: Son aquellas en las que el valor óhmico varía en función de una magnitud física.

1.3.1.- Resistencias Fijas:

Las resistencias fijas se pueden clasificar en resistencias de usos generales, y en resistencias de alta estabilidad.

Se fabrican utilizando una mezcla de carbón, mineral en polvo y resina aglomerante; a éstas se las llama resistencias de composición.

Sus Características más importantes son:

Pequeño tamaño, soportan hasta 3W de potencia máxima, tolerancias altas (5%, 10% y 20%), amplio rango de valores y mala estabilidad de temperatura.

Estas son las especificaciones técnicas más importantes que podemos encontrar en las hojas de características que nos suministra el fabricante:

- Resistencia nominal (Rn): es el valor óhmico que se espera que tenga el componente. - Tolerancia: es el margen de valores que rodean a la resistencia nominal y en el que se encuentra el valor real de la resistencia. Se expresa en tanto por ciento sobre el valor nominal. Los valores de resistencia nominal y tolerancia están normalizados a través de la norma UNE 20 531 79 de tal forma que disponemos de una gama de valores y sus correspondientes tolerancias (series de valores normalizados y tolerancias para resistores) a las que tenemos que acogernos a la hora de elegir la resistencia necesitada. - Potencia nominal (Pn): es la potencia (en vatios) que la resistencia puede disipar sin deteriorarse a la temperatura nominal de funcionamiento. - Tensión nominal (Vn): es la tensión continua que se corresponde con la resistencia y potencia nominal. - Intensidad nominal (In): es la intensidad continua que se corresponde con la resistencia y potencia nominal. - Tensión máxima de funcionamiento (Vmax): es la máxima tensión continua o alterna eficaz que el dispositivo no puede sobrepasar de forma continua a la temperatura nominal de funcionamiento. - Temperatura nominal (Tn): es la temperatura ambiente a la que se define la potencia nominal. Temperatura máxima de funcionamiento (Tmax): es la máxima temperatura ambiente en la que el dispositivo puede trabajar sin deteriorarse. La disipación de una resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura ambiente en la que está trabajando.

- Coeficiente de temperatura (Ct): es la variación del valor de la resistencia con la temperatura. - Coeficiente de tensión (Cv): es la variación relativa del valor de la resistencia respecto al cambio de tensión que la ha provocado. - Estabilidad, derivas: representa la variación relativa del valor de la resistencia por motivos operativos, ambientales, periodos largos de funcionamiento, o por el propio funcionamiento. - Ruido: se debe a señal (o señales) que acompañan a la señal de interés y que provoca pequeñas variaciones de tensión.

1.3.2.- Resistencias Variables:

Las características nominales son las mismas que para los resistores del cursor desde el principio al final de su recorrido. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la intensidad que circula por cada parte debe ser inferior a la intensidad nominal.

IRAC " In

IRBC " In

1.3.3.- Resistencias No lineales:

1.3.3.1 NTC (Negative Temperature Coefficient = Coeficiente Negativo de Temperatura):

Poseen un coeficiente de temperatura negativo grande, de forma que la resistencia que presentan desciende muy rápidamente cuando la temperatura aumenta.Las principales aplicaciones son:-compensar variaciones de temperatura en otros componentes;-controlar la temperatura de recintos;-controlar niveles de líquidos y velocidad de fluidos;-limitar picos de corriente de corriente, etc.;

1.3.3.2 PTC (Positive Temperature Coefficient = Coeficiente Positivo de Temperatura);

Poseen un coeficiente de temperatura positivo muy grande, de forma que la resistencia crece cuando crece la temperatura.Las principales aplicaciones son:- El campo de las medidas y control de temperaturas (elementos de calefacción, comparación, etc.);- Como dispositivos de protección, sobre todo colocados en los cabezales de los devanados eléctricos de las máquinas rotativas.

1.3.3.3 LDR (Light Dependent Resistors = Resistencias Dependientes de Luz):

Disminuye el valor óhmico al aumentar la luz que incide sobre ella.Las principales aplicaciones son:- Campos de automatización e puertas y escaleras, alarmas, cámaras fotográficas, controles de iluminación, etc.

1.3.3.4 VDR (Voltage Dependent Resistors = Resistencias Dependientes Voltaje):

Disminuye el valor óhmico al aumentar el voltaje eléctrico entre sus extremos.

1.4 Principales Aplicaciones:

- Protección contra sobre tensiones y estabilización de tensiones;- Protección de contactos de apertura y cierre de circuitos inductivos;- Supresión de transistores en motores de corriente continua;- Adaptación a aparatos de medida, etc.

1.5 Código De Colores

Consiste en unas bandas que se imprimen en el componente y que nos sirven para saber el valor de éste. Hay resistencias de 4, 5 y 6 anillos de color. En la figura, se da la tabla de los colores normalizados.

Para saber el valor tenemos que utilizar el método siguiente: el primer color indica las decenas, el segundo las unidades, y con estos dos colores tenemos un número que tendremos que multiplicar por el valor equivalente del tercer color; y el resultado es el valor de la resistencia. El cuarto color es el valor de la tolerancia. (4 bandas)Para resistencias de cinco o seis colores tres colores primeros para formar el número que hay que multiplicar por el valor equivalente del cuarto color. El quinto es el color de la tolerancia; y el sexto (para las resistencias de 6 anillos), es el coeficiente de temperatura.Ejemplo:

1.6 Valores Normalizados

Los valores comunes de resistencias son: 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2, etc., todas ellas x 10n, donde n = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.

1.7 Método para Medir Resistencias.

- Óhmetro.

Es un instrumento que mide la resistencia o simplemente continuidad, de un circuito o parte del directamente en ohmios sin necesidad de cálculos, su principio de funcionamiento se basa en el método del voltímetro para medir resistencias y se configura habitualmente en circuitos tipo serie y/o derivación.  

- Óhmetro Tipo Serie

El óhmetro tipo serie consta de un galvanómetro o movimiento D`Arsonal conectado en serie con una resistencia y una batería, con un par de terminales a los cuales se conecta la resistencia desconocida. La corriente que circula a través del galvanómetro depende de la magnitud de la resistencia desconocida y la indicación del medidor es proporcional a su valor, siempre y cuando se hayan tomado en cuenta una debida calibración.

