LABORATORIO DE FÍSICA II

domingo, 8 de abril de 2012

Divisores de Voltaje y de Corriente

Divisores de Voltaje y de Corriente

Divisor de Voltaje:

Un divisor de tensión es una configuración de circuito eléctrico que reparte la tensión de una fuente entre una o más impedancias conectadas en serie.

Divisor de Corriente:

Dos o más resistencias conectadas en paralelo forman un divisor de intensidad. De acuerdo con la primera ley de Kirchoff o ley de los nodos, la suma de las corrientes que entran en un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. Seleccionando valores adecuados de resistencias se puede dividir una corriente en los valores más pequeños que se deseen.

LINKS

http://www.youtube.com/watch?v=fEOPFNDVNKE

http://www.youtube.com/watch?v=lDnp-OzH6HI&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=yqVw85MH-WQ

http://www.youtube.com/watch?v=aBRNlFE7gXQ

http://www.youtube.com/watch?v=_YKsMBhBPQY

http://www.youtube.com/watch?v=Ycat_4eaGXM

http://www.youtube.com/watch?v=bWEI1MkNZiU

http://www.youtube.com/watch?v=cVtxJ1m-dww

http://www.youtube.com/watch?v=a4IrKcetos8

http://www.youtube.com/watch?v=BzAIsH8anSU

Condensadores

Condensadores

Definición

Un condensador, es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.

Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como capaz de almacenar la energía eléctrica que recibe durante la carga, a la vez que la cede de igual forma durante la descarga.

Usos

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.

Carga y Descarga

Al conectar un condensador en un circuito, la corriente empieza a circular por el mismo. A la vez, el condensador va acumulando carga entre sus placas. Cuando el condensador se encuentra totalmente cargado, deja de circular corriente por el circuito. Si se quita la fuente y se coloca el condensador y la resistencia en cortocircuito, la carga empieza a fluir de una de las placas del condensador a la otra a través de la resistencia, hasta que la carga es nula en las dos placas. En este caso, la corriente circulará en sentido contrario al que circulaba mientras el condensador se estaba cargando.

Carga: V(t)=V_º(1-e^{^-t/_RC}) Y I(t)=^v_º/_R e ^{^-t/_RC})

Descarga: V(t)=V_º e^{^-t/_RC}) y I(t)= - ^v_º/_R e ^{^-t/_RC})

En donde:

V(t) es la tensión en el condensador.

V₀ es la tensión de la fuente.

I(t) la intensidad de corriente que circula por el circuito.

LINKS

http://www.youtube.com/watch?v=JyBaQypRvII

http://www.youtube.com/watch?v=yzaDLoFDQoE

http://www.youtube.com/watch?v=h2t-KPEbFN8

http://www.youtube.com/watch?v=4toGYcxOjz8&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=vHVv3rs2FYA

http://www.youtube.com/watch?v=isy8RZ_vYB0&feature=relmfu

http://www.youtube.com/watch?v=SIDTNqozG7Y&feature=relmfu

http://www.youtube.com/watch?v=_AtcfyDDcuY&feature=relmfu

http://www.youtube.com/watch?v=pN4mwUM8Ulc&feature=relmfu

http://www.youtube.com/watch?v=t2W9lDzV8SQ&feature=relmfu

Transformadores

Transformadores

Definición

Se denomina transformador, a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado, fabricado bien sea de hierro dulce o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Funcionamiento

Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, circulará por éste una corriente alterna que creará a su vez un campo magnético variable. Este campo magnético variable originará, por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.

Tipos de Transformadores

Según sus aplicaciones

Transformador elevador/reductor de tensión: son empleados por empresas transportadoras eléctricas en las subestaciones de la red de transporte de energía eléctrica, con el fin de disminuir las pérdidas por efecto Joule.

Transformadores elevadores: este tipo de transformadores nos permiten, como su nombre lo dice elevar la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada.

