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CAPACITANCIA
Integrantes del equipo: 1. Emilio López García. 2. Lidia Juárez Carrizosa. 3. Carlos Alberto Mar Galván.
La capacitancia es un parámetro del condensador
eléctrico / capacitor eléctrico que indica la capacidad de almacenamiento de carga que éste tiene y su unidad es el Faradio. También se define como la propiedad de un capacitor de oponerse a toda variación de la tensión en el circuito eléctrico.
La Capacitancia, como la Resistencia, aparece en toda clase de circuitos eléctricos y electrónicos. Sin ella, la radio y la televisión, tal como las conocemos hoy no existirían.
¿Qué es Capacitancia?
Una batería establece una diferencia de potencial
que puede bombear electrones e- de una tierra a un conductor
La máxima carga sobre un conductor.
TierraBatería Conductor
- - - - ------ - - - -e-e-
Existe un límite a la cantidad de carga que un conductor puede retener sin fuga al aire. Existe cierta capacitancia para retener carga.
La capacitancia C de un conductor se define como la razón de la carga Q en el conductor al potencial V producido.
Capacitancia.
TierraBatería Conductor
- - - - ---- -- - -
-Q,V-e-e-
La unidad de la capacitancia se da en Coulombs y su formula es:
Unidades: Coulombs por volt
VQ
C Un farad (F) es la capacitancia C de un conductor que retiene un coulomb de carga por cada volt de potencial.Esta unidad es muy grande y para representar valores de este elemento se utilizan los submúltiplos del Faradio, como por ejemplo:- El uF (microfaradio)- El pF (picofaradio)- El nF (nanofaradio)
Capacitor eléctrico de aluminio: este posee una capacitancia por volumen muy elevada y además, son muy económicos, es por esto que son sumamente utilizados. Estos contienen hojas metálicas que poseen un electrolito que puede ser seco, pastoso o acuoso. Los capacitores eléctricos de aluminio se pueden encontrar no polarizados y polarizados.
Capacitor eléctrico de tantalio: si bien estos son más caros que los anteriores, se destacan por poseer una mayor confiabilidad y flexibilidad. Dentro de este tipo de capacitores existen tres clases: capacitores de hojas metálicas, capacitores de tantalio sólido y capacitores de tantalio.
Tipos de capacitores.
Capacitores eléctricos de cerámica: estos se destacan por ser económicos y de reducido tamaño. Además, poseen un gran intervalo de valor de aplicabilidad y capacitancia. Son ideales para aplicaciones de derivación, filtrado y acoplamiento de aquellos circuitos que son híbridos integrados que logran tolerar cambios importantes en la capacitancia. El material dieléctrico que se utiliza en estos capacitores puede ser titanato de calcio, de bario o bien, dióxido de titanio a los que se le agregan otros aditivos. Los capacitores eléctricos de cerámica adquieren forma de disco o tubular.
Capacitores eléctricos de plástico o papel: estos pueden estar hechos con plástico, papel, o la suma de los dos y se los puede utilizar en aplicaciones como acoplamiento, filtrado, cronometraje, suspensión de ruidos y otras. Una propiedad que poseen estos capacitores es que las películas metálicas se autorreparan. También son muy estables, resistentes al aislamiento y pueden funcionar a temperaturas muy elevadas.
Capacitores de vidrio y mica: estos son utilizados cuando se precisa muy buena estabilidad y una carga eléctrica alta. Se caracterizan por poder operar a frecuencias muy altas y tener gran estabilidad en relación a la temperatura. Estos capacitadores se encuentran en distintos tamaños.
Los capacitores en serie son los capacitores o
condensadores conectados uno después del otro, están conectados en serie, cada condensador tiene el flujo de carga de la batería misma.
Estos capacitores se pueden reemplazar por un único capacitor que tendrá un valor que será el equivalente de los que están conectados en serie.
Para obtener el valor de este único capacitor equivalente se utiliza la fórmula:
1/CT = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + 1/C4
Circuitos de capacitores en serie.
Para encontrar los capacitores equivalentes se utiliza la
fórmula: CT = C1 + C2 + C3 + C4 Fácilmente se puede hacer un cálculo para cualquier número
de capacitores con ayuda de la siguiente fórmula: CT = C1 + C2 +.....+ CN Donde N es el número de capacitores conectados en paralelo.
Como se ve, para obtener los capacitores equivalente de capacitores en paralelo, sólo basta con sumarlos. Esta operación se hace de manera similar al proceso de sacar el resistor equivalente de un grupo de resistores en serie
Circuitos de capacitores paralelos
Los circuitos de capacitores mixtos se producen cuando existen ciertas asociaciones en circuitos en serie y en circuitos en paralelo.
