miércoles, 3 de noviembre de 2010

Equipo

- Renata Escalante
- Norma Espinoza
- Gabriel Montaño
- Sarai Ochoa
- Fabiola Rivera
- Ana Julia Rodriguez


Condensador Variable

Un condensador variable es un condensador cuya capacidad puede ser modificada intencionalmente de forma mecánica o electrónica. Son condensadores provistos de un mecanismo tal que, o bien tienen una capacidad ajustable entre diversos valores a elegir, o bien tienen una capacidad variable dentro de grandes límites.

Los primeros se llaman trimmers y los segundos condensadores de sincronización, y son muy utilizados en receptores de radio, TV, etcétera, para igualar la impedancia en los sintonizadores de las antenas y fijar la frecuencia de resonancia para sintonizar la radio.



Condensador variable.


Diversos tipos de condensadores variables.

Variables mecánicamente

La distancia entre las placas, o la cantidad de área de la superficie de la lámina que coincide, puede ser cambiada. La forma más común dispone un grupo de láminas semicirculares de metal en un eje rotatorio (“rotor”) ubicándose en los huecos existentes en una serie de láminas estacionarias (estátor) para que el área de solapamiento pueda cambiarse girando el eje. Se pueden usar como material dieléctrico láminas de plástico o de aire. Dependiendo de la forma de las placas rotatorias, se pueden crear varias funciones de capacidad según el ángulo, por ejemplo para obtener una escala de frecuencia lineal. Varios tipos de mecanismos de reducción de marchas se usan habitualmente para conseguir un control de sintonía más fino, por ejemplo para extender la variación de capacidad por un ángulo mayor, a menudo varias vueltas.

Los condensadores más baratos se construyen a partir de aluminio capeado y láminas de plástico que se prensan conjuntamente de forma variable usando un tornillo. Sin embargo, estos llamados "apretados" (squeezers) no pueden proporcionar una capacitancia estable ni reproducible. También se usa una variante de esta estructura que se podría llamar "deslizador" y permite cambiar el área de solapamiento entre placas mediante el movimiento lineal de un conjunto de placas. Esto tiene numerosas ventajas prácticas en construcciones caseras o provisionales y se pueden encontrar en antenas de bucle resonante o radios de cristal. Los condensadores variables pequeños accionados por destornillador (por ejemplo, para establecer de forma precisa la frecuencia de resonancia en fábrica y que no se vuelva a ajustar) se llaman condensadores de ajuste de aire. Además de aire y plástico, estos condensadores pueden construirse usando un dieléctrico cerámico.

Tipos de condensadores Variables mecánicamente


Secciones Múltiples


A menudo, se fijan las múltiples secciones del estator/rotor una detrás de otra sobre el mismo eje, lo que permite que varios circuitos de sintonización se puedan regular usando el mismo control, por ejemplo un preselector, un filtro de entrada y el correspondiente oscilador de un circuito receptor. Las secciones pueden tener la misma u otra capacidad nominal, por ejemplo 2 x 330 pF para un filtro de AM y un oscilador, y 3 x 45 pF para dos filtros y un oscilador en la sección FM del mismo receptor. Los condensadores con múltiples secciones incluyen a menudo condensadores de ajuste de aire en paralelo a las secciones variables, usadas para regular todos los circuitos de sintonización a la misma frecuencia.

Mariposa


Un condensador de mariposa es un tipo de condensador variable con dos conjuntos independientes de placas de estator enfrentadas, y un rotor en forma de mariposa, colocado de forma que al girar el rotor varíen por igual las capacidades entre el rotor y el estator. Los condensadores de mariposa se usan en circuitos de sintonización simétricos, por ejemplo fases de amplificadores RF de potencia en configuración empujar-tirar o sintonizadores de antena simétricos donde el rotor necesite ser “enfriado”, como al conectarlo a un RF (pero no necesariamente DC) potencial de tierra.

Mientras el pico de corriente RF fluye normalmente de un estator al otro sin pasar por los contactos absorbentes, los condensadores en mariposa pueden soportar corrientes RF de gran resonancia, por ejemplo antenas de cuadro de campo magnético.

En un condensador de mariposa, los estatores y cada mitad del rotor puede cubrir solamente un ángulo máximo de 90º ya que debe de haber una posición sin solapamiento entre rotor y estator correspondiente a la capacidad mínima, por lo que un giro de sólo 90º cubre el rango entero de capacidades.

