enciclopedia de electrónica básica 3

8/11/2019 Enciclopedia de Electrnica Bsica 3

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ISBN: 987-1116-10-1


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Coordinado por: Ing. Horacio D. Vallejo

PRESENTA

TOMO 3

SABER

ELECTRONICAEDICION A RGENTINA

Editado por:

EDITORIAL QUARK S.R.L.Herrera 761/63 (1295) Buenos Aires, ArgentinaTel./fax: (0054-11) 4301-8804

Director: Horacio D. Vallejo

Impresin: New Press Grupo Impresor S.A., Bs. As., Argentina - agosto 2003.

Distribucin en Argentina: Capital: Distribuidora Cancellaro e Hi jo SH, Gutemberg 3258, Buenos Aires - Interior:

Distribuidora Bertrn S.A.C., Av. Vlez Sarsfield 1950, Buenos AiresDistribucin en Uruguay: Rodesol, Ciudadela 1416, Montevideo.Distribucin en Mxico: Saber Internacional SA de CV, Hidalgo 7A, Ecatepec de Morelos, Ed. Mxico, Mxico, (0155)5787-8140Distribucin en Colombia, Venezuela, Ecuador, Per, Paraguay, Chile y Centroamrica: Solicitar direccin del distribui-dor al (005411)4301-8804 o por Internet a:

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mencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorizacin por escrito de la editorial.

ISBN Obra Completa: 987-1116-10-1


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Prlogo

La Enciclopedia de Electrnica Bsica, es unaobra de 6 tomos acompaada de CDs MULTIME-DIA y bibliografa adicional que se puede bajargratuitamente desde Internet con las clavesdadas en diferentes prrafos de cada tomo yde los CDs.

La Enciclopedia tiene como objeto mostrar lasbases, leyes y postulados de la electricidad yla electrnica adems de introducir al lector

en esta disciplina que abarca varias ramas yasea en la electrnica analgica como en la di-gital.

Esta enciclop[edia posee temas que se desa-rrollan tambin en el CD Enciclopedia Visualde la Electrnica y en Teora Servicio y Mon-tajes. Esto es as porque los postulados de laelectrnica son siempre los mismos y emplea-mos igual bibliografa para cada caso. Sin em-

bargo, en la medida que avanza la obra, notarque la que est leyendo en estos momentosest dirigida a que Ud. aprenda electrnica

mientras que Teora, Servicio y Montajes estorientada a los tcnicos reparadores. Por otraparte, en los CDs de esta Enciclopedia encon-trar abundante material prctico que no po-see la Enciclopedia Visual. Por lo dicho, acla-ramos que son tres productos creados con di-ferentes objetivos aunque algunos de los te-mas tratados sean los mismos.

2 Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica

IndiceyPrlogo

INDICE

MAGNETISMO..................................................3Introduccin.......................................................3

Clculos con Fuerzas Magnticas ....................5

Los Rels...........................................................7

El Generador de Corriente Alterna....................8

Los Galvanmetros ...........................................9El Motor de Corriente Continua.........................9

Los Inductores...................................................9

Corriente Alterna: Amplitud, Frecuencia

y Fase..............................................................12

Resistencia, Reactancia e Impedancia ...........16

Reactancia Capacitiva.....................................18

Reactancia Inductiva .......................................19

Las Ondas Electromagnticas ........................20

CONTENIDO DEL CD N 3 ................................Programas ACROBAT READER y

WINDOWS MEDIA PLAYER...........................23

Video Presentacin .........................................23

Enciclopedia Visual Parte 3.............................23

Curso de Electrnica con Prcticas 3 .............23

Video Manejo del Multmetro II .......................23

Diccionario de Electrnica y Computacin......23

Diccionario Tcnico Ingls - Espaol ..............24

Utilitarios..........................................................24

Memorias y Cargadores..................................24


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MAGNETISMO

Introduccin

El magnetismo es la propiedad que tienen algunos materiales de atraer a otros.Sabemos por ejemplo, que con un imn se puede atraer a un alfiler y esto esposible porque el imn genera un campo magntico.Es posible demostrar que el paso de corriente por un conductor va acompaa-do de efectos magnticos; la aguja de una brjula colocada cerca de un con-ductor, por ejemplo, se desviar de su posicin normal norte-sur.

La corriente crea un campo magntico.

Hans Chistian Oersted se di cuenta de este fenmeno, ya que colocando unaaguja imantada cerca de un alambre conductor, cuando se estableca la co-

rriente en el conductor, la aguja se desplazaba hacia una posicin perpendicu-lar al alambre, como se muestra en la figura 1.

La transferencia de energa al campo magntico representa el trabajo efectua-do por la fuente de alimentacin (FEM). Se requiere potencia para hacer traba-

jo, y puesto que la potencia es igual a la corriente multiplicada por la tensin,debe haber una cada de tensin enel circuito durante el tiempo en que laenerga est almacenndose en for-ma de campo magntico.El movimiento de la aguja imantadaslo revelaba que las corrientes elc-

tricas producen campos magnticosy tambin facilitaba el establecimien-to exacto de la orientacin de estecampo, o sea su modo de accin.Como en el caso de los camposelctricos, podemos representar loscampos magnticos por lneas defuerza. En un imn, como se muestraen la figura 2, esas lneas salen delpolo norte (N) y llegan al polo sur(S).

Teniendo en cuenta la corriente elc-trica que fluye en el conductor, verifi-camos que las lneas de fuerza lo ro-dean, tal como muestra la figura 3.Representando con una flecha la co-rriente que fluye del positivo hacia elnegativo, tenemos una regla quepermite determinar cmo se mani-fiesta el campo. Con la flecha en-trando en la hoja (corriente entran-do) las lneas son concntricas, conorientacin en el sentido horario

(sentido de las agujas del reloj). Pa-ra la corriente saliente, las lneas se

Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica 3

Magnetismo

El magnetismo es la propiedad quetienen algunos materiales de

atraer a otros. Sabemos por ejem-plo, que con un imn se puede

atraer a un alfiler y esto es posibleporque el imn genera un campo

magntico.

Figura 1

Figura 2


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suficiente para esto. Del mismo modo que los materiales pueden retener mag-netismo, tambin pueden perderlo bajo ciertas condiciones.Si calentamos un trozo de magnetita, o sea un imn permanente natural, a unatemperatura de 585C, el magnetismo desaparece. Esta temperatura es cono-cida con el nombre de Punto Curie y vara de acuerdo a los diferentes materia-les.Imaginemos los polos de un imn permanente, como muestra la figura 5. Tene-mos un campo uniforme, dado que las lneas de fuerza son paralelas (dentrodel espacio considerado). Pues bien, colocando diversos tipos de materialesentre los polos del imn, podemos observar lo siguiente:

a) El material "dispersa" las lneas de fuerza del campo magntico.El material en cuestin se llama "diamagntico", tiene una susceptibilidad mag-ntica menor que 1 y presenta la propiedad de ser ligeramente repelido por losimanes (cualquiera de los dos polos). Entre los materiales diamagnticos cita-mos el COBRE, el VIDRIO y el BISMUTO.

b) El material concentra las lneas de fuerza de un campo magntico.

Si la concentracin fuera pequea (susceptibilidad ligeramente mayor que 1),diremos que la sustancia es paramagntica, como por ejemplo el aluminio, elaire, el platino y el tungsteno.Si bien existe una fuerza de atraccin de los imanes por estos materiales, lamisma es muy pequea para ser percibida.En cambio, si la concentracin de las lneas de fuerza fuera muy grande (sus-ceptibilidad mucho mayor que 1), entonces el material se denomina "ferromag-ntico", siendo atrado fuertemente por el imn. El nombre mismo nos est di-ciendo que el principal material de este grupo es el hierro.Los materiales ferromagnticos son usados para la fabricacin de imanes y pa-ra la concentracin de efectos de los campos magnticos.Los materiales diamagnticos se utilizan en la construccin de blindajes, cuan-

do deseamos dispersar las lneas de fuerza de un campo magntico.

