Diapositiva de Componentes Pasivos

1. Componentes pasivos
Escuela Técnica Nº 3134
Docente: DIAZ,MARIA ELENA

2. Componentes Pasivos y Circuitos
de Corriente Alterna
U.F.I.De.T ELECTRONICA BASICA

3. Los Condensadores (Capacitores)
• Son componentes muy utilizados en
Electrónica. Es muy difícil encontrar un
dispositivo electrónico que no disponga de
alguno.
• ¿Qué función cumple en un circuito?
• Se puede decir que un condensador es capaz
de almacenar pequeñas cantidades de
energía eléctrica en un momento
determinado (carga) para devolverla cuando
sea necesaria (descarga)

4. Constitución de un Condensador
• Un condensador está
formado por dos placas
conductoras separadas
por un material aislante o
dieléctrico, unos
terminales unidos a las
placas permiten la
conexión del condensador
a otros elementos de
circuito.

5. Capacidad de un Condensador
• Se denomina capacidad de un condensador a
la propiedad que estos poseen de almacenar
mayor o menor cantidad de electricidad.
• La cantidad de cargas que puede almacenar
un condensador depende,
fundamentalmente, de la tensión aplicada
entre sus placas y de sus características
constructivas.

6. Ejemplo Capacidad
• Para entender mejor vamos a compara la
capacidad de almacenar cargas de un
condensador con la capacidad de
almacenar aire de un globo.

7. Ejemplo Capacidad
• En conclusión, la cantidad de aire que es
posible introducir en un globo depende del
tamaño del globo y de la presión aplicada.
Por supuesto, si la presión aplicada al globo
fuese superior a la que pueden soportar las
paredes elásticas del globo este estallaría en
pedazos.

8. Capacidad de un Condensador
• Si llamamos Q a la cantidad de Carga
almacenada por el condensador, C a la
capacidad del condensador y V a la tensión
entre las placas, resulta que:
• Q = C x V Q = Culombios
C = Faradios
V = Voltios

9. La unidad de Capacidad
• Es el Faradio (F) y se puede definir como la
capacidad de un condensador que almacena
una carga de un culombio cuando se le aplica
entre sus placas un voltio de tensión.
• El faradio es una unidad muy grande, por lo que
se utilizan submúltiplos correspondientes:
– A una millonésima–Microfaradio(μF) 1μF=10-6F
– Una milmillonésima–Nanofaradio(nF) 1nF=10-9F
– A una billonésima–Picofaradio(pF) 1pF=10-12F
• Ejemplo: Calcular la carga almacenada por un
condensador de 100μF de capacidad cuando es
sometido a una tensión de 50V.

10. Capacidad de un condensador de acuerdo a
sus características constructivas
• La capacidad de un condensador depende de
su forma geométrica, del tamaño de las
placas (A), de la distancia entre placas (d) y
de la permitividad relativa del dieléctrico (er),
por ejemplo para un condensador de placas
paralelas con d muy pequeña con relación a
las dimensiones de las placas:
– C = e0· er· A/d
– e0 = Permitividad al vacío =8,85 X 10-12 F/m

11. Dieléctrico o Aislante
• La función del dieléctrico es aumentar
la capacidad del condensador.
• Los diferentes materiales que se
utilizan como dieléctricos tiene
diferentes grados de permitividad.
(diferente capacidad para el
establecimiento de un campo eléctrico)

12. Dieléctrico o Aislante
• En la siguiente tabla aparecen reflejados los
valores de la constante dieléctrica de los
materiales más comunes:
Material (ε)
Aire 1,0059
Papel 2 a 2.8
Poliester 3
Porcelana 5...6
Mica 3...6
Vidrio 5 a 10
Baquelita 5.6 a 8.5

13. Carga y Descarga de un Condensador
• Con ayuda del siguiente grafico vamos a
estudiar el proceso de carga y descarga de
un condensador

14. Carga de un Condensador
• Inicialmente el condensador está descargado. Si
se cierra el interruptor I la carga empieza a fluir
produciendo corriente en el circuito donde
(Imax=Vs/R), el condensador se empieza a
cargar. Una vez que el condensador adquiere la
carga máxima, la corriente cesa en el circuito.
• En conclusión, un condensador en C.C. sólo deja
pasar la corriente durante un corto período de
tiempo que dura su carga. Al cabo de este
tiempo actúa como un interruptor abierto.