- Wheatstone

Un montaje como el de la figura siguiente se le denomina puente. Si dicho puente está formado por resistencias se le denomina puente de Wheatstone. En otras lecciones se verán otros tipos de puentes, como el de Fraetz y el de Wien.

Para entender el funcionamiento de este circuito es necesario remarcar que: Las diferencias de potencial son diferencias (restas) entre los potenciales de dos puntos. Haremos un símil, suponga usted que se encuentra al pie de una montaña que se encuentra a una altura C y asciende hasta el punto que tiene una altura A y mide la diferencia entre estas dos alturasHA= altura del punto A  HC= altura del punto C  Lógicamente dirá que la diferencia de alturas es HA - HC que llamaremos HAC  Del mismo modo si asciende desde C hasta el punto B encontrará una diferencia de alturas HB - HC que llamaremos HBC. 

El puente de Wheatstone tiene dos aplicaciones fundamentales:  

A) Medida de resistencias de alta precisión

  

Tres de las resistencias R1, R2 y R3 son patrones de alta estabilidad y baja tolerancia y una de ellas variable. La cuarta es la resistencia incógnita, a determinar su valor Rx. Observar que entre el punto A y B hemos conectado un galvanómetro, que es un instrumento de medida de alta sensibilidad, el cuál nos indicará si hay paso de corriente a través de él. Ajustando los patrones R1, R2 y R3 hasta que nuestro galvanómetro indique que no hay paso de corriente, en cuyo momento, claro está, el potencial en el punto A es igual al potencial en el punto B.   VAB = 0 y se cumplirá lo ya demostrado antes, que R1 / R2 =  R3 / R4 Nuestra resistencia incógnita que en vez de R4 la hemos llamado Rx valdrá:   Rx =R3 x R2 / R1 R2 / R1  toma los valores ... 1000, 100, 10, 1, 0,1, 0,01, 0,001 ... Es el multiplicador  Rx = R3  Variable. Es el ajustador

B) Puente de error  

Si en el último puente dibujado sustituimos R3 por una resistencia dependiente de un parámetro exterior (por ejemplo una LDR, resistencia de pendiente de la luz), se puede utilizar el puente para medir las variaciones de ese parámetro, a través del desequilibrio del puente

1.8 Asociación De Resistencias. 

Los resistores pueden combinarse entre ellos en tres tipos de montaje: serie, paralelo y mixto.

Asociación Serie: Se dice que varias resistencias están montadas en serie cuando el final de una está conectada al principio de la otra, como muestra la figura. 

R1 R2 R3  + V1 - + V2 - +V3 -

VT

Cuando este conjunto se conecte a un generador con un voltaje VT, por ejemplo, circulará por él una corriente I indicada en la figura por la flecha. 

Pero obsérvese que esta CORRIENTE  es la MISMA por todas las resistencias, ya que no hay más que un camino posible. En cambio, la TENSION en cada resistencia será distinta (excepto en el caso de que las resistencias sean iguales), y de valor V=I x R. La suma de todas las

tensiones será igual al la del generador de valor VT . El conjunto es equivalente a una sola resistencia de valor igual a la suma de todas ellas. (piénsese que, al conectarlas en serie la dificultad al paso de la corriente aumenta).

VT = V1 + V2 + V3 = I x R1 + I x R2 + I x R3 = I x  (R1 +  R2 +  R3) por lo que :  

VT / I = RT = R1 +  R2 +  R3

Es decir que la resistencia total equivalente RT es igual a la suma de todas las resistencias 

Asociación Paralelo: Se dice que varias resistencias están montadas en paralelo cuando tienen conectados todos los principios entre sí y todos los finales entre sí, como indica la figura.

I1 I2 I3

Cuando a este conjunto se le conecte un generador, éste entregará una corriente; pero esta corriente se repartirá en varias, una por cada resistencia. La SUMA de todas las CORRIENTES es IGUAL a la CORRIENTE TOTAL, y cada una de ellas vale V/R. En cambio, la TENSION EN EXTREMOS de todas es la MISMA (la que impone el generador)

Obsérvese que este caso es dual del anterior..Antes  la tensión total del circuito era igual a la suma de las tensiones de cada una de las resistencias, ahora la corriente total que entrega el generador es la que es igual a la suma de las corrientes por cada una de las resistencias.  

IT = I1 + I2 + I3 = VT / R1 + VT / R2 + VT / R3 =VT x  (1 / R1 +  1 / R2 +  1 / R3) por lo que :  

IT / VT = 1 / RT = 1 / R1 +  1 / R2 +  1 / R3

Es decir que ahora la inversa de la resistencia total del circuito paralelo es igual a la suma de las inversas de cada una de las resistencias O también se puede decir, teniendo en cuenta que habíamos dicho que la inversa de la resistencia es igual a la conductancia, (recordar que G = 1 / R) que  

GT  =  G1 +  G2 +  G3La conductancia total del circuito es igual a la suma de las conductancias.   En el caso particular de que las resistencias asociadas en paralelo sean dos:  

1 / RT = 1 / R1 +  1 / R2 = (R2 + R1) / R2 x R1 o sea

RT = R1 x R2 / (R1 + R2)

En este caso la resistencia total de dos resistencias es igual al producto de ellas dividida por la suma. Esta fórmula se puede aplicar reiteradamente para cualquier número de resistencias (siempre que estén todas en paralelo) en vez de la fórmula general.  

Asociación Mixto: Pueden presentarse circuitos como combinación de los dos anteriores. Ejemplo: En el circuito de la figura vamos a calcular la resistencia total:  

1º)  R3 // R4 (Observar que R3 está en paralelo con R4)R3 // R4 = R3 x R4 / (R3+ R4)= 60 x 40 / ( 60 + 40 ) = 24 ð

2º) El paralelo de R3 con R4 se encuentra en serie con R5(R3 // R4) + R5 = 24 + 46 = 70 ð

3º) Este grupo se encuentra a su vez en paralelo con R2[ (R3 // R4 ) + R5 ] // R2 = 70 x 30 / ( 70 + 30 ) = 21 ð

4º) Y todo este grupo anterior está en serie con R1[ (R3 // R4 ) + R5 ] // R2 + R1 = 21 + 19 = 40 ð

Luego la resistencia total del circuito es : RT = 40  ðEl método seguido es el que se considera más cómodo:  

Se comienza por reducir todos los paralelos del circuito aplicando la fórmula correspondiente.

