Condensadores y bobinas. Funcionamientos y Construcción.

1. UNIVERSIDAD "FERMÍN TORO"
SISTEMA INTERACTIVO DE EDUCACIÓN A DISTANCIA. SAIA
ESCUELA DE INGENIERÍA
CABUDARE
Apellido y Nombre: Pérez G. José G. C.I.18884212
Asignatura: Circuitos Eléctricos I
Nombre del Profesor: José Morillo
Fecha: 28 de noviembre de 2015
CIRCUITOS ELÉCTRICOS I
CONDENSADORES Y BOBINAS

2. HISTORIA
• El 29 de agosto de 1831, Michael Faraday, gran químico y físico inglés
descubrió la inducción electromagnética, cuando observó que moviendo un
imán a través de una bobina de alambre de cobre, se originaba una corriente
eléctrica que fluía por el alambre.
• Este experimento originó una serie de conclusiones que llevaba a Faraday al
descubrimiento de campos electromagnéticos, los cuales fluyen por los
inductores o bobinas que son tan útiles hoy en la fabricación de
transformadores y motores eléctricos.
• En el siguiente trabajo, se desarrollan dos elementos sumamente
importantes en lo que respecta al almacenamiento de energía de pequeñas y
grandes masas. Tal como es la función de carga y descarga de un
condensador, el inductor o bobina es capaz de recuperar energía
“concatenada” dentro de la superficie de los alambres que esta contiene.
• O como es la de una bobina en un transformador creando campos
magnéticos que facilitan el traspaso de energía eléctrica de un polo al otro.
Las características de esos tan importantes dos componentes se explicaran
detalladamente en este trabajo.

3. Condensador Eléctrico
Un condensador eléctrico es un dispositivo de dos terminales que consiste
en dos cuerpos conductores separados por un material no conductor. Tal
material no conductor se conoce como aislante o dieléctrico. A causa del
dieléctrico, las cargas no pueden moverse de un cuerpo conductor al otro
dentro del dispositivo. Por tanto, éstas pueden transportarse entre los
cuerpos conductores vía sistema de circuitos externos conectados a las
terminales del capacitor. Los cuerpos conductores son cuerpos planos y
rectangulares que están separados por un material dieléctrico.

4. CLASIFICACIÓN DE LOS CONDENSADORES
Los condensadores se clasifican en dos grandes grupos: fijos, si
mantienen constante el valor de su capacidad y variable, cuando se
pueden cambiar entre ciertos límites, mediante el movimiento de ejes.
Los condensadores fijos son componentes pasivos de dos terminales.
Se clasifican según el dieléctrico colocado entre sus armaduras. Entre
otro tenemos los condensadores de papel, cerámicos, plásticos y
electrolíticos.

5. La capacidad o capacitancia de un
condensador
La capacidad o capacitancia de un condensador es la magnitud medida por la
relación entre la carga en cualquiera de los conductores la diferencia de
potencial entre ellos.
La expresión matemática de esta definición se escribe así:
C: capacidad del condensador.
V: Diferencia de potencial entre las placas.
q: Carga de una de las placas.

6. ¿Cómo almacena la Carga el Condensador?
Para almacenar la carga eléctrica, utiliza dos placas o superficies
conductoras en forma de láminas separadas por un material dieléctrico
(aislante). Estas placas son las que se cargarán eléctricamente cuando
lo conectemos a una batería o a una fuente de tensión. Las placas se
cargarán con la misma cantidad de carga (q) pero con distintos signos
(una + y la otra -). Una vez cargado ya tenemos entre las dos placas una
d.d.p o tensión, y estará preparado para soltar esta carga cuando lo
conectemos a un receptor de salida.

7. ¿Qué pasa una vez que el condensador está
cargado completamente?
Una vez que el condensador se ha cargado, ya no necesita más carga de
la batería y por lo tanto se comportaría como un interruptor abierto.
entre los dos extremos del condensador tendríamos una d.d.p, la del
condensador, pero no habría circulación de corriente a través de él, es
decir la I por el condensador será 0 amperios, pero si tendrá voltaje.