Estátor fraccionado


El condensador variable de estator fraccionado está estrechamente relacionado y no tiene la limitación del ángulo de 90º ya que usa dos paquetes separados de electrodos de rotor dispuestos axialmente uno detrás de otro. En cambio, en un condensador con varias secciones, las placas del rotor de un condensador de estator fraccionado se montan en caras opuestas del eje del rotor. Un condensador de estator fraccionado se beneficia de electrodos más grandes comparado con un condensador de mariposa, así como también de un ángulo de rotación de hasta 180º, mientras que la separación de las placas del rotor provoca algunas pérdidas ya que la corriente RF tiene que atravesar el eje del rotor en lugar de circular directamente a través de cada aspa del rotor.

Diferencial


Los condensadores de diferencial variable también tienen dos estatores independientes, pero a diferencia del condensador de mariposa donde las capacidades en ambas caras se incrementan por igual mientras el rotor gira, en un condensador de diferencial variable la capacidad de uno de los sectores se incrementará mientras la otra disminuirá, manteniendo constante la capacidad estator a estator. Por tanto, los condensadores de diferencial variable pueden usarse en circuitos de capacidad potenciométricos.

Electrónicamente variables

El grosor de la capa reductora de un diodo semiconductor polarizado de forma invesa con el voltaje DC aplicado a través del diodo. Cualquier diodo muestra este efecto (incluyendo uniones p/n) en transistores), pero los dispositivos vendidos específicamente como diodos de capacitancia variable (también llamados varactores) están diseñados con una gran área de unión y un perfil de dopaje específicamente diseñado para maximizar la capacitancia. Su uso está limitado a bajas amplitudes de señal para evitar obvias distorsiones mientras que la capacitancia se vería afectada por el cambio en el voltaje de la señal, impidiendo su uso en las fases de entrada de los receptores de comunicaciones RF de alta calidad, donde añadirían niveles inaceptables de intermodulación. En frecuencias VHF y UHF, por ejemplo en radio FM o sintonizadores de televisión, el rango dinámico está limitado por el ruido en vez de por los grandes requisitos de manejo de señales, y los varactores se usan comúnmente en el recorrido de la señal.

Los varactores se usan para modular la frecuencia en osciladores y para hacer osciladores de alta frecuencia controlados por voltaje (VCOs), el componente del núcleo en sintetizadores de frecuencia PLL que son omnipresentes en los equipamientos de comunicaciones modernos. En el fondo Un oscilador de radio frecuencia,un sistma de control electrónico industrial basa su cometido en ala inducción de cargas electricas para variar parametros establecidos

Transductores

La capacidad de los varactores se usa a veces para convertir un fenómeno físico en señales eléctricas.

• En un micrófono condensador, el diafragma actúa como una placa de un condensador y las vibraciones producen cambios en la distancia entre el diafragma y la placa fija, cambiando el voltaje existente entre las placas del condensador.
• Algunos tipos de sensores industriales utilizan un condensador como elemento para convertir cantidades físicas, como presión, desplazamiento o humedad relativa en una señal eléctrica como objeto de medida.
• Los sensores capacitativos se pueden usar también en lugar de interruptores, por ejemplo en teclados de ordenadores o en botones táctiles de ascensores que no tienen partes móviles.

Farad

Se denomina faradio o farad (símbolo F), en honor a Michael Faraday, a la unidad de capacidad eléctrica del Sistema internacional de unidades (SI).

Un faradio es la capacidad de un condensador entre cuyas armaduras aparece una diferencia de potencial eléctrico de 1 voltio (1 V) cuando está cargado de una cantidad de electricidad igual a un culombio (1 C).

En electrotecnia mide más específicamente la capacidad de un condensador o un sistema de conductores, es decir, la carga que puede almacenar cuando se le aplica una tensión.


No debe confundirse con el faraday (unidad), que es una antigua unidad de carga eléctrica equivalente a la constante de Faraday.

Permitividad

La permitividad (o impropiamente constante dieléctrica) es una constante física que describe cómo un campo eléctrico afecta y es afectado por un medio. La permitividad del vacío es 8,8541878176x10-12 F/m.

La permitividad está determinada por la tendencia de un material a polarizarse ante la aplicación de un campo eléctrico y de esa forma anular parcialmente el campo interno del material. Está directamente relacionada con la susceptibilidad eléctrica. Por ejemplo, en un condensador una alta permitividad hace que la misma cantidad de carga eléctrica se almacene con un campo eléctrico menor y, por ende, a un potencial menor, llevando a una mayor capacitancia del mismo.

En electromagnetismo se define un campo de desplazamiento eléctrico D, que representa cómo un campo eléctrico E influirá la organización de las cargas eléctricas en el medio, por ejemplo, redistribución de cargas y reorientación de dipolos eléctricos. La relación de ambos campos (para medios lineales) con la permitividad es

donde ε es un escalar si el medio es isótropo o una matriz de 3 por 3 en otros casos.