A continuación se reducen las resistencias que han quedado en serie. Se vuelven a reducir los nuevos paralelos que se han formado... y así sucesivamente.

CASOS PARTICULARES:  

1. Resistencias iguales en serie:Con un número n de resistencias iguales de valor R en serie:  

RT = R + R + R + ...... (n veces)..... + R = n x R

La resistencia total es igual a una de ellas multiplicada por el número de resistenciasRT = n x R

 2. Resistencias iguales en paralelo:Con un número n de resistencias iguales de valor R en paralelo:  

1 / RT = 1/R + 1/R + 1/R + ......(n veces).... + 1/R = n/R

Por lo que:La resistencia total es igual a una de ellas dividida por el número de resistencias

RT =  R / n

CONDENSADORES.

2.1 DEFINICION

En condensador es un dispositivo formado por dos placas metálicas separadas por un aislante llamado dieléctrico.Un dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente.

El condensador o capacitor almacena energía en la forma de un campo eléctrico (es evidente cuando el capacitor funciona con corriente directa) y se llama capacitancia o capacidad a la cantidad de cargas eléctricas que es capaz de almacenar.El símbolo del capacitor es el siguiente:

La capacidad depende de las características físicas del condensador:- Si el área de las placas que están frente a frente es grande la capacidad aumenta- Si la separación entre placas aumenta, disminuye la capacidad- El tipo de material dieléctrico que se aplica entre las placas también afecta la capacidad- Si se aumenta la tensión aplicada, se aumenta la carga almacenada

Dieléctrico o aislante

Un dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente, y su función es aumentar la capacitancia del capacitor.

Los diferentes materiales que se utilizan como dieléctricos tienen diferentes grados de permitividad (diferente capacidad para el establecimiento de un campo eléctrico).

Mientras mayor sea la permitividad, mayor es la capacidad del condensador. La capacitancia de un condensador está dada por la fórmula:   C = Er x A / dDonde:- C = capacidad- Er = permitividad- A = área entre placas- d = separación entre las placas

La unidad de medida es el faradio. Hay submúltiplos como el miliFaradio (mF), microFaradio (uF), el nanoFaradio (nF) y el picoFaradio (pF)

Las principales características eléctricas de un condensador son su capacidad o capacitancia y su máxima tensión entre placas (máxima tensión que es capaz de aguantar sin dañarse).

2.2 Clasificación de los Condensadores: Fijos y variables

2.2.1Capacitores fijos:

Estos se diferencian entre si por el tipo de dieléctrico que utilizan. Materiales comunes son: la mica, plástico y cerámica y para los capacitores electrolíticos, óxido de aluminio y de tantalio.Hay de diseño tubular, y de varias placas y dieléctrico intercalados.

El diseño de múltiples placas es un diseño para aumentar el área efectiva de la placa. Entre placa y placa se coloca el aislante y se hace una conexión de placa de por medio, como si fueran capacitores en paralelo.

Condensadores de cerámica

Son capacitores en donde las inductancias parásitas y las pérdidas son casi nulas. La constante dieléctrica de estos elementos es muy alta (de 1000 a 10,000 veces la del aire)- Algunos tipos de cerámica permiten una alta permitividad y se alcanza altos valores de capacitancia en tamaños pequeños, pero tienen el inconveniente que son muy sensibles a la temperatura y a las variaciones de voltaje.- Hay otros tipos de cerámica que tienen un valor de permitividad menor, pero que su sensibilidad a la temperatura, voltaje y el tiempo es despreciable. Estos capacitores tienen un tamaño mayor que los otros de cerámica. Se fabrican en valores de fracciones de picoFaradios hasta nanoFaradios

Condensadores de lámina de plástico

- Láminas de plástico y láminas metálicas intercaladas: Estos tipos de capacitores son generalmente más grandes que los de lámina metalizada, pero tienen una capacitancia más estable y mejor aislamiento.

- - Lámina metalizada: Tiene la lámina metálica depositada directamente en la lámina de plástico. Estos capacitores tienen la cualidad de protegerse a si mismos contra sobre voltajes. Cuando esto ocurre aparece un arco de corriente que evapora el metal eliminando el defecto.

Capacitor tubular

Condensadores de mica: Capacitores que consisten de hojas de mica y aluminio colocados de manera alternada y protegidos por un plástico moldeado. Son de costo elevado. Tiene baja corriente de fuga (corriente que pierden los condensadores y que hacen que este pierda su carga con el tiempo) y alta estabilidad. Su rango de valores de va de los pF a 0.1 uF.

Capacitores de poliester: Sustituyen a los capacitores de papel, solo que el dieléctrico es el poliéster. Se crearon capacitores de poliéster metalizado con el fin de reducir las dimensiones físicas. Ventajas: muy poca pérdida y excelente factor de potencia

Condensadores electrolíticos: Estos capacitores pueden tener capacitancias muy altas a un precio razonablemente bajo. Tienen el inconveniente de que tienen alta corriente de fuga y un voltaje de ruptura bajo.

Son polarizados y hay que tener cuidado a hora de conectarlos pues pueden estallar si se conectan con la polaridad invertida. Se utilizan principalmente en fuentes de alimentación.Físicamente estos elementos constan de un tubo de aluminio cerrado, en donde está el capacitor. Tienen una válvula de seguridad que se abre en el caso de que el electrolito entre en ebullición, evitando así el riesgo de explosión. Ver capacitor electrolítico

Condensadores de tantalio: Son polarizados por lo que hay que tener cuidado a la hora de conectarlo.

2.2.2 Capacitores variables

- Capacitores variables giratorios: Muy utilizado para la sintonía de aparatos de radio. La idea de estos es variar con la ayuda de un eje (que mueve las placas del capacitor) el área efectiva de las placas que están frente a frente y de esta manera se varía la capacitancia. Estos capacitores se fabrican con dieléctrico de aire, pero para reducir la separación entre las placas y aumentar la constante dieléctrica se utiliza plástico. Esto hace que el tamaño del capacitor sea menor.