8. Comportamiento en corriente continua
Un condensador real en CC (DC en inglés) se comporta
prácticamente como uno ideal, es decir, como un circuito abierto.
Esto es así en régimen permanente ya que en régimen
transitorio, esto es, al conectar o desconectar un circuito con
condensador, suceden fenómenos eléctricos transitorios que
inciden sobre la d.d.p.

9. Comportamiento en corriente alterna
En CA, un condensador ideal ofrece una resistencia al paso de
la corriente que recibe el nombre de reactancia capacitiva, XC,
cuyo valor viene dado por la inversa del producto de la pulsación
() por la capacidad, C:

10. Aplicaciones en la ingeniería
Los condensadores suelen usarse para:
• Baterías, por su cualidad de almacenar energía.
• Memorias, por la misma cualidad.
• Filtros.
• Adaptación de impedancias, haciéndolas resonar a una
frecuencia dada con otros componentes.
• Demodular AM, junto con un diodo.
• El flash de las cámaras fotográficas.
• Tubos fluorescentes.
• Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión.

11. Bobinas
Un inductor, bobina o reactor es un componente pasivo de un circuito
eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena
energía en forma de campo magnético.
A diferencia del condensador, la bobina por su forma (espiras de
alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético.
Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un
campo magnético generado por la mencionada corriente, siendo el
sentido de flujo del campo magnético el que establece la ley de la
mano derecha. Al estar la bobina hecha de espiras de cable, el campo
magnético circula por el centro de la bobina y cierra su camino por su
parte exterior.

12. Una característica interesante de las bobinas es que se oponen a los
cambios bruscos de la corriente que circula por ellas. Esto significa que a la
hora de modificar la corriente que circula por ellas (ejemplo: ser conectada y
desconectada a una fuente de poder), esta tratará de mantener su condición
anterior.
Las bobinas se miden en Henrios (H.), pudiendo encontrarse bobinas que
se miden en miliHenrios (mH). El valor que tiene una bobina depende de:
• El número de espiras que tenga la bobina (a más vueltas mayor
inductancia, o sea mayor valor en Henrios).
• El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea
mayor valor en Henrios).
• La longitud del cable de que está hecha la bobina.
• El tipo de material de que esta hecho el núcleo si es que lo tiene

13. ¿Qué aplicaciones tiene una bobina?
• Una de la aplicaciones más comunes de las bobinas y que forma parte de
nuestra vida diaria es las bobinas que se encuentran en los
transformadores para reducir o elevar el Voltaje.
• En los sistemas de iluminación con tubos fluorescentes existe un elemento
adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama reactor
• En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar
componentes de corriente alterna y solo obtener corriente continua en la
salida.

14. Construcción de las Bobinas
Un inductor está constituido normalmente por una bobina de conductor,
típicamente alambre o hilo de cobre esmaltado. Existen inductores con
núcleo de aire o con núcleo hecho de material ferroso (por ejemplo, acero
magnético), para incrementar su capacidad de magnetismo.
Los inductores también pueden estar construidos en circuitos integrados,
usando el mismo proceso utilizado para realizar microprocesadores. En estos
casos se usa, comúnmente, el aluminio como material conductor. Sin
embargo, es raro que se construyan inductores dentro de los circuitos
integrados; es mucho más práctico usar un circuito llamado "girador" que,
mediante un amplificador operacional, hace que un condensador se
comporte como si fuese un inductor.

15. El inductor consta de las siguientes partes:
Devanado inductor: Es el conjunto de espiras destinado a producir el
flujo magnético, al ser recorrido por la corriente eléctrica.
Culata: Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por
devanados, y destinada a unir los polos de la máquina.
Pieza polar: Es la parte del circuito magnético situada entre la culata y
el entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar.
Núcleo: Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado
inductor.
Expansión polar: Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que
bordea al entrehierro.

