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RESISTENCIAS

El objetivo de una resistencia es producir una caída de tensión que es proporcional

a la corriente que la atraviesa; por la ley de Ohm tenemos que V = IR. Idealmente,

en un mundo perfecto, el valor de tal resistencia debería ser constante

independientemente del tiempo, temperatura, corriente y tensión a la que estásometida la resistencia. Pero esto no es así. Las resistencias actuales, se aproximan

mejor a la resistencia "ideal", pero insisto, una cosa es la teoría y otra muy

diferente la vida real, en la que los fenómenos físicos son mucho más complejos e

intrincados como para poder describirlos completamente con una expresión del tipo

de la Ley de Ohm. Esta nos proporciona una aproximación muy razonable, y válida

para la gran mayoría de circuitos que se diseñan.

Por su composición, podemos distinguir varios tipos de resistencias:

• De hilo bobinado (wirewound)

• Carbón prensado (carbon composition)• Película de carbón (carbon film)

• Película óxido metálico (metal oxide film)• Película metálica (metal film)• Metal vidriado (metal glaze)

Por su modo de funcionamiento, podemos distinguir:

• Dependientes de la temperatura (PTC y NTC)• Resistencias variables, potenciómetros y reóstatos

Resistencias de hilo bobinado.- Fueron de los primeros tipos en fabricarse, y

aún se utilizan cuando se requieren potencias algo elevadas de disipación. Estánconstituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hélice o espiral (a modo derosca de tornillo) sobre un sustrato cerámico.

Las aleaciones empleadas son las que se dan en la tabla, y se procura la mayorindependencia posible de la temperatura, es decir, que se mantenga el valor enohmios independientemente de la temperatura.

 

metal resistividad relativa(Cu = 1) Coef. Temperaturaa (20° C)

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Aluminio 1.63 + 0.004

Cobre 1.00 + 0.0039

Constantan 28.45 ± 0.0000022

Karma 77.10 ± 0.0000002

Manganina 26.20 ± 0.0000002

Cromo-Níquel 65.00 ± 0.0004

Plata 0.94 + 0.0038

La resistencia de un conductor es proporcional a su longitud, a su resistividadespecífica (rho) e inversamente proporcional a la sección recta del mismo. Suexpresión es:

En el sistema internacional (SI) rho viene en ohmios-metro, L en metros y el área dela sección recta en metros cuadrados. Dado que el cobre, aluminio y la plata tienenunas resistividades muy bajas, o lo que es lo mismo, son buenos conductores, no seemplearán estos metales a no ser que se requieran unas resistencias de valoresmuy bajos. La dependencia del valor de resistencia que ofrece un metal conrespecto a la temperatura a la que está sometido, lo indica el coeficiente detemperatura, y viene expresado en grado centígrado elevado a la menos uno.Podemos calcular la resistencia de un material a una temperatura dada siconocemos la resistencia que tiene a otra temperatura de referencia con laexpresión:

Los coeficientes de temperatura de las resistencias bobinadas son extremadamentepequeños. Las resistencias típicas de carbón tienen un coeficiente de temperaturadel orden de decenas de veces mayor, lo que ocasiona que las resistenciasbobinadas sean empleadas cuando se requiere estabilidad térmica.

Un inconveniente de este tipo de resistencias es que al estar constituida de unarrollamiento de hilo conductor, forma una bobina, y por tanto tiene ciertainducción, aunque su valor puede ser muy pequeño, pero hay que tenerlo en cuenta

si se trabaja con frecuencias elevadas de señal.

Resistencias de carbón prensado.- Estas fueron también de las primeras enfabricarse en los albores de la electrónica. Están constituidas en su mayor parte porgrafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo como el de la figura.

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Las patas de conexión se implementaban con hilo enrollado en los extremos deltubo de grafito, y posteriormente se mejoró el sistema mediante un tubo huecocerámico (figura inferior) en el que se prensaba el grafito en el interior y finalmentese disponían unas bornas a presión con patillas de conexión.