- Capacitores ajustables "trimmer": Se utiliza para ajustes finos, en rangos de capacitancias muy pequeños. Normalmente éstos, después de haberse hecho el ajuste, no se vuelven a tocar. Su capacidad puede variar entre 3 y 100 picoFaradios.  Hay trimmers de presión, disco, tubular, de placas

2.3 Código De Colores. Código 101 De Los Capacitores. Porcentaje De Tolerancia

Código de colores de los capacitores

Determinar el valor de un capacitor por medio del código de colores no es difícil y se rea se realiza sin problemas.

Al igual que en los resistores este código permite de manera fácil establecer su valor

El código 101 de los capacitores:

El código 101 es muy utilizado en capacitores cerámicos. Muchos de ellos que tienen su valor impreso, como los de valores de 1 uF o más

Donde: uF = microfaradio

Ejemplo: 47 uF, 100 uF, 22 uF, etc.

Para capacitores de menos de 1 uF, la unidad de medida es el pF (picoFaradio) y se expresa con una cifra de 3 números. Los dos primeros números expresan su significado por si mismos, pero el tercero expresa el valor multiplicador de los dos primeros. Ver la siguiente tabla.

Ejemplo:Un capacitor que tenga impreso el número 103 significa que su valor es 10 + 1000 pF = 10,000 pF.Ver que 1000 tiene 3 ceros (el tercer número impreso). En otras palabras 10 más 3 ceros = 10,000 pFEl significado del tercer número se muestra en la tabla siguiente.Después del tercer número aparece muchas veces una letra que indica la tolerancia del capacitor expresada en porcentaje (algo parecido a la tolerancia en las resistores). Ver el párrafo siguiente

Tabla de tolerancia del código 101 de los capacitoresLa siguiente tabla nos muestra las distintas letras y su significado (porcentaje)

Ejemplo: Un capacitor tiene impreso lo siguiente:104H 104 significa 10 + 4 ceros = 10,000 pFH = +/- 3% de tolerancia.474J474 significa 47 + 4 ceros = 470,000 pF,J = +/- 5% de tolerancia.470.000pF = 470nF = 0.47µFAlgunos capacitores tiene impreso directamente sobre ellos el valor de 0.1 o 0.01, lo que sindica 0.1 uF o 0.01 uF

2.4 Capacitor Y La Corriente Directa

El capacitor es fabricado de muchas formas y materiales, pero sin importar como haya sido construido, siempre es un dispositivo con dos placas separadas por un material aislante.

Si se conecta una batería a un capacitor, circulará por él una corriente continua. Circula una corriente de los terminales de la fuente hacia las placas del capacitor

El terminal positivo de la fuente saca electrones de la placa superior y la carga positivamente.

El terminal negativo llena de electrones la placa inferior y la carga negativamente.

Esta situación se mantiene hasta que el flujo de electrones se detiene  (la corriente deja de circular) comportándose el capacitor como un circuito abierto para la corriente continua. (no permite el paso de corriente)

Normalmente se dice que un capacitor no permite el paso de la corriente continua.

La corriente que circula y que se comenta en anteriores párrafos es una corriente que varía en el tiempo (corriente que si puede atravesar un capacitor), desde un valor máximo a un valor de 0 amperios, momento en que ya no hay circulación de corriente. Esto sucede en un tiempo muy breve y se llama "transitorio"

A la cantidad de carga que es capaz de almacenar un capacitor se le llama "capacitancia" o "capacidad"

El valor de la capacitancia depende de las características físicas del capacitor.

- A mayor área de las placas, mayor capacitancia.

- A menor separación entre las placas, mayor capacitancia.

- El tipo de dieléctrico o aislante que se utilice entre las placas afecta el valor de la capacitancia

El aislante o dieléctrico tiene el objetivo de aumentar el valor de la capacitancia del capacitor.

Cuando se coloca un dieléctrico, este adquiere por conducción una carga opuesta a la carga de las placas, disminuyendo la carga neta del dispositivo y así permite la llegada de más cargas a las placas

Hay diferentes materiales que se utilizan como dieléctricos, con diferentes grados de permitividad (diferentes grados de capacidad de establecimiento de un campo eléctrico).

A mayor permitividad, mayor es la capacidad que permite obtener el dieléctrico

La capacidad de calcula con la fórmula: C = ( Er x A ) / d.

Donde:

- C = capacidad

- Er = permitividad

- A = área de placas

- d = separación entre placas

La unidad de medida del capacitor / condensador es el Faradio, pero esta unidad es grande y es más común utilizar el milifaradio (mF), el microfaradio (uF), el nanoFaradio (nF) y el picoaradio (pF). Ver definición de unidades comunes

Las principales características eléctricas de un capacitor son su capacidad y su máximo voltaje entre placas.

2.5 El Capacitor Y La Corriente Alterna

2.5.1 Corriente alterna en circuitos capacitivos

A diferencia del comportamiento de un capacitor con la corriente continua (donde no hay paso de corriente), el paso de la corriente alterna por el capacitor si ocurre.

Otra característica del paso de una corriente alterna en un capacitor es que el voltaje que aparece en los terminales del mismo está desfasado o corrido 90° hacia atrás con respecto a la corriente que lo atraviesa.

Este desfase entre el voltaje y la corriente se debe a que el capacitor se opone a los cambios bruscos de voltaje entre sus terminales.

¿Qué significa estar desfasado o corrido?

Significa que el valor máximo del voltaje aparece 90° después que el valor máximo de la corriente.

En el diagrama de abajo se observa que la curva en color rojo ocurre siempre antes que la curva en color negro en 90° o 1/4 del ciclo.

Entonces se dice que el voltaje está atrasado con respecto a la corriente o lo que es lo mismo, que la corriente está adelantada a la tensión o voltaje

Si se multiplican los valores instantáneos de la corriente y el voltaje en un capacitor se obtiene una curva sinusoidal (del doble de la frecuencia de corriente o voltaje), que es la curva de potencia.