Estos se pueden reducir resolviendo primero los elementos que se encuentran en serie, después reduciendo los circuitos en paralelo para luego calcular y reducir un circuito único, ya sea en serie o paralelo.
Circuitos de capacitores mixtos
Importancia del magnetismo
todos los planetas poseen campo magnético que mantiene el equilibrio magnético del
planeta sobre los rayos solares que lo golpean, Este también es importante ya que ya que sin este la vida no podría existir ni desarrollarse
en el planeta.Algunos animales pueden determinar las líneas de la ubicación geográfica de la tierra, gracias
al campo magnético
desde 1880 creó el teléfono y el telégrafo, mas tarde también el motor eléctrico y el dínamo. En 1878 Edison inventó un generador bipolar y un año más tarde inventó un filamento de luz eléctrico, también se invento la radio la televisión y muchos aparatos tecnológicos.
Aplicaciones del magnetismo
Los campos magnéticos son producidos por corrientes eléctricas, las cuales pueden ser corrientes macroscópicas en cables, o corrientes microscópicas asociadas con los electrones en órbitas atómicas.El campo magnético B se define en función de la fuerza ejercida sobre las cargas móviles en la ley de la fuerza de Lorentz
Campo magnético
fue desarrollado por el físico francés Pierre-Ernest Weiss quien en 1906 Un dominio magnético es una región dentro de un material magnético que tiene magnetización uniforme. Esto significa que los momentos magnéticos de los átomos individuales están alineados uno con el otro y que apuntan en la misma dirección
Teoría de los dominios magnético
El fenómeno del magnetismo terrestre se debe a que toda la Tierra se comporta como un gigantesco imán. . Un hecho a destacar es que los polos magnéticos de la Tierra no coinciden con los polos geográficos de su eje. Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran ligeros cambios de un año para otro.
Magnetismo terrestre
La reluctancia magnética de un material es la resistencia que este posee al verse influenciado por un campo magnético. Se define como la relación entre la fuerza magnetomotriz y el flujo magnético Cuanto mayor sea la reluctancia de un material, más energía se requerirá para establecer un flujo magnético a través del mismo
Reluctancia magnética
-Inducción magnética: Es la intensidad de campo magnético dentro de una sustancia que es sometida a un campo H I-Magnetización: los momentos magnéticos dentro del material tienden a alinearse con el campo y a reforzarlo en virtud de sus momentos magnéticos-Susceptibilidad magnética: Las propiedades magnéticas macroscópicas de los materiales, son consecuencia de los Momentos magnéticos de los electrones individuales-Diamagnetismo: Es una forma muy débil de magnetismo que no es permanente y persiste sólo mientras el campo externo está presente
Propiedades magnéticas de los materiales
-Ferreomagnetismo: Ciertos materiales poseen un momento magnético permanente en ausencia de campo externo aplicado. Manifiestan magnetizaciones permanentes muy grandes.-Magnetización de saturación: Resulta cuando todos los dipolos magnéticos en una pieza sólida están mutuamente alineados con el campo externo.-Antiferreomagnetismo: El acoplamiento entre los momentos magnéticos de átomos o iones contiguos produce un alineamiento antiparalelo-Ferrimagnetismo: Son similares a los ferromagnéticos, La diferencia reside en el origen de los momentos magnéticos, Se produce un momento ferrimagnético neto debido a que los momentos de espín no se cancelan completamente.
es el producto del campo magnético medio, multiplicado por el área perpendicular que atraviesa
Flujo Magnético
La densidad del flujo magnético en una región de un campo magnético equivale al número de líneas de fuerza que atraviesan perpendicularmente a la unidad de área.
Densidad de flujo magnético
Con una introducción de un campo magnético a través del cuerpo, el dominio tiende a alinear a una dirección específica y por lo tanto un material puede decirse que han adquirido algunas propiedades magnéticas
Intensidad magnética
Electromagnetismo
El electromagnetismo es la parte de la
electricidad que estudia la relación entre fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos. Los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad.
El electromagnetismo es la base de funcionamiento de todos los motores eléctricos y generadores eléctricos.
electromagnetismo
Campo magnético creado por una
corriente eléctrica Una corriente que circula por un
conductor genera un campo magnético alrededor del mismo.
El valor del campo magnético creado en un punto dependerá de la intensidad del corriente eléctrico y de la distancia del punto respecto el hilo, así como de la forma que tenga el conductor por donde pasa la corriente eléctrica.
