Electrónica – 5 EM – ITS Lorenzo Massa Unidad 2 - Ing. Juan Jesús Luna

Pagina 1 Alumno:

Componentes Electrónicos Básicos Componentes pasivos: Los componentes pasivos son aquellos que dentro de un circuito no proporcionan ganancia, pero si consumen energía eléctrica. Resistencias o Resistores: La resistencia es uno de los componentes imprescindibles en la construcción de cualquier equipo electrónico, ya que permite distribuir adecuadamente la corriente y voltaje a todos los puntos necesarios.

El valor de la resistencia se expresa en Ohmios, al cual se representa con el símbolo Ω. Si se someten los extremos de una resistencia al paso de una corriente continua se producirá en la misma una caída de tensión proporcional a su valor. La intensidad que la atraviese será también proporcional a la tensión aplicada y al valor en Ohmios de la resistencia. Para calcular dicha relación no hay más que aplicar la Ley de Ohm:




 

Hay dos formas de asociar resistencias en un circuito: En Serie y en Paralelo:

La resistencia equivalente de un circuito serie es:       ⋯   Si el circuito es en paralelo entonces la resistencia equivalente es:

1 1 1 1   ⋯    

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Pagina 2 Alumno:

Cuando se trata de dos resistencias en paralelo se tiene:  

    

Código de Colores: Sirve para identificar el Valor Nominal de un Resistor.

Poseen 4 bandas de colores, 3 de idénticas proporciones y una más alejada de éstas. Estas bandas representan el valor real del resistor incluyendo su porcentaje de tolerancia o error siguiendo un código de colores estándar. En primer lugar se trata de identificar el extremo que corresponde a la banda de tolerancia del resistor, que en la mayoría de los casos suele ser dorada (5%) o (algo más raro) plateada (10%). Una vez localizada ésta, se la deja de lado, (literalmente a la derecha), se va al otro extremo y se lee la secuencia:

- Primera banda: corresponde al primer dígito del valor - Segunda banda: corresponde al segundo dígito del valor - Tercera banda: representa al exponente, o "números de ceros" a agregar - Cuarta banda: porcentaje de tolerancia (la que se había identificado al principio) Los colores corresponden a valores estandarizados como se detallan: Color

1º y 2º dígitos

multiplicador 0

Negro

0

1 (x10 )

Marrón

1

10 (x101)

Rojo

2

100 (x102)

Naranja

3

1000 (x103)

Amarillo

4

10000 (x104)

Verde

5

100000 (x105)

Azul

6

1000000 (x106)

Violeta

7

10000000 (x107)

Gris

8

100000000 (x108)

Blanco

9

1000000000 (x109)

tolerancia

Electrónica – 5 EM – ITS Lorenzo Massa Unidad 2 - Ing. Juan Jesús Luna 0.1 (x10-1)

Dorado Plateado

Pagina 3 Alumno: 5% 10%

Ejemplo con los siguientes valores: 1º banda = amarillo = 4 2º banda = violeta = 7 3º banda = rojo = 100 4º banda = dorado = 5% es decir: 47 por 100 = 4700 Ω o comúnmente 4.7k con un 5% de tolerancia o error. Ejemplo 1:

Banda Primera Segunda Tercera Tolerancia Valor

Naranja = 3 Naranja = 3 Naranja = 1000 Dorado = 5% 33K

Verde = 5 Azul = 6 Amarillo = 10000 Dorado = 5% 560K

Amarillo = 4 Violeta = 7 Marrón = 10 Plata = 10% 470

Marrón = 1 Negro = 0 Negro = 1 Dorado = 5% 10

Marrón = 1 Negro = 0 Dorado = 0.1 Dorado = 5% 1

Rojo = 2 Rojo = 2 Dorado = 0.1 Dorado = 5% 2.2

Ejemplo 2:

Banda Primera Segunda Tercera Tolerancia Valor

Notar que la mayoría de los valores de resistores corresponden a un patrón ya establecido para el primer y segundo dígito, (dependiendo de la tolerancia), siendo común en unidades del 5% valores para el 1º y 2º dígito de 10, 12, 15, 18, 20, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 75 y 82 como los más comunes; esto se conoce como Tabla de Valores Normalizados. Esto es una buena guía para el caso de que equivocarse y leer las bandas de colores al revés. Además de estar las resistencias caracterizadas por su valor y tolerancia, éstas están definidas por su poder de disipación de potencia, los valores más típicos son: 1/8, 1/4, 1/3, 1/2, 1 y 2 W, con tolerancias del 1 %, 2 %, 5 %, 10 % y 20 %.

