Resistor

Se denomina resistor al componente electrónico diseñado para introducir

una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En otros casos,

como en las planchas, calentadores, etc., los resistores se emplean para

producir calor aprovechando el efecto Joule.

Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la

corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima en un resistor

viene condicionado por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia

se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra

indicación. Los valores más corrientes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.

Efecto pelicular, skin o Kelvin  El efecto pelicular es un efecto eléctrico muy curioso. Se da únicamente encorriente alterna, y consiste en que la densidad de corriente se da principalmente por el exterior del conductor.

En corriente continua, la densidad de corriente es similar en todo el conductor, pero en corriente alterna se observa que hay una mayor densidad de corriente en la superficie que en el centro (figura b). Este fenómeno se conoce como efecto pelicular, efecto skin o efecto Kelvin. Hace que la resistencia efectiva o de corriente alterna sea mayor que la resistencia óhmica o de corriente continua.

Este efecto es apreciable en conductores de grandes secciones, especialmente si son macizos. Aumenta con la frecuencia, en aquellos conductores con cubierta metálica o si están arrollados en un núcleo ferromagnético.

Una forma de mitigar este efecto es el empleo en las líneas y en los inductores del denominado hilo de Litz, consistente en un cable formado por muchos conductores de pequeña sección aislados unos de otros y unidos solo en los extremos. De esta forma se consigue un aumento de la zona de conducción efectiva.

INDUCTORES

Los inductores o bobinas son elementos lineales y pasivos que pueden almacenar y liberar energía basándose en fenómenos relacionados con campos magnéticos. Una aplicación de los inductores, consistente en bloquear (“choke” en inglés) las señales de AC de alta frecuencia en circuitos de radio, dio origen a que con dicho término (choque) se haga referencia a los inductores que se emplean en aplicaciones donde su valor no es crítico y que por lo tanto admiten grandes tolerancias.

Básicamente, todo inductor consiste en un arrollamiento de hilo conductor. La inductancia resultante es directamente proporcional al número y diámetro de las espiras y a la permeabilidad del interior del arrollamiento, y es inversamente proporcional a la longitud de la bobina.

1. Modelo Equivalente

Los inductores ideales no disipan energía como lo hacen los resistores. Pero en la práctica, el inductor real presenta una resistencia de devanado que disipa energía. A continuación figura un modelo práctico (simplificado) de inductor.

Clasificación

Según el núcleo o soporte:

• Núcleo de aire: el devanado se realiza sobre un soporte de material no magnético (fibra, plástico.). En los casos donde no se utiliza soporte, la bobina queda conformada sólo debido a la rigidez mecánica del conductor.

• Núcleo de hierro: como tiene mayor permeabilidad que el aire (10 a 100), aumenta el valor de la inductancia. Sin embargo, sólo se emplea en bajas frecuencias porque a altas frecuencias las pérdidas son elevadas. Aplicaciones: fuentes de alimentación y amplificadores de audio.

• Núcleo de ferrita: las ferritas son óxidos de metales magnéticos, de alta permeabilidad (10 a 10000) que además son dieléctricos. Existe una gran variedad en el mercado en función de la frecuencia de trabajo.

Nota: radiofrecuencia (100kHz a 100GHz) <> audiofrecuencia (20Hz a 20kHz).

Según la forma constructiva:

• Solenoides: • Toroides:

Según la frecuencia de la corriente aplicada:

• Alta frecuencia: de reducido tamaño y número de espiras • Baja frecuencia: de mayor tamaño y número de espiras

Según el recubrimiento: -, plástico, resina, metal (apantalladas).

Según la característica de su valor: fijos y ajustables.

Según el tipo de montaje: de inserción y SMD.

Codificación

Los inductores moldeados suelen presentar un sistema de código de colores similar al de los resistores.

Alternativa: de acuerdo con el estándar EIA (Electronic Industries Association), si una de las bandas que corresponden a las cifras significativas es dorada, ésta representa al punto decimal y la banda que antes actuaba como multiplicador pasa a ser ahora otra cifra significativa.

Valores Estándares

Los valores más comunes de inductores moldeados corresponden a la serie E12 (10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82).

Criterios De Selección A continuación se enumeran las características técnicas que hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar los inductores para determinada aplicación.

