martes, 21 de febrero de 2012

Capacitores y bobinas( inductores)


-Caracteristicas
Capacitor
se llama capacitor a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El capacitor está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.
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, así como en :

VENTILADORES

MOTORES DE AIRE ACONDICIONADO

ILUMINACIÓN

REFRIGERACIÓN,

COMPRESORES

BOMBAS DE AGUA

MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA



Bobina

Para las bobinas hay una fórmula que nos permite obtener la inductividad de una bobina basándose en sus dimensiones físicas y tipo de material, la cual nos permitá calcular que resultado nos dará una bobina "teórica". El logro de la inductividad deseada solo será el resultado de una serie de pruebas-error. (al menos sabremos qué tendremos antes de empezar a enrollar alambre).

L= u 1.257 ( n"al cuadrado" s/10"a la 8" l )

Donde L es la inductividad de la bobina en henrios (H), u(mu) es la permeabilidad del núcleo, n es el número de espiras de la bobina, s la superficie cubierta por el núcleo en cm2 y l la longitud de la bobina en cm.



-Tipos
Capacitores

Capacidad eléctrica y tensión de trabajo (WV).- Cuando dos conductores permanecen próximos entre sí, aparece cierta capacidad entre ellos.
La magnitud de esta capacidad es directamente proporcional al área de los conductores, e inversamente proporcional a la distancia de éstos y en el caso de un condensador plano de placas paralelas vale:
donde C es la capacidad en Faradios
e es la constante dieléctrica y vale 8.85 x 10^-12 Culombios^2/(N x m^2) para el vacío.
A es el área de las placas en m^2
d es la distancia que las separa en metros.


El dieléctrico.- En la figura se representa un condensador plano de placas paralelas; el dieléctrico se interpone entre ambas placas, evitando que éstas entren en contacto.
 
Condensador electrolítico.- Se hacen formando un arrollamiento de película de aluminio, e inicialmente separadas por una capa de un material absorbente como tela o papel impregnado con una solución o gel, aunque modernamente se emplea óxido de aluminio o tántalo.

 
Condensadores de película.- Todos los condensadores de película son no polarizados, es decir, no requieren marcar una patilla como positiva o negativa, siendo indiferente su conexión en el circuito. Son los preferidos en los circuitos de audio de calidad, siempre que el tamaño lo permita, por sus pocas pérdidas y distorsión reducida.



Condensadores de mica.- Es un dieléctrico de unas características intermedias entre los condensadores electrolíticos y los de película, teniendo una rigidez dieléctrica alta y otras características excelentes, como muy bajas pérdidas, pero su capacidad se limita hasta los 4700 pF aproximadamente.
 
Condensadores cerámicos.- Son los que tienen un mayor rango de valores de su constante dieléctrica, pudiendo llegar a un valor de 50000 veces superior a la del vacío. Se basan en varias mezclas de óxido de titanio y zirconio, o bien en titanatos o zirconatos de calcio, bario, estroncio o magnesio,



Condensador ideal y condensador real. El condensador real siempre tiene una componente inductiva y una parte resistiva, así como otros elementos, como las pérdidas en el dieléctrico.



Absorción dieléctrica (DA).- Un factor poco conocido de los condensadores, y algunos autores le achacan a esta propiedad ser la responsable de porqué sólo es admisible la utilización de condensadores de película en circuitos de audio de calidad.










Bobinas

FIJAS

Con núcleo de aire:

El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y
posteriormente se retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle.
Se utiliza en frecuencias elevadas.

Con núcleo sólido:

Poseen valores de inductancia más altos que los anteriores
debido a su nivel elevado de permeabilidad magnética. El núcleo suele ser de un
material ferromagnético. Los más usados son la ferrita y el ferroxcube.



-Comportamiento en Circuitos( RC,RL,RLC)


- Un capacitor (condensador) se cargue a un 63.2 % de la carga total (máximo voltaje) después de que una fuente de corriente directa se haya conectado a un circuito RC. o ...



- Un inductor (bobina) este siendo atravesada por el 63.2 % de la corriente total (máxima corriente), después de que una fuente de corriente directa se haya conectado a un circuito RL.




Si transcurre una nueva constante de tiempo el condensador se habrá cargado ahora a un 86.5 % de la carga total y por la bobina circulará un 86.5 % de la corriente total.

Esta situación es similar cuando el capacitor e inductor se descargan:

Cuando la fuente de voltaje en CD se retira de un circuito RC o RL y ha transcurrido una constante de tiempo el voltaje en el capacitor ha pasado de un 100% hasta un 36.8 % (se ha perdido un 63.2% de su valor original). Igual sucede con el inductor y la corriente que pasa por él.



-un circuito RLC es un circuito lineal que contiene una resistencia eléctrica, una bobina (inductancia) y un condensador (capacidad).

Existen dos tipos de circuitos RLC, en serie o en paralelo, según la interconexión de los tres tipos de componentes. El comportamiento de un circuito RLC se describen generalmente por una ecuación diferencial de segundo orden (en donde los circuitos RC o RL se comportan como circuitos de primero orden).


miércoles, 1 de febrero de 2012

CONDUCTORES, AISLANTES Y SEMICONDUCTORES
QUE SON ?