Electrónica – 5 EM – ITS Lorenzo Massa Unidad 2 - Ing. Juan Jesús Luna Prefijo para Múltiplos y Sub Múltiplos: Multiplicador 10 10 10 10 10 10 10 10

Pagina 4 Alumno: Prefijo Tera Giga Mega Kilo mili micro nano pico

Resistores Variables: Son muy utilizados cuando es necesario realizar algún tipo de ajuste en un circuito. También se usan para hacer correcciones externas, tales como el caso de control de volumen, tono, luminosidad, etc. Las resistencias variables se dividen en dos categorías: Los Potenciómetros y Presets y los Reóstatos que se diferencias entre si, entre otras cosas, por la forma en que se conectan. Potenciómetros y Presets: Se conectan en paralelo al circuito y se comporta como un divisor de tensión. Ver la figura.

Los Potenciómetros son externos y sirven para que el usuario realice un ajuste a su gusto o necesidad el valor de determinada variable como puede ser el volumen de un equipo de audio, la velocidad de giro de un motor, etc.

Potenciómetro Los Presets son internos y sirven para que un técnico realice un ajuste o calibración. Reóstatos: Van conectados en serie con el circuito y se debe tener cuidado de que su valor (en Ω) y la potencia que puede aguantar (en watts) sea el adecuado para soportar la corriente (I en amperios) que por el va a circular por él.

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Pagina 5 Alumno:

Resistores Especiales: Los resistores VDR, NTC, PTC y LDR son las llamadas resistencias dependientes, ya que su valor óhmico depende de una magnitud externa a ellas, por lo que estas resistencias pueden ser dependientes de la luz, de la temperatura, o de la tensión. Son resistencias no lineales porque su resistencia no varía de forma proporcional al valor de la magnitud que las modifica. Resistencia VDR: La resistencia VDR (Voltage Dependent Resistors) o Varistor varía su valor óhmico al aplicarle diferentes valores de tensión entre sus extremos. La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor óhmico cuándo aumenta la tensión entre sus extremos. Ante picos altos de tensión se comporta casi como un cortocircuito.

Resistencia VDR Símbolo Electrónico: El símbolo para representar estas resistencias en un esquema electrónico es el siguiente:

Características Electrónicas: La resistencia óhmica de una resistencia VDR varía según la tensión aplicada en sus extremos, por lo tanto la corriente que circula por la resistencia VDR no es proporcional a la tensión aplicada. Al aumentar la tensión, el valor de la resistencia VDR disminuye rápidamente.

Característica Tensión-Corriente de una resistencia VDR: Observar que al aumentar la tensión, el valor óhmico de la resistencia disminuye.

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Pagina 6 Alumno:

Asociación de Resistencias: Igualmente que otros componentes electrónicos, se pueden montar las resistencias VDR en serie y paralelo. - Mediante conexionados en serie se consigue mantener el valor de corriente y aumentar el valor de tensión que se puede aplicar en extremos de la serie de resistencias. - Mediante conexionados en paralelo se consigue aumentar el valor de corriente manteniendo el valor de tensión en extremos del paralelo. Es muy importante que cuando se conecten en paralelo todos sus valores sean lo más parecido posible. Aplicaciones: Se emplean generalmente como estabilizadores de tensión, como supresores de picos de tensión en redes eléctricas (transporte de energía), en redes de comunicación (telefonía), para evitar sobretensiones en componentes delicados colocándolas en paralelo con ellos. Resistencia NTC: La resistencia NTC (Negative Temperature Coefficient) se caracteriza por la disminución del valor óhmico a medida que aumenta la temperatura, por tanto presenta un coeficiente de temperatura negativo.

