TEORÍA DE CIRCUITOS, ING. GEOVANY LUPERCIO

UNIVERSIDAD DE CUENCA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

TEORÍA DE CIRCUITOS TRABAJO # 2

“INDUCTORES Y CAPACITORES”Realizado por: Cinthya Campoverde

1. BOBINA O INDUCTOR

1.1 DEFINICIÒN

La bobina o inductor por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético. El símbolo de una bobina / inductor se muestra en el gráfico:

Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magnético, siendo el sentido de flujo del campo magnético, el que establece la ley de la mano derecha. Al estar el inductor hecho de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro del inductor y cierra su camino por su parte exterior. Una característica interesante de los inductores 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 ellos (ejemplo: ser conectada y desconectada a una fuente de alimentación de corriente continua), esta intentará mantener su condición anterior.

Este caso se da en forma continua, cuando una bobina o inductor está conectada a una fuente de corriente alterna y causa un desfase entre el voltaje que se le aplica y la corriente que circula por ella.

Al sintetizar lo expresado anteriormente:

“La bobina o inductor es un elemento que reacciona contra los cambiosen la corriente a través de él, generando un voltaje que se opone al voltaje aplicadoy es proporcional al cambio de la corriente”

1.2 UNIDADESLa 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).

1.3 ECUACIONES

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La inductancia se representa por la letra L, que en un elemento de circuito se define por:

eL = L di/dt

La inductancia depende de las características físicas del conductor y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aumenta. Con muchas espiras (vueltas) se tendrá más inductancia que con pocas. Si a esto añadimos un núcleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la inductancia.La energía almacenada en el campo magnético de un inductor se calcula según la siguiente formula:

W = I² L/2

W = energía (julios);I = corriente (amperios;L = inductancia (henrios)

- CÁLCULO DE LA INDUCTANCIA

La inductancia de una bobina con una sola capa bobinada al aire puede ser calculada aproximadamente con la fórmula simplificada siguiente:

L (microH)= d².n²/18d+40 l

L = inductancia (microhenrios);d = diámetro de la bobina (pulgadas);l = longitud de la bobina (pulgadas);n = número de espiras o vueltas.

- VALOR DE LA INDUCTANCIA

El valor de la inductancia viene determinado exclusivamente por las características geométricas de la bobina y por la permeabilidad magnética del espacio donde se encuentra. Así, para un solenoide, la inductancia, de acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, viene determinada por:

μ = permeabilidad absoluta del núcleo, N = número de espiras, A = área de la sección transversal del bobinado l = longitud de las líneas de flujo.

NOTA: El cálculo de l es bastante complicado a no ser que la bobina sea toroidal y aún así, resulta difícil si el núcleo presenta distintas permeabilidades en función de la intensidad que circule por la misma. En este caso, la determinación de l se realiza a partir de las curvas de imantación.1.4 APLICACIONES

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o En los sistemas de iluminación con lámparas fluorescentes existe un elemento adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama balastro

o En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar componentes de corriente alterna y solo obtener corriente continua en la salida

o En muchos circuitos osciladores se incluye una bobina o inductor. Por ejemplo circuitos RLC serie o paralelo.

1.5 FABRICACIÒN

- Materiales: cilindro de hierro, resina, cable de cobre, cuerda espaciadora

- Procedimiento:

1. Crear un cilindro de plástico. Se puede realizar con una sección de tubería de PVC que tenga el largo y el diámetro deseado. Cortar pequeñas ranuras en cada extremo del tubo, perforándolo casi de lado a lado. El ancho de estas ranuras dependerá del diámetro del tubo pero, por lo general, será de unos 3/8 de pulgada (10 mm).

2. Construir un soporte para el cilindro. Este se puede hacer con un tubo de metal o una varilla de madera que tenga el mismo largo que el cilindro y que sea apenas lo suficientemente pequeño para caber en su interior.

3. Escoger la cuerda espaciadora. Si se usa alambres muy gruesos se puede dar el espacio necesario manualmente e inclusive agrandar este espacio una vez completa la bobina. Sin embargo, con la mayoría de los alambres será preferible el uso de la cuerda espaciadora para obtener el espacio deseado.

4. Enrollar la bobina. Sujetar el alambre y la cuerda espaciadora en uno de los extremos; alinéalos de manera que queden paralelos a lo largo de todo su recorrido. Tensar el alambre y la cuerda y, cuidadosamente, comenzar a enrollarlos alrededor del cilindro. Una vez completada la bobina, retirar la cuerda espaciadora desenrollándola.