15. Carga de un Condensador

16. Descarga de un Condensador
• Consideremos ahora el
circuito que consta de un
condensador,
inicialmente cargado con
carga Q, y una resistencia
R, y se cierra el
interruptor I.
• Como la corriente va de a
hacia b, el potencial de a
es más alto que el
potencial de b. Por la ley
de Ohm Vab=iR

17. Descarga de un Condensador
• En un primer momento, la intensidad es
grande, ya que el condensador tiene toda la
tensión (la misma que la del generador).
Según se va descargando el condensador, la
tensión se va reduciendo y con ella la
intensidad de la corriente. Cuando el
condensador se descarga total mente, la
intensidad y la tensión se anulan.

18. Descarga de un Condensador

19. Carga y Descarga de un Condensador
• Cuando el circuito
RC se conecta a
un generador de
señales
cuadradas,
podemos
observar en un
osciloscopio el
proceso de carga y
descarga.

20. Carga y Descarga de un Condensador

21. Constante de Tiempo
• Se conoce como constante de tiempo al
tiempo que invierte un condensador en
adquirir el 63% de la carga total.
• La constante de tiempo de un condensador es
igual al producto de R C.
• Esta cte es igual de valida para calcular el
tiempo de descarga de un condensador.

22. Constante de Tiempo
• En la teoría un condensador tardaría un
tiempo infinito en cargarse o descargarse
totalmente.
• En la practica se puede comprobar que
transcurrido un tiempo igual a cinco constante
de tiempo se puede dar por terminado
prácticamente el 100% del proceso de carga o
descarga de un condensador

23. Tensión de trabajo y de Perforación
• Como el globo descrito anteriormente, al
aumentar la presión estalla en pedazos. De igual
forma si un condensador es sometido a una
tensión excesiva, el dieléctrico se perforará.
• De aquí el concepto de Tensión de Perforación
que se define como la tensión máxima capaz de
soportar un condensador si que se destruya su
dieléctrico.
• No es recomendable que la tensión a la que
trabaja un condensador sea mayor que la de
perforación. De aquí nace el concepto de Tensión
de Trabajo.

24. Aplicaciones Practicas
• Aprovechando el tiempo que tardan en
cargarse se pueden construir circuitos de
acción retardada (temporizadores
electrónicos, etc).
• Como estudiaremos mas adelante, se utilizan
como filtros en los circuitos rectificadores.
• Realización de circuitos llamados oscilantes y
del fenómeno de resonancia, construcción
de amplificadores, sintonía en radiodifusión,
etc.

25. Tipos de Condensadores
• Existe una amplia gama de diferentes tipos
en el mercado, de los que conviene conocer
sus principales características con objeto de
poder utilizarlos para la aplicación más
idónea.
• Al igual que las resistencias, existen
condensadores variables a los que se les
puede modificar su valor capacitivo.

26. Condensadores de Papel
• El dieléctrico es de celulosa impregnada con
resinas o parafinas. Destaca su reducido
volumen y gran estabilidad frente a cambios
de temperatura. Tienen la propiedad de
autor regeneración en caso de perforación.
Las armaduras son de aluminio. Se fabrican
en capacidades comprendidas entre 1uF y
480uF con tensiones entre 450v y 2,8Kv.

27. Condensadores de Papel
• Se emplean en electrónica de potencia y
energía para acoplamiento, protección de
impulsos y aplanamiento de ondulaciones
en frecuencias no superiores a 50Hz.