CLCULOS CONFUERZASMAGNTICAS

Sabemos que al existir cargas elctricas separadas, entre ellas se genera uncampo elctrico. Si colocamos una carga elctrica bajo la accin de un campoelctrico, la misma queda sujeta a una fuerza; esta fuerza puede ser calculadamediante la ecuacin:

F = q . E

donde:F es la intensidad de la fuerza (en Newton -N-).q es el valor de la carga (en Coulomb -C-) yE es la intensidad del campo (en N/C).

Lo mismo ocurre con una carga sometida a la accin de un campo magntico.Podemos definir una magnitud equivalente a E (Vector de intensidad de Cam-po), que se denomina Vector de Induccin Magntica, el cual es representadopor la B (figura 6). La unidad ms comn para medir el Vector Induccin Mag-ntica es el Tesla (T), pero tambin encontramos el Gauss (G).

1 T = 104G


Magnetismo

Polos de nombres diferentes se

atraen (Norte atrae a Sur y vicever-

sa).Polos del mismo nombre se repe-len (Norte repele a Norte y Sur re-pele a Sur).

Figura 5

Figura 6


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Los efectos electromagnticos se emplean parala construccin de diferentes equipos y aparatosusados en electrnica, as tenemos rels y, loque es ms importante, los tubos de rayos cat-digos o pantalla del TV en los que la deflexin deun haz electrnico que dibuja la imagen sobrela pantalla se consigue por medio de la accinde un campo electromagntico que desva a di-cho haz.Es por este motivo que el lector debe conocerlos efectos que produce un campo elctrico, uncampo magntico y ambos campos asociados.

a) Fuerza en un campo elctricoSuponiendo dos placas paralelas, como muestrala figura 7, sometidas a una tensin V (+Ve; -V),entre ellas existe un campo elctrico uniformecuya intensidad es:

E = V/d

(V = Potencial y d = distancia)Si entre las placas lanzamos una carga elctrica, un electrn, o una carga, s-ta quedar sujeta a una fuerza que depende de dos factores: su polaridad y suintensidad. Si la carga fuera positiva, la fuerza se ejercer en el sentido de em-pujarla hacia la placa negativa y, si fuera negativa, al contrario. La intensidadde la fuerza estar dada por:

F = q . E

Donde:F es la fuerza en Newtons.q es la fuerza en Coulombs.E es la intensidad de campo en V/m o N/C.En el caso de un campo magntico, el comportamiento de la carga lanzada esun poco diferente.De hecho, slo existir la fuerza si la carga estuviera en movimiento. Una car-ga esttica no es influenciada por campos magnticos.

b) Fuerza en campos magnticosLa fuerza a que queda sometida una carga elctrica lanzada en un campo mag-

ntico es denominada Fuerza de Lorentz y tiene las siguientes caractersticas:Cuando una carga elctrica en movimiento, se desplaza en una zona dondeexiste un campo magntico, adems de los efectos regidos por la ley de Cou-lomb, se ve sometida a la accin de una fuerza.Supongamos que una carga Q, que se desplaza a una velocidad v, en el inte-rior de un campo magntico B. Este campo genera que aparezca una fuerza F,que acta sobre la carga Q, de manera que podemos evaluar dicha fuerza porla expresin:

F = Q . v . B . sen

La fuerza es el resultado de un producto vectorial por lo cual ser perpendicu-

lar a la velocidad y al campo magntico. Al ser perpendicular a la velocidad dela carga, tambin lo es a su trayectoria, por lo cual dicha fuerza no realiza tra-


Magnetismo

Los imanes permanentes pueden

ser naturales o artificiales. Entrelos naturales destacamos la mag-

netita, una forma de mineral dehierro que ya se obtiene en los ya-cimientos con las propiedades que

caracterizan un imn.

Los efectos electromagnticos seemplean para la construccin de

diferentes equipos y aparatos usa-dos en electrnica, as tenemos re-

ls y, lo que es ms importante, lostubos de rayos catdicos o panta-lla del TV en los que la deflexin de

un haz electrnico que dibuja laimagen sobre la pantalla se consi-

gue por medio de la accin de uncampo electromagntico que des-va a dicho haz.

Figura 7


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bajo sobre la carga, lo que supone que no hay cambio de ener-ga cintica, o lo que es lo mismo, no cambia el mdulo de la ve-locidad. La nica accin que se origina, cuando la partcula en-tra en el campo magntico, es una variacin de la direccin dela velocidad, mantenindose constante el mdulo (vea nueva-mente la figura 6).Este cambio de direccin es debido a que la fuerza que apare-ce va a actuar como fuerza que lo lleva al centro, originando unmovimiento de rotacin de la partcula en el interior del campomagntico. En la figura 8, B representa al campo, cuyo sentidoes hacia el interior de la pgina. F es la fuerza que tiene direc-cin radial y v es la velocidad de la carga.Existe una regla muy sencilla para obtener la direccin, obviapor ser el resultado de un producto vectorial, y el sentido de lafuerza que acta sobre la carga. Se conoce con el nombre de la

"Regla de la mano izquierda" como muestra la figura 8.Representando el campo (B) con el dedo ndice y la velocidad (v) con el dedodel medio, la fuerza que actuar sobre la carga estar dada por la posicin del

pulgar (F).Si la carga fuera negativa, se invierte el sentido de F. Observe que si lanzamosuna carga paralela a las lneas de fuerza del campo magntico (B paralelo a v),entonces, el seno ser nulo. En estas condiciones, no habr ninguna fuerzaque acte sobre la carga.

LOSRELS

Cuando una corriente recorre un conductor, aparece un campo magntico quetiene la misma naturaleza que el que se produce con una barra de imn perma-

nente y as puede atraer o repeler objetos de metal.Ahora, el campo creado por una corriente que recorre un conductor rectilneoes muy dbil. Se necesita una corriente relativamente intensa, obtenida de pi-las grandes o de batera, para que se observe el movimiento de la aguja iman-tada. Para obtener un campo magntico mucho ms intenso que ste, con me-nos corriente y a partir de alambres conductores, pueden enrrollarse los alam-bres para formar una bobina o solenoide.Cada vuelta de alambre se comporta como un conductor separado y, entonces,el conjunto tiene como efecto la suma de los efectos de las corrientes. De estamanera, en el interior del solenoide tenemos la suma de los efectos magnti-

cos.

En la figura 9 se grafica la forma de obtener el sentido del campomagntico generado cuando se conoce la polaridad de la corrien-te. Se observa que la bobina se comporta como un imn en formade barra con los polos en los extremos. Cualquier material ferro-so, en las cercanas de la bobina, ser atrado por el campo mag-ntico que sta genera.Si en el interior de la bobina coloco un ncleo de hierro, el campomagntico se incrementa, y puede atraer a otros objetos ferrososms pesados.Al conjunto as formado se lo llama electroimn y posee innume-rables aplicaciones, por ejemplo en gras, vlvulas en lavarropas,maquinarias textiles, etc.

La estructura de un rel se muestra en la figura 10. Se puedeapreciar que en las cercanas del electroimn recin estudiado se


LosRels

Existe una regla muy sencilla para

obtener la direccin, obvia por serel resultado de un producto vecto-rial, y el sentido de la fuerza queacta sobre la carga. Se conoce

con el nombre de la "Regla de lamano izquierda".

Figura 8

Figura 9

Figura 10


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coloca un juego de contactos elctricos. En el caso de la figura, cuandono circula corriente por el solenoide (bobina), los contactos permanecenabiertos. Cuando la bobina es energizada, el campo magntico atrae elcontador mvil que se "pega"con el fijo, y cierra, de esta manera, algncircuito elctrico.Otro tipo de rel es el llamado "reed-rel", cuyo aspecto funcional se veen la figura 11. Es un interruptor de lminas encerradas en un tubo de vi-drio lleno de gas inerte. Con el gas inerte, las chispas que se producendurante el cierre y apertura de los contactos no les causan daos (no sequeman).El "reed-switch", que es un interruptor de lminas, se acciona, en condi-ciones normales, por la aproximacin del imn. Una aplicacin importan-te de este componente est en los sistemas de alarma, en los que laapertura de una puerta o una ventana hace que un imn abra o cierre loscontactos de una reed-switch activando la alarma.En el caso de un reed-rel, el accionamiento de los contactos lo efectael campo magntico de un solenoide que envuelve la ampolla. Con muchas es-piras de alambre barnizado pueden obtenerse rels ultra sensibles, capaces de

cerrar los contactos con corrientes de bobina de pocos miliamperes. La corrien-te de contacto depende exclusivamente del "reed-switch" que se use, pero sontpicas las del orden de 100mA a 2A. La ventaja principal de este rel, ademsde la sensibilidad, es la posibilidad de montaje en un espacio muy reducido,pues el componente es de pequeas dimensiones.