5. Construir las costillas. Pegar un par de palillos de helado con el largo correspondiente a lo largo de la bobina para brindarle apoyo. Las costillas necesarias pueden ser más largas o más cortas que un palillo de helado, dependiendo del tamaño de la bobina. Una vez que el pegamento esté seco, retirar el soporte del cilindro y apretar los lados del cilindro para que se aplaste levemente y poder retirarlo más fácilmente de la bobina.

2. CAPACITORES

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2.1 DEFINICIÒN

La capacidad "C" entre dos conductores separados por un dieléctrico es la relación entre la carga "Q" y el voltaje entre ellos "V"

C= Q/VC:FaradayQ: CoulombV:Volt

2.2 PROPIEDADES

El capacitor es un elemento pasivo que almacena energía en forma de campo eléctrico, adquiriendo carga eléctrica. El capacitor está formado por dos láminas conductoras, separadas por un aislante o dieléctrico, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.

2.3 UNIDADES

La unidad de medida de capacidad es el Faraday (F), en honor al físico químico inglés Michel Faraday, que nació cerca de Londres en 1791 y falleció a los 76 años. De una familia humilde llevó una vida dedicada a la electricidad, dejando a la humanidad descubrimientos que hoy utilizamos a diario.

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 mF = 1 x 10-6 F), nanofaradios (1 hF = 1 x 10-9 F) o picofaradios (1 rF = 1 x 10-12 F).

2.4 TIPOS

Existe una gran variedad de tipo de capacitores, dependiendo de su valor, tensión de aislación y frecuencia a la que se lo utiliza. El capacitor y el resistor son los elementos pasivos más utilizados en la electrónica.

2.5 APLICACIONES

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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)

• Como Filtro: un condensador de gran valor (1,000 uF - 12,000 uF) se utiliza para eliminar el "rizado" que se generaen el proceso de conversión de corriente alterna a corriente continua.

• 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.

• Para motores eléctricos: genera el par de fuerza en un motor monofásico.

• Para corregir el factor de potencia: compensa las cargas inductivas en las instalaciones eléctricas.

• Como temporizador: en conjunto con la resistencia o inductancia se utiliza en osciladores.

• Como memoria: al cargarse a una determinada tensión, se lo utiliza como un bit de memoria digital.

2.6 FABRICACIÒN

- Materiales: 2 tiras de precinto adhesivo.2 tiras de papel de luminio.1 tira de papel secante o en su defecto papel normal.Crema de manos que contenga parafina.2 trozos de cable

- Procedimiento:Para ensamblarlo se disponen las tiras en el siguiente orden. Primero una capa de cinta adhesiva y pegada a esta la tira de aluminio. Arriba la tira de papel embadurnada con la crema de manos, la siguiente capa otra vez aluminio y para finalizar sellamos con la cinta adhesiva. Luego se deben enrollar.

NOTA: Las dos láminas de aluminio no deben nunca tocarse. Cada trozo de cable debe ir conectada a una lámina de aluminio.

3. CONCLUSIONES

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En el trabajo realizado se obtuvieron las siguientes conclusiones:

El valor de la Inductancia depende de:a. El número de espiras que tenga la bobina o inductor (a más vueltas mayor

inductancia, o sea mayor valor en Henrios).b. El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea

mayor valor en Henrios).c. La longitud del cable de que está hecha la bobina.d. El tipo de material de que esta hecho el núcleo, si es que lo tiene.

Los capacitores pueden conducir corriente continua durante sólo un instante (por lo cual podemos decir que los capacitores, para las señales continuas, es como un cortocircuito), aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Es por esta propiedad que son considerados dispositivos muy útiles cuando se debe impedir que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico.Los capacitores se utilizan junto con las bobinas, formando circuitos en resonancia, en las radios y otros equipos electrónicos. Además, en los tendidos eléctricos se utilizan grandes capacitores para producir resonancia eléctrica en el cable y permitir la transmisión de más potencia.

4. BIBLIOGRAFÌA

http://unicrom.com/bobina-o-inductor/ http://inductancia.blogspot.com/ http://www.ehowenespanol.com/construir-inductor-como_48713/ http://www.ikkaro.com/construir-condensador-casero/

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