Campo Magnético
Faraday-Lenz, la inducción electromagnética
y la fuerza electromotriz inducida La inducción electromagnética es la producción de
corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. Este fenómeno es justamente el contrario al que descubrió Oersted, ya que es la existencia de un campo magnético lo que nos producirá corrientes eléctricas. Además, la corriente eléctrica incrementa en aumentar la rapidez con la que se producen las variaciones de flujo magnético.
Ley faraday-lenz
La ley de Faraday-Lenz Basado en el principio de conservación de la energía, Michael Faraday
pensaba que si una corriente eléctrica era capaz de generar un campo magnético, entonces un campo magnético debía también producir una corriente eléctrica.
En 1831 Faraday llevó a cabo una serie de experimentos que le permitieron descubrir el fenómeno de inducción electromagnética . Descubrió que, moviendo un imán a través de un circuito cerrado de alambre conductor, se generaba una corriente eléctrica, llamada corriente inducida. Además, esta corriente también aparecía al mover el alambre sobre el mismo imán quieto.
Faraday explicó el origen de esta corriente en términos del número de líneas de campo atravesados por el circuito de alambre conductor, que fue posteriormente expresado matemáticamente en la hoy llamada Ley de Faraday, una de las cuatro ecuaciones fundamentales del electromagnetismo.
Ley Faraday Lenz
La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la
producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o tensión) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael Faraday en 1831, quien lo expresó indicando que la magnitud de la tensión inducida es proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de Faraday).
Por otra parte, Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la f.e.m. inducida se opone al cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva respecto de él.
Inducción electromagnética
Solenoide Se puede utilizar una bobina larga y recta de
hilo eléctrico, para generar un campo magnético uniforme casi similar a la de un imán de barra. Tales bobinas, llamadas solenóides, tienen una enorme cantidad de aplicaciones prácticas. El campo puede ser muy reforzado por la adición de un núcleo de hierro. Dichos núcleos son típicos en los electroimanes.
Solenoide
La bobina o inductor por su forma (espiras
de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético
La bobina 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
Inductancia, unidades La inductancia mide el valor de oposición de
la bobina al paso de la corriente y se miden en Henrios (H), pudiendo encontrarse valores de MiliHenrios (mH
Inductancia
Aplicaciones de una bobina / inductor - En los sistemas de iluminación con lámparas
fluorescentes existe un elemento adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama balastro
- En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar componentes de corriente alterna y solo obtener corriente continua en la salida
- En muchos circuitos osciladores se incluye un inductor. Por ejemplo circuitos RLC serie o
APLICACIONES BOBINA
La espira Campo magnético producido por una
corriente circular en un punto de su eje. En muchos dispositivos que utilizan una
corriente para crear un campo magnético, tales como un electroimán o un transformador, el hilo que transporta la corriente está arrollado en forma de bobina formada por muchas espiras. Estudiaremos, en primer lugar, el campo creado por una espira.
espira
La fuerza magnética sobre una carga libre en
movimiento, es perpendicular a ambas, la velocidad de la carga y el campo magnético, con la dirección dada por la regla de la mano derecha. La fuerza está dada por el producto de la carga por elproducto vectorial de la velocidad por el campo magnético.
Fuerza sobre cargas en movimiento
Este es un fenómeno muy común en nuestros días,
pues lo que se produce es una corriente eléctrica. Una forma habitual de generarla es conectar un alambre conductor, de cobre, por ejemplo, entre los polos de una batería. Esto produce una fuerza eléctrica sobre las partículas que forman el alambre. Las partículas son de dos tipos: iones muy pesados que casi no se mueven y electrones mucho más ligeros que responden ágilmente al campo eléctrico que genera la batería. Como la materia es eléctricamente neutra y los electrones están cargados negativamente, los iones deben ser positivos.
Carga en movimiento
Sabíamos que dos cargas positiva (+) o
negativa (-), se repelen y dos cargas positivas (+) y negativas (-), negativas (-) y positivas (+) se atraen. Sin embargo ahora veremos que dos alambres paralelos por los cuales pasa una corriente eléctrica (E) paralela, pueden producir fuerzas de acción magnética.
FUERZAS MAGNÉTICAS ENTRE DOS CONDUCTORES PARALELOS
Dos alambres paralelos que llevan cada uno una corriente estable ejercen una fuerza uno sobre el otro. El campo B 2 en el alambre 1 debido al alambre 2 produce una fuerza sobre el alambre 1 dada por F 1 = I 1 l B 2 . La fuerza es atractiva si las corrientes son paralelas como se muestra y repulsiva si las corrientes son anti paralelas.