EL GENERADOR DECORRIENTE ALTERNA

Si hago girar una espira conductora dentro de un campo magntico, en ella segenera una tensin cuya forma de onda y mdulo depende de las caractersti-cas tanto del campo magntico como de la espira.

En la figura 12 se observa un generador de corriente elemental, donde semuestran simplificadamente sus partes ms importantes para mayor claridad.En lugar de un armazn con un ncleo de hierro y muchos bobinados, hay unanica espira conductora cuadrada girando alrededor de un eje (imaginario, enel dibujo no est), dentro de un campomagntico permanente generado por unimn.Note que en la parte inferior de la figurase observa la forma de onda de la tensingenerada. Los puntos rojos sobre dichagrfica representan los puntos en el mo-

mento en que se est considerando en lafigura donde la espira est en un punto talque al moverse corta la mayor cantidadde lneas de fuerza del campo magnticoy como consecuencia se genera la mxi-ma tensin.La dos flechas en negro marcan el senti-do instantneo del movimiento. Las lneasde campo magntico aparecen en azul,dirigindose desde el polo norte (pintadoen rojo) hacia el polo sur (pintado en ver-de). Las flechas en rojo representan el

sentido convencional de la corriente indu-cida en el generador.


El Generador deCorrienteAlterna

Cuando una corriente recorre unconductor, aparece un campo

magntico que tiene la misma na-turaleza que el que se produce con

una barra de imn permanente yas puede atraer o repeler objetosde metal.

Figura 11

Figura 12


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LOSGALVANMETROS

El galvanmetro de bobina mvil o de D'Arsonval es un compo-nente electrnico que utiliza el efecto magntico de la corriente.Se usa este dispositivo para medir corrientes elctricas para apro-vechar justamente el hecho de que el campo magntico y, por con-

siguiente, la fuerza que acta con el imn, es proporcional a la co-rriente que pasa por la bobina. En la figura 13, vemos este com-ponente en forma simplificada. Entre los polos de un imn perma-nente se coloca una bobina que puede moverse respecto de dosejes que sirven tambin de contactos elctricos. Resortes espira-lados limitan el movimiento de la bobina, el que se hace ms dif-cil cuando se acerca al final del recorrido.En la bobina se coloca una aguja que se desplaza sobre una es-cala. Cuando circula corriente por la bobina se crea un campomagntico que interacta con el campo del imn permanente, sur-giendo, entonces, una fuerza que tiende a mover el conjunto. Elmovimiento ser tanto mayor cuanto ms intensa sea la corriente.

Podemos, as, calibrar la escala en funcin de la intensidad de lacorriente. Son comunes los galvanmetros que tienen sus escalas

calibradas con valores mximos, llamados tambin "fondo de escala", entre10A (microamperes) y 1mA (miliampere). Los galvanmetros pueden formarparte de diversos instrumentos que miden corrientes (miliampermetros o am-permetros), que miden tensiones (voltmetros, resistencias ohmmetros), o quemiden todas las magnitudes elctricas (multmetros).

EL MOTOR DECORRIENTE CONTINUA

Si al generador de la figura 12 le hacemos unos pequeos retoques, lo conver-timos en un motor de corriente continua, tal como se aprecia en la figura 14. Setrata de un motor de corriente continua elemental, mostrando sus partes msimportantes simplificadamente para mayor claridad.En lugar de un armazn con un ncleo de hierro y muchos bobinados, hay unanica espira conductora cuadrada girando alrededor de un eje, el cual no se di-buja.Las flechas rojas indican el sentido convencional de la corriente (de ms a me-

nos). Las lneas de campo magntico aparecen en rojo, diri-gindose desde el polo norte (pintado en azul) hacia el polosur (pintado en verde). Las flechas de color negro represen-tan la fuerza de Lorentz que se ejerce sobre un conductor por

el que circula una corriente elctrica situado en el seno de uncampo magntico.

LOS INDUCTORES

Podemos reforzar en forma considerable el campo magnti-co creado por una corriente que circula en un conductor, sienrrollamos el conductor para formar una bobina. La induc-tancia de una bobina es tambin mucho mayor que la de un

conductor rectilneo. Tenemos, entonces, componentes lla-mados inductores (que aparecen en los diagramas represen-


LosGalvanmetros

Para obtener un campo magntico

muy intenso, con menos corrientey a partir de alambres conducto-

res, pueden enrrollarse los alam-bres para formar una bobina o so-lenoide.

Figura 13

Figura 14


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tados por espirales con letras "L") que presentan inductancias, o sea una iner-cia a las variaciones bruscas de la corriente (figura 15). Los inductores puedentener diversas caractersticas de construccin segn la aplicacin a la que sedestinan. Tenemos, entonces, los inductores de pequeas inductancias, forma-dos por pocas espiras de alambre, con o sin un ncleo de material ferroso ensu interior. La presencia del material ferroso aumenta la inductancia, multipli-cada por un factor que puede ser bastante grande.La unidad de inductancia es el Henry, H en forma abreviada.El mltiplo ms usado es:

-El milihenry (mH) que vale 0,001 Henry, o milsima parte del Henry.

Los pequeos inductores para aplicaciones en frecuencias elevadas tienen in-ductancias que varan entre pocos microhenry y milihenry, mientras que los quese usan para frecuencias medias y bajas pueden tener inductancias hasta dealgunos Henry. Vea en la figura 16 algunas bobinas comerciales.La oposicin o inercia que presenta el inductor a las variaciones de intensidadde la corriente depende de la cantidad de lneas de fuerza que cortan el con-

ductor o espiras de la bobina.Denominamos flujo magntico, representado por , al nmero de lneas defuerza que atraviesan una cierta superficie (S). Calculamos el flujo en una es-pira de la bobina mediante la frmula:

= B . S . cos

En la que: es la intensidad del flujo magntico que se mide en weber, cuyo smbolo esWb.B es la intensidad de la induccin magntica medida en Tesla (T).S es la superficie rodeada por la espira, en metros cuadrados.

Si tuviramos una bobina con n espiras, basta multiplicar el segundo miembrode la frmula por n:

= n . B . S . cos

Si en el interior del solenoide o bobina se colocara un ncleo de material ferro-so, debemos multiplicar la permeabilidad del material por el resultado.Partiendo de esta frmula del flujo se puede, fcilmente, llegar a la frmula dela inductancia propiamente dicha, que ser vlida para solenoides en los que lalongitud no sea mucho mayor que el dimetro.Tenemos, entonces:

1,257 . n2 . S . 10-8

L =______________________

I

En la que:L es la inductancia en Henry (H).n es el nmero de espiras del solenoide.I es la longitud del solenoide en centmetros.S es la superficie rodeada por una espira, en centmetros cuadrados.

Los valores 1,257 y 10-8 son constantes que dependen de la permeabilidad

magntica del medio, en este caso del aire, adems de las unidades de longi-tud y superficie que se utilicen.


LosInductores

Cada vuelta de alambre de un sole-

noide se comporta como un con-ductor separado y, entonces, el

conjunto tiene como efecto la su-ma de los efectos de las corrien-tes. De esta manera, en el interior

del solenoide tenemos la suma de

los efectos magnticos.

Figura 15

Figura 16


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L (H) = 0,394 (d2.n2) / (18 d + 40 l)

Donde:

L = inductancia en microhenryd = dimetro de la bobina en centmetrosl= longitud de la bobina en centmetrosn = nmero de espiras

Esta frmula es una buena aproximacin para bobinas que tengan una longitudigual o mayor que 0,4 d.

