CONDENSADORES E INDUCTORES (BOBINAS)

CONDENSADORES

DEFINICIÓN:

Un condensador es un dispositivo que almacena energía eléctrica en forma de campo eléctrico, esta 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 símbolo del condensador es el siguiente:

DIELÉCTRICO O AISLANTELos diferentes materiales que se utilizan como dieléctrico 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 capacidad de un condensador esta dada por la formula:

Donde C = a la capacidad, Er = permitividad, A = área entre placas y d = separación entre las placas.

CAPACIDAD Y VOLTAJE DE RUPTURA DE UN CONDENSADOR

Capacidad, valor capacitivo: es un parámetro del condensador que indica la capacidad de almacenamiento de carga que este tiene, su unidad es el faradio. Como esta unidad es muy grande se suelen usar submúltiplos de esta, como el microfaradio (μF), el picofaradio (pF), etc.

Voltaje de ruptura de un condensador: es aquel voltaje máximo que se puede aplicar a los terminales del condensador. Si se sobrepasa el dieléctrico se puede perforar provocando un corto circuito.

RELACIÓN DE CARGA, VOLTAJE Y CAPACIDAD EN UN CONDENSADOR

Cuando un capacitor se carga a corriente

constate, el voltaje entre sus terminales es directamente proporcional al tiempo de carga.

Donde el valor de I y C es constante.

ENERGÍA ALMACENADA EN UN CONDENSADOR

Si se tienen un capacitor totalmente descargado y a este se le aplica una fuente de alimentación, habrá una trasferencia de energía de la fuente hacia el condensador.Para calcular la energía transferida se aplica la siguiente ecuación.

Donde W = trabajo en julios C = capacidad en FaradiosV = voltaje voltios

CONDENSADORES SERIE Y PARALELO

Condensadores Serie:

Su equivalente es:

Condensadores Paralelo:

Su equivalente es:

CLASIFICACIÓN DE LOS CONDENSADORES: FIJOS Y VARIABLES

Condensadores fijos: se diferencian entre si por el tipo de dieléctrico que utilizan. Materiales comunes son: la mica, plástico, cerámica, etc.

Condensadores de Cerámica: constituidos por un dieléctrico cerámico revestido en sus dos capas de caras metálicas. Gracias a la constante dieléctrica de la cerámica consigue grandes capacidades.

Condensadores de Lamina de Plástico: utilizan como dielectrico una delgada capa de plástico; son de volumen reducido y presentan un excelente comportamiento frente a la humedad y las variaciones de la temperatura.

Condensadores de mica: su dielectrico esta conformado por una capa de mica. Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas, ya que la rigidez dieléctrica que presentan es muy elevada.

Condensadores de poliéster: el dieléctrico es de poliéster. Ventajas: muy poca pérdida y excelente factor de potencia

Condensadores de Tantalio: o de gota. Emplean como dieléctrico una finísima película de óxido de tantalio amorfo , que con un menor espesor tiene un poder aislante mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 µF. Su forma de gota les da muchas veces ese nombre.

Condensador electrolítico: contienen dos electrodos uno de ellos formado por un electrolito que bajo la acción de una corriente hace aparecer una capa de dielectrico. Deben conectarse respecto a su polaridad, que viene indicada en sus terminales.

CONDENSADORES VARIABLES

Condensadores 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 condensador) el área efectiva de las placas que están frente a frente y de esta manera se varía la capacitancia. Estos condensadores 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 condensador sea menor.

Condensadores 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 trimmer de presión, disco, tubular, de placas, etc.

CÓDIGO DE COLORES. CÓDIGO 101 DE LOS CAPACITORES. PORCENTAJE DE

TOLERANCIA

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 μF o más.

los dos primeros números expresan su significado por si mismos, pero el tercero expresa el valor multiplicador de los dos primeros.

Este capacitor tiene impreso 154; esto es

15 + 4 ceros = 150 000 pF

INDUCTORES (BOBINAS)

DEFINICIÓN:

A diferencia del condensador, 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.

La boina o inductor es un elemento que reacciona contra los cambios en la corriente a través de él, generando un voltaje que se opone al voltaje aplicado y es proporcional al cambio de la corriente.

Bobina Inductor

INDUCTANCIA, UNIDADES

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

El número de espiras que tenga la bobina (a mas 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 que cable de que esta hecha la bobina

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

BOBINAS EN SERIE Y PARALELO

Bobinas en serie:

En el diagrama hay tres bobinas en serie y la formula a utilizar es:

Bobinas en paralelo:

El calculo de la bobina equivalente de varias bobinas en paralelo es mediante la siguiente formula:

LA BOBINA / INDUCTOR Y LA CORRIENTE CONTINUA (C.C.)

La bobina es formada de un alambre conductor con el cual se han hecho espiras a manera, en su forma mas 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)

LA BOBINA / INDUCTOR Y LA CORRIENTE ALTERNA (C.A.)

La bobina como la resistencia se opone al flujo de la 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: y por la formula:

donde XL= reactancia en ohmios; V= voltaje en voltios; I= la corriente en amperios; π = 3.1416; f=frecuencia en hertz, y, L: inductancia en henrios

SÍMBOLOS NORMALIZADOS

1. Bobina 2. Inductancia 3. Bobina con tomas fijas

4. Bobina con núcleo ferromagnético

5. Bobina con núcleo de ferroxcube

6. Bobina blindada

7. Bobina electroimán 8. Bobina ajustable 9. Bobina variable

TIPOS DE BOBINASFIJAS: Con núcleo de aire: El conductor se arrolla

sobre un soporte hueco y posteriormente se retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle. Se utiliza en frecuencias elevadas. 

Con núcleo sólido: Poseen valores de inductancia más altos que los anteriores debido a su nivel elevado de permeabilidad magnética. El núcleo suele ser de un material ferromagnético. Los más usados son la ferrita y el ferroxcube.

VARIABLES: También se fabrican bobinas ajustables.

Normalmente la variación de inductancia se produce por desplazamiento del núcleo.Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas, consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metálica cilíndrica o cuadrada, cuya misión es limitar el flujo electromagnético creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma.

RICARDO ANDRÉS NARVÁEZ PERDOMO

CÓDIGO: 2010191947TALLER DE ELEMENTOS