(Acordarse que: P = I x V, Potencia =Corriente x Voltaje)

Esta curva tiene una parte positiva y una parte negativa, esto significa que en un instante el capacitor recibe potencia y en otro tiene que entregar potencia, con lo cual se deduce que el capacitor no consume potencia (caso ideal. Se entrega la misma potencia que se recibe)

Al aplicar voltaje alterno a un capacitor, éste presenta una oposición al paso de la corriente alterna, el valor de esta oposición se llama reactancia capacitiva (Xc) y se puede calcular con la ley de Ohm XC = V / I, y con la fórmula: XC = 1/(2x π x f x C)

donde:- XC = reactancia capacitiva en ohmios- f = frecuencia en Hertz (Hz)- C = capacidad en Faradios (F)

La resistencia en serie equivalente (ESR)

El capacitor analizado en el párrafo anterior es ideal.

En la realidad el capacitor tiene una resistencia en serie debido a varios factores: las placas metálicas, el dieléctrico o aislante, etc.

El ESR es el equivalente al factor de calidad Q de los inductores y mientras más pequeño sea mejor.

2.5.2 Circuito Rc Serie En Corriente Alterna (C.A.)

En un circuito RC en serie la corriente (corriente alterna) que pasa por la resistor y por el capacitor es la misma y el voltaje VS es igual a la suma fasorial del voltaje en el resistor (Vr) y el voltaje en el capacitor (Vc).

Vs = Vr + Vc (suma fasorial)

Esto significa que cuando la corriente está en su punto más alto (corriente pico), será así, tanto en el resistor como en el capacitor.

Pero algo diferente pasa con los voltajes.

En el resistor, el voltaje y la corriente están en fase (sus valores máximos y mínimos coinciden en el tiempo). Pero el voltaje en el capacitor no es así.

Como el capacitor se opone a cambios bruscos de voltaje, el voltaje en el capacitor está retrasado con respecto a la corriente que pasa por él. (el valor máximo de voltaje en el capacitor sucede después del valor máximo de corriente en 90o).

Estos 90º equivalen a ¼ de la longitud de onda dada por la frecuencia de la corriente que está pasando por el circuito.

El voltaje total que alimenta el circuito RC en serie es igual a la suma fasorial del voltaje en el resistor y el voltaje en el capacitor.

Este voltaje tiene un ángulo de desfase (causado por el capacitor) y se obtiene con ayuda de las siguientes fórmulas:

Valor del voltaje (magnitud): Vs = ( VR2 + VC2 )1/2 

Angulo de desfase  Θ =  Arctang ( -VC/VR )

Como se dijo antes

- La corriente adelanta al voltaje en un capacitor en 90°

- La corriente y el voltaje están en fase en un resistor.

Con ayuda de estos datos se construye el diagrama fasorial y el triángulo de voltajes.

De estos gráficos de obtiene la magnitud y ángulo de la fuente de alimentación (ver fórmulas anteriores):

A la resistencia total del conjunto resistor-capacitor, se le llama impedancia (Z) (un nombre más generalizado) y....

Z es la suma fasorial (no una suma directa) de los valores del resistor y de la reactancia del capacitor. La unidad de la impedancia es el "ohmio".

La impedancia (Z) se obtiene con ayuda de la siguiente fórmula:

donde:- Vs: es la magnitud del voltaje- Θ1: es el ángulo del voltaje- I: es la magnitud de la corriente- Θ2: es el ángulo de la corriente

¿Cómo se aplica la fórmula?

La impedancia Z se obtiene dividiendo directamente Vs e I y el ángulo (Θ) de Z se obtiene restando el ángulo de I del ángulo Vs.

El mismo triángulo de voltajes se puede utilizar si a cada valor (voltajes) del triángulo lo dividimos por el valor de la corriente (corriente es igual en todos los elementos en una conexión serie), y así se obtiene el triángulo de impedancia

Nota: lo que está incluido en paréntesis elevado a la 1/2, equivale a la raíz cuadrada.

2.5.3 Circuito RL (resistencia - bobina) en serie en C.A.

En un circuito RL serie en corriente alterna, se tiene una resistencia y una bobina en serie. La corriente en ambos elementos es la misma.

La tensión en la bobina está en fase con la corriente (corriente alterna) que pasa por ella. (tienen sus valores máximos simultáneamente), pero el voltaje en la bobina está adelantado a la corriente que pasa por ella en 90º (la tensión tiene su valor máximo antes que la corriente)

El valor de la fuente de voltaje que alimenta este circuito esta dado por las siguientes fórmulas:

- Voltaje (magnitud) VS = (VR2 + VL2)1/2

- Angulo = /Θ = Arctang (Vl / VR).

Estos valores se expresan en forma de magnitud y ángulo. Ver el diagrama fasorial de tensiones

Ejemplo: 47 /30° que significa que tiene magnitud de 47 y ángulo de 30 grados

La impedancia Z sería la suma (suma fasorial) de la resistencia y la reactancia inductiva.Y se puede calcular con ayuda de la siguiente fórmula:

2.5.4 Circuitos RL (Resistencia - Bobina) En Paralelo En Corriente Alterna

En un circuito paralelo, el valor de voltaje es el mismo para la resistencia y para la bobina.

VS = VR = VL

La corriente que pasa por la resistencia está en fase con el voltaje aplicado (el valor máximo de voltaje coincide con el valor máximo de corriente).

En cambio en la bobina la corriente se atrasa 90º con respecto al voltaje. (el valor máximo de voltaje sucede antes que el valor máximo de la corriente)

La corriente total que alimenta este circuito se puede obtener con ayuda de las siguientes fórmulas:- Corriente (magnitud) It = (IR2 + IL2 )1/2

- Angulo Θ = Arctang (-IL / IR)

Ver el diagrama fasorial y de corrientes

La impedancia (Z) se obtiene con ayuda de la siguiente fórmula

           Vs /ΘZ /Θ =  -------------

           It /Θ

Cómo se logra lo anterior?

 - Para obtener la magnitud de Z dividen las magnitudes de Vs e It para obtener la magnitud de la impedancia

 - Para obtener el /Θ de Z se resta el ángulo de la corriente del de voltaje para obtener el ángulo de la impedancia.