CORRIENTEALTERNA: AMPLITUD, FRECUENCIA YFASE

Hemos visto bsicamente como se genera una tensin por medio de una espi-ra en movimiento dentro de un campo magnico (vea nuevamente la figura 12).La seal generada tiene una amplitud determinada que depende del campo

magntico generado por el imn y de la cantidad de vueltas que tiene la bobi-na sumergida en el campo magntico (en el caso de la figura es slo una espi-ra), tambin tiene una frecuencia, que es la cantidad de veces que la espira dvueltas por segundo, generando una especie de ondas senoidales que se repi-ten en el tiempo y tambin tiene una fase que representa la posicin instant-nea de la bobina en su movimiento dentro del campo. Cuano la bobina est per-pendicular a las lneas de fuerza del campo (paralela a los polos del imn) sedice que la tensin es nula con fase igual a cero.Ahora bien, la corriente que tomamos de la lnea de suministro elctrico es al-terna y es muy diferente de la que obtenemos de pilas o bateras.

Pero cul es la diferencia y de qu modo influye en el comportamiento de losdistintos componentes que estudiamos hasta el momento?Si conectamos un resistor, un cable conductor o una lmpara a una pila o ba-tera, se establecer una corriente que es un flujo de electrones libres. Esoselectrones van a dirigirse del polo negativo (que los tiene en exceso) al polo po-sitivo (que los tiene en defecto).Suponiendo que la resistencia del resistor, conductor o lmpara no vare en eltranscursor del tiempo, el flujo de electrones ser constante como ilustra el gr-fico de la figura 18.Esta es una corriente continua porque: "Circula siempre en el mismo senti-do y tiene intensidad constante". Unacorriente continua se representa en forma

abreviada por CC (corriente continua) oDC (direct current). Aqu slo podemoshablar de amplitud, ya que no hay fre-cuencia pues no hay onda que se repiteen el tiempo, la corriente es siempre lamisma y constante; tampoco se puedehablar de fase ya que no hay valores ins-tantneos de tensin diferente, la ampli-tud es siempre la misma.Pero existe otro tipo de corriente. En latensin generada por el equipo de la figu-ra 12, la intensidad no es constante sinoque vara cclicamente, es decir, siemprede la misma manera. Una corriente que


CorrienteAlterna: Amplitud, Frecuencia yFase

Si hago girar una espira conducto-ra dentro de un campo magntico,

en ella se genera una tensin cuyaforma de onda y mdulo dependede las caractersticas tanto del

campo magntico como de la espi-ra.

Si al generador le hacemos unos

pequeos retoques, lo converti-mos en un motor de corriente con-tinua.

Figura 17

Figura 18


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cambia en forma constante su sentido de cir-culacin y vara su intensidad es una corrien-te alterna sinusoidal, que explicaremos ense-guida.Un conductor que corte las lneas de fuerza deun campo magntico, tal como hemos visto,manifestar en sus extremos una fuerza elec-tromotriz que puede calcularse mediante laexpresin:

E = B x L x sen

Donde:E es la fuerza electromotrizB es el vector induccin magnticaL es la longitud del alambre es el ngulo en que el conductor corta las l-neas del campo.

La induccin de la tensin ser tanto mayorcuanto mayor sea el ngulo segn el que elconductor corta las lneas de fuerza del cam-po magntico. Vemos ms detenidamente elcaso de una espira (una vuelta completa delalambre conductor) de manera de girar dentrodel campo magntico uniforme, como se ve enla figura 19.El campo magntico uniforme tiene la mismaintensidad en todos sus puntos, lo que nos lle-va a representarlo por lneas de fuerza parale-

las. En la figura 20 se representa la espira vis-ta desde arriba para comprender con mayorfacilidad los fenmenos que se producirncuando la giramos.Partiendo entonces de la posicin de la figura20, hacemos que la espira gire 90en el sen-tido indicado, de modo que corte las lneas defuerza del campo magntico.A medida que la espira "entra" en el campo, elngulo se va acentuando de manera que alllegar a 90, el valor va desde cero hasta el m-

ximo. La espira corta el campo en forma per-pendicular aunque slo sea por un instante.Como la tensin inducida depende del ngulo,vemos que en este arco de 90, el valor vadesde 0 hasta el mximo, lo que puede repre-sentarse mediante el grfico de la figura 21.Continuando la rotacin de la espira, vemosque entre 90y 180tiende a "salir" del cam-po y se va reduciendo el ngulo segn el cualcorta las lneas de fuerza del campo magnti-co. La tensin inducida en estas condicionescae hasta el mnimo en este arco.

La tensin cae a cero pues a 180, aunque s-lo por un instante, el movimiento de la espira



Figura 20

Figura 19

Figura 21


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es paralelo a las lneas de fuerza y entonces no hay induccin.De 180 a 270, la espira vuelve a "penetrar" en el campo magntico en formams acentuada pero en sentido opuesto al del arco inicial. As ocurre la induc-cin pero la polaridad de tensin en los extremos de la espira se ha invertido,es decir, si tomamos una referencia inicial que lleve a una representacin posi-tiva en los 180 grados iniciales, a partir de este punto la representacin ser ne-gativa como muestra la figura 22.Vea que la tensin asciende, pero hacia valores negativos mximos, hasta lle-gar en los 270 grados al punto de corte, prcticamente perpendicular aunquesea por un breve instante. En los 90finales de la vuelta completa, de 270 a360 grados, nuevamente el ngulo en el que la espira corta las lneas de fuer-za, disminuye y la tensin inducida cae a cero.La tensin generada tiene forma senoidal (sen) y su valor instantaneo depen-de del ngulo que tiene la espira respeco delas lneas del campo, ya que B y Lson constantes. La forma de la onda recibe el nombre de sinusoide.Se trata, por lo tanto de una corriente alterna sinusoidal. Para generar esta co-rriente alterna sinusoidal se establece una tensin tambin sinusoidal. Esa ten-sin, tambin alterna tiene la misma representacin grfica. Podemos decir en-

tonces:

"Una tensin alterna produce una corriente alterna que es aquella cuya in-tensidad vara en forma constante segn una funcin peridica y su sen-tido se invierte constantemente."

Vea que una "funcin peridica" es la que se repite continuamente como la si-nusoide que es la misma a cada vuelta de espira (figura 23).

Una corriente alterna slo puede ser establecida por una tensin alterna.

El tiempo que la espira tarda en dar una vuelta completa determina un valor

muy importante de la corriente alterna, que podemos medir.Este tiempo de una vuelta es el periodo que se representa con T y se mide ensegundos.El nmero de vueltas que da la espira en un segundo determina otra magnitudimportante que es la frecuencia, representada por f y medida en hertz (Hz).Numricamente, la frecuencia es la inversa del perodo:

T = 1/f



La unidad de inductancia es elHenry, H en forma abreviada.

Figura 22

Figura 23


16/25

Los alternadores de las usinas hidroelctricas (y atmicas) que envan energaelctrica a nuestras casas, operan con una frecuencia de 50 hertz (50Hz). De-cimos entonces que la corriente alterna obtenida en las tomas de energa tieneuna frecuencia de 50 hertz. Esto significa que en cada segundo, la corriente esforzada a circular 50 veces en un sentido y 50 veces en el opuesto, pues sees el efecto de la inversin de la polaridad.Alimentando una lmpara incandescente comn a travs de la red de suminis-tro elctrico, en cada segundo existen 100 instantes en que la corriente se re-duce a cero, pero la lmpara no llega a apagarse por la inercia del filamentoque se mantiene caliente. La tensin producida puede variar y es de 220V o117V, segn el pas del que estemos hablando. No podemos hablar de un va-lor fijo de tensin o de corriente pues el cambio de la polaridad y del valor esconstante.

Qu significa entonces 220V o 117V?

Si tenemos en cuenta la tensin sinusoidal de la toma de energa de la red, ve-mos que lo cierto sera hablar de valores instantneos, es decir: de la tensinque encontramos en cada instante, que depende del instante de cada ciclo con-

siderado. Podemos encontrar tanto un mnimo negativo como un mximo posi-tivo, o cero, segn el instante dado.Es claro que a los efectos prcticos, eso no tiene mucho sentido. Es as que,para medir tensiones y corrientes alternas es preciso establecer una maneraque nos d una idea del efecto promedio o real obtenido. Esto puede entender-se de la siguiente manera:Si alimentamos una lmpara comn con tensin alterna en los instantes en quela corriente circula por el filamento, en un sentido o en otro, se produce el ca-lentamiento y la lmpara se enciende. El efecto es el mismo que tendramos sila alimentramos con una tensin continua de determinado valor.