Símbolo Electrónico: El símbolo para representar estas resistencias en un esquema electrónico es el siguiente:

Características Electrónicas:

Gráfica Resistencia-Temperatura en una resistencia NTC - Relación Tensión – Intensidad: Cuando una intensidad muy pequeña atraviesa una resistencia NTC, el consumo de potencia será demasiado pequeño para registrar aumentos apreciables de temperatura o descensos en el valor óhmico, por lo tanto, la relación tensión-intensidad será prácticamente lineal. Si se aumenta la tensión aplicada al termistor, se obtendrá una intensidad en el que la potencia consumida, provocará aumentos de temperatura suficientes para que la resistencia NTC disminuya su valor óhmico, incrementándose la intensidad.

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Pagina 7 Alumno:

Gráfica Característica Tensión Intensidad de una resistencia NTC (E.Log) Aplicaciones: Se emplean en sistemas de regulación, compensación de temperaturas, estabilizadores de tensión, como sensores para alarmas o termostatos. Resistencia PTC: La resistencia PTC (Positive Temperature Coefficient) se caracteriza por el aumento del valor óhmico a medida que aumenta la temperatura, por tanto presenta un coeficiente de temperatura positivo.

Símbolo Electrónico: El símbolo para representar estas resistencias en un esquema electrónico es el siguiente:

Características Electrónicas: Relación Resistencia – Temperatura:

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Pagina 8 Alumno:

En la gráfica se ven las variaciones del valor óhmico de la resistencia PTC al aumentar la temperatura. Al principio la resistencia no experimenta casi ninguna variación (I), se sigue aumentando la temperatura, hasta llegar a producirse un aumento considerable de la resistencia (II), pero si se sigue aumentando la temperatura, el valor óhmico vuelve a disminuir (III). Entonces solo se puede trabajar con la resistencia cuándo se encuentra en las zonas I y II, ya que en la III el componente puede estropearse. El límite de temperatura al que se puede llegar está en torno a los 400 ºC. Relación Tensión – Intensidad: Hasta un determinado valor de voltaje, la característica I/V sigue la ley de Ohm, pero la resistencia aumenta cuando la corriente que pasa por la resistencia PTC provoca un calentamiento y se alcanza la temperatura de conmutación, temperatura a la cual el valor de la resistencia es igual al doble del que tiene a 25ºC. La característica I/V depende de la temperatura ambiente y del coeficiente de transferencia de calor con respecto a dicha temperatura ambiente. Si la temperatura llega a ser demasiado alta, la resistencia PTC pierde sus propiedades y puede comportarse eventualmente de una forma similar a una resistencia NTC. Por lo tanto, las aplicaciones de una resistencia PTC están restringidas a un determinado margen de temperaturas.

Gráfica Característica Tensión - Intensidad de una resistencia PTC Aplicaciones: Las resistencias PTC se utilizan en una gran variedad de aplicaciones: limitación de corriente, sensor de temperatura, desmagnetización y para la protección contra el recalentamiento de equipos tales como motores eléctricos. También se utilizan en indicadores de nivel, para provocar retardos en circuitos, como termostatos, y como resistencias de compensación. Resistencia LDR: La resistencia LDR (Light Dependent Resistors) o fotorresistencia, es un componente electrónico cuya resistencia varía según la intensidad de luz que incide sobre él. A medida que la intensidad luminosa incide sobre ella, el valor óhmico de la resistencia LDR disminuye. Puede pasar de varios Mohmios en la oscuridad a unos pocos ohmios al aumentar la intensidad de la luz.

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Pagina 9 Alumno:

Símbolo Electrónico: El símbolo para representar estas resistencias en un esquema electrónico es el siguiente:

Características Electrónicas: - Curva Característica Resistencia – Iluminación

En la gráfica se observan tres curvas subministradas por el fabricante, la de trazo continuo es la curva nominal, y las otras dos discontinuas corresponden a las curvas características típica máxima o mínima. Tiempo de Recuperación: Si una resistencia LDR pasa de estar iluminada a oscuridad total, el valor de la resistencia no aumenta inmediatamente, debe transcurrir un cierto tiempo, llamado tiempo de recuperación. En el caso inverso, al pasar de la oscuridad a un cierto valor de iluminación, la velocidad del tiempo de recuperación es mayor. Aplicaciones: Se emplean en iluminación, apagado y encendido de alumbrado (interruptores crepusculares), en alarmas, en cámaras fotográficas, en medidores de luz. Las de la gama infrarroja en control de máquinas y procesos de conteo y detección de objetos.