Nota: lo que está incluido en paréntesis elevado a la 1/2, equivale a la raíz cuadrada

2.5.5 Circuito RLC Serie. Ángulos De Fase.

En un circuito RLC en serie la corriente (corriente alterna) que pasa por la resistencia, el condensador y la bobina es la misma y...

La tensión Vac es igual a la suma fasorial de la tensión en la resistencia (Vr) y la tensión en el condensador (Vc) y la tensión en la bobina VL.

Vac = Vr + Vc + VL (suma fasorial)

La impedancia total del circuito anterior es: ZT = R + XL + XC (suma vectorial)  ó

R + j (XL - XC)  ó  R + jX

Donde:XC = reactancia capacitivaXL = reactancia inductivaR = valor del resistorX = la diferencia de XL y XC. (Si X es positivo predomina el efecto inductivo. Si X es negativo predomina el efecto capacitivo.

La corriente en el circuito se obtiene con la Ley de Ohm:

I = V / Z = Vac / ZT = Vac / ( R + jX)1/2 

y  el ángulo de fase es:  0 = arctan (X/ R)

Nota: El paréntesis elevado a la 1/2 significa raíz cuadrada

 

Ángulos de fase en un circuito RLC

Analizando los tutoriales circuitos RC en serie y circuitos RL en serie, se puede iniciar el análisis de los ángulos de fase de un circuito RLC.

El proceso de análisis se puede realizar en el siguiente orden:

1. Al ser un circuito en serie, la corriente I es la misma por todos los componentes, por lo que la tomamos como vector de referencia.

2. VR (voltaje en la resistencia) está en fase con la corriente, pues la resistencia no causa desfase.

3. VL (voltaje en la bobina) adelanta a la corriente I en 90º.

4. VC (voltaje en el condensador) atrasada a la corriente I en 90º.

5. Los vectores VL y VC se pueden sumar pues están alineados.

6. Vac (voltaje total) se obtiene de la suma vectorial de VR y  (VL – VC).

Ver el siguiente gráfico

Nota: El signo menos delante de VC en el punto 6 se debe a que esta tensión tiene dirección opuesta a VL. En el diagrama se supone que VL es mayor que VC, pero podría ser lo contrario.

Un caso especial aparece cuando VL y VC son iguales. (VL = VC). En este caso VR = Vac.

La condición que hace que VC y VL sean iguales se llama condición de resonancia, y en este caso aún cuando en el circuito aparecen una capacidad y una inductancia, este se comporta como si fuera totalmente resistivo. Este caso aparece para una frecuencia especial, llamada frecuencia de resonancia. (f0).

2.5.6 La Constante De Tiempo En Un Circuito RC Y RL

Constante de tiempo

La constante de tiempo es el tiempo necesario para que:

- Un capacitor (condensador) se cargue a un 63.2 % de la carga total (máximo voltaje)  o

- Un inductor (bobina) este siendo atravesada por el 63.2 % de la corriente total (máxima corriente),

Después de que una fuente de corriente directa se haya conectado a un circuito RC o  circuito RL.

Como se ve, ni el condensador alcanza su máxima carga (y voltaje), ni la bobina alcanzan su máxima corriente en una constante de tiempo.

Si transcurre una nueva constante de tiempo el condensador se habrá cargado ahora a un 86.5 % de la carga total y por la bobina circulará un 86.5 % de la corriente total.

Esta situación es similar cuando el capacitor e inductor se descargan:

Cuando la fuente de voltaje en CD se retira de un circuito RC o RL y ha transcurrido una constante de tiempo el voltaje en el capacitor ha pasado de un 100% hasta un 36.8 % (se ha perdido un 63.2% de su valor original). Igual sucede con el inductor y la corriente que pasa por él.

La siguiente tabla muestra los valores (en porcentaje) de estos dos casos.

# de constantes de tiempo

% de carga o crecimiento

% de descargao decrecimiento

1 63.2 36.8

2 86.5 13.5

3 95.0 5.0

4 98.2 1.8

5 99.3 0.7

Ver: Carga de un condensador, Descarga de un condensador, Respuesta transitoria de un circuito RL, en donde se complementa el conocimiento de la constante de tiempo.

La constante de tiempo se calcula de la siguiente manera:- Para los capacitores: T = R x C - Para los inductores: T = L / R

Donde:- T: es la constante de tiempo en segundos- R: es la resistencia en ohmios

- C: es la capacitancia en faradios- L: es la inductancia en henrios

También se pueden utilizar las siguientes combinaciones:

T R C  ó  L

segundos Megaohmios Microfaradios

segundos Megaohmios Microhenrios

microsegundos Ohmios Microfaradios

microsegundos Megaohmios Picofaradios

microsegundos Ohmios Microhenrios

2.5.7 Circuito RL (Resistencia - Bobina) En C.D Respuesta Transitoria

El circuito RL está formado por una bobina / inductor y una resistencia.

Cuando se cierra el interruptor S, los elementos R y L son recorridos por la misma corriente.  Esta corriente, que es variable (se llama transitoria hasta llegar a su estado estable), crea un campo magnético. Este campo magnético genera una corriente cuyo sentido esta definido por la Ley de Lenz.

La ley de Lenz establece que:

 "La corriente inducida por un campo magnético en un conductor tendrá un sentido que se opone a la corriente que originó el campo magnético"

Es debido a esta oposición, que la corriente no sigue inmediatamente a su valor máximo, sino que sigue la siguiente forma:

La duración de la carga está definida por la constante de tiempo T. La bobina alcanza su máxima corriente cuando t (tiempo) = 5 x T. En otras palabras, cuando han pasado el equivalente a 5 constantes de tiempo.

 - T = L / R

La ecuación de la línea de carga anterior tiene la siguiente fórmula:

 - IL(t) = IF x ( 1 - e -t / T)

Donde:

 - IL (t) = corriente instantánea en la bobina o inductor - IF = corriente máxima - e = base de logaritmos naturales (aproximadamente = 2.73) - t = tiempo - T = constante de tiempo  (L / R)

La forma de onda de la tensión y la corriente en el proceso de carga y descarga en un inductor se muestran en las siguientes figuras:

- IL(t) (descarga) = Io x e-t / T

- VL(t) (carga) = Vo x e-t / T

- VL(t) (descarga) = Vo x e-t / T

Donde:- Io = corriente inicial de descarga- Vo = Tensión inicial de carga o descarga- IL(t) = corriente instantánea en la bobina- VL(t) = Tensión instantánea en la bobina- e = base de logaritmos naturales (aproximadamente = 2.73)- t = tiempo- T = constante de tiempo  (L / R)

Nota: bobina = inductor, resistencia = resistor

2.5.8 Capacitores En Serie Y Paralelo

a. Capacitores en serie

Capacitores conectados uno después del otro, están conectados en serie.

