Bobinas y Condensadores

Laboratorio de Autotrónica IIEsteban Kagelmacher

BOBINAS

• Una bobina es un componente eléctrico que se opone a los cambios en la corriente eléctrica. Está compuesta de un arrollamiento de hilo metálico alrededor de un núcleo de soporte cuyo material puede ser magnético o no magnético.

• El comportamiento de las bobinas esta basado en fenómenos asociados con los campos magnéticos. Las fuentes de los campos magnéticos son las cargas en movimiento, es decir, la corriente eléctrica. Si la corriente varía con el tiempo, el campo magnético también lo hace.

• Un campo magnético que varia con el tiempo induce una tensión en cualquier conductor que se encuentre en dicho campo.

• El parámetro de circuito denominado inductancia relaciona la tensión inducida con la corriente.

• La inductancia es el parámetro de circuito utilizado para describir las bobinas. La inductancia se simboliza mediante la letra L, se mide en henrios (H) y se representa gráficamente mediante un hilo arrollado, lo que sirve de recordatorio de que la inductancia es una consecuencia de la presencia de un conductor dentro de un campo magnético.V= L di dtv se mide en volts, L en henrios, i en amperes y t en segundos.

a) Símbolo grafico de una bobina con una inductancia de L henrios.

b) Asignación de la tensión y la corriente de referencia a la bobina, según el convenio de signos pasivo.

• La tensión en bornes de los terminales de una bobina es proporcional a la velocidad de variación de la corriente que atraviesa la bobina.

• Si la corriente es constante, la tensión en bornes de una bobina ideal es cero. – Si una bobina se comporta como un cortocircuito

en presencia de una corriente continua o constante.

– Si la corriente no puede cambiar de manera instantánea en una bobina, es decir, la corriente no puede cambiar un cierto valor finito en un tiempo cero.

• Por ejemplo, cuando alguien abre un interruptor (conmutador) en un circuito inductivo es un sistema real, la corriente continua fluyendo inicialmente por el aire a través del interruptor, esto se denomina arco voltaico, esta descarga a través del interruptor evita que la corriente caiga a cero instantáneamente.

POTENCIA Y ENERGIA EN UNA BOBINA

• Si la referencia de la corriente está en la dirección de la caída de tensión entre los terminales de la bobina, la potencia será:P= vi

• Si expresamos la tensión de la bobina en función de la corriente que la atraviesa:P = Li di dt

• Energía de una bobina: w = 1 Li2

2W en joules.

CONDENSADORES• Es un componente eléctrico compuesto de dos

conductores separados por un aislante o material dieléctrico. El condensador es el único dispositivo, además de las baterías, que puede almacenar carga eléctrica.

• El comportamiento de los condensadores está basado en fenómenos asociados con los campos eléctricos. La fuente de los campos eléctricos es la separación de las cargas o tensión.

• Si la tensión varia con el tiempo, el campo eléctrico también lo hace. Un campo eléctrico que varia con el tiempo produce una corriente de desplazamiento en el espacio ocupado por el campo.

• El parámetro de circuito denominado capacidad relaciona la corriente de desplazamiento con la tensión, siendo la corriente de desplazamiento igual a la corriente de conducción en los terminales del condensador.

• La energía puede almacenarse tanto en campos eléctricos como en campos magnéticos, es por esto que las bobinas y los condensadores son capaces de almacenar energía.

• Ejemplos: puede almacenarse energía en una bobina y luego liberarla para generar una chispa de descarga. También puede almacenarse energía en un condensador y luego liberarla para iluminar el flash de una cámara fotográfica.

• En las bobinas y condensadores ideales, sólo se puede extraer una cantidad de energía igual a la que haya sido almacenada. Puesto que las bobinas y condensadores no pueden generar por si mismos energía, se los clasifica como elementos pasivos.

• El parámetro de circuito de la capacidad está representado por la letra C, se mide en faradios (F) y se simboliza gráficamente mediante dos cortas placas paralelas conductoras. Ya que el faradio es una cantidad extremadamente grande de capacidad, los valores prácticos de los condensadores suelen estar en el rango de los picofaradios (pF) o microfaradios (µF).

• El símbolo grafico de un condensador es un recordatorio de que siempre existe una capacidad cuando hay conductores eléctricos separados por un material dieléctrico o aislante. Esta condición implica que la carga eléctrica no es transportada a través del condensador. Aunque aplicar una tensión a los terminales del condensador no puede hacer que una carga se desplace a través del dieléctrico, si puede desplazar una carga dentro del dieléctrico.

• A medida que varia la tensión con el tiempo, el desplazamiento de carga también lo hace, provocando lo que se conoce con el nombre de corriente de desplazamiento.

(a) Símbolo de circuito para un condensador.(b) Asignación de la tensión y la corriente de referencia al

condensador, según el convenio de signos pasivo.• En los terminales, la corriente de desplazamiento es

indistinguible de una corriente de conducción.• La corriente es proporcional a la tasa con que varia a lo

largo del tiempo la tensión en el condensador;

Curva de Carga y Descarga de un Condensador

I = C (dv/dt)

Donde i se mide en amperios, C en faradios, v en voltios y t en segundos.La corriente de referencia está en la dirección de la caída de tensión en bornes del condensador. Si la corriente de referencia estuviera en la dirección del incremento de tensión, la ecuación se escribiría con un signo menos.

Se pueden hacer 2 observaciones:- La tensión no puede cambiar

instantáneamente entre los terminales de un condensador, esto produciría una corriente infinita, lo cual es imposible.

- Si la tensión entre terminales es constante, la corriente en el condensador es cero. Solo una tensión que varié en el tiempo puede provocar una corriente de desplazamiento. Así, los condensadores se comportan como circuitos abiertos en presencia de una tensión constante.

• Ecuación de la potencia para un condensadorp= vi = Cv(dv/dt)

• Ecuación de la energía de un condensadorw= 1 Cv2

2• El condensador en el sistema de encendido

convencional (platinos), sirve para absorber la chispa que se produce en los contactos del ruptor en el momento de la apertura, evitando que se quemen.

• Otra función importante del condensador es que disminuye considerablemente el tiempo que dura el corte de la corriente eléctrica en la bobina, elevando el voltaje.

• El condensador en el circuito de encendido se conecta en paralelo con el ruptor.

Combinación Serie-Paralelo de bobinas y condensadores

• Al igual que las combinaciones serie-paralelo de resistencias pueden reducirse a una única resistencia equivalente.