Capacitores: Los capacitores nunca están ausentes en los circuitos electrónicos, éstos consisten básicamente de dos placas metálicas separadas por un material aislante (llamado dieléctrico). Este material dieléctrico puede ser aire, mica, papel, cerámica, etc.

Símbolo condensador (no polarizado) Símbolo condensador electrolítico (polarizado)0

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Pagina 10 Alumno:

El valor de un capacitor se determina por la superficie de las placas enfrentadas y por la distancia entre ellas, la que está determinada por el espesor del dieléctrico, también depende de la naturaleza de éste. La unidad de medida de dicha capacidad es el faradio (F). Los valores de capacidad utilizados en la práctica son mucho más chicos que la unidad, por lo tanto, dichos valores estarán expresados en microfaradios (1 µ F = 1 x 10-6 F), nanofaradios (1 nF = 1 x 10-9 F) o picofaradios (1 pF = 1 x 10-12 F). Cuando se aplica una tensión continua entre las placas de un capacitor, no habrá circulación de corriente por el mismo, debido a la presencia del dieléctrico, pero se producirá una acumulación de carga eléctrica en las placas, polarizándose el capacitor. Una vez extraída la tensión aplicada, el capacitor permanecerá cargado debido a la atracción eléctrica entre las caras del mismo, si a continuación se cortocircuitan dichas caras, se producirá la descarga de las mismas, produciendo una corriente de descarga entre ambas. Si ahora se le aplica una tensión alterna se someterá al capacitor a una tensión continua durante medio ciclo y a la misma tensión, pero en sentido inverso, durante la otra mitad del ciclo. El dieléctrico tendrá que soportar esfuerzos alternos que varían de sentido muy rápidamente, y por lo tanto, su polarización deberá cambiar conforme el campo eléctrico cambia su sentido, entonces si se aumenta la frecuencia el dieléctrico ya no podrá seguir estos cambios, produciéndose eventualmente una disminución en la capacidad. En síntesis, la capacidad de un capacitor disminuye conforme aumenta la frecuencia. Los condensadores, al igual que las resistencias, se pueden conectar tanto en serie como en paralelo:

La capacidad equivalente serie es:

1 1 1 1    ⋯     y la capacidad equivalente paralelo es:       ⋯   Especificaciones: Son los datos que se necesitan brindar para realizar la compra de un capacitor: 1 – Valor Nominal de Capacidad: Se refiere al valor de C en Faradios o alguno de sus submúltiplos. 2 - Máxima Tensión Admisible: Se refiere al valor de tensión máxima que puede soportar el capacitor sin que se rompa o perfore su dieléctrico. 3 – Tolerancia: Con la tolerancia, el fabricante le indica al usuario cuanto puede desviarse el valor real de C respecto de su Valor Nominal. Tipos de Capacitores: Existe mucha variedad de capacitores. Están los cerámicos, que están construidos normalmente por una base tubular de dicho material con sus superficies interior y exterior metalizadas con plata,

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sobre las cuales se encuentran los terminales del mismo. Se aplican tanto en bajas como en altas frecuencias. Otro tipo es el de plástico, que está fabricado con dos tiras de poliéster metalizado en una cara y arrolladas entre sí. Este tipo de capacitor se emplea a frecuencias bajas o medias. Con este tipo de capacitor se pueden conseguir capacidades elevadas a tensiones de hasta 1.000 V. Capacitores Electrolíticos: Presentan la mayor capacidad de todos para un determinado tamaño. Pueden ser de aluminio o de tántalo. Los primeros están formados por una hoja de dicho metal recubierta por una capa de óxido de aluminio que actúa como dieléctrico, sobre el óxido hay una lámina de papel embebido en un líquido conductor llamado electrolito y sobre ella una segunda lámina de aluminio. Son de polaridad fija, es decir que solamente pueden funcionar si se les aplica la tensión continua exterior con el positivo al ánodo correspondiente. Son usados en baja y media frecuencia. Los capacitores electrolíticos de tántalo son muy similares a los de aluminio.