• Valor inductivo

• Tolerancia

• Tamaño y requisitos de montaje

• Margen de frecuencias o frecuencia central de trabajo

• Capacidad parásita entre bornes: tiene influencia al trabajar en alta frecuencia porque puede hacer que el inductor se comporte como un cortocircuito.

• Resistencia de aislamiento entre espiras: si se supera el voltaje máximo entre terminales, se perfora el aislante del hilo conductor.

• Corriente admisible por el hilo conductor

• Q (factor de calidad o de mérito): se define como la relación entre la reactancia inductiva y la resistencia óhmica del inductor (Q=2*pi*f*L / R). Es deseable que la resistencia sea baja y por ende que el Q sea alto. Según la fórmula, Q tendría que aumentar con la frecuencia, sin embargo no es así porque también aumenta la resistencia.

Los fabricantes informan sobre el Q del inductor a la frecuencia de trabajo o bien presentan curvas de Q(f). Los Q de inductores para aplicaciones de radiofrecuencia oscilan entre 50 y 200.

• Coeficiente de temperatura

Consideraciones Prácticas

Corriente máxima: dada por las limitaciones físicas del hilo conductor (resistencia y máxima disipación de potencia).

Interferencia: los campos magnéticos de los inductores pueden afectar el comportamiento del resto de los componentes del circuito, especialmente de otros inductores. La proximidad de dos inductores puede dar origen a una inductancia mutua que causará efectos no deseados, razón por la cual los diseñadores tienden a elegir capacitores sobre inductores para realizar tareas similares.

Prueba: factores como el desgaste, el sobrecalentamiento y la corriente excesiva pueden ocasionar cortocircuitos entre las espiras o inclusive circuitos abiertos. Esta última condición se verifica fácilmente con un óhmetro, pero la condición de cortocircuito entre espiras es más difícil de determinar dada su inherente baja resistencia entre terminales.

Capacitancia Distribuida

Por definición, la capacitancia entre dos conductores cualesquiera o elementos de conductores es la razón de la magnitud de cualquiera de las cargas iguales y opuestas en

ellos a la diferencia de potencial asociada con las cargas. Entonces, si   es la

capacitancia entre los conductores de una línea coaxial para la longitud  ,   = 

/(Vb – Va), y la capacitancia distribuida de la línea es C =  /  = ( / )/ (Vb – Va). Reemplazando en la ecuación obtenemos:

micromicrofaradios/metro

Donde ke’ es la constante del dieléctrico real del material sin pérdidas, que llena el

espacio interconductor,  tenemos que   = 8,85 x 10 –12 faradios/metro es la permitividad del espacio libre.También se expresa así:

La capacitancia distribuida de una línea de transmisión coaxial está generalmente en el rango de cerca de 25 a 200 micromicrofaradios/metro y valores entre 50 y 100 micromicrofaradios /metro son más comunes.

Alambre de la ignición que tiene

resistencia baja y alta inductancia

Resumen: Un alambre de la ignición que tiene resistencia baja y alta inductancia incluye una base de la ferrita, un alambre en espiral que rodea la base, y una envoltura aislador, donde el alambre de alto voltaje de la ignición exhibe una resistencia de 130-210 Ohms/ft y una inductancia de 44-104 .mu. H. El alambre en espiral puede tener un diámetro de 0.07-0.11 milímetros, 110-180 vueltas/pulg. y abarca una aleación CuNi-basada. El alambre en espiral se hace preferiblemente de una aleación CuNi-basada que tiene, por peso, de Ni 80-95% Cu y 5-20%. La base de la ferrita puede incluir una encalladura de la base que incluya una capa de la base de la ferrita. La capa de la base de la ferrita puede incluir, por peso, cerca de 5.0-8.4% carbones, 31.7-37.8 oxígenos, 1.5-1.7% cobres, 0.6-0.8% aluminios, 0.1-0.2% sulfer, níquel 7.0-11.6% cubre con cinc, 2.4-3.3 y las cantidades del hierro del balance y de menor importancia de impurezas.

Toroide

En geometría el toroide es la superficie de revolución generada por una curva plana

cerrada que gira alrededor de una recta exterior coplanaria (el eje de rotación situado en

su mismo plano). Su forma se corresponde con la superficie de los objetos que en

lenguaje cotidiano se denominan argollas, anillos o aros. La palabra toroide también se

usa para referirse a un poliedro toroidal, la superficie de revolución generada por

un polígono que gira alrededor de un eje.1

Cuando la curva cerrada es una circunferencia, la superficie se denomina toro. En

lenguaje cotidiano se denomina anillo al cuerpo cuya superficie exterior es un toro, lo

que ilustra la diferencia entre una superficie y el volumen encerrado por ella.

