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UNIDAD 3 CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA
3.5 Carga y descarga de un condensador. :<3:
Condensador
Dispositivo formado por dos conductores cercanos y aislados entre sí
Mientras está cargado puede almacenar energía y, en un momento determinado, ceder su carga, proporcionando energía al sistema al que está conectado
Proceso de carga
La carga de corriente alcanza asintóticamente el valor de cero a medida que el condensador se carga con el voltaje de la batería.
Se almacenan energías en el campo eléctrico, entre sus placas
La tasa de carga se describe típicamente en función de la constante de tiempo RC
Se conecta una batería con una resistencia y un condensador en serie
La corriente inicial es alta puesto que la batería debe transportar la carga de una placa del condensador a la otra
Proceso de descarga
Se procede a descargar el condensador eliminando la fuente de alimentación del circuito
La intensidad de corriente de descarga vendrá dada por la expresión:
La carga del condensador es Q/e, es decir, tanto en la carga como en la descarga, la constante de tiempo tiene el mismo valor.
3.1 Condensadores y dieléctricos :<3:
Condensador o capacitador
Es uno de los componentes electrónicos pasivos como las resistencias
Se utiliza generalmente para almacenar carga eléctrica.
Se almacena en forma de «campo eléctrico».
Circuitos eléctricos y electrónicos.
Construcción de un Condensador
Tiene dos placas de metal paralelas que no están conectadas entre sí.
Separadas por un aislamiento no conductor
Dieléctrico.
La relación entre la capacitancia del capacitor cuando se introduce el dieléctrico C
Cuando las
placas se separan por el vacío C0
Se llama la constante dieléctrica del material, K
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Capacitancia
Capacidad de un componente o circuito para recoger y almacenar energía en forma de carga eléctrica.
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Cuando se introduce un dieléctrico entre las placas del capacitor el dieléctrico se polariza
Hay una redistribución de las cargas positivas y negativas dentro del material
El separar las placas metálicas con un dieléctrico tiene varias funciones
Da soporte mecánico al
sistema
Mantiene las placas separadas
Con cargas +q y –q.
Cómo se carga un condensador: :red_flag:
Conectando las dos placas a los terminales de una batería
Los portadores de carga se mueven de una placa a otra hasta que se alcanza el equilibrio Electrostático.
Tipos de condensadores :recycle:
Condensador de placas plano-paralelas
Está formado por dos conductores planos de superficie S separados por una distancia d entre los que se establece una diferencia de potencial
Condensador Cilíndrico:
Se compone de un alambre de radio a y una corteza cilíndrica de radio b concéntrica con el alambre
Siendo E el Campo Eléctrico en la zona entre los dos conductores.
Podemos calcular esta Campo Eléctrico aplicando el Teorema de Gauss.
Condensador Esférico
Se compone de una esfera conductora interior de radio R1 y una corteza esférica concéntrica de radio R2
Condensadores en serie
Los condensadores en serie son dos o más condensadores que están conectados en una sola línea.
Todos los condensadores en serie tienen la misma carga (Q) y la corriente de carga igual (Ic).
Condensadores en Paralelo
Dos o más condensadores que están conectados en forma paralela, es decir, ambos de sus terminales están conectados a cada terminal de otro condensadores respectivamente
Su importancia
Permite frecuencias altas por lo que se puede utilizar como un filtro de frecuencias bajas o para recoger las frecuencias altas.
Pueden almacenar energía y se puede disipar esta energía al circuito cuando se requiera.
Los circuitos con condensadores dependen de la frecuencia, por lo que se pueden utilizar para amplificar ciertas frecuencias.
3.2 Corriente eléctrica : :<3:
Flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material.
Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material
Unidades :star:
C·s-1 (culombios sobre segundo)
Unidad que se denomina amperio
Clasificación: :star:
Corriente continua :explode:
Cuando el movimiento de electrones se produce en un mismo sentido
La corriente eléctrica siempre circula en el mismo sentido
Se utiliza.
Todos los aparatos que funcionan con pilas o baterías También aquellos aparatos que están conectados la una fuente de alimentación
También llamada corriente directa
Corriente alterna :explode:
Cuando el movimiento de los electrones cambia de sentido cada cierto tiempo
Utilizan corriente alterna todos los aparatos que se enchufan directamente
La tensión ya no es siempre igual, sino que pasa de positiva la negativa sucesivamente
Corriente trifásica : :explode:
consiste en tres corrientes alternas de idéntica frecuencia y amplitud, dadas en un orden determinado y llamadas fases
Corriente monofásica. :explode:
Se obtiene tomando una sola fase de la corriente trifásica y un cable neutro
Densidad de corriente : :star:
Magnitud vectorial
Unidades
Corriente eléctrica por unidad de superficie, es decir, intensidad por unidad de área
A/m²
Matemáticamente, la corriente y la densidad de corriente se relacionan como :
I es la corriente eléctrica en amperios A
J es la densidad de corriente en A/m²
S es la superficie de estudio en m²
CASOS:
Densidad de carga no nula
y densidad de corriente no nula
Es el caso general, que se da sobre todo en los plasmas.
Tenemos nubes de cargas en movimiento, sin que estén compensadas las positivas por las negativas.
Densidad de carga nula ρ = 0 y densidad de corriente no nula
Es el caso habitual en un material conductor (metal, disolución o semiconductor).