Comportamiento de un Capacitor: La siguiente ecuación diferencial define el comportamiento de un capacitor:       Donde C es la capacidad, u(t) es la función diferencia de potencial o tensión aplicada a sus terminales e i(t) la corriente resultante que circula. Para entender cualitativamente esta ecuación, se puede afirmar que solo habrá corriente eléctrica a través de un capacitor solamente cuando haya variación de tensión en sus bornes. Comportamiento en Corriente Continua: Todo fenómeno físico esta compuesto por 2 componentes: Una componente Transitoria y otra Permanente. En el caso del Capacitor en Corriente Continua, la componente Permanente siempre será un Circuito Abierto (debido a que al tener un aislante en el medio, la corriente no puede atravesarlo). Solo habrá una componente Transitoria que será de carga o de descarga del mismo cuando haya una variación en la tensión de sus bornes. Hay una forma de cuantificar esa carga o descarga y se llama Constante de Tiempo, es el tiempo que tarda el Capacitor en cargarse o descargarse hasta el 63% de su final o permanente y se la representa con la letra griega τ (Tau); esta es una forma de saber si la carga o la descarga es rápida o lenta. El valor de τ es el producto de C por la resistencia a través de la cual se carga o se descarga; si C se expresa en Faradios y el valor de la resistencia en Ohmios, τ se expresa en Segundos. Comportamiento en Corriente Alterna: Debido a que en Corriente Alterna, la polaridad de la tensión cambia periódicamente, el Capacitor nunca llega al régimen Permanente; está en permanente régimen Transitorio. El Capacitor se opone al paso de la corriente pero lo hace de una manera distinta que una resistencia; a esta oposición se le llama Reactancia Capacitiva y se mide en Ohmios. Observar que el termino Reactancia se debe a que el componente “reacciona oponiéndose” al paso de la corriente. El valor de la Reactancia Capacitiva es:  

1 2

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Donde f es la frecuencia con la cual cambia la polaridad y C es la Capacitancia del Capacitor. Si la frecuencia se expresa en Hertz y el Capacitor en Faradios, la Reactancia Capacitiva se expresa en Ohmios. Identificación de Condensadores: Al haber varias tecnologías de fabricación de capacitores, hay varios códigos para la identificación del valor de un Capacitor, a continuación se detallan los más usados: 1 - Codificación por Bandas de Color:

La 1° y la 2° banda indican el valor y la 3° el multiplicador; usa el mismo Código de Colores que los Resistores; el valor obtenido se expresa en pF. La 4° banda indica la Tolerancia según la siguiente tabla:

Negro Blanco Verde Rojo Marrón

C > 10 pF  20 %  10 %  5 %  2 %  1 %

C < 10 pF ± 1 pF ± 1 pF ± 0.5 pF ± 0.25 pF ± 0.1 pF

La 5° banda indica la Máxima Tensión Admisible según la siguiente tabla: Tensión 100 V 250 V 400 V 630 V

Marrón Rojo Amarillo Azul 2 – Codificación Alfanumérica: Tiene el siguiente formato típico: Valor

Tolerancia (Letra)

Tensión Nominal

Para determinar el Valor: - Sin coma decimal ni unidad  Expresado en pF - Con coma decimal y sin unidad  Expresado en µF - Si lleva unidad, sirve de coma decimal Para determinar la Tolerancia: M  ± 20 %

K  ± 10 %

J ±5 %

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Ejemplo: 0,047 J 630  47 nF ±5% 630V 3 – Código 101: Se imprimen 3 cifras: Las 2 primeras son significativas y la tercera es la cantidad de ceros que le siguen. El resultado queda expresado en pF. Ejemplo: 403  40000 pF = 40 nF Aplicaciones: 1 - De descarga rápida: Como ser en un Flash, en donde el condensador se tiene que descargar a gran velocidad para generar la luz necesaria (algo que hace muy fácilmente cuando se le conecta en paralelo un medio de baja resistencia) 2 - Como Filtro: Un condensador de gran valor (1,000 uF - 12,000 uF) se utiliza para eliminar el "rizado" que se genera en el proceso de conversión de corriente alterna a corriente continua. 3 - Para aislar etapas o áreas de un circuito: Un condensador se comporta (idealmente) como un corto circuito para la señal alterna y como un circuito abierto para señales de corriente continua, etc. Capacitores Variables: Son capacitores cuya capacidad puede ser modificada intencionalmente de forma mecánica o electrónica.