Cul sera ese valor?

Si comparamos el grfico que representa la circulacin de corriente continuapor un circuito y el grfico que representa la circulacin de una corriente alter-na, la superficie cubierta en un intervalo se relaciona con la cantidad de ener-ga que tenemos a disposicin. Entonces nos basta hacer la pregunta siguien-te para tener la respuesta a nuestro problema:

Cul debe ser el valor de la tensin continua que nos produce el mismo efec-to que determinada tensin alterna?Cuando la tensin alterna llega a un valor mximo X, el valor que la tensincontinua debe tener para producir el mismo efecto se consigue dividiendo X por

la raz cuadrada de 2, o sea: 1,4142.

El valor mximo alcanzado en un ciclo (el mnimo tambin) se llama va-lor de pico, mientras que el valor que produce el mismo efecto, se lla-ma valor eficaz o r.m.s. ("root mean square"). Para la red de 220V,los 220V representan el valor r.m.s.Existen instantes en que la tensin de la red llega a 220V multiplicadospor 1,4142 y as obtenemos que el valor pico es 311,12V (en la red de117V el valor mximo es de 165,5V).Este valor se logra dividiendo el promedio de todos los valores en ca-da instante del semiciclo, o sea la mitad del ciclo completo, pues si en-trasen en el clculo valores negativos, el resultado sera cero. Podemosentonces resumir los "valores" en la forma siguiente (figura 24):

VALOR PICO:es el valor mximo que alcanza la tensin o la corriente enun ciclo, pudiendo ser tanto negativo como positivo.



Denominamos flujo magntico, re-

presentado por , al nmero de l-neas de fuerza que atraviesan unacierta superficie (S).

La transferencia de energa al

campo magntico representa tra-bajo efectuado por la fuente de

FEM. Se requiere potencia para ha-

cer trabajo, y puesto que la poten-cia es igual a la corriente multipli-

cada por la tensin, debe haberuna cada de tensin en el circuito

durante el tiempo en que la ener-ga est almacenndose en elcampo.

Puesto que la FEM inducida se opo-ne a la FEM de la fuente, tiende a

evitar que la corriente aumente r-pidamente cuando se cierra el cir-cuito.

Figura 24


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Es un valor instantneo, es decir, aparece en un breve instante en cada ciclode corriente o tensin alternada.

VALOR EFICAZ O R.M.S.:es el valor que debera tener la tensin o corriente si fue-se continua para que se obtuvieran los mismos efectos de energa.

VALOR MEDIO: obtenemos este valor dividiendo la suma de los valores instant-neos de un semiciclo por su cantidad, o sea: sacamos la media artimtica delos valores instantneos en un semiciclo.

No podemos hablar de polaridad para una tensin alterna, ya que cambia cons-tantemente. Una corriente de cualquier carga conectada a un generador de co-rriente alterna invierte su sentido en forma constante. En el caso de la red, sa-bemos que uno de los polos "produce shock" y el otro, no. Eso nos lleva a lasdenominaciones de polo vivo y polo neutro.

Qu sucede entonces?Si tenemos en cuenta que el generador de energa de las compaas tiene uno

de los cables conectado a tierra, que se usa como conductor de energa, resul-ta fcil entender lo que ocurre.Al estar en contacto con la tierra, cualquier objeto, en cualquier instante, tendrel mismo potencial del polo generador conectado a tierra que es entonces la re-ferencia. Este es el polo neutro, que tocado por una persona no causa shockporque estando al mismo potencial no hay circulacin de corriente.La tensin vara alrededor del valor del polo de referencia segn la sinusoidedel otro polo. Es as que en relacin al neutro, el otro polo, es decir el polo vi-vo, puede estar positivo o negativo, 50 veces por segundo (o 60 veces por se-gundo, segn el pas). Al tocar el polo vivo, habr una diferencia de potencialrespecto de tierra (variar 50 veces por segundo), pero ella puede causar la cir-culacin de una corriente elctrica y producir el shock elctrico o choque.

RESISTENCIA, REACTANCIA EIMPEDANCIA

Sabemos que la resistencia es la mayor o menor oposicin de una carga al pa-so de la corriente elctrica. Ahora bien, cuando hago circular una corriente se-noidal por una resistencia, en ella se desarrollar una tensin que tambin esseonidal y que est en fase con la corriente, esto significa que cada vez quehay un mximo de corriente habr un mximo de tensin y cuando la corrientees cero, tambin ser cero la tensin en bornes de la resistencia.

Dos seales pueden estar en fases diferentes o en concordancia de fase, con-forme sus formas de onda coincidan por superposicin en un instante dado ysiempre que tengan la misma frecuencia.Podemos hablar tambin de la diferencia de fase entre dos seales de corrien-te alterna y entre una corriente alterna y una tensin si llegaran a los puntos demximo (o de mnimo) en distintos instantes.Si dos seales estuvieran en concordancia de fase, es evidente que la diferen-cia sera cero. Si la diferencia fuera de 90 grados, diremos que las seales es-tn en cuadratura y si fuera de 180 grados, diremos que las seales estn enoposicin de fase.En las inductancias y capacitores, la corriente y la tensin no estn en fase.En estos elementos, cuando la corriente es mxima la tensin es nula, es de-cir la tensin y la corriente tienen un desfasaje de 90. Tanto la bobina como el


Resistencia, Reactancia eImpedancia

Valor pico: es el valor mximo quealcanza la tensin o la corriente enun ciclo, pudiendo ser tanto nega-

tivo como positivo.Es un valor instantneo, es decir,

aparece en un breve instante encada ciclo de corriente o tensinalternada.

Valor eficaz o r.m.s.: es el valor quedebera tener la tensin o corrien-

te si fuese continua para que seobtuvieran los mismos efectos deenerga.

Valor medio: obtenemos este valordividiendo la suma de los valores

instantneos de un semiciclo porsu cantidad, o sea: sacamos la me-dia artimtica de los valores ins-

tantneos en un semiciclo.

Al estar en contacto con la tierra,

cualquier objeto, en cualquier ins-tante, tendr el mismo potencial

del polo generador conectado atierra que es entonces la referen-cia. Este es el polo neutro, que to-

cado por una persona no causashock porque estando al mismo

potencial no hay circulacin de co-rriente.


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capacitor se oponen al paso de la corriente elctrica pero al existir un desfasa-je entre estas magnitudes, se dice que esa oposicin no es una resistencia si-no que se la denomina reactancia. Podemos decir entonces que:

Resistencia es la oposicin de una carga que no provoca desfasaje entrela tensin aplicada y la corriente resultante.

Reactancia es la oposicin de una carga que provoca un desfasaje de 90grados entre la tensin aplicada y la corriente resultante.

Ahora bien, cuando una carga tiene efectos resistivos y reactivos (es decir, eldesfasaje entre la tensin y la corriente es menor de 90 grados pero mayor quecero), se dice que esa carga tiene una impedancia compuesta de una parte re-sistiva y una parte reactiva.Por lo tanto, la impedancia es la oposicin de una carga al paso de la corrien-te elctrica. En una resistencia, la impedancia slo es resistiva. En una bobinao en un capacitor, la impedancia es slo reactiva.Los lectores deben acostumbrarse a la representacin de fenmenos de natu-

raleza diversa mediante grficos.Cuando se tiene un fenmeno que ocurre de manera dinmica, una magnitudvara en funcin de otra; por ejemplo, en el caso de la corriente alterna, la in-tensidad de la corriente o la tensin son las que varan con el tiempo.Estas variaciones se representan por un grfico de tensin versus tiempo (V xt) como muestra la figura 25. Colocamos, entonces, en el eje vertical (Y) los va-lores de tensin, graduamos este eje en la forma adecuada y en el eje horizon-tal (X) colocamos los valores del tiempo (t), graduamos tambin el eje en formaadecuada. Despus definimos cada punto del grfico como un par de valores(X e Y), dado por el valor de la tensin en un determinado instante. Para el ca-so de la tensin alterna, si dividimos el tiempo de un ciclo (1/50 de segundo) en100 partes, por ejemplo, podemos determinar 100 puntos que unidos darn la

curva que representa la forma de onda de esta tensin.Podemos tener una aproximacin que haga continua la curva y se obtenga asun grfico (curva) ideal. A partir de esta representacin podemos entonces ob-tener el valor instantneo de la tensin en cualquier momento y del mismo mo-do, dado el valor podemos encontrar el instante en que se produce.