Resistencia: El comportamiento de los circuitos resistivos puros en CA
son bastante similares a los de la corriente continua, pero para esto tomamos en cuenta la tensión de alimentación es variable con el tiempo según su función, por lo tanto la caída de tensión en la resistencia, la corriente también son variables de esa forma.
Capacitancia: La capacitancia es la propiedad de un circuito electrónico para retardar un cambio en el voltaje que pasa a través de él. El retardo es causado por la absorción o liberación de energía y está asociado con un cambio de carga eléctrica.
Inductancia: La inductancia es la propiedad de un circuito para retardar el cambio en la corriente que pasa por el. el retardo es acompañado por la absorción o liberación de energía y se asocia con el cambio en la magnitud del campo magnético que rodea a los conductores.
En todos los circuitos, el flujo magnético, alrededor de los conductores que transportan la corriente, pasa en la misma direcciona través de una ventana formada por el circuito.
Circuitos de corriente alterna: Resistencia, inductancia, capacitancia.
La reactancia inductiva es la oposición o resistencia que
ofrecen al flujo de una corriente por un circuito cerrado por bobinas, utilizados en motores eléctricos. Esta reactancia representa una carga inductiva para el circuito de corriente donde se encuentra conectada.
En corriente alterna un inductor presenta una resistencia al paso de la corriente denominada reactancia inductiva. Que se calcula como.
w= Velocidad angular = 2 pi f L= inductancia XI = Reactancia inductiva 2. Circuitos inductivos.
Reactancia inductiva
La reactancia capacitiva representa una
oposición a la corriente alterna, la reactancia capacitiva se representa en forma de y se mide en Ohmios. Se utiliza para calcular la oposición al paso de la corriente alterna su formula es
= E / I = Ohmios.
Reactancia capacitiva
En los circuitos de Corriente Alterna los receptores presentan una oposición a la corriente que no depende únicamente de la resistencia óhmica del mismo, puesto que los efectos de los campos magnéticos variables tienen una influencia importante. La impedancia es la oposición a la corriente y se representa con una "Z" que se mide en omegas. Su relación entre V, I, Z se determina con la "Ley de Ohm«
donde: (I) es la intensidad, (V) es la tensión eficaz y (Z) es la impedancia.
Impedancia
𝐼=𝑉𝑍
La corriente eléctrica es la circulación de cargas eléctricas en un circuito eléctrico.
La intensidad de corriente eléctrica(I) es la cantidad de electricidad o carga eléctrica(Q) que circula por un circuito en la unidad de tiempo(t). Para denominar la Intensidad se utiliza la letra I y su unidad es el Amperio(A).
Y su formula es.
Intensidad de corriente eléctrica.
𝐼=𝑄𝑡
Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (voltios) en AC (c.a.). Como se va a realizar una medición en corriente alterna, no es importante la posición de los cables negro y el rojo. Acordarse que en corriente alterna, la corriente fluye alternadamente en ambos sentidos.
Medición de corriente alterna
Los instrumentos para medir la corriente alterna son: Electrónica, Amperímetro, Voltímetro, Ohmímetro, Multímetro.
Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala, (si no se sabe que magnitud de voltaje se va a medir, escoger la escala más grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro (VOM) escoge la escala para medir automáticamente y vaya a medir voltaje con multímetro digital.
Transformador: El transformador eléctrico es un dispositivo que se
encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna (VAC) que le llega a su entrada, en otro voltaje también en corriente alterna de diferente amplitud, que entrega a su salida.
Se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias vueltas de alambre.
Ese conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan como: -Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe todo el voltaje de
entrada. -Bobina secundaria o "secundario" a aquella que entrega todo el
voltaje ya transformado.
Principio y funcionamiento del timbre eléctrico, generador, transformador y motor.
Motores y generadores: Los motores y generadores son un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, a través de medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se denomina generador o alternador y uno que convierte la energía eléctrica a mecánica se le denomina motor.
El principio para entender la base del funcionamiento de los generadores y motores. Es el principio de inducción descubierto por Michael Faraday.
Timbre eléctrico: Un timbre eléctrico es un dispositivo capaz de producir señales sonoras al pulsar un botón. Su funcionamiento se basa en fenómenos electromagnéticos.
El timbre eléctrico consiste en un circuito compuesto por un generador, un interruptor y un electroimán. El electroimán esa unida a una pieza metálica llamada martillo, que golpea una campana pequeña y así produciendo una señal sonora.
