Carolina Tafura

2°Física.

 CONSERVACIÓN DE LA CARGA:

Capacitores  

Los capacitores tampoco 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)

El valor de un capacitor se determina por la superficie de las placas y por la distancia entre ellas, la que está determinada por el espesor del dieléctrico, dicho valor se expresa en términos de capacidad. 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 F = 1 x 10^-6 F), nanofaradios (1 F = 1 x 10^-9 F) o picofaradios (1 F = 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 le aplicamos 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 aumentamos 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: SE SUMAN LOS INVERSOS

C_T = 1/(1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ + ... + 1/C_n)

y la capacidad equivalente paralelo es: SE SUMAN EN FORMA DIRECTA.

 C_T = C₁ + C₂ + C₃ + ... + C_n

Existe mucha variedad de capacitores a lo que a tipos se refiere. Existen los cerámicos, que están construidos normalmente por una base tubular de dicho material con sus superficies interior y exterior metalizadas con plata, 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.

También existen capacitores electrolíticos, los cuales 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.

Qué aplicaciones tiene un capacitor?

o      Para aplicaciones de descarga rápida, como 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)

o      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.

o      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. 

CIRCUITO EN SERIE Y EN PARALELO:

Un CIRCUITO EN SERIE va solamente por un camino o ramificación por la cual la electricidad fluye, se conectan los polos opuestos como lo es el + con el -, y el – con el +,  aunque las desventaja de este circuito es que si una de las bombillas se funde o se quema, provoca que las demás de apaguen y deja de fluir la corriente eléctrica.  

Un CIRCUITO EN PARALELO tiene varios caminos y ramificaciones para que fluya la electricidad, la diferencia del circuito en serie del paralelo es que sus polos se conectan con cargas iguales como lo es el + con el +, y el – con el -, la ventaja de este circuito es que si alguna de las bombillas se funde las demás siguen funcionando, pero la desventaja es que afecta en dos aspectos: cuanta corriente fluye y por cuanto tiempo.    

Como ensamblar un circuito:

Aca mostraremos un ej de pasos para ver como se ensambla un circuito eléctrico, este no quiere decir que sea la única forma, ya que cada uno encuentre el mas adecuado y fácil, según sus necesidades. 

                                  
1. Primero, obviamente, seleccionamos el circuito que queremos ensamblar, te recomendamos que inicies con algo sencillo, puede ser un receptor sencillo, como el de galena, por ejemplo, una fuente sencilla, un probador de capacitores, bueno, algo que no te complique en tus inicios. Todos queremos desde el principio ensamblar un receptor de radio, un transmisor, ect., pero esto, si no nos funciona, puede bajarnos la moral y desistir de seguir con la electrónica. Algo que se necesita en electrónica, es ser paciente, tenaz, mucha concentración; que no nos dejemos vencer cuando algo no funciona correctamente.

Algo que tienes que tener presente es que en la electrónica vas a arruinar componentes, ya sea por impaciente o por un momento de desconcentración, por no verificar voltajes antes de conectar el proyecto.

2. Debes de tener a mano todas las herramientas necesarias para el montaje, por ejemplo, el multímetro, no debe de faltan en tu banco de trabajo, el cautín o soldador, que no exceda de 40 á 60 vatios máximo, estaño, corta alambres,pinzas, una de mediano tamaño y otra tipo relojero, destornilladores tipo phillips ( + ) y de castigadera ( - ).

3. Referente al circuito, en primer lugar, el diagrama o esquema del mismo, la tableta de circuito impreso ya debe de estar lista para el ensamble, puedes usar tarjetas de la que ya vienen perforadas y con los puntos de unión, en el caso de estas tienes que usar alambre sólido bien delgado para unir los puntos correspondientes, esto requiere un poco más de paciencia.

Los componentes separados por tipo, resistores, colocados según la numeración que se indica en el diagrama, por ejemplo, R1 - 100Ω, colores cafe negro cafe;


de igual forma debes de hacerlo con capacitores, C1- 1 µF, C2, etc., transitores, o circuitos integrados, diodos.

4. Otro punto importante es la polaridad de los capacitores, si son electrolíticos, estos traen marcado el pin que corresponde al positivo ( + ) o bien, una línea gruesa vertical desde la parte de arriba hasta abajo que indica el negativo, sin son capacitores con los pines juntos abajo, si son de los capacitores que traen un pin en cada extremo, identifican los negativos o positivos, igualmente; los diodos traen marcado el cátodo con una línea, en el caso de transistores, ubicar base, colector y emisor, los circuitos integrados, traen un punto encima que identifica el pin 1, además de la ranura en el centro entre el pin 1 y 8, por dar un ejemplo, si es un integrado lineal, igualmente, marcan el pin 1.

Energía almacenada en un capacitor / condensador:

Si se tiene un capacitor totalmente descargado y a éste se le aplica una fuente de alimentación, habrá una transferencia de energía de la fuente hacia el capacitor.

Un conocimiento ya adquirido es que:

La potencia es la
capacidad que se tiene de realizar un
trabajo en una cantidad
de tiempo

La fórmula: P=W/t  ó  W=Pxt

Donde:
P = potencia
W = trabajo
t = tiempo

Otra fórmula de potencia es: P=IxV

En la última fórmula, si se considera que la corriente es constante (corriente continua), entonces la potencia es proporcional al voltaje.  Si el voltaje aumenta en forma lineal, la potencia aumentará igual. Ver el diagrama

Como la potencia varía en función del tiempo, no se puedeaplicar la fórmula W = P x t,  para calcular la energía transferida.

Pero observando el gráfico, se ve que esta energía se puede determinar midiendo el área bajo la curva de la figura.

El área bajo la curva es igual a la mitad de la potencia en el momento “t”, multiplicada por “t”. Entonces: W = (P x t) / 2.

Pero se sabe que P = V x I. Si se reemplaza esta última fórmula en la anterior se obtiene: W = (V x I x t) / 2, y como I x t = CV, entonces:

W = (CV² / 2) julios

Donde:
W = trabajo en julios
C = Capacidad en faradios
V = voltaje en voltios en los extremos del capacitor

GRÁFICAS (interpretaciones de resultados)
Para verificar si Qf=Qo		(tipo y = x)
El ultimo dato lo despreciamos, tomamos los primeros 3 de Qf y de Qo.

Qo (mF)	Vo (V)
2980	2,98
6060	6,06
8910	8,91

Usando este programa (EXCEL): Qf = Qo +195 mc.				(se asemeja a y= x)
r2 = 0,993 (es un coef de correlación adecuado)
(195 si se compara con la menor Qo o Qf, este valor es menor del 10% de esos valores. Esto creemos que se puede deber al factor con 8% de error en la tabla).
Para adecuar el modelo se necesitó despreciar el último dato registrado (que indicaba un 21 % de error).
Los tres primeros datos muestran una adecuación al modelo de CONCERVACIÓN DE CARGA.

Qf (mC)	Vf (V)
3042,9	2,07
6541,5	4,45
8967	6,1