Estos capacitores se pueden reemplazar por un único capacitor que tendrá un valor que será el equivalente de los que están conectados en serie.

Para obtener el valor de este único capacitor equivalente se utiliza la fórmula:

1/CT = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + 1/C4

Pero fácilmente se puede hacer un cálculo para cualquier número de capacitores que se conecten en serie con ayuda de la siguiente fórmula:

1/CT = 1/C1 + 1/C2 + ....+ 1/CN

Donde: N es el número de capacitores que están conectados en serie. En el gráfico hay 4 capacitores en serie.

Esta operación se hace de manera similar al proceso de sacar el resistor equivalente de un grupo de resistores en paralelo

b. Capacitores en paralelo

Del gráfico se puede ver si se conectan 4 capacitores en paralelo (los terminales de cada lado de los elementos están conectadas a un mismo punto). Para encontrar el capacitor equivalente se utiliza la fórmula:

CT = C1 + C2 + C3 + C4

Fácilmente se puede hacer un cálculo para cualquier número de capacitores con ayuda de la siguiente fórmula:

CT = C1 + C2 + .....+ CN

Donde N es el número de capacitores.

Como se ve, para obtener el capacitor equivalente de capacitores en paralelo, sólo basta con sumarlos.

Esta operación se hace de manera similar al proceso de sacar el resistor equivalente de un grupo de resistores en serie

BOBINA O INDUCTOR

3.1 DEFINICIÓN DE BOBINA O INDUCTOR

A diferencia del condensador / capacitor, que almacena energía en forma de campo eléctrico, la bobina o inductor por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético.

Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magnético, siendo el sentido de flujo del campo magnético, el que establece la ley de la mano derecha (ver electromagnetismo).

Al estar el inductor hecho de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro del inductor y cierra su camino por su parte exterior.

Una característica interesante de los inductores es que se oponen a los cambios bruscos de la corriente que circula por ellas.

Esto significa que a la hora de modificar la corriente que circula por ellos (ejemplo: ser conectada y desconectada a una fuente de alimentación de corriente continua), esta intentará mantener su condición anterior.

Este caso se da en forma continua, cuando una bobina esta conectada a una fuente de corriente alterna y causa un desfase entre el voltaje que se le aplica y la corriente que circula por ella.

En otras palabras:

La bobina o inductor es un elemento que reacciona contra los cambiosen la corriente a través de él, generando un voltaje que se oponeal voltaje aplicado y es proporcional al cambio de la corriente.

Inductancia, unidades

La inductancia mide el valor de oposición de la bobina al paso de la corriente y se miden en Henrios (H), pudiendo encontrarse valores de MiliHenrios (mH). El valor depende de:

- El número de espiras que tenga la bobina (a más vueltas mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).

- El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).

- La longitud del cable de que está hecha la bobina.

- El tipo de material de que esta hecho el núcleo, si es que lo tiene.

3.2 APLICACIONES DE UNA BOBINA

- En los sistemas de iluminación con lámparas fluorescentes existe un elemento adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama balastro

- En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar componentes de corriente alterna y solo obtener corriente continua en la salida

Notas: Bobina = Inductor

3.3 LA BOBINA Y LAS CORRIENTES. FACTOR DE CALIDAD Q

3.3.1 La Bobina / Inductor Y Lacorriente Continua (C.C.)

La bobina es formada de un alambre conductor con el cual se han hecho espiras a manera, en su forma más sencilla, de un resorte.

Si se aplica corriente continua(corriente que no varía con el tiempo) a un inductor, éste se comporta como un corto circuito y dejará pasar la corriente a través de ella sin ninguna oposición.

Pero en la bobina si existe oposición al paso de la corriente, y esto sucede sólo en el momento en que se hace la conexión a la fuente de voltaje y dura por un tiempo muy pequeño (estado transitorio).

Lo que sucede es que en ese pequeño espacio de tiempo corriente esta variando desde 0V hasta su valor final de corriente continua (la corriente varía con el tiempo por un espacio de tiempo muy pequeño)

3.3.2 La bobina / inductor y la corriente alterna (c.a.)

La bobina como la resistencia se opone al flujo de a corriente, pero a diferencia de esta, el valor de esta oposición se llama reactancia inductiva (XL) y se puede calcular con: la Ley de Ohm: XL = V / I  y por la fórmula  XL = 2π x f x L

Donde:- XL: reactancia en ohmios- V: en voltios- I: en amperios- π: 3.1416- f : frecuencia en hertz- L: inductancia en henriosVer: Definición de unidades comunes

Angulo de fase

En la bobina el voltaje adelanta a la corriente en 90°. Ver gráfico:

Las señales alternas como la corriente alterna (nuestro caso) tiene la característica de ser periódica, esto significa que esta se repite a espacios fijos de tiempo.

Si dos señales periódicas iguales están en fase, sus valores máximos y mínimos coinciden.

Si una señal se atrasa respecto a otra a tal punto de que estas vuelven a coincidir en estos valores (máximo y mínimo) se dice que el desfase fue de 360°.

Desfases intermedios serían de 180° (las ondas están desfasadas en la mitad de su período) y desfase de 90° (las ondas están desfasadas en la cuarta parte de su período)

El factor de calidad (Q) de una bobina / inductor

El caso de la reactancia inductiva (XL) calculada anteriormente toma en cuenta que el inductor es ideal. En la realidad un inductor tiene asociado una resistencia RL debido al material que de está hecha y también (si tiene un núcleo que no es de aire) una resistencia debido a este núcleo. Esta resistencia (rL) se pone en serie con inductor.

La relación que existe entre la reactancia XL y la resistencia RLes llamada "Factor de calidad". Q = XL / rL, donde rL es la resistencia en serie. Tanto Xl como rL dependen de la frecuencia por lo que Q depende de la frecuencia. A menor rL mayor factor de calidad.Tomar en cuenta que el factor de calidad se utiliza para el caso de corriente alterna.

3.4 TIPOS DE BOBINAS

Bobina (inductor) con núcleo de aire

Hay ocasiones en que se tiene una bobina o inductor con núcleo de aire y no conoce su valor (en henrios).

Existe un método para obtener este valor si se tienen las medidas externas de la bobina / inductor.

La fórmula a utilizar es la siguiente:

L(uH)=(0.393a2n2)/(9a+10b)

Donde:- n: es la cantidad de espiras (vueltas de alambre) del inductor- a: es el radio del inductor en centímetros- b: es la longitud del arrollado del inductor en centímetros

Esta fórmula es una buena aproximación para inductores de una longitud mayor o igual a 0.8a. Ver el gráfico anterior.

Ejemplo 1:

Se tiene una bobina o inductor de 32 espiras, 13 vueltas por centímetro y 25 mm de diámetro. Cuál será su inductancia?

- a = 25 mm / 2 = 1.25 centímetros- b = 32 / 13 = 2.46- n = 32

Entonces: L = (0.393 x 1.252 x 322) / (9 x 1.25 + 10 x 2.46) = 17.54 uHenrios

Ejemplo 2:

Se desea construir una bobina o inductor que sea de 10 uHenrios (uHenrys), que tenga 2.54 centímetros de diámetro y una longitud de 3.175 centímetros.

Entonces:

- a = 2.54 centímetros / 2 = 2.27 centímetros- b = 3.175 centímetros- L = 10 uHenrios

Se despeja de la ecuación original la variable n en función de todas las demás.

n = [10 x (9a + 10b) / ( 0.393 x a2)]1/2

y reemplazando los valores.....

n = [10 x (11.43 + 31.75) / 0.393 x 1.613]1/2  = 6801/2 = 26.1 espiras

Notas:- Bobina = Inductor.- Los paréntesis elevados a la 1/2 es lo mismo que una raíz cuadrada.- uHenrio = microHenrio.

3.5 BOBINA / INDUCTOR CON NÚCLEO METÁLICO

En la bobina con núcleo de aire se ve que el valor de la inductancia de esta depende del número de vueltas (espiras), la longitud, el diámetro, el grosor de la espira, etc.

El valor de la inductancia que se puede obtener es limitado cuando el núcleo es de aire.

Para poder incrementar el valor de la inductancia de una bobina se coloca dentro de ella un núcleo metálico de características magnéticas muy especiales, que lo que hacen es reforzar el campo magnético.

El magnetismo del material del núcleo depende de la polarización de "los dominios magnéticos moleculares", cuando el campo magnético que afecta la bobina cambia continuamente.

Estos dominios deben poder cambiar su posición para que el núcleo cumpla su objetivo.

Los dominios magnéticos podrán o no seguir las variaciones del campo magnético dependiendo del material de que está hecho el núcleo. Si esta variación del campo magnético no puede ser seguida el núcleo pierde su razón de ser y lo dominios moleculares se desordenan, quedando el núcleo despolarizado magnéticamente.

El material magnético que se utiliza como núcleo de la bobina depende de la frecuencia a la que trabajará esta.

- Metal sólido: para frecuencias muy bajas.

- Metal laminado: para frecuencias de 10 hertz (Hz) a algunos kilohertz (Khz)- Núcleos de polvo metálico: para frecuencias arriba de cientos de Kilohertz y hasta varios cientos de Megahertz (Mhz)

- Núcleo de aire: frecuencia superior a los 500 Megahertz. En este caso el núcleo metálico se vuelve obsoleto.

Nota:

- 1 hertz = 1 ciclo por segundo- Bobina = Inductor

3.6 BOBINAS / INDUCTORES EN SERIE Y PARALELO

3.6.1 BOBINAS EN SERIE

En muchas ocasiones es necesario agrupar el valor de varias bobinas o inductores que están conectadas en serie o paralelo. Se presenta de seguidamente el método a seguir para su simplificación.

El cálculo del inductor o bobina equivalente de inductores en serie es similar al método de cálculo del equivalente de resistencias en serie, sólo es necesario sumarlas.

En el diagrama hay 3 inductores o bobinas en serie y la fórmula a utilizar es: 

LT = L1 + L2 + L3

Para este caso particular, pero si se quisiera poner más o menos de 3 bobinas, se usaría la siguiente fórmula: 

LT = L1 + L2 + L3 +......+ LN

Donde N es el número de bobinas colocadas en serie

 

3.6.2 BOBINAS EN PARALELO

El cálculo de la bobina equivalente de varias bobinas en paralelo es similar al cálculo que se hace cuando se trabaja con resistencias.

El caso que se presenta es para 3 bobinas y se calcula con la siguiente fórmula:

1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3

Pero la fórmula se puede generalizar para cualquier número de bobinas, con la siguiente fórmula

1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 + .... 1/LN

CONCLUSIONES

1. Los componentes electrónicos han venido evolucionando a través del tiempo cada

día.

2. Más pequeños y complejos son los circuitos eléctricos, esto se debe a que los

componentes son elaborados con la finalidad de realizar diversas tareas dentro del

circuito.

3. En el caso de los circuitos integrados su desarrollo ha revolucionado los campos de

las comunicaciones, la gestión de la información y la informática.

4. Los circuitos integrados han permitido reducir el tamaño de los dispositivos con el

consiguiente descenso de los costes de fabricación y de mantenimiento de los

sistemas. Al mismo tiempo, ofrecen mayor velocidad y fiabilidad.

Bibliografía

http://www.monografias.com/trabajos16/componentes-electronicos

http://es.wikipedia.org/wiki/GPON

http://html.rincondelvago.com/circuitos_16.html

http://html.rincondelvago.com/electrotecnia_elementos-pasivos.html

http://www.arrakis.es/~fon/simbologia/_private/colores.htm?PHPSESSID=7cdac310f1a8635fe0589a1dabb32853

http://www.elosiodelosantos.com/resistencias.html