En cada punto hay tantas cargas positivas como negativas
En un metal, por cada electrón en movimiento hay un ion en reposo.
Densidad de carga no nula
y densidad de corriente nula
Ocurre cuando tenemos una densidad de carga estática
Densidad de carga nula ρ = 0 y densidad de corriente J=0
Ocurre en un vacío total, en el que no hay nada
En el interior de un conductor en equilibrio
El que no haya densidad de carga no significa que no haya cargas.
En realidad hay millones de ellas
Tantas positivas como negativas Y al estar en equilibrio, en promedio están inmóviles
Resistencia :star:
Oposición al flujo de corriente eléctrica a través de un conductor.
Unidades
La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio
se representa con la letra griega omega (Ω)
Efectos de la corriente eléctrica
Lumínicos.
Cuando la resistencia eléctrica de un hilo conductor es muy baja
una gran cantidad de electrones circula por ella generando calor y sobre todo luz
Químicos.
Sirve para provocar cambios en las sustancias y catalizar (acelerar o hacer más efectivas) determinadas reacciones químicas
Romper enlaces químicos para obtener sustancias puras
Calóricos
Cuando se transmite calor por un material que ofrece resistencia a su paso
Esta resistencia disipa calor que puede aprovecharse para calefaccionar espacios, cocinar, etc.
Magnéticos.
La corriente eléctrica genera campos magnéticos, como en el caso de los electroimanes
Empleados en los desguazaderos de automóviles o en las brújulas eléctricas
Mecánicos
Brinda la energía necesaria para activar aparatos que lleven a cabo un trabajo mecánico determinado
3.4 Asociación de resistencias :<3:
Circuitos
Circuito Serie
Aquel en el que el terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente
VTotal = V1 + V2 + .... Vn
Suma de todas las fuentes conectadas en serie
Itotal = I1 = I2
Total es la suma de todas las resistencias.
Itotal = I1 = I2
Circuito Paralelo.
Aquel en el que los terminales de entrada de sus componentes están conectados entre sí
Lo mismo ocurre con los terminales de salida.
(IT = I1 + I2 + ... = ΣIi)
Tendrán la misma tensión
A cada uno de los caminos que puede seguir la corriente eléctrica se le denomina "rama".
Resistencias
ASOCIACIÓN EN SERIE :red_flag:
La intensidad de corriente que circula por ellas es la misma.
La diferencia de potencial a la que está sometida cada una depende del valor óhmico de la resistencia.
Se conecta una resistencia a continuación de otra.
La suma de las diferencias de potencial de cada resistencia, será igual a la diferencia de potencial a la que se encuentre sometida la resistencia equivalente
ASOCIACIÓN EN PARALELO :red_flag:
Se conectan las resistencias, de tal forma que tengan sus extremos conectados a puntos comunes
La resistencia equivalente es igual a la suma de las intensidades que circulan por cada una de las resistencias
ASOCIACIÓN MIXTA DE RESISTENCIAS :red_flag:
Existe una combinación de resistencias en serie y en paralelo.
Para el cálculo de la resistencia equivalente de esta combinación, se procede a resolver por separado las agrupaciones serie (primero) y paralelo,
Formulas
3.3 Resistencia :<3:
Oposición al flujo de corriente eléctrica a través de un conductor.
Unidades.
OHMIO
se representa con la letra griega omega (Ω)
Georg Simon Ohm
En honor.
Ley de Ohm
Se usa para determinar la relación entre tensión, corriente y resistencia en un circuito eléctrico.
(E = IR)
tensión = corriente x resistencia, o voltios = amperios x ohmios, o V = A x Ω.
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Magnitud,
Mide la dificultad con la que un conductor conduce la corriente, o bien a un elemento de un circuito
Resistencia de un conductor :!!:
conductor
El encargado de unir eléctricamente cada uno de los componentes de un circuito
De este modo, la resistencia de un conductor eléctrico
Medida de la oposición que presenta al movimiento de los electrones en su seno
Oposición que presenta al paso de la corriente eléctrica.
Es decir
Generalmente su valor es muy pequeño y por ello se suele despreciar
Depende
sección en m²
Del tipo de material
longitud en m
p es la resistividad (una característica propia de cada material).
Temperatura
Resistividad y conductividad :!!:
Resistividad :checkered_flag:
Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor
Generalmente la resistividad
Metales:Aumenta con la temperatura,
Semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura.
uno valor bajo de resistividad indicará que es un buen conductor
Conductividad :checkered_flag:
Propiedad de los materiales que cuantifica la facilidad con que las cargas pueden moverse
Una magnitud inversa a la conductividad
De la estructura atómica y molecular del material
Los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones
De factores físicos del propio material, y de la temperatura
símbolo σ
El ABC de los circuitos eléctricos : :!!:
Potencia eléctrica : : :!!:
Proporción por unidad de tiempo, o ritmo, con la cual la energía eléctrica es transferida por un circuito eléctrico
Cantidad de energía eléctrica entregada o absorbida por un elemento
Vatio o watt (W).
Formulas
La cual
Presentes en:
llamado
Puede llamarse
El cual
Ya que
En el cual
Entre ellas
Es decir
Ocurre
La cual
Es decir
Y son
Donde
El cuál
La cual
Formula
Donde
Siendo
En cuanto
La cual depende
Por ejemplo
Es decir
Unidades
Formulas
Es decir
Características
Formulas
Formulas
Formulas
Este dispositivo