28. Condensadores de Plástico
• Sus características más importantes son: gran resistencia
de aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran ),
volumen reducido y excelente comportamiento a la
humedad y a las variaciones de temperatura, además,
tienen la propiedad de autor regeneración en caso de
perforación en menos de 10s

29. Condensadores de Plástico
• Los materiales más utilizados son: poli estireno (styroflex),
poliéster (mylar), poli carbonato (Macrofol) y
politetrafluoretileno (teflón). Se fabrican en forma de
bobinas o multicapas. Se fabrican de 1nF a 100mF y tensiones
de 25-63-160-220-630v, 0.25-4Kv. Se reconocen por su
aspecto rojo, amarillo y azul
1 y 2 son las dos hojas de plástico y a y b son dos hojas de aluminio enrolladas
conjuntamente

30. Condensadores Cerámicos
• Los materiales cerámicos son buenos aislantes térmicos y
eléctricos. El proceso de fabricación consiste
básicamente en la metalización de las dos caras del
material cerámico.
• Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF
(grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v

31. Condensadores Cerámicos
• Su identificación se realiza mediante
código alfanumérico. Se utilizan en
circuitos que necesitan alta estabilidad y
bajas pérdidas en altas frecuencias
Capacitor de disco Capacitor de placa

32. Condensadores Electrolíticos
• Permiten obtener capacidades elevadas en
espacios reducidos. Los condensadores
electrolíticos deben conectarse respetando su
polaridad, que viene indicada en sus
terminales, pues de lo contrario se destruiría.
• Símbolo

33. Condensadores Electrolíticos
• Actualmente existen dos tipos: los de aluminio, y los de
tántalo. El fundamento es el mismo: se trata de depositar
mediante electrolisis una fina capa aislante.
Condensador electrolítico Condensador de tántalo

34. Condensadores de Mica
• Son condensadores estables que pueden soportar tensiones
altas, ya que la rigidez dieléctrica que presenta es muy
elevada. Sobre todo se emplean en circuitos de alta
frecuencia. Se utilizan en gamas de capacidades
comprendidas entre 5pf y 100000pF. La gama de tensiones
para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v). Se
están sustituyendo por los de vidrio, de parecidas
propiedades y más barato

35. Condensadores Variables
• Constan de un grupo de armaduras móviles, de tal forma
que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la
superficie de las armaduras metálicas enfrentadas,
variándose con ello la capacidad.
El dieléctrico empleado suele ser el aire, aunque también
se incluye mica o plástico.

36. Identificación de Valores
• Vienen marcados con un número entero de tres dígitos, se
lee en forma similar al código de colores de resistencias,
primer y segundo dígitos de la marca son primer y segundo
dígitos de la capacidad y el tercer dígito de la marca es un
factor multiplicador o cantidad de ceros que hay que
agregar, el resultado es en pico faradios.
• Ejemplo
Se lee 4, 7 y se agregan 3 ceros: 473 47000 pf que equivale a 47 nF o 0.047 mF

37. Identificación de Valores
• Código de colores: Se leen igual que el código de
colores de las resistencias, primera franja es primer dígito,
segunda franja es segundo dígito y la tercera franja es el
factor multiplicador, el resultado se da en picofaradios.Si
aparece una cuarta franja significa el voltaje máximo en
centenas del voltio. EJEMPLO
Marrón = 1, negro = 0, amarillo = agregar 4 ceros, roj = 2x100 = 200voltios. 10x104pf=
0.1mf, máximo voltaje 200 v.

38. Asociación de Condensadores
• En el caso de que un condensador no se
disponga de la capacidad o tensión de
trabajo adecuada para alguna necesidad,
se pueden acoplar entre si en serie o
paralelo y así conseguir las características
deseadas.

39. Asociación en Serie
• La tensión aplicada al conjunto se reparte entre cada uno
de los condensadores. Con esta disposición c/u trabaja a
una tensión más baja que la aplicada. Sin embargo, la
capacidad total obtenida es inferior a la de cualquiera de
ellos

40. Asociación en Paralelo
• Con esta acoplamiento, la tensión a la que quedan
sometidos todos los condensadores es la misma y
coincide con la aplicada al conjunto. La capacidad
aumenta cuando de les conectan paralelo.

41. Ejercicios
• Se conectan en serie tres condensadores de 4μF, 8μF y de
12μF a un fuente de alimentación de 100V en C.C.
Calcular la capacidad conseguida por el conjunto, así
como la tensión a la que trabaja cada uno de los
condensadores.
• Se acoplan en paralelo tres condensadores de 4μF, 8μF y
de 12μF a un fuente de alimentación de 100V en C.C.
Calcular la capacidad conseguida por el conjunto, así
como la tensión a la que trabaja cada uno de los
condensadores.

42. Ejercicios
• Calcular la carga eléctrica que almacena un condensador de
200nF cuando es sometido a las siguientes tensiones: 10V,
100V y 1000V
• ¿Que espesor deberá tener el dieléctrico de un condensador
plano de aire para conseguir una capacidad de 1pF, si posee
armaduras de 10 cm2?
• ¿Cuales son las características que hay que conocer para
definir un condensador concreto?
• ¿Qué ocurre si en un circuito de una lámpara alimentada por
una fuente de alimentación de C.C. Intercalamos en serie un
condensador?
• ¿Qué ventajas y que inconvenientes conlleva el uso de
condensadores electrolíticos?

43. Inductancias
• A las inductancias las conocemos por el
nombre común de bobinas.
• Son componentes pasivos de dos terminales
que generan un flujo magnético cuando se
hacen circular por ellas una corriente
eléctrica.
• Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre
un núcleo de material ferromagnético o al
aire.

44. Tipos de Bobinas Simbología
1. Bobina 2. Inductancia 3. Bobina con tomas fijas
4. Bobina con núcleo
ferromagnético
5. Bobina con núcleo de
ferroxcube
6. Bobina
blindada
7. Bobina electroimán 8. Bobina ajustable 9. Bobina variable

45. Autoinducción. Bobinas
• Significa inducirse a si misma una f.e.m. Cuando
por una bobina circula una corriente eléctrica que
es variable.
• Ejemplo: ¿Has notado alguna vez al abrir los
interruptores aparecen unas chispas de ruptura
entre los contactos?
Este fenómeno es debido a la autoinducción y
aparece en mayor grado cuando en el circuito
que se va a cortar existen conectados receptores
con bobinas como motores, transformadores,
etc.

46. Coeficiente de Autoinducción
• La f.e.m. de autoinducción de una bobina
depende de la rapidez con que cambia el flujo en
la misma, es decir:
eauto= Φ / t
• El coeficiente de autoinducción nos dice la
capacidad que tiene una bobina de generarse a sí
misma f.e.m. de autoinducción; en otras
palabras, la capacidad de la bobina de generar
flujo magnético para una corriente determinada.
Φ = L I
L = coeficiente de autoinducción en Henrios (H)

47. Coeficiente de Autoinducción
• Sustituyendo:
Φ = L I en eauto= Φ / t
eauto= L I / t
• En esta expresión se puede apreciar como la
f.e.m. de autoinducción aumenta con el
coeficiente de autoinducción y con la rapidez
con que cambia la intensidad de corriente.
• Como ya estudiaremos el fenómeno de
autoinducción tiene especial importancia el
los circuitos sometidos a corrientes alternas.

48. Coeficiente de Autoinducción
• Por ejemplo una bobina de una sola capa de
espiras y que el diámetro sea muy pequeño
con respecto a su longitud su inductancia es:
• N= Número de espiras
• µ= Permeabilidad magnética del núcleo (del
aire por una relativa del material) µ=µa·µr
• l= Longitud de la bobina
• A= Area transversal del núcleo

49. Tipos de 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 fuelle.
• Se utiliza en frecuencias elevadas.
• 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 ser cilíndrico.

50. Fijas Con núcleo de aire
• Estas bobinas pueden tener tomas intermedias, en este
caso se pueden considerar como 2 o más bobinas
arrolladas sobre un mismo soporte y conectadas en serie.
Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas

51. Tipos de Bobinas
• 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.

52. Fijas Con núcleo Sólido
• Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se
desean eliminar son bajas se utilizan núcleos parecidos a los de los
transformadores (en fuentes de alimentación sobre todo).
Bobina de ferrita Bobinas con núcleo toroidal

53. Bobinas Variables
• También se fabrican bobinas ajustables.
• Normalmente la variación de inductancia se
produce por desplazamiento del núcleo.
• Las bobinas blindadas pueden ser variables
o fijas, consisten encerrar la bobina dentro
de una cubierta metálica cilíndrica o
cuadrada, cuya misión es limitar el flujo
electromagnético creado por la propia
bobina y que puede afectar negativamente a
los componentes cercanos a la misma.