Diversos tipos de condensadores variables. Variables mecánicamente: La distancia entre las placas, o la cantidad de área de la superficie de la lámina que coincide, pueden ser cambiadas. La forma más común dispone un grupo de láminas semicirculares de metal en un eje rotatorio (“rotor”) ubicándose en los huecos existentes en una serie de láminas estacionarias (estátor) para que el área de solapamiento pueda cambiarse girando el eje. Se pueden usar como material dieléctrico láminas de plástico o de aire. Dependiendo de la forma de las placas rotatorias, se pueden crear varias funciones de capacidad según el ángulo, por ejemplo para obtener una escala de frecuencia lineal. Variables electrónicamente: El grosor de la capa reductora de un diodo semiconductor polarizado de forma inversa varía con el voltaje DC aplicado a través del diodo. Cualquier diodo muestra este efecto (incluyendo uniones p/n) en transistores), pero los dispositivos vendidos específicamente como diodos de capacitancia variable (también llamados varactores) están diseñados con una gran área de unión y un perfil de dopaje específicamente diseñado para maximizar la capacitancia. Su uso está limitado a bajas amplitudes de señal para evitar obvias distorsiones. Los varactores se usan para modular la frecuencia en osciladores y para hacer osciladores de alta frecuencia controlados por voltaje (VCOs), el componente del núcleo en sintetizadores de frecuencia PLL que son omnipresentes en los equipamientos de comunicaciones modernos establecidos.

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Transductores: La capacidad de los varactores se usa a veces para convertir un fenómeno físico en señales eléctricas. • En un micrófono condensador, el diafragma actúa como una placa de un condensador y las vibraciones producen cambios en la distancia entre el diafragma y la placa fija, cambiando el voltaje existente entre las placas del condensador. • Algunos tipos de sensores industriales utilizan un condensador como elemento para convertir cantidades físicas, como presión, desplazamiento o humedad relativa en una señal eléctrica como objeto de medida. • Los sensores capacitativos se pueden usar también en lugar de interruptores, por ejemplo en teclados de ordenadores o en botones táctiles de ascensores que no tienen partes móviles. Inductores o Bobinas: A diferencia del condensador, la bobina 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 generado por la mencionada corriente, siendo el sentido de flujo del campo magnético el que establece la Ley de la Mano Derecha. Al estar la bobina hecha de espiras de cable, el campo magnético se establece por el centro de la bobina y cierra su camino por su parte exterior. Una característica interesante de las bobinas 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 ellas (ejemplo: ser conectada y desconectada a una fuente de poder), esta tratará de mantener su condición anterior. Las bobinas se miden en Henrios (H), pudiendo encontrarse bobinas que se miden en mili y micro Henrios (mH y µH respectivamente). El valor que tiene una bobina depende de: 1 - El número de espiras que tenga la bobina (a más vueltas mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios). 2 - El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios). 3 - La longitud del cable de que está hecha la bobina. 4 - El tipo de material de que esta hecho el núcleo: Los más usados son aire, hierro y ferrite.

Símbolo de la bobina

Especificaciones: Son los datos que se necesitan para fabricar una bobina: 1 – Valor Nominal de Inductancia (L): Se refiere al valor de L en Henrios o alguno de sus submúltiplos.

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2 - Máxima Corriente Admisible: Se refiere al valor de corriente máxima que puede circular por la bobina sin que se rompa. También se puede especificar la máxima potencia que puede disipar. 3 – Tolerancia: Con la tolerancia, se le indica al usuario cuanto puede desviarse el valor real de L respecto de su Valor Nominal. Asociaciones comunes:

Asociación serie general.

Asociación paralelo general.