Transformadores variables: también llamados "Variacs", toman una línea de tensión fija y proveen de tensión de salida variable ajustable, dentro de dos valores.

Transformador de aislamiento: proporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera que consigue una alimentación o señal "flotante".

Transformador de alimentación: pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo.

Transformador trifásico:

Transformador de pulsos: es un tipo especial de transformador con respuesta muy rápida destinado a funcionar en régimen de pulsos y además de muy versátil utilidad en cuanto al control de tensión 220 V.

Transformador de línea o Flyback: es un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con TRC para generar la alta tensión y la corriente para las bobinas de defleción horizontal.

Transformador diferencial de variación lineal: es un tipo de transformador eléctrico utilizado para medir desplazamientos lineales.

Transformador con diodo dividido: es un tipo de transformador de línea que incorpora el diodo rectificador para proporcionar la tensión continua de MAT directamente al tubo.

Transformador de impedancia: este tipo de transformador se emplea para adaptar antenas y líneas de transmisión y era imprescindible en los amplificadores de válvulas para adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces.

Estabilizador de tensión: es un tipo especial de transformador en el que el núcleo se satura cuando la tensión en el primario excede su valor nominal.

Transformador híbrido o bobina híbrida: es un transformador que funciona como una híbrida.

Balun: es muy utilizado como balum para transformar líneas equilibradas en no equilibradas y viceversa.

Transformador electrónico: está compuesto por un circuito electrónico que eleva la frecuencia de la corriente eléctrica que alimenta al transformador, de esta manera es posible reducir drásticamente su tamaño.

Transformador de frecuencia variable: son pequeños transformadores de núcleo de hierro, que funcionan en la banda de audiofrecuencias.

Transformadores de medida: entre los transformadores con fines especiales, los más importantes son los transformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y relés protectores en circuitos de alta tensión o de elevada corriente.

Según su construcción

Autotransformador: el primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo un bobinado único.

Transformador con núcleo toroidal: el núcleo consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario.

Transformador de grano orientado: el núcleo está formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre sí misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas habituales.

Transformador de núcleo de aire: en aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin núcleo o con un pequeño cilindro de ferrita que se introduce más o menos en el carrete, para ajustar su inductancia.

Transformador de núcleo envolvente: están provistos de núcleos de ferrita divididos en dos mitades que, como una concha, envuelven los bobinados.

Transformador piezoeléctrico: para ciertas aplicaciones han aparecido en el mercado transformadores que no están basados en el flujo magnético para transportar la energía entre el primario y el secundario, sino que se emplean vibraciones mecánicas en un cristal piezoeléctrico.

viernes, 30 de marzo de 2012

Potenciómetro

Definición:

Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie.

Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reostatos, que pueden disipar más potencia.

Clasificación y tipos de potenciómetro:

Según su aplicación se distinguen varios tipos:

Potenciómetros de mando: Son adecuados para su uso como elemento de control en los aparatos electrónicos. El usuario acciona sobre ellos para variar los parámetros normales de funcionamiento. Por ejemplo, el volumen de una radio.

Potenciómetros de ajuste: Controlan parámetros preajustados, normalmente en fábrica, que el usuario no suele tener que retocar, por lo que no suelen ser accesibles desde el exterior. Existen tanto encapsulados en plástico como sin cápsula, y se suelen distinguir potenciómetros de ajuste vertical, cuyo eje de giro es vertical, y potenciómetros de ajuste horizontal, con el eje de giro paralelo al circuito impreso.

Según la ley de variación de la resistencia:

Potenciómetros lineales: la resistencia es proporcional al ángulo de giro.
Logarítmicos. La resistencia depende logarítmicamente del ángulo de giro.
Senoidales. La resistencia es proporcional al seno del ángulo de giro. Dos potenciómetros senoidales solidarios y girados 90° proporcionan el seno y el coseno del ángulo de giro. Pueden tener topes de fin de carrera o no.
Potenciómetros multivuelta: Para un ajuste fino de la resistencia existen potenciómetros multivuelta, en los que el cursor va unido a un tornillo desmultiplicador, de modo que para completar el recorrido necesita varias vueltas del órgano de mando.