En sntesis, decimos que los capacitores e inductores presen-tarn una propiedad denominada "reactancia"cuando se lossomete al paso de una corriente alterna mientras que los re-sistores presentan una resistencia al paso de la corrienteelctrica.Si se conecta un capacitor a un generador de corriente conti-

nua, como una pila, por ejemplo, una vez que cierta cantidadde cargas fluya a sus placas y se cargue, desaparece cual-quier movimiento de esas cargas y la corriente en el circuitopasa a ser indefinidamente nula.En esas condiciones, el capacitor est totalmene cargado, po-see una resistencia infinita y no deja circular la corriente.Por otra parte, si conectamos al mismo generador un inductorideal (que no presenta resistencia en el alambre del cual esthecho) una vez que la corriente se haya establecido y el cam-po magntico adquiera la intensidad mxima, no encontramosefecto alguno de inductancia. Las cargas podrn fluir con la in-tensidad mxima como si el inductor no existiera.

La presencia del capacitor y del inductor en un circuito de co-rriente continua es importante slo en el instante en que ocu-


Resistencia, Reactancia eImpedancia

Dos seales pueden estar en fases

diferentes o en concordancia defase, conforme sus formas de ondacoincidan por superposicin en un

instante dado y siempre que ten-gan la misma frecuencia.

Si dos seales estuvieran en con-cordancia de fase, es evidente que

la diferencia sera cero. Si la dife-rencia fuera de 90 grados, diremosque las seales estn en cuadratu-

ra y si fuera de 180 grados, dire-mos que las seales estn en opo-

sicin de fase.

Figura 25


19/25

rren variaciones, es decir, slo en el instante en que se aplica energa al circui-to o cuando se la quita.

REACTANCIA CAPACITIVA

Conectemos un capacitor a un circuito de corriente alterna de 50 hertz, de lared (o 60Hz, segn el pas). Durante el primer cuarto del ciclo, cuando la ten-sin aumenta de cero a su valor mximo, el capacitor se carga con la armadu-ra A positiva y la B negativa. Eso sucede en un intervalo de 1/200 de segundo.En el segundo cuarto, cuando la tensin cae a cero desde el valor mximo, seinvierte la corriente en el capacitor y se descarga. En el tercer cuarto se invier-te la polaridad de la red de manera que la corriente de descarga contina en elmismo sentido pero carga positivamente la armadura B.El capacitor invierte su carga hasta un valor mximo. En el ltimo cuarto, cuan-do la tensin vuelve a caer a cero, la corriente se invierte y la carga del capa-citor cae a cero.En la figura 26 tenemos la representacin del proceso que ocurre en un ciclo y

que se repite indefinidamente en cada ciclo de alimentacin. Como se tienen50 ciclos en cada segundo, el capacitor se carga y descarga positivamente pri-mero y luego negativamente, 50 veces por segundo.Al revs de lo que ocurre cuando la alimentacin es con corriente continua, enla que, una vez cargado, cesa la circulacin de corriente; con corriente alternasta queda en forma permanente en circulacin por el capacitor, carga y des-carga con la misma frecuencia de la red. La intensidad de la corriente de cargay descarga va a depender del valor del capacitor y tambin de la frecuencia dela corriente alterna.Cuanto mayor es la capacidad del capacitor, mayor ser la intensidad de la co-rriente (la corriente es entonces directamente proporcional a la capacidad) y

cuanto mayor sea la frecuencia, mayor ser la intensidad de la corriente (la co-rriente tambin es proporcional a la frecuencia). Entonces se verifica que el ca-pacitor, alimentado con corriente alterna, se comporta como si fuese una "re-sistencia"y permite mayor o menor circulacin de corriente en funcin de losfactores explicados antes.Como el trmino "resistencia" no es el adecuado para el caso pues no se tra-ta de un valor fijo, como en el caso de los resistores, sino que vara con la fre-cuencia y no es slo inherente al componente, se prefiere decir que el capaci-tor presenta una "reactancia" y en el caso especfico del capacitor, una "reac-tancia capacitiva" (abreviada Xc). Pero si somos ms explcitos, reactancia esla propiedad de oponerse al paso de la corriente elctrica provocando adems,un desfasaje de 90 grados entre la tensin y la corriente.

Podemos, entonces, redefinir la reactancia capaci-tiva as:

"Se denomina reactancia capacitiva (Xc) a laoposicin que un capacitor ofrece a la circula-cin de una corriente alterna."

Para calcular la reactancia capacitiva, se tiene lafrmula siguiente:

1XC =________________

2 . 3,114 . f . C


Reactancia Capacitiva

Cuando una carga tiene efectos re-sistivos y reactivos (es decir, eldesfasaje entre la tensin y la co-

rriente es menor de 90 grados pe-ro mayor que cero), se dice que

esa carga tiene una impedanciacompuesta de una parte resistiva y

una parte reactiva.

La presencia del capacitor y del in-

ductor en un circuito de corrientecontinua es importante slo en el

instante en que ocurren variacio-nes, es decir, slo en el instante en

que se aplica energa al circuito ocuando se la quita.

Fig. 26


20/25

Donde:Xc es la reactancia medida en ohm.3,14 es la constante pi ()f es la frecuencia de la corriente alterna en hertz.C es la capacidad del capacitor en farad.El valor "2 . 3,14 . f" puede representarse con la letra omega (w) y este valorse llama "pulsacin". La frmula de la reactancia capacitiva queda entonces:

1Xc =

. C

* La reactancia capacitiva es menor cuanto ms alta es la frecuencia, para uncapacitor de valor fijo.Puede decirse que los capacitores dejan pasar con ms facilidad las sealesde frecuencias ms altas.* La reactancia capacitiva es menor en los capacitores de mayor valor, para unafrecuencia constante. Puede decirse que los capacitores mayores ofrecen me-

nos oposicin al pasaje de las corrientes alternas.

Conectando un resistor en un circuito de corriente alterna, es evidente que sien-do la tensin la causa y la corriente el efecto, deben estar en concordancia defase, es decir, cuando la tensin aumenta, la corriente debe aumentar en la mis-ma proporcin. Pero si conectamos un capacitor en un circuito de corriente al-terna, las cosas no suceden de este modo.Si consideramos un capacitor de capacidad C conectado a un generador de co-rriente alterna cuya tension est dada por E = Eo sen t, veremos que la dife-rencia de potencial entre las placas del capacitor vara con el tiempo.

En un capacitor la corriente estar ADELANTADA 90 grados respecto dela tensin.

REACTANCIA INDUCTIVA

Cuando conectamos una bobina de inductancia L a un generador de corrientealterna, durante el primer cuarto del ciclo, la tensin sube a cero hasta el valormximo qe corresponde a una variacin a la que el inductor se opone. En es-tas condiciones, comienza a circular una corriente por el inductor que crea elcampo magntico, hasta su mximo. En el segundo cuarto, la tensin cae a ce-ro lo que tambin es una variacin a la que el inductor se opone. En estas con-

diciones, comienza a circular una corriente por el inductor que crea el campomagntico, hasta su mximo. En el segundo cuarto, la tensin cae a cero lo quetambin es una variacin a la que el inductor se opone. Pero aun as, el cam-po magntico se contrae hasta desaparecer. En el tercer cuarto, la tensin in-vierte su polaridad y aumenta de valor hasta un mximo negativo; variacin ala que el inductor se opone pero lo hace estableciendo un campo magnticoque se expande. Finalmente, en el ltimo cuarto, encontramos oposicin del in-ductor a la circulacin de la corriente. Las lneas de fuerza se contraen duran-te este cuarto de ciclo.En realidad, segn veremos va a existir un pequeo atraso en esta retraccinde las lneas.Lo importante es observar que mientras en el circuito de corriente contina, unavez establecido el campo, la resistencia (oposicin) desapareca y la corrientecirculaba libremente, en este caso la oposicin es permanente.


Reactancia Inductiva

Si conectamos a un generador un

inductor ideal (que no presenta re-

sistencia en el alambre del cualest hecho) una vez que la corrien-te se haya establecido y el campomagntico adquiera la intensidad

mxima, no encontramos efecto al-guno de inductancia. Las cargaspodrn fluir con la intensidad m-

xima como si el inductor no exis-tiera.

Cuanto mayor es la capacidad del

capacitor, mayor ser la intensi-dad de la corriente que lo atravie-za, para una misma tensin (la co-

rriente es entonces directamenteproporcional a la capacidad) y

cuanto mayor sea la frecuencia,mayor ser la intensidad de la co-rriente (la corriente tambin es

proporcional a la frecuencia).

Como el trmino "resistencia" noes el adecuado para el caso, pues

no se trata de un valor fijo como enel caso de los resistores, sino quevara con la frecuencia y no es slo

inherente al componente, se pre-fiere decir que el capacitor pre-senta una "reactancia" y en el ca-

so especfico del capacitor, una"reactancia capacitiva"


21/25

En la figura 27 se ve la representacin de este proceso. Vea en-tonces que se establece un campo magntico alterno en el induc-tor que vara constantemente en intensidad y polarizacin.La oposicin constante manifestada por el inductor a las variacio-nes de la tensin va a depender tanto de la inductancia como dela frecuencia de la corriente.Cuanto mayor sea la inductancia, mayor ser la oposicin a la cir-culacin de la corriente.El inductor tambin se comporta como una "resistencia" a la circu-lacin de la corriente alterna, pero el trmino resistencia tampococabe en este caso pues no es algo inherente slo al componentesino tambin a las caractersticas de la tensin aplicada.Nos referimos entonces a reactancia inductiva, representada porXL, como la oposicin que un inductor presenta a la circulacin deuna corriente alterna. La reactancia inductiva se mide en ohms co-mo la reactancia capacitiva y puede calcularse mediante la si-guiente frmula:

XL = 2 . 3,14 . f . LDonde:XL es la reactancia inductiva en ohms3,14 es la constante pi ()f es la frecuencia de la corriente alterna en hertz.L es la inductancia en henry.Como la expresin "2 . 3,14 . f" puede expresarse como "w" (pulsacin), pode-mos escribir:

XL = . L

Tenemos finalmente las propiedades de los inductores en los circuitos de co-rriente alterna:* La reactancia inductiva es tanto mayor cuanto mayor sea la frecuencia. Pue-de decirse que los inductores ofrecen una oposicin mayor a las corrientes defrecuencias ms altas.* La reactancia inductiva es mayor para los inductores de mayor valor para unafrecuencia determinada. Los inductores de mayor valor ofrecen una oposicinmayor a la circulacin de corrientes alternas.

Si conectamos un inductor a un circuito de corriente alterna, la corriente no es-

tar en fase con la tensin.* La corriente tiene la misma frecuencia que la tensin.* La corriente tiene su fase atrasada 90 grados (/2) en relacin a la tensin.

LASONDAS ELECTROMAGNTICAS

Las ondas electromagnticas fueron previstas antes de ser descubiertas. Enverdad, las ecuaciones de Maxwell que describan los campos magnticos pre-vean tambin la existencia de radiaciones, de la misma naturaleza que la luz,y que se propagaban en el espacio con una velocidad de 300.000 kilmetrospor segundo.Las ecuaciones de Maxwell fueron presentadas en 1865, pero solamente en


LasOndasElectromagnticas

La reactancia capacitiva es menor

en los capacitores de mayor valor,para una frecuencia constante.Puede decirse que los capacitores

mayores ofrecen menos oposicinal pasaje de las corrientes alter-nas.

Cuando conectamos una bobina deinductancia L a un generador de

corriente alterna, durante el pri-mer cuarto del ciclo, la tensin su-

be a cero hasta el valor mximoque corresponde a una variacin ala que el inductor se opone.

Mientras en el circuito de corrien-te continua, una vez establecido el

campo, la resistencia (oposicin)desapareca y la corriente circula-ba libremente, en este caso la opo-

sicin es permanente.

Figura 27


22/25

1887 Hertz consigui comprobar la existencia de "ondas electromag-nticas" segn las ya previstas y las produjo en su laboratorio.Una carga elctrica, o un cuerpo cargado, es responsable por unaperturbacin en el espacio que lo rodea y que denominamos "campoelctrico.Del mismo modo, estudiamos otro tipo de influencia causado por car-gas en movimiento, o sea, por las corrientes elctricas, que diferamucho del campo elctrico, y que fue denominado "campo magnti-co". Representamos el campo magntico por medio de lneas de fuer-za pero de una forma bien diferente: las lneas eran concntricas, en-volviendo la trayectoria de las cargas.El tipo de influencia para los dos campos tambin se diferencia: elcampo elctrico acta sobre cualquier cuerpo cargado, atraen o repe-len conforme a la polaridad, mientras que el campo magntico actasobre determinados materiales, independientemente de su carga,atraen (materiales ferrosos) o repelen (materiales diamagnticos).

Qu ocurrira con una carga elctrica que, al mismo tiempo, pudiera

producir un campo elctrico y un campo magntico?Para explicar este fenmeno importante, vamos a imaginar una cargaelctrica que pueda entrar en vibracin alrededor de un punto, o seaque pueda "oscilar" como muestra la figura 28.Partiendo entonces de una posicin inicial en que la misma se en-cuentre detenida, slo existe campo elctrico a su alrededor, comomuestra la figura 29.El campo magntico es nulo, pues la carga se encuentra en reposo.El campo elctrico, a su vez, es mximo.A medida que la carga se desplaza hacia la posicin central, el cam-

po elctrico se reduce, mientras queel campo magntico aumenta. En el

medio de la trayectoria, cuando lavelocidad es mxima, el campomagntico tambin es mximo,mientras que el campo elctrico sereduce a cero (mnimo, figura 30).En direccin al otro extremo de latrayectoria, la velocidad se reducegradualmente, con lo que se reducetambin el campo magntico. Elcampo elctrico vuelve a aumentarde intensidad (figura 31).

Cuando la carga llega al extremo dela trayectoria, por algunos instantesse detiene para invertir el movimiento. En este instante, elcampo elctrico nuevamente es mximo y el campo magnti-co se reduce a cero (figura 32).En la inversin del movimiento, tenemos nuevamente el creci-miento de la intensidad del campo magntico hasta el mediode la trayectoria y la reduccin al mnimo del campo elctricoy despus, hasta el extremo, el aumento del campo elctrico yla disminucin del campo magntico. Vea entonces que, en es-ta "oscilacin", el campo magntico y el elctrico se alternan(figura 33).

Hay un desfasaje de 90 grados entre los dos campos.El resultado de este fenmeno es la produccin de una pertur-


LasOndasElectromagnticas

Figura 28

Figura 29

Figura 30

Figura 31


23/25

bacin nica que se propaga por el espacio con velocidad finita. Veaque existe un tiempo determinado de contraccin de las lneas defuerza tanto del campo elctrico como del magntico, as como parala expansin.As, independientemente de la velocidad con que la carga oscile, osea, de su frecuencia, la velocidad con que la perturbacin se propa-ga es bien definida y constante.Se puede demostrar que esta perturbacin se propaga en el vaco auna velocidad de 2,997793 x 1010 centmetros por segundo, o, re-dondeando hacia arriba, 300.000 kilmetros por segundo!

Esta perturbacin da origen a lo que denominamos"onda electromagntica".

Para representar una onda electromagntica precisa-mos tener en cuenta tanto su componente elctrico co-mo magntica, pues, como vimos, la misma correspon-de a una "alternancia" entre los dos campos.