Al igual que las resistencias, las bobinas pueden asociarse en serie, paralelo o de forma mixta. En estos casos, y siempre que no exista acoplamiento magnético, la inductancia equivalente para la asociación en serie vendrá dada por: !   !  !  ⋯  ! Para la asociación en paralelo se tiene:

1 1 1 1    ⋯ ! ! ! ! Para la asociación mixta se procederá de forma análoga que con las resistencias. Identificación: Se las puede identificar mediante un Código de Colores similar al de los Resistores o mediante serigrafía directa que es una impresión en el cuerpo del Inductor. Tipos de Inductores o Bobinas: 1 – Fijas: El valor de inductancia L es fijo. 2 – Con varias Tomas o Salidas: Es un solo arrollamiento con varias salidas. 3 – Variables: Se puede variar el valor de inductancia L introduciendo en mayor o menor medida su Núcleo. Comportamiento de una Bobina: La siguiente ecuación diferencial define el comportamiento de una Bobina:      !  Donde L es la Inductancia de la Bobina, u(t) es la diferencia de potencial o tensión en sus terminales e i(t) la corriente que circula a través de la misma. Para entender cualitativamente esta ecuación, se puede afirmar que solo habrá tensión eléctrica en los bornes de una bobina solamente cuando haya variación de corriente a través de la misma. Comportamiento en Corriente Continua: La componente Permanente siempre será un Corto Circuito (debido a que es un arrollamiento de un conductor). Solo habrá una componente Transitoria que será de carga o de descarga de la misma cuando haya una variación en la corriente a su través. Hay una

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forma de cuantificar esa carga o descarga y se llama Constante de Tiempo, es el tiempo que tarda la Bobina en cargarse o descargarse hasta el 63% de su final o permanente y se la representa con la letra griega τ (Tau); esta es una forma de saber si la carga o la descarga es rápida o lenta. El valor de τ es el cociente entre el valor de L y la resistencia a través de la cual se carga o se descarga; si L se expresa en Henrios y el valor de la resistencia en Ohmios, Tau se expresa en Segundos. Comportamiento en Corriente Alterna: Debido a que en Corriente Alterna, la polaridad de la tensión cambia periódicamente, la Bobina nunca llega al régimen Permanente; está en permanente régimen Transitorio. La Bobina se opone al paso de la corriente pero lo hace de una manera distinta que una resistencia; a esta oposición se le llama Reactancia Inductiva y se mide en Ohmios. Observar que el termino Reactancia se debe a que el componente “reacciona oponiéndose” al paso de la corriente. El valor de la Reactancia Inductiva es: "  2! Donde f es la frecuencia con la cual cambia la polaridad y L es la Inductancia de la Bobina. Si la frecuencia se expresa en Hertz y la Bobina en Henrios, la Reactancia Inductiva se expresa en Ohmios. Aplicaciones: 1 - Una de la aplicaciones más comunes de las bobinas y que forma parte de nuestra vida diaria es las bobinas que se encuentran en los transformadores y autotransformadores para reducir o elevar el Voltaje. 2 - En los sistemas de iluminación con tubos fluorescentes existe un elemento adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama reactor. 3 - En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar componentes de corriente alterna, y solo obtener corriente continua en la salida. 4 – Debido a que la Reactancia Inductiva de una Bobina es proporcional al producto de la Frecuencia por la Inductancia; en Radio Frecuencia (Frecuencia alta) se usan unos inductores llamados Choques que sirven para impedir el paso de la alta frecuencia pero dejar pasar la corriente continua. 5 – El relé o relevador es un dispositivo electromecánico que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835. Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse como un amplificador eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea. Descripción: En la siguiente figura se representa, de forma esquemática, la disposición de los distintos elementos que forman un relé de un único contacto de trabajo o circuito.

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Pagina 17 Alumno:

Estructura y funcionamiento: El electroimán hace bascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es N.A ó N.C (normalmente abierto o normalmente cerrado). Si se le aplica un voltaje a la bobina se genera un campo magnético, que provoca que los contactos hagan una conexión. Estos contactos pueden ser considerados como el interruptor, que permite que la corriente fluya entre los dos puntos que cerraron el circuito. Tipos de relés: Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos, de su intensidad admisible, del tipo de corriente de accionamiento, del tiempo de activación y desactivación, etc. Cuando controlan grandes potencias se les llama contactores en lugar de relés.

