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Informe sobre carga y descarga de un condensador...

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Tipos de condensadores Existen dos tipos de condensadores: Fijos y variables: 1. Condensadores Fijos: tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su valor no se puede modificar, sus características dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado. Existen varios tipos de estos condensadores fijos. A. Condensadores Cerámicos: El material más utilizado en estos condensadores es el dióxido de titanio.

Figura 1.1 Condensador cerámico. Las especificaciones de estos Capacitores son aproximadamente las siguientes:  Capacitancias en la gama de 0,5 pF hasta 470 nF      

Tensión de trabajo desde 3 V. a 15.000 Volts o más. Tolerancia entre 1% y 5% Relativamente chicos en relación a la Capacitancia. Amplia banda de tensiones de trabajo. Son adecuados para trabajar en circuitos de alta frecuencia. Banda de tolerancia buena para aplicaciones que exigen precisión.

B. Condensadores de plástico: Estos condensadores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas temperaturas de funcionamiento.

Figura 1.2 Condensador de plástico.

Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales:  KS: styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como dieléctrico.  KP: formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno.  MKP: dieléctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado.  MKY: dieléctrico de polipropileno de gran calidad y láminas de metal vaporizado.  MKT: láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de polietileno (poliéster).  MKC: makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el dieléctrico.

Tabla 1.1 Características condensadores plásticos. C. Condensadores de Mica: Capacitores que consisten de hojas de mica y aluminio colocados de manera alternada y protegidos por un plástico moldeado. Son de costo elevado. Tiene baja corriente de fuga (corriente que pierden los condensadores y que hacen que este pierda su carga con el tiempo) y alta estabilidad. Su rango de valores de va de los pF a 0.1 uF.

Figura 1.3 Condensador de Mica.

D. Capacitores Electrolíticos: En estos capacitores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está constituida por un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos valores capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los casos son polarizados.

Figura 1.4 Condensador Electrolítico. Existen dos tipos de estos condensadores:  Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de aluminio y el electrolito de tetraborato armónico.  Electrolíticos de tántalo: el dieléctrico está constituido por óxido de tántalo y nos encontramos con mayores valores capacitivos que los anteriores para un mismo tamaño. Por otra parte las tensiones nominales que soportan son menores que los de aluminio y su costo es algo más elevado. Las principales características de los capacitores electrolíticos son:  Capacitancia en la gama de 1uF a 220.000 uF.

 Tensiones de trabajo entre 2 y 1.000 V.  Tolerancia entre –20% y +50%, generalmente.  La corriente de fuga es relativamente alta o sea que la aislamiento no es excelente.  Son polarizados, se debe respetar la polaridad.  La capacidad aumenta a medida que el capacitor envejece.  Tienen una duración limitada.  La Capacitancia varía ligeramente con la tensión.  Los capacitores electrolíticos no se usan en circuitos de alta frecuencia, se usan en circuitos de baja frecuencia, uso general y corriente continua. E. Capacitores de doble capa eléctrica: Estos capacitores también se conocen como supercapacitores debido a la gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los capacitores convencionales en que no usan dieléctrico por lo que son muy delgados. Las características eléctricas más significativas desde el punto de su aplicación como fuente acumulada de energía son: altos valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja, alta resistencia serie, y pequeños valores de tensión.

Figura 1.5 Condensadores de doble capa eléctrica. 2. Condensadores Variables y Ajustables: Estos capacitores presentan una capacidad que podemos variar entre ciertos límites. La variación de la capacidad se lleva a cabo mediante el desplazamiento mecánico entre las placas enfrentadas. La relación con que varían su capacidad respecto al ángulo de rotación viene determinada por la forma constructiva de las placas enfrentadas, obedeciendo a distintas leyes de variación, entre las que destacan la lineal, logarítmica y cuadrática corregida. A. Capacitor variable: Muy utilizado para la sintonía de aparatos de radio. La idea de estos es variar con la ayuda de un eje (que mueve las placas del capacitor) el área efectiva de las placas que están frente a frente y de esta manera se varía la capacitancia. Estos capacitores se fabrican con dieléctrico de aire, pero para

reducir la separación entre las placas y aumentar la constante dieléctrica se utiliza plástico. Esto hace que el tamaño del capacitor sea menor.

Figura 1.6 Condensador Variable. B. Capacitor ajustable trimmer: Se utiliza para ajustes finos, en rangos de capacitancias muy pequeños. Normalmente éstos, después de haberse hecho el ajuste, no se vuelven a tocar. Su capacidad puede variar entre 3 y 100 picoFaradios. Hay trimmers de presión, disco, tubular, de placas.

Figura 1.7 Trimmer.

Onda Armónica

Cuando la fuente que produce la perturbación describe un movimiento armónico simple la onda generada se denomina onda armónica.

Supongamos una cuerda infinita en la que se fuerza a uno de sus extremos a realizar un movimiento armónico simple de amplitud A y de frecuencia f o ν. Su desplazamiento vertical (y) será (a falta de la constante de fase):

Cada uno de los pulsos de onda generados se propaga por la cuerda de forma continua produciendo una onda armónica de la misma amplitud y de la misma frecuencia. En un instante de tiempo determinado (t0) la cuerda tendría esta forma:

Figura 1.8 Representación Longitud de onda. La distancia entre dos puntos consecutivos con el mismo desplazamiento vertical se denomina longitud de onda (λ) y en el S.I. se mide en metros. Se define también otra variable relacionada llamada número de ondas (k):

Si se representa el desplazamiento vertical en función del tiempo para un punto de coordenada fija (x0) se obtiene:

Figura 1.9 Representación del periodo. El tiempo que tarda un punto en describir una oscilación completa es el periodo (T) cuyas unidades en el S. I. son los segundos. La inversa del periodo es la frecuencia (f o ν) que representa el número de oscilaciones por segundo y se mide en Hercios.

La constante de tiempo

La constante de tiempo es el tiempo necesario para que: 



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. Un inductor (bobina) esté 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.

Como se ve, ni el condensador alcanza su máxima carga (y voltaje), ni la bobina alcanzan su máxima corriente en una constante de tiempo. 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 DC 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. La siguiente tabla muestra los valores (en porcentaje) de estos dos casos.

Tabla 1.2 Valores de carga y descarga según la constante de tiempo. La constante de tiempo se calcula de la siguiente manera: - Para los capacitores: T = R x C - Para los inductores: T = L / R Dónde: - T: es la constante de tiempo en segundos - R: es la resistencia en ohmios - C: es la capacitancia en faradios - L: es la inductancia en henrios

Osciloscopio Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro. Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje Z" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza. Como se usa En un osciloscopio existen, básicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma técnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la señal que quiera medir. Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano. El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo (segundos, milisegundos, microsegundos, etc., según la resolución del aparato). El segundo regula el eje Y (vertical) controlando la tensión de entrada (en Voltios,

milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la resolución del aparato). Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla, permitiendo saber cuánto representa cada cuadrado de ésta para, en consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en frecuencia. (En realidad se mide el periodo de una onda de una señal, y luego se calcula la frecuencia).

Figura 1.10 Osciloscopio Digital.

BIBLIOGRAFIA:      

http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/capacitores/cap ac.htm http://unicrom.com/Tut_ClasifCapaci.asp http://capacitores-equipo8.blogspot.com.co/2010/11/capacitores-de-doblecapa-electrica.html http://unicrom.com/Tut_constante_tiempo.asp http://www.equiposylaboratorio.com/sitio/contenidos_mo.php?it=1484 http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/ondas/armonicas.html...