Ferrita

La ferrita en la metalurgia se denomina hierro alfa. Cristaliza en el sistema cúbico y se

emplea en la fabricación de: imanes permanentes aleados con cobalto y bario; en

núcleos de inductancias y transformadores con níquel, cinc o manganeso, ya que en

ellos quedan eliminadas prácticamente las Corrientes de Foucault.

Las ferritas son materiales cerámicos ferromagnéticos, compuestos

por hierro, boro y bario, estroncio o molibdeno.

Las ferritas tienen una alta permeabilidad magnética, lo cual les permite

almacenar campos magnéticos con más fuerza que el hierro. Las ferritas se producen a

menudo en forma de polvo, con el cual se pueden producir piezas de gran resistencia

y dureza, previamente moldeadas por presión y luego calentadas, llegar a la temperatura

de fusión, dentro de un proceso conocido como sinterización. Mediante este

procedimiento se fabrican núcleos para transformadores, bobinas y otros elementos

eléctricos o electrónicos.

Los primeros ordenadores estaban dotados de memorias que almacenaban sus datos en

forma de campo magnético en núcleos de ferrita, los cuales estaban ensamblados en

conjuntos de núcleos de memoria.

El polvo de ferrita se usa también en la fabricación de cintas para grabación; en este

caso, el material es trióxido de hierro. Otra utilización común son los núcleos de ferrita,

usados popularmente en multitud de cables electrónicos para minimizar las

interferencias electromagnéticas (EMI). Se disponen en alojamientos de plástico que

agarran el cable mediante un sistema de cierre. Al pasar el cable por el interior del

núcleo aumenta la impedancia de la señal sin atenuar las frecuencias más bajas. A

mayor número de vueltas dentro del núcleo mayor aumento, por eso algunos fabricantes

presentan cables con bucles en los núcleos de ferrita.

Este polvo de ferrita es utilizado también como tóner magnético de impresoras láser,

pigmento de algunas clases de pintura, polvo de inspección magnético (usado

ensoldadura), tinta magnética para imprimir cheques y códigos de barras y, a su vez,

con dicho polvo y la adición de un fluido portador (agua, aceite vegetal o mineral o de

coche) y un surfactante o tensoactivo (ácido oleico, ácido cítrico, lecitina de soja) es

posible fabricar ferrofluido casero.

CAPACITORES

En electricidad y electrónica, un condensador (capacitor en inglés) es un dispositivo

que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par

desuperficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas

de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de

tablas, esferas o láminas, separados por un material dieléctrico (siendo este utilizado en

un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por

el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una

determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo

nula la carga total almacenada).

La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial

entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamadacapacidad o

capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo

1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una

d.d.p. de 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1culombio.

La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los

condensadores, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en micro- µF = 10 -

6, nano- nF = 10-9 o pico- pF = 10-12 -faradios. Los condensadores obtenidos a partir

de supercondensadores (EDLC) son la excepción. Están hechos de carbón activado para

conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las "placas".

Así se consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno de estos

condensadores se incorpora en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad de 1/3 de

Faradio, haciendo innecesaria la pila. También se está utilizando en los prototipos

de automóviles eléctricos.

FRECUENCIA DE RESONANCIA

El fenómeno de resonancia se manifiesta cuando una oscilación excita a un sistema cuya frecuencia propia es igual o un múltiplo entero de la frecuencia de la oscilación.

Al referirme a oscilación me refiero a una onda (mecánica o eléctrica)Cuando digo excita, me refiero a que impulsa al sistema.Cuando hablo de sistema me refiero a un sistema mecánico o eléctrico cuyo comportamiento es susceptible a ese tipo de oscilación.La frecuencia propia del sistema es la frecuencia fundamental en alguno de sus modos de vibración.

Otro ejemplo es una cuerda de guitarra. Dada su masa, longitud y tensión, tiene bien definidos sus modos de vibración y frecuencias fundamentales. Si de alguna forma generamos un sonido (por ejemplo con el diapasón), que le imponga una fuerza a la cuerda de igual frecuencia que la propia, entonces la vas a ver vibrar, ya que entro en resonancia.