Relés electromecánicos: Relés de tipo armadura: Pese a ser los más antiguos siguen siendo lo más utilizados en multitud de aplicaciones. Un electroimán provoca la basculación de una armadura al ser excitado, cerrando o abriendo los contactos dependiendo de si es NA (normalmente abierto) o NC (normalmente cerrado). Relés de núcleo móvil: A diferencia del anterior modelo estos están formados por un émbolo en lugar de una armadura. Debido a su mayor fuerza de atracción, se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos. Es muy utilizado cuando hay que controlar altas corrientes Relé tipo Reed o de lengüeta: Están constituidos por una ampolla de vidrio, con contactos en su interior, montados sobre delgadas láminas de metal. Estos contactos conmutan por la excitación de una bobina, que se encuentra alrededor de la mencionada ampolla. Relés polarizados o biestables: Se componen de una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior gira dentro de los polos de un electroimán, mientras que el otro lleva una cabeza de contacto. Al excitar el electroimán, se mueve la armadura y provoca el cierre de los contactos. Si se polariza al revés, el giro será en sentido contrario, abriendo los contactos ó cerrando otro circuito. Relé de corriente alterna: Cuando se excita la bobina de un relé con corriente alterna, el flujo magnético en el circuito magnético, también es alterno, produciendo una fuerza pulsante, con frecuencia doble, sobre los contactos. Es decir, los contactos de un relé conectado a la red, en algunos lugares, como varios países de Europa y Latinoamérica oscilarán a 50 Hz y en otros, como en Estados Unidos lo harán a 60 Hz. Este hecho se aprovecha en algunos timbres y zumbadores, como un activador a distancia. En un relé de corriente alterna se modifica la resonancia de los contactos para que no oscilen. Ventajas del uso de relés: La gran ventaja de los relés electromagnéticos es la completa separación eléctrica entre la corriente de accionamiento, la que circula por la bobina del electroimán, y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control. También ofrecen la posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeñas señales de control.

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Pagina 18 Alumno:

Circuito RLC en serie. Resonancia.

Si un circuito RLC en serie es sometido a una tensión V, la ley de las mallas impone la relación: &'

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y como



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Se obtiene la ecuación diferencial de segundo orden (la solución de esta ecuación diferencial queda fuera del alcance de este curso):   #  !

 #% #%    

Donde: V es la fuerza electromotriz de un generador, en voltios (V); UC es la tensión en los bornes de un condensador, en voltios (V); L es la inductancia de la bobina, en henrios (H); i es la intensidad de corriente eléctrica en el circuito, en amperios (A); C es la capacitancia del condensador, en faradios (F); R es la resistencia total del circuito, en ohmios (Ω); t es el tiempo en segundos (s) En el caso de un régimen sin pérdidas, esto es para R = 0, se obtiene una solución de la forma: /(

#%   +,- .   12 0

y

34  2√!

Donde: T0 el periodo de oscilación, en segundos; φ la fase en el origen (lo más habitual es elegirla para que φ = 0) Lo que resulta: 1 4  2√! Donde 4 es la frecuencia de resonancia, en hertz (Hz). Forma intuitiva de explicar este fenómeno: Si la tensión de la fuente de tensión V es continua, y si no existieran perdidas R = 0; la forma de la corriente seria una onda sinusoidal de frecuencia 4 (La energía que almacena el Capacitor en forma de campo eléctrico la entrega a la Bobina que la almacena en forma de campo magnético y así sucesivamente hasta el infinito). Si se consideran las perdidas ( 6 0); la forma de onda de la corriente seria una sinusoidal que se va atenuando hasta llegar a cero debido a la presencia del Capacitor que se encuentra en serie. Si la tensión de la fuente de tensión V es sinusoidal y de frecuencia 4 ; se esta en presencia de Resonancia, la Reactancia Capacitiva y la Reactancia Inductiva tienen el mismo valor y se cancelan sus efectos; es como si no estuvieran. Los circuitos resonantes son ampliamente usados en aplicaciones en donde se necesita hacer una selección de frecuencia, como por ejemplo en la sintonización de estaciones de radio y de televisión.-