Conductores
Se aplica este concepto a los cuerpos capaces de conducir o transmitir la electricidad.
Un conductor eléctrico está formado primeramente por el conductor propiamente tal, usualmente de cobre.
Este puede ser alambre, es decir, una sola hebra o un cable formado por varias hebras o alambres retorcidos entre sí.
Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores eléctricos son el cobre y el aluminio.





LISTA DE 15 CONDUCTORES:  Hidrogeno(No metal), Plata (Metal), Cobre(Metal), Oro(Metal), Aluminio(Metal), Berilio (Metal) , Sodio (Metal) , Magnesio (Metal) , Rodio (Metal) , Molibdeno (Metal) , Iridio (Metal) , Volframio (Metal) , Lantano (Metal) , Zinc (Metal) , Potasio (Metal)






Estructura de los Conductores


Semiconductores
Un semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.
Gracias a los semiconductores la tecnología del estado sólido a sido reemplazada por completo a los tubos al vació, estos materiales están formados por electrones externos de un átomo, y los cuales son conocidos como electrones de valencia.
Existen dos tipos de semiconductores los de tipo N y los de tipo P y la unión de estos dos formando así un tercero llamado unión PN.

SEMICONDUCTOR TIPO N:

Este tipo de semiconductor trata de emparejar los materiales con respecto a sus cargas y lo realiza con enlace de impurezas a ambos materiales. Por lo tanto, la impureza puede donar cargas con carga negativa al cristal, lo cual nos explica el nombre de tipo N (por negativo).

SEMICONDUCTOR TIPO P:

El semiconductor tipo P se produce también comercialmente por el proceso de contaminación, en este caso el contaminante tiene una carga menos que el semiconductor tipo N, entre los mas comunes podemos encontrar el aluminio, boro, galio y el indio.

SEMICONDUCTOR UNION PN:

Al combinar los materiales de tipo P y N se obtienen datos y cosas muy curiosas pero lo mas importante y relevante es la formación del tipo unión PN. Una unión se compone de tres regiones semiconductoras, la región tipo P, una región de agotamiento y la región tipo N.


Aislantes
Aislante o no Conductor, hace referencia a cualquier material que impide la transmisión de la energía en cualquiera de sus formas: con masa que impide el transporte de energía.


Las dos clases de aislantes mas importantes que existen son:


Aislantes Eléctricos.
Como su nombre lo dice es perfecto para las aplicaciones eléctricas y sería aun mas perfecto si fuera absolutamente no conductor, pero claro ese tipo de material no existe.

Aislantes Térmicos
El aislamiento térmico puede cumplir una o más de estas tres funciones: reducir la conducción térmica en el material, que corresponde a la transferencia de calor mediante electrones; reducir las corrientes de convección térmica que pueden establecerse en espacios llenos de aire o de líquido, y reducir la transferencia de calor por radiación, que corresponde al transporte de energía térmica por ondas electromagnéticas.

Resistividad


SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS Y EXTRINSECOS



Ø  Semiconductores Intrínsecos
            Son aquellos materiales cuyas conductividades eléctricas se encuentran entre la de los metales, altamente conductores y la de los aislantes, pobremente conductores. Son semiconductores puros cuya conductividad eléctrica está determinada por sus propiedades conductoras innatas. Los elementos Si y Ge puros son materiales semiconductores intrínsecos.

Ø  Semiconductores Extrínsecos
            Son soluciones sólidas muy diluidas donde existen impurezas con características de valencia distintas a las de la red que actúa como disolvente. La concentración de las impurezas está entre 100 y 1000 partes por millón.





Propiedades Físicas



CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA


Ø  Semiconductores intrínsecos: La conductividad eléctrica se produce cuando un electrón de la banda de valencia (llena) absorbe la suficiente energía para saltar a la banda de conducción (vacía) creando dos portadores de carga, un electrón y un hueco positivo.



Ø  Semiconductores extrínsecos: La conductividad eléctrica se ve favorecida por la acción de las impurezas existentes en estos materiales.






Relación Conductividad/Temperatura


Ø  Semiconductores intrínsecos
            La conductividad aumenta con la temperatura de forma lineal rápidamente, ya que los electrones de la banda de valencia se activan térmicamente saltando a la banda de conducción.

Ø  Semiconductores extrínsecos
            En la relación conductividad/temperatura podemos diferenciar tres rangos:
            Rango extrínseco: Se da a bajas temperaturas, la conductividad no se ve muy afectada por el aumento de la temperatura.
            Rango de agotamiento ( tipo n) o Rango de saturación (tipo p): donde la conducción se mantiene constante debido a que los átomos donores y aceptores se encuentran todos ionizados.
            Rango intrínseco: Se da a altas temperaturas, se comporta igual que un semiconductor intrínseco.


CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

Son malos conductores térmicos debido a que los átomos de la red cristalina están unidos mediante enlaces covalentes que impiden la movilidad de los átomos y por lo tanto la difusión del calor. Esta propiedad es importante de cara a sus aplicaciones como componentes electrónicos.