Tipos de potenciómetros de mando:

Potenciómetros rotatorios: se controlan girando su eje. Son los más habituales pues son de larga duración y ocupan poco espacio.
Potenciómetros deslizantes: la pista resistiva es recta, de modo que el recorrido del cursor también lo es. Han estado de moda hace unos años y se usa, sobre todo, en ecualizadores gráficos, pues la posición de sus cursores representa la respuesta del ecualizador. Son más frágiles que los rotatorios y ocupan más espacio. Además suelen ser más sensibles al polvo.
Potenciómetros múltiples: son varios potenciómetros con sus ejes coaxiales, de modo que ocupan muy poco espacio. Se utilizaban en instrumentación, autorradios.

Potenciómetros digitales

Se llama potenciómetro digital a un circuito integrado cuyo funcionamiento simula el de un potenciómetro Analógico. Se componen de un divisor resistivo de n+1 resistencias, con sus n puntos intermedios conectados a un multiplexor analógico que selecciona la salida. Se manejan a través de una interfaz serie . Suelen tener una tolerancia en torno al 20% y a esto hay que añadirle la resistencia debida a los switches internos, conocida como Rwiper.

Reóstatos

Son otro tipo de resistencias variables pero se diferencian entre sí por la forma en que se conectan. El reóstato va conectado en serie con el circuito y se debe tener cuidado de que su valor sea el adecuado para soportar la corriente que va a circular por él.

Los potenciómetros están conectados en paralelo al circuito y se comportan como un divisor de tensión.

LINKS

http://www.youtube.com/watch?v=dR_MP5LouZo

http://www.youtube.com/watch?v=x4I_i2P4QTg

http://www.youtube.com/watch?v=rATWYa3T03A

http://www.youtube.com/watch?v=g419iNAIphM

http://www.youtube.com/watch?v=_ieH6YD4nxk

http://www.youtube.com/watch?v=zHdqkApkhPU

http://www.youtube.com/watch?v=svyU5hyRKJE&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=eZyYVbdOK_U&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=4fR-A4qkAPw

http://www.youtube.com/watch?v=uE3L-LN8Qss&feature=related

viernes, 17 de febrero de 2012

Diodos y Circuitos Electrónicos

Circuitos Electrónicos

Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

Diodos

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con doselectrodos: una lámina como ánodo y un cátodo.

Circuito de LED

En electrónica, un circuito de LED es un circuito eléctrico utilizado para alimentar un diodo emisor de luz,, o LED por sus siglas en inglés. El LED usualmente tiene un voltaje alimentación específico y para determinar el valor de la esistencia que se debe utilizar para establecer la corriente del circuito se utiliza la ley de Ohm.
Un diodo del tipo LED tiene una vida útil de 80 000 a 100 000 horas antes de que su brillo se empiece a atenuar, para que esto sea posible se requiere que el voltaje aplicado sea el apropiado. Un voltaje muy alto puede provocar que el LED se queme, así como la falta de una resistencia adecuada en el circuito.

Este circuito está compuesto en su forma más simple por una fuente de alimentación (de corriente continua), un LED (el ánodo es generalmente la pata más larga) y una resistencia. Estos tres componentes son conectados en serie, la terminal positiva de la fuente de poder se conecta al ánodo del diodo, el cátodo del diodo se conecta a una de las patas de la resistencia y la otra se conecta al terminal negativo de la fuente de alimentación.

domingo, 29 de enero de 2012

Ley de Ohm

Ley de Ohm

La ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la conductancia eléctrica, que es inversa a la resistencia eléctrica.