Para esta finalidad, hacemos uso de la representacinmostrada en la figura 34.El campo elctrico vara segn el eje E con semiciclostanto positivos como negativos, mientras que el campomagntico vara segn el eje H, tambin como semici-clos positivos y negativos.Cuando deseamos recibir una onda electromagntica, loque tenemos que hacer es interceptarla de modo de te-ner una corriente en un conductorque pueda ser amplificada y trabaja-da por circuitos especiales. Esto sehace, por ejemplo, mediante una an-

tena que no es ms que un alambreconductor colocado en el camino dela onda.Para que ocurra la induccin de unacorriente en esta antena, la mismadebe ser colocada de determinadaforma. Si los lectores observaran lasantenas de televisin de su localidad,podrn tener una idea de la necesi-dad de esta colocacin.

CONTENIDO DEL CD N 3

La obra est dirigida a todo el pblico en general interesado en aprender electrni-ca bsica y saber cmo se manejan los instrumentos (multmetro, osciloscopio, ge-nerador de funciones, inyector de seales, analizador dinmico, fuente de alimen-tacin, etc.) pero sobre todo est orientado a estudiantes, aficionados y docentes,dado que cada tema se explica desde el comienzo, presumiendo que el lector no

posee conocimientos previos de la especialidad. La Enciclopedia se complementacon CDs (ste es uno de ellos) y bibliografa adicional a la que puede acceder porInternet dirigindose a:


Contenidodel CD N3

Figura 33

Fig. 32

Figura 34


24/25

www.webelectronica.com.ar

Debe hacer click en el cono PASSWORD y luego ingresar las claves que se danen los CDs. El contenido del CD que acompaa a este tomo es el siguiente:

a) Un Archivo LEAME: Indispensable leer de comienzo a fin de explorar el CD con

xito

b) Programas ACROBAT READER y WINDOWS MEDIA PLAYERc) Video Presentacind) Enciclopedia Visual Parte 3e) Curso de Electrnica con Prcticas Parte 3f) Video: Manejo del Multmetro, parte 2g) Diccionario de Electrnica y Computacin

h) Diccionario Ingls-Espaol de Electrnicai) 30 Diagramas Completos de Equipos Electrnicosj) Utilitarios para Reparacin de PCk) Memorias y Cargadores de Memorias

Muchos archivos estn comprimidos, siendo necesario el WINZIP. Si no lo posee

puede ejecutarlo desde la opcin PROGRAMAS del men de este CD.

Programas ACROBAT READER y WINDOWS MEDIA PLAYEREstos programas son indispensables para explorar el CD, ver los archivos de tex-to que contiene y visualizar los videos. Si no estn instalados en su PC hgalocuando el CD se lo pregunte.

Video PresentacinEn este video el Ing. Horacio Vallejo, realizador de la obra, lo gua paso a paso pa-ra que pueda explorar el CD de la forma ms rpida y efectiva. Le sugerimos vereste video para obtener el mayor provecho posible.

Enciclopedia Visual Parte 3Se dan los fascculos 9 a 12 de la ENCICLOPEDIAVISUAL DE LA ELECTRONICA,obra complementaria que ensea con mayor profundidad los conceptos vertidos encada tomo escrito de la obra.

Curso de Electrnica con Prcticas, Mdulo 3Este Curso de Electrnica es el primer sistema de enseanza a distancia con se-guimiento personal a travs de Internet. El curso se compone de 14 lecciones, 5 se-ries de prcticas y 6 evaluaciones. Los exmenes son la parte del curso (quiz lams tediosa para muchos) en la que el alumno deber responder y si lo desea, en-viar a las direcciones que se mencionan en el CD para su correccin. Sin embargo,Ud. posee la respuesta a cada examen en Internet. En cualquier momento puederealizar consultas por medio de los formularios que hemos habilitado en Internet pa-ra tal fin.Cabe aclarar que en este CD se encuentran las lecciones 7 y 8, la Prctica nme-ro 3 y el examen 4. En lo sucesivo se continuar con este curso.

Video Manejo del Multmetro IIEste es un video de unos 15 minutos de duracin que muestra cmo se maneja elmultmetro y de qu manera se miden componentes. Es continuacin del videomostrado en el CD N 1 de esta obra.

Diccionario de Electrnica y ComputacinSe trata de un diccionario de trminos tcnicos usuales, empleados en Amrica lati-na. Resulta una gua prctica para consultar cuando se tiene duda sobre algn te-

ma en particular dado que cada trmino posee una explicacin prctica.


Contenidodel CD N3

Con este tomo de la Enciclopediade Electrnica Bsica, se entregaun CD que posee la siguiente infor-

macin:

a) Un Archivo LEAME: Indispensableleer de comienzo a fin de explorarel CD con xito

b) Programas ACROBAT READER yWINDOWS MEDIA PLAYER

c) Video Presentacind) Enciclopedia Visual Parte 3e) Curso de Electrnica con Prcti-

cas Parte 3f) Video: Manejo del Multmetro,

parte 2g) Diccionario de Electrnica yComputacin

h) Diccionario Ingls-Espaol deElectrnicai) 30 Diagramas Completos de

Equipos Electrnicosj) Utilitarios para Reparacin de PC

k) Memorias y Cargadores de Me-morias


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Diccionario Tcnico Ingls - EspaolLibro imprescindible para todo aqul que posee conocimientos escazos de ingls ydesea conocer el significado de un trmino especfico.

30 Diagramas de Equipos ElectrnicosDiagramas elctricos de equipos electrnicos en formato pdf que se pueden impri-

mir en tamao gigante. El listado de planos incluidos en este CD es el siguiente:

Audio AIWA-CA-W54MK2Audio AIWA-CSD-ED37Audio AIWA-CSD-ED88-89Audio HITACHI AX-C8Audio PANASONIC SA-AK15Audio PANASONIC RX-DT680Camcorder HITACHI 330835Camcorder HITACHI VM E330Camcorder PANASONIC NVRX2Monitor ACER F51EN-A.SCH

Monitor BELINEA 104064Telfono PANASONIC T1000Telfono PANASONIC T2310Telfono PANASONIC T2335TV AIWA-TV-SE211TV FUNAI TV-2003TV GOLDSTAR PC-08X2LTV GOLDSTAR CF-25C44TV GOLDSTAR WF-28A10TM-NMTV GRUNDIG CUC4410TV PANASONIC-TC-2171EETV PANASONIC-TX-25AD2P-TX-29AD3P

TV PANASONIC-TX-26AD2P-TX-27AD3PTV PHILIPS-GR1-AXVideo AIWA-HV-FX-6500Video AIWA-HV-CX-818Video GOLDSTAR P-R500AWVideo GOLDSTAR CV400-411OSTVideo SONY SVR-270Video SONY SV-356

UtilitariosGran cantidad de utilitarios para probar y optimizar computadoras. Lea el archivoapropiado para saber cmo emplearlos.

Memorias y CargadoresManual que explica qu son las memorias y cmo funcionan. Se incluyen 3 circui-tos cargadores de memorias de las empleadas en TV y videos con las respectivasaplicaciones para que se arme su propio prototipo. !

Contenidodel CD N3

El CD incluye diagramas elctricos

de equipos electrnicos en forma-

to pdf que se pueden imprimir entamao gigante.El listado de planos incluidos eneste CD es el siguiente:

Audio AIWA-CA-W54MK2

Audio AIWA-CSD-ED37

Audio AIWA-CSD-ED88-89

Audio HITACHI AX-C8

Audio PANASONIC SA-AK15

Audio PANASONIC RX-DT680

Camcorder HITACHI 330835

Camcorder HITACHI VM E330

Camcorder PANASONIC NVRX2

Monitor ACER F51EN-A.SCH

Monitor BELINEA 104064

Telfono PANASONIC T1000

Telfono PANASONIC T2310

Telfono PANASONIC T2335TV AIWA-TV-SE211

TV FUNAI TV-2003

TV GOLDSTAR PC-08X2L

TV GOLDSTAR CF-25C44

TV GOLDSTAR WF-28A10TM-NM

TV GRUNDIG CUC4410

TV PANASONIC-TC-2171EE

TV PANASONIC-TX-25AD2P-TX-29AD3P

TV PANASONIC-TX-26AD2P-TX-27AD3P

TV PHILIPS-GR1-AXVideo AIWA-HV-FX-6500

Video AIWA-HV-CX-818

Video GOLDSTAR P-R500AW

Video GOLDSTAR CV400-411OST

Video SONY SVR-270

Video SONY SV-356

enciclopedia de electrónica básica 3

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