Las resistencias de este tipo son muy inestables con la temperatura, tienen unastolerancias de fabricación muy elevadas, en el mejor de los casos se consigue un10% de tolerancia, incluso su valor óhmico puede variar por el mero hecho de lasoldadura, en el que se somete a elevadas temperaturas al componente. Además

tienen ruido térmico también elevado, lo que las hace poco apropiadas paraaplicaciones donde el ruido es un factor crítico, tales como amplificadores demicrófono, fono o donde exista mucha ganancia. Estas resistencias son tambiénmuy sensibles al paso del tiempo, y variarán ostensiblemente su valor con eltranscurso del mismo.

Resistencias de película de carbón.- Este tipo es muy habitual hoy día, y esutilizado para valores de hasta 2 watts. Se utiliza un tubo cerámico como sustratosobre el que se deposita una película de carbón tal como se aprecia en la figura.

Para obtener una resistencia más elevada se practica una hendidura hasta elsustrato en forma de espiral, tal como muestra (b) con lo que se logra aumentar lalongitud del camino eléctrico, lo que equivale a aumentar la longitud del elementoresistivo.

Resistencias de película de óxido metálico.- Son muy similares a las de

película de carbón en cuanto a su modo de fabricación, pero son más parecidas,eléctricamente hablando a las de película metálica. Se hacen igual que las depelícula de carbón, pero sustituyendo el carbón por una fina capa de óxido metálico

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(estaño o latón). Estas resistencias son más caras que las de película metálica, y noson muy habituales. Se utilizan en aplicaciones militares (muy exigentes) o dondese requiera gran fiabilidad, porque la capa de óxido es muy resistente a dañosmecánicos y a la corrosión en ambientes húmedos.

Resistencias de película metálica.- Este tipo de resistencia es el quemayoritariamente se fabrica hoy día, con unas características de ruido y estabilidadmejoradas con respecto a todas las anteriores. Tienen un coeficiente detemperatura muy pequeño, del orden de 50 ppm/°C (partes por millón y gradoCentígrado). También soportan mejor el paso del tiempo, permaneciendo su valoren ohmios durante un mayor período de tiempo. Se fabrican este tipo deresistencias de hasta 2 watts de potencia, y con tolerancias del 1% como tipoestándar.

Resistencias de metal vidriado.- Son similares a las de película metálica, perosustituyendo la película metálica por otra compuesta por vidrio con polvo metálico.Como principal característica cabe destacar su mejor comportamiento antesobrecargas de corriente, que puede soportar mejor por su inercia térmica que le

confiere el vidrio que contiene su composición. Como contrapartida, tiene uncoeficiente térmico peor, del orden de 150 a 250 ppm/°C. Se dispone de potenciasde hasta 3 watts.Se dispone de estas resistencias encapsuladas en chips tipo DIL (dual in line) o SIL(single in line).

Resistencias dependientes de la temperatura.- Aunque todas las resistencias,en mayor o menor grado, dependen de la temperatura, existen unos dispositivosespecíficos que se fabrican expresamente para ello, de modo que su valor enohmios dependa "fuertemente" de la temperatura. Se les denomina termistores ycomo cabía esperar, poseen unos coeficientes de temperatura muy elevados, yasean positivos o negativos. Coeficientes negativos implican que la resistencia delelemento disminuye según sube la temperatura, y coeficientes positivos alcontrario, aumentan su resistencia con el aumento de la temperatura. El silicio, unmaterial semiconductor, posee un coeficiente de temperatura negativo. A mayortemperatura, menor resistencia. Esto ocasiona problemas, como el conocido efectode "avalancha térmica" que sufren algunos dispositivos semiconductores cuando se

eleva su temperatura lo suficiente, y que puede destruir el componente al aumentarsu corriente hasta sobrepasar la corriente máxima que puede soportar.

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• NTC (negative temperature coefficient).• PTC (positive temperature coefficient).

Una aplicación típica de un NTC es la protección de los filamentos de válvula, queson muy sensibles al "golpe" de encendido o turn-on. Conectando un NTC en serieprotege del golpe de encendido, puesto que cuando el NTC está a temperatura

ambiente (frío, mayor resistencia) limita la corriente máxima y va aumentando lamisma según aumenta la temperatura del NTC, que a su vez disminuye suresistencia hasta la resistencia de régimen a la que haya sido diseñado. Hay queelegir correctamente la corriente del dispositivo y la resistencia de régimen, así como la tensión que caerá en sus bornes para que el diseño funcionecorrectamente.

NTC PTC

CODIGO DE COLORES

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CONDENSADORES O CAPACITORES

Tipos de Condensadores

Condensadores de aire. Se trata de condensadores, normalmente deplacas paralelas, con dieléctrico de aire y encapsulados en vidrio. Como lapermitividad eléctrica relativa es la unidad, sólo permite valores de capacidadmuy pequeños. Se utilizó en radio y radar, pues carecen de pérdidas ypolarización en el dieléctrico, funcionando bien a frecuencias elevadas.

Condensadores de mica. La mica posee varias propiedades que la hacenadecuada para dieléctrico de condensadores: bajas pérdidas, exfoliación en

láminas finas, soporta altas temperaturas y no se degrada por oxidación o con lahumedad. Sobre una cara de la lámina de mica se deposita aluminio, que formauna armadura. Se apilan varias de estas láminas, soldando los extremosalternativamente a cada uno de los terminales. Estos condensadores funcionanbien en altas frecuencias y soportan tensiones elevadas, pero son caros y se vengradualmente sustituidos por otros tipos.

Condensadores de papel. El dieléctrico es papel parafinado, bakelizado osometido a algún otro tratamiento que reduce su higroscopia y aumenta elaislamiento. Se apilan dos cintas de papel, una de aluminio, otras dos de papel yotra de aluminio y se enrollan en espiral. Las cintas de aluminio constituyen lasdos armaduras, que se conectan a sendos terminales. Se utilizan dos cintas depapel para evitar los poros que pueden presentar.

Condensadores autorregenerables. Los condensadores de papeltienen aplicaciones en ambientes industriales. Los condensadoresautorregenerables son condensadores de papel, pero la armadura se realizadepositando aluminio sobre el papel. Ante una situación de sobrecarga quesupere la rigidez dieléctrica del dieléctrico, el papel se rompe en algúnpunto, produciéndose un cortocircuito entre las armaduras, pero este cortoprovoca una alta densidad de corriente por las armaduras en la zona de larotura. Esta corriente funde la fina capa de aluminio que rodea alcortocircuito, restableciendo el aislamiento entre las armaduras.

Condensadores electrolíticos. Es un tipo de condensador que utilizaun electrolito, como su primera armadura, la cual actúa comocátodo. Con latensión adecuada, el electrolito deposita una capa aislante (la cual es engeneral una capa muy fina de óxido de aluminio) sobre la segunda armadura o

cuba (ánodo), consiguiendo así capacidades muy elevadas. Son inadecuadospara funcionar con corriente alterna. La polarización inversa destruye el óxido,produciendo un corto entre el electrolito y la cuba, aumentando la temperatura,

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y por tanto, arde o estalla el condensador consecuentemente. Existen variostipos, según su segunda armadura y electrolito empleados:

Condensadores de aluminio. Es el tipo normal. La cuba es dealuminio y el electrolito una disolución de ácido bórico. Funciona bien a bajasfrecuencias, pero presenta pérdidas grandes a frecuencias medias y altas.Se emplea en fuentes de alimentación y equipos de audio. Muy utilizado

en fuentes de alimentación conmutadas. Condensadores de tantalio (tántalos). Es otro condensadorelectrolítico, pero emplea tantalio en lugar de aluminio. Consigue corrientesde pérdidas bajas, mucho menores que en los condensadores de aluminio.Suelen tener mejor relación capacidad/volumen.

Condensadores bipolares (para corriente alterna). Estánformados por dos condensadores electrolíticos en serie inversa, utilizados encaso de que la corriente pueda invertirse. Son inservibles para altasfrecuencias.

Condensadores de poliéster o Mylar. Está formado por láminas delgadasde poliéster sobre las que se deposita aluminio, que forma las armaduras. Seapilan estas láminas y se conectan por los extremos. Del mismo modo, también

se encuentran condensadores depolicarbonato y polipropileno. Condensadores de poliestireno también conocidos comúnmentecomo Styroflex(marca registrada de Siemens). Otro tipo de condensadoresde plástico, muy utilizado en radio, por disponer de coeficiente de temperaturainverso a las bobinas de sintonía, logrando de este modo estabilidad en loscircuito resonantes.

Condensadores cerámicos. Utiliza cerámicas de varios tipos para formarel dieléctrico. Existen diferentes tipos formados por una sola lámina dedieléctrico, pero también los hay formados por láminas apiladas. Dependiendodel tipo, funcionan a distintas frecuencias, llegando hasta las microondas.

Condensadores síncronos. Es un motor síncrono que se comporta comoun condensador.

Dieléctrico variable. Este tipo de condensador tiene una armadura móvilque gira en torno a un eje, permitiendo que se introduzca más o menos dentrode la otra. El perfil de la armadura suele ser tal que la variación de capacidad esproporcional al logaritmo del ángulo que gira el eje.

Condensadores de ajuste. Son tipos especiales de condensadoresvariables. Las armaduras son semicirculares, pudiendo girar una de ellas entorno al centro, variando así la capacidad. Otro tipo se basa en acercar lasarmaduras, mediante un tornillo que las aprieta.

CODIGO DE LOS CONDENSADORES

Determinar el valor de un capacitor por medio del código de colores no es difícil yse rea se realiza sin problemas.

Al igual que en los resistores este código permite de manera fácil establecer suvalor:

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El código 101 de los capacitores:

El código 101 es muy utilizado en capacitores cerámicos. Muchos de ellos quetienen su valor impreso, como los de valores de 1 uF o más. Donde: uF =microfaradio

Ejemplo: 47 uF, 100 uF, 22 uF, etc.

Para capacitores de menos de 1 uF, la unidad de medida es el pF (picoFaradio) y

se expresa con una cifra de 3 números.

Los dos primeros números expresan su significado por si mismos, pero el terceroexpresa el valor multiplicador de los dos primeros. Ver la siguiente tabla.

Ejemplo:

Un capacitor que tenga impreso el número 103 significa que su valor es 10 + 1000pF = 10,000 pF.

Ver que 1000 tiene 3 ceros (el tercer número impreso). En otras palabras 10 más 3ceros = 10,000 pF

El significado del tercer número se muestra en la tabla siguiente.

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Después del tercer número aparece muchas veces una letra que indicala tolerancia del capacitor expresada en porcentaje (algo parecido ala tolerancia en las resistores). Ver el párrafo siguiente

Tabla de tolerancia del código 101 de los capacitores

La siguiente tabla nos muestra las distintas letras y su significado (porcentaje)

Ejemplo: Un capacitor tiene impreso lo siguiente:

104H104 significa 10 + 4 ceros = 10,000 Pf  H = +/- 3% de tolerancia.

474J

474 significa 47 + 4 ceros = 470,000 pF, J = +/- 5% de tolerancia.

470.000pF = 470nF = 0.47µF

Algunos capacitores tiene impreso directamente sobre ellos el valor de 0.1 o 0.01,lo que sindica 0.1 uF o 0.01 Uf 

BOBINAS

Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magnéticocuando se hacen circular por ellas una corriente eléctrica.Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un núcleo de materialferromagnético o al aire.Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelenemplear los submúltiplos mH y mH.

Sus símbolos normalizados son los siguientes:

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Existen bobinas de diversos tipos según su núcleo y según tipo de arrollamiento.Su aplicación principal es como filtro en un circuito electrónico, denominándosecomúnmente, choques.

CARACTERíSTICAS

1. Permeabilidad magnética (m).- Es una característica que tiene gran influenciasobre el núcleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas.Los materiales ferromagnéticos son muy sensibles a los campos magnéticos yproducen unos valores altos de inductancia, sin embargo otros materialespresentan menos sensibilidad a los campos magnéticos.El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magnéticosse llama permeabilidad magnética.Cuando este factor es grande el valor de la inductancia también lo es.

2. Factor de calidad (Q).- Relaciona la inductancia con el valor óhmico del hilo de labobina. La bobina será buena si la inductancia es mayor que el valor óhmico debidoal hilo de la misma.

TIPOS DE BOBINAS

1. FIJAS

Con núcleo de aire

El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se retira estequedando con un aspecto parecido al de un muelle. Se utiliza en frecuenciaselevadas.Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento

de las espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que sercilíndrico. Se utiliza cuando se precisan muchas espiras. Estas bobinas pueden tenertomas intermedias, en este caso se pueden considerar como 2 o más bobinasarrolladas sobre un mismo soporte y conectadas en serie. Igualmente se utilizanpara frecuencias elevadas.

Con núcleo sólido

Poseen valores de inductancia más altos que los anteriores debido a su nivelelevado de permeabilidad magnética. El núcleo suele ser de un materialferromagnético. Los más usados son la ferrita y el ferroxcube. Cuando se manejan

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potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas seutilizan núcleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentaciónsobre todo). Así nos encontraremos con las configuraciones propias de estosúltimos. Las secciones de los núcleos pueden tener forma de EI, M, UI y L.

Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatosde radio en las gamas de onda media y larga. Gracias a la forma del bobinado seconsiguen altos valores inductivos en un volumen mínimo.Las bobinas de núcleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no sedispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magnético cerrado,dotándolas de un gran rendimiento y precisión.La bobinas de ferrita arrolladas sobre núcleo de ferrita, normalmente cilíndricos,con aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico yaque, permite emplear el conjunto como antena colocándola directamente en elreceptor.

Las bobinas grabadas sobre el cobre , en un circuito impreso tienen la ventaja de sumínimo coste pero son difícilmente ajustables mediante núcleo.

2. VARIABLES

 También se fabrican bobinas ajustables. Normalmente la variación de inductanciase produce por desplazamiento del núcleo.

Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas, consisten encerrar la bobinadentro de una cubierta metálica cilíndrica o cuadrada, cuya misión es limitar el flujoelectromagnético creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente alos componentes cercanos a la misma.

MICRON

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Un micrómetro (American ortografía: micrómetro, símbolo micras) es una unidad SIde longitud igual a una millonésima de un metro, o equivalente, una milésima demilímetro. También es conocida como una micra.

Un micrómetro equivale a una milésima de milímetro:

1 µm = 0,001 mm = 1 × 10

-3

 mm.1 mm = 1000 µm.

Un micrómetro equivale a una millonésima de metro:

1 µm = 0,000 001 m = 1 × 10-6 m.

1 m = 1 000 000 µm.

Un micrómetro equivale a mil nanómetros:

1 µm = 1000 nm.

1 nm = 0,001 µm.

1 heit = 0,01 µm.

Si se trata de alambre de nicrom, es una marca de níquel-cromo alambre de laresistencia , una aleación no magnética de níquel y cromo. Una aleación común esde 80% de níquel y 20% de cromo, pero hay muchos otros para dar cabida a variosusos. Es de color gris plateado en el color, es resistente a la corrosión y tiene unalto punto de fusión de unos 1400 ° C. Debido a su alta resistencia relativamente yla resistencia a la oxidación a altas temperaturas, es ampliamente utilizado en loselementos de calefacción , como por ejemplo en los secadores de pelo, hornos ytostadores eléctricos. Por lo general, nicrom se enrolla en las bobinas de cable auna cierta resistencia eléctrica , y la corriente pasa a través de la producción decalor.