16. El inductor consta de las siguientes partes:
• Polo auxiliar o de conmutación: Es un polo magnético suplementario,
provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutación.
Suelen emplearse en las máquinas de mediana y gran potencia.
También pueden fabricarse pequeños inductores, que se usan para
frecuencias muy altas, con un conductor pasando a través de un
cilindro de ferrita o granulado.

17. Funcionamiento de una bobina
Sea una bobina o solenoide de longitud l, sección S y de un número de
espiras N, por el que circula una corriente eléctrica i(t).
Aplicando la Ley de Biot-Savart que relaciona la inducción magnética,
B(t), con la causa que la produce, es decir, la corriente i(t) que circula
por el solenoide, se obtiene que el flujo magnético Φ(t) que abarca es
igual a:

18. Funcionamiento de una bobina
Si el flujo magnético es variable en el tiempo, se genera en cada espira,
según la Ley de Faraday, una fuerza electromotriz (f.e.m.) de
autoinducción que, según la Ley de Lenz, tiende a oponerse a la causa
que la produce, es decir, a la variación de la corriente eléctrica que
genera dicho flujo magnético. Por esta razón suele llamarse fuerza
contraelectromotriz. Ésta tiene el valor:

19. Aplicaciones de las bobinas
electromagnéticas
El principio de funcionamiento de una bobina electromagnética es el
siguiente: al circular por ella una corriente eléctrica se genera a su
alrededor un campo magnético. Y la inversa: si hacemos que un
campo magnético se mueva a través de la bobina se genera en ella
una tensión eléctrica. Bajo estos dos efectos las aplicaciones
son múltiples:

20. Aplicaciones de las bobinas
electromagnéticas
Timbre
Una bobina por la que circula una corriente alterna hace moverse
alternativamente a un lado y a otro gracias al campo magnético
generado una paleta que golpea una campana.

21. Aplicaciones de las bobinas
electromagnéticas
Electroválvula
• Una bobina de tipo solenoide abre o cierra mediante atracción
magnética una válvula que controla el paso de un fluido. Típicamente
la válvula se mantiene cerrada por la acción de un muelle, al aplicar
corriente al solenoide la abre venciendo la fuerza del muelle y
dejando pasar el fluido.

22. Aplicaciones de las bobinas
electromagnéticas
Rele / Contactór
• Interruptor controlado eléctricamente. Una bobina por la que circula
una corriente genera un campo magnético que mueve un elemento
ferromagnético que a su vez abre o cierra un interruptor eléctrico.
Relés y contactores están presentes en todos los automatismos
eléctricos.

23. Aplicaciones de las bobinas
electromagnéticas
Motor eléctrico / Generador
• Mediante campos magnéticos generados por bobinas se transforma
energía eléctrica en movimiento rotatorio de un eje. Y a la inversa, el
movimiento rotatorio de un eje genera energía eléctrica en las
bobinas al hacer pasar un campo magnético a través de las mismas.

24. Aplicaciones de las bobinas
electromagnéticas
Bobina de ignición
• Formado por dos bobinas, su función es muy similar al de un
transformador. Es el elemento encargado de generar la alta tensión,
con la cual se va a alimentar a la bujía en motores de combustión.

25. Aplicaciones de las bobinas
electromagnéticas
Interruptor Diferencial
• Dos bobinas colocadas en serie producen un campo magnético
opuesto, si la corriente que circula por las bobinas no es igual (lo cual
detecta una fuga de corriente en el circuito) las fuerzas se
descompensan y se abre el interruptor.

26. Aplicaciones de las bobinas
electromagnéticas
Sensor inductivo
• Una bobina detecta el paso de un elemento ferromagnético por sus
proximidades generando una tensión eléctrica en sus extremos. Muy
usados en automóvil y todo tipo de maquinaria ya que al no tener
partes móviles nos sufren desgaste.