La ecuación matemática que describe esta relación es:

$I= {G} \cdot {V} = \frac{V}{R}$

donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios, G es la conductancia en siemens y R es la resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es constante, independientemente de la corriente.

Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuación un poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados experimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm.

Resistencia Eléctrica

La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente.

Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio(Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.

La resistencia de cualquier objeto depende únicamente de su geometría y de su resistividad, por geometría se entiende a la longitud y el área del objeto mientras que la resistividad es un parámetro que depende del material del objeto y de la temperatura a la cual se encuentra sometido. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es un valor que se mantendrá constante. Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la caída de tensión y la corriente en dicha resistencia, así:

$R = {V \over I}$

Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superonductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.

Cada resistencia posee un valor independiente y este se puede calcular siguiendo la tabla que se muestra a continuación en donde cada color tiene un valor numérico:

Circuitos

Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito eléctrico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

Partes de los Circuitos:

Componente: Un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una carga. En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y fuentes.
Nodo: Punto de un circuito donde concurren varios conductores distintos. A, B, D, E son nodos. Nótese que C no es considerado como un nodo puesto que es el mismo nodo A al no existir entre ellos diferencia de potencial o tener tensión 0 (V_A - V_C = 0).
Rama: Conjunto de todos los elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 se hallan siete ramales: AB por la fuente, AB por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal sólo puede circular una corriente.
Malla: Un grupo de ramas que están unidas en una red y que a su vez forman un lazo.
Fuente: Componente que se encarga de transformar algún tipo de energía en energía eléctrica. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes, una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
Conductor: Comúnmente llamado cable; es un hilo de resistencia despreciable (idealmente cero) que une los elementos para formar el circuito.

Leyes de los Circuitos

Existen unas leyes fundamentales que rigen a cualquier circuito eléctrico. Estas son:

Ley de corriente de Kirchhoff: La suma de las corrientes que entran por un nodo deben ser igual a la suma de las corrientes que salen por ese nodo.
Ley de tensiones de Kirchhoff: La suma de las tensiones en un lazo debe ser 0.
Ley de Ohm: La tensión en una resistencia es igual al producto del valor dicha resistencia por la corriente que fluye a través de ella.
Teorema de Norton: Cualquier red que tenga una fuente de tensión o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de corriente en paralelo con una resistencia.
Teorema de Thévenin: Cualquier red que tenga una fuente de tensión o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de tensión en serie con una resistencia.

Si el circuito eléctrico tiene componentes no lineales y reactivos, pueden necesitarse otras leyes mucho más complejas. Al aplicar estas leyes o teoremas se producirán un sistema de ecuaciones lineales que pueden ser resueltas manualmente o por computadora.

Tipos de Circuitos

Circuito en Serie:

Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente.

Siguiendo un símil hidráulico, dos depósitos de agua se conectarán en serie si la salida del primero se conecta a la entrada del segundo. Una batería eléctrica suele estar formada por varias pilas eléctricas conectadas en serie, para alcanzar así el voltaje que se precise.

Para Generadores:

${V_{T}} = {V_1} + {V_2} + ... + {V_n}\,$

${I_{T}} = {I_1} = {I_2} = ... = {I_n}\,$

Para Resistencias

${R_{T}} = {R_1} + {R_2} + ... + {R_n}\,$

Para Condensadores

${1 \over C_{T}} = {1 \over C_1} + {1 \over C_2} + ... + {1 \over C_n}\,$

Circuito en Paralelo:

El circuito eléctrico en paralelo es una conexión donde los puertos de entrada de todos los dispositivos (generadores, condensadores, resistencias) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.

Siguiendo un símil hidráulico, dos tinacos de agua conectados en paralelo tendrán una entrada común que alimentará simultáneamente a ambos, así como una salida común que drenará a ambos a la vez. Las bombillas de iluminación de una casa forman un circuito en paralelo.

En función de los dispositivos conectados en paralelo, el valor total o equivalente se obtiene con las siguientes expresiones: