FACULTAD DE INGENIERIA Y CIENCIAS BASICASAlianza SENACircuitos EléctricosProfesor: Karina Duran

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Taller 8 Capacitores e inductoresEste taller es de elaboración individual, se calificará la presentación, el plagio y la copia anularán la nota del trabajo, todas las referencias deberan ser enumeradas dentro del cuerpo del trabajo y referenciadas al final del documento, tal como lo indica la platilla IEEE. Las imágenes, tablas y ecuaciones deben estar numeradas y elaboradas con el editor de ecuaciones de su preferencia, no se aceptan imágenes de las ecuaciones. Su presentación será física, utilizando para la impresión las dos caras de cada hoja.

Parte 1: Consulta

Para la consulta puede utilizar las fuentes de su preferencia, la mayoría de la información está disponible en el material que puede encontrar en el moodle de la clase.

Capacitancia

1. ¿Qué es un campo eléctrico?

2. ¿Cómo es la distribución de flujo eléctrico cuando las cargas son similares y cuando son opuestas?

3. ¿Qué es un dipolo eléctrico?

4. ¿Qué es la capacitancia?¿En que unidades se mide la capacitancia?

5. ¿Qué es la permitividad?¿ qué es la permitividad relativa?¿Que es la constante dieléctrica?

6. ¿Qué es un dieléctrico?

7. Consulte la permitividad relativa para diferentes dieléctricos.

8. ¿Qué es el voltaje de ruptura y el voltaje de trabajo máximo de un capacitor?

9. Cómo se calcula la capacitancia para:

1. Capacitor de placas paralelas.

2. Capacitor cilíndrico.

3. Capacitor esférico.

10. ¿Qué tipos de capacitores se encuentran en el mercado y cómo están construidos?¿Cuáles son los valores comerciales de los capacitores?

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11. ¿Cuál es el módelo equivalente de un capacitor real? ¿Qué es la corriente de fuga y qué es la ESR?

12. ¿Cómo afecta la temperatura a un capacitor?

13. ¿Qué rotulado se usa en los capacitores?

14. ¿Qué es un capacitor de montaje superficial? ¿Qué valores típicos tienen estos capacitores?¿En que tamaños se encuentran comercialmente y por uqé difiere su tamaño?

15. Descargue la hoja de datos de un capacitor de montaje superficial, extraiga de la hoja información como voltajes de operación, toleracia, materiales de fabricación, tamaño, fabricación.

16. Con ayuda de los artículos [1], [2] y [3] y explique cómo funcionan las pantallas capacitivas, cómo están construidas, que són los patrones de las pantallas capacitivas y que tipos de patrones hay, qué es y cual es el principio de funcionamiento n controlador de pantalla capacitiva.

17.El capacitor natural: con ayuda del siguiente recurso http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/lightning/index.html explique por qué la tierra se puede comportar como un capacitor natural y cómo se originan los rayos.

Inductancia

18. ¿Qué es un campo magnético y qué son las líneas de flujo magnético?

19. ¿Cómo se determina la dirección de flujo en un imán?

20. ¿Qué es densidad de flujo?¿cuál es su diferencia con el flujo magnético?

21. ¿Qué es la fuerza electromotriz?

22. ¿Qué es un weber?¿Qué es un Tesla?

23. ¿Qué son los elementos ferromagnéticos, paramagnéticos y diamagnéticos? Exponga ejemplos de cada uno de ellos.

24. ¿Qué es la permeabilidad relativa?

25. ¿Qué es la autoinducción?¿Qué es la inductancia?¡Qué es la inductancia mutua?

26. ¿Como se construye un inductor?

27. ¿Qué tipos de inductores existen?¿Qué tipos de núcleos tienen?

28. ¿Cuál es el módelo equivalente de un inductor real?

29. ¿Cómo se rotulan los inductores?

30. Busuqe una aplicación de los circuitos RL y eplíquela.

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Práctica

La práctica deberá desarrollarse por medio de simulación, se recomienda el uso de circuitlab. Para la evaluación cada estudiante sustentará su trabajo con la simulación al profesor, es decir que deberá tener un pc corriendo la simulación.

1. Proponga un método para medir la capacitancia en el laboratorio utilizando un circuito RC. ¿Con el método propuesto y el simulador, elabore una guía para medir la capacitancia C de un capacitor?

2. Proponga un método para medir la inductancia en el laboratorio utilizando un circuito RC. ¿Con el método propuesto y el simulador, elabore una guía para medir la inductancia L de un inductor?

3. El circuito de la figura 1 es utilizado para controlar el encendido, apagado e intensidad de la luz de una lámpara [2], donde la red de hiedra puede ser también un alambre. Cuando una persona toca la hiedra o el alambre añade su capacitancia en paralelo a la red RC del circuito modificando la constante de tiempo del mismo. La red RC determina la frecuencia a la que el integrado 555 configurado como astable genera una forma de onda cuadrada con frecuencia f. Al modificar la capacitancia de la red la frecuencia de la onda cuadrada varía.

Figura 1. Self capacitance circuit [2].

a) Descargue la nota de aplicación del LM555 y consulte como debe configurarse para que funcione como astable.

b) ¿Cuál es el principio de funcionamiento del 555 como astable para que genere la onda cuadrada? Cómo se calcula lan los condensadores y resistencias el circuito para una frecuencia f requerida de la señal cuadrada?

c) ¿En qué rango de frecuencias pueden generarse ondas tipo cuadradas con el LM555?

d) Diseñe e implemente en simulación un circuito, basado en el principio de self-capacitance, que permita entregar a un microcontrolador una señal de onda

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cuadrada para el encendido, apagado y control de intensidad de luz de una lámpara. (Para la simulación de la capacitancia del dedo averigue que capacitancia aproximada puede agregar una persona al circuito y utilice este valor para la simulación).

El diseño debe incluir el esquemático, los cálculos de los elementos, las frecuencias seleccionas para el diseño.

La simulación debe incluir la onda cuadrada generada con el 555, sin la capacitancia adicionada por el dedo y la onda cuadrada generada cuando se conecta la capacitancia al tocar con el dedo.

e) Proponga en un diagrama de flujo la lógica que deberá implementarse el microcontrolador para utilizar el circuito diseñado para encerder, apagar y controlar la intensidad de luz de la lámpara.

[1] https://docs.google.com/viewer?url=http%3A%2F%2Ftouchscreens.wikispaces.com%2Ffile%2Fview%2FWhite%2BPaper-Projected%2BCapacitive%2BTouchscreens-Touch%2BInternational.pdf

[2] https://docs.google.com/viewer?url=http%3A%2F%2Flarge.stanford.edu%2Fcourses%2F2012%2Fph250%2Flee2%2Fdocs%2Fart6.pdf

[3] https://docs.google.com/viewer?url=http%3A%2F%2Fww1.microchip.com%2Fdownloads%2Fen%2FAppNotes%2F01101a.pdf