Elementos en los circuitos
Los elementos en los circuitos dictan las diversas funciones que puede realizar un aparato eléctrico mediante su hardware.
facultad de ingeniería · telecomunicaciones
mié. 03 de mar. 2021
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En términos generales, un 100% de los aparatos electrónicos que utilizamos en nuestro día a día está compuesto por sistemas conectados. Estos sistemas son llamados circuitos, y hacen parte del correcto funcionamiento de estos aparatos electrónicos y de las funciones que los mismos nos ofrecen. Los profesionales de ingeniería en ciertas áreas se especializan con el fin de descubrir nuevos sistemas mediante la formación de circuitos. Por esta razón, los elementos en los circuitos se hacen importantes como un conocimiento completo para los profesionales dedicados a esta labor.

Elementos activos y pasivos

Los elementos activos son denominados fuentes o generadores. Estos se encargan de suministrar energía eléctrica al circuito. Los dos modelos empleados son: generadores de corriente y generadores de tensión, los cuales pueden ser tanto independientes como independientes y también en generadores ideales o reales. El generador de tensión ideal, es el elemento que proporciona energía eléctrica con una determinada tensión independiente de la corriente que pasa por él.

Por otro lado, el generador de corriente ideal es aquel elemento activo que proporciona energía con una determinada corriente independiente de la tensión en bornes. En estas fuentes descritas la tensión y la corriente tienen valores fijos no ajustables. En las fuentes o generadores dependientes (o generadores controlados) los valores de tensión y corriente no son fijos, sino que dependen de la tensión o corriente en otros puntos de la red.

Profundizando en los elementos pasivos, se definen como los componentes de un circuito que disipan o almacenan energía eléctrica y por tanto son los receptores o cargas de la red. Cada uno de ellos presenta propiedades que pueden darse en mayor o menor grado en el comportamiento de un componente de un circuito real.

Estas propiedades son disipación de energía eléctrica (resistencia), almacenamiento de energía en campos magnéticos (inducción) y almacenamiento de energía en campos eléctricos (capacidad). El término pasivo significa que los elementos no contienen fuentes y por ello no puede aparecer ni tensión ni corriente en sus terminales, si no es aplicada una fuente de energía externa. A continuación, se estudiarán los elementos pasivos.

Resistencias

Como ya se ha indicado anteriormente, la resistencia es un elemento pasivo del circuito, en el que se disipa energía eléctrica. La resistencia eléctrica es la oposición al paso de la corriente en un material. Cuando los electrones se mueven a través del conductor, chocan entre sí y con otras partículas, provocando que se dificulte el flujo de cargas y reducen su magnitud.

Es por ello que se puede afirmar también que, la resistencia de un conductor es una consecuencia de las colisiones aleatorias de los La resistencia eléctrica, se mide en ohms (Ω). Las resistencias pueden ser fijas o variables. Las fijas son las que presentan un valor óhmico que no se puede modificar. Las resistencias variables son aquellas que presentan un valor óhmico que se puede cambiar modificando la posición de un contacto deslizante.

Se comercializan en el mercado muchos tipos de resistencias, tanto fijas como variables y otras especiales que varían con la tensión, con la luz, con la temperatura. Las resistencias regulables de gran potencia se denominan reóstatos, las cuales pueden ser de arranque, de regulación y de carga. Las regulables de pequeña potencia se denominan potenciómetros. (Boylestad, 2011) La resistencia es dependiente de su longitud y la sección de un cuerpo.

La longitud es la distancia que la carga recorre en el conductor. La sección es el área de una superficie que es perpendicular a la dirección del campo eléctrico. La resistencia también depende del material de la que está construida. La resistencia R de un conductor de resistividad ρ (Ω * m), longitud l (m) y sección transversal uniforme S (m2 ).

Condensadores

El condensador es un el elemento del circuito capaz de almacenar energía eléctrica. Un condensador consiste en dos conductores separados por un dieléctrico. Un ejemplo de condensador, son dos placas metálicas en paralelo y separadas. En la separación existe un dieléctrico o aislante. Si se aplica una diferencia de potencial entre las placas u(t) se produce un campo eléctrico en el interior del condensador, lo que provoca una separación de las cargas q(t) que aparecen en las placas (iguales y de sentidos opuestos).

En un condensador, el valor de la carga almacenada q(t) es proporcional a la tensión aplicada u(t). Es decir: C es la capacidad del condensador y se mide en faradios (F). El valor de la capacidad de un condensador depende de sus dimensiones y de la permitividad ε del dieléctrico incluido entre las placas y su expresión para un condensador plano se define en la ecuación.

Mientras más grande sea la superficie de las placas, mayor será la superficie en la que la carga podrá ser almacenada, y por tanto será más grande la capacidad de almacenamiento del condensador. La capacidad es directamente proporcional a la superficie de cada placa paralela.

  • ε permitividad (F/m)
  • s superficie (m2)
  • d distancia entre placas (m)

Funcionamiento de los condensadores

Los condensadores se caracterizan en primer lugar por su capacidad. Existe una amplia gama de valores nominales de condensadores, pero el valor real depende de la tolerancia especificada por el fabricante. La tensión que puede aplicarse entre los terminales de un condensador sin que el dieléctrico se perfore es otro parámetro que se tiene en cuenta a la hora de caracterizarlo.

Dicha tensión, para un dieléctrico determinado, es dependiente de la distancia entre las placas. Debido a que la capacidad es inversamente proporcional a la distancia entre las placas, se hace más engorroso obtener condensadores de valores grandes de capacidad y de tensión simultáneamente En condensadores reales, el dieléctrico tiene una resistencia, aunque grande, finita, debido a esto, cuando se aplica una tensión entre las placas, circula una pequeña corriente entre las ellas.

Dicha resistencia es la resistencia de pérdidas del condensador, y la corriente, corriente de pérdidas. Este fenómeno se representa mediante un circuito equivalente. El dieléctrico en un condensador ideal es un aislante perfecto, tiene una resistencia infinita y la corriente que lo atraviesa es cero.

Los valores típicos de la resistencia de pérdidas pueden oscilar entre 1 MΩ y 100.000 MΩ. A partir de la definición de potencia, la potencia entrante en un condensador será: La energía almacenada en el condensador tendrá por valor: La potencia entrante en un condensador puede ser tanto positiva como negativa, teniendo en cuenta que depende de los valores de la tensión y de su derivada.

Es por ello que se afirma que un condensador puede tanto recibir potencia como entregarla. Por otro lado, la energía almacenada en el condensador siempre es mayor o igual a cero.

La ingeniería aplicada en los circuitos

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