La permitividad, tomada en función de la frecuencia, puede tomar valores reales o complejos. Generalmente no es una constante ya que puede variar con la posición en el medio, la frecuencia del campo aplicado, la humedad o la temperatura, entre otros parámetros. En un medio no lineal, la permitividad puede depender de la magnitud del campo eléctrico.

La unidad de medida en el Sistema Internacional es el faradio por metro (F/m). El campo de desplazamiento D se mide en culombios por metro cuadrado (C/m2), mientras que el campo eléctrico E se mide en voltios por metro (V/m).

D y E representan el mismo fenómeno, la interacción entre objetos cargados. D está relacionado con las densidades de carga asociada a esta interacción. E se relaciona con las fuerzas y diferencias de potencial involucradas. La permitividad del vacío , es el factor de escala que relaciona los valores de D y E en ese medio. es igual a 8.8541878176...×10-12 F/m. Las unidades de en el Sistema Internacional de Unidades es farad por metro (F/m). En el Sistema Internacional de Unidades, la fuerza se mide en newtons (N), la carga en coulombs (C), la distancia en metros (m), y la energía en julios (J). Como en todas las ecuaciones que describen fenómenos físicos, usar un sistema consistente de unidades es esencial.

Dielectrico

Se denomina dieléctricos a los materiales que no conducen la electricidad, por lo que se pueden utilizar como aislantes eléctricos.

Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita.

Aplicaciones

Los dieléctricos se utilizan en la fabricación de condensadores, para que las cargas reaccionen. Cada material dieléctrico posee una constante dieléctrica k. Tenemos k para los siguientes dieléctricos:
Vacío tiene k = 1;
Aire (seco) tiene k = 1,00059;
Teflón tiene k = 2,1;
Nylon tiene k = 3,4;
Papel tiene k = 3,7;
Agua tiene k = 80.

Los dieléctricos más utilizados son el aire, el papel y la goma. La introducción de un dieléctrico en un condensador aislado de una batería, tiene las siguientes consecuencias:

§         Disminuye el campo eléctrico entre las placas del condensador.
§         Disminuye la diferencia de potencial entre las placas del condensador, en una relación Vi/k.
§         Aumenta la diferencia de potencial máxima que el condensador es capaz de resistir sin que salte una chispa entre las placas (ruptura dieléctrica).
§         Aumento por tanto de la capacidad eléctrica del condensador en k veces.
§         La carga no se ve afectada, ya que permanece la misma que ha sido cargada cuando el condensador estuvo sometido a un voltaje.

Normalmente un dieléctrico se vuelve conductor cuando se sobrepasa el campo de ruptura del dieléctrico. Esta tensión máxima se denomina rigidez dieléctrica. Es decir, si aumentamos mucho el campo eléctrico que pasa por el dieléctrico convertiremos dicho material en un conductor.

Tenemos que la capacitancia con un dieléctrico llenando todo el interior del condensador esta dado: C = kEoA / d (Donde Eo es la permitividad eléctrica del vacio).

Capacitancia

Cargar eléctricamente un conductor es una acción semejante ala de llenar de aire un tanque de acero. Si aumentamos la cantidad de aire que se quiere introducir se aumenta la presión del aire en el tanque y por consecuencia cuesta mas trabajo que entre más aire. En los conductores eléctricos sucede algo parecido: si le transferimos mas carga Q al conductor, el potencial del elemento se vuelve más alto, lo que dificulta pasarle mas carga.



La razón entre la cantidad de carga Q y el potencial V producido será constante para cierto elemento conductor. Esta razón es la capacidad de un conductor para almacenar carga.

Definición
A esta relación se le llama Capacitancia y esta dada por la siguiente ecuación:
C = Q/V
donde la unidad de medición será el coulomb por volt, que es el farad (F); sin embargo en ocasiones esta unidad es muy grande para las aplicaciones en los ejercicios por lo que se tomaran sus submúltiplos:
1 micro farad= 10 ^-6 F
1 nano faradio= 10 ^-9 F
1 pico faradio = 10 ^-12 F
En conclusión tomando la formula (C=Q/V) si un conductor tiene una capacitancia C de un farad, la transferencia de un coulomb de carga Q al conductor hará que su potencial V se eleve en un volt. La capacitancia de un conductor depende mucho de su tamaño y de su forma.




Condensador electrico

En electricidad y electrónica, un condensador (capacitor en inglés) es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separadas por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).

La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.

La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los condensadores, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en micro- µF = 10-6, nano- nF = 10-9 o pico- pF = 10-12 -faradios. Los condensadores obtenidos a partir de supercondensadores (EDLC) son la excepción. Están hechos de carbón activado para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las "placas". Así se consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno de estos condensadores se incorpora en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad de 1/3 de Faradio, haciendo innecesaria la pila. También se está utilizando en los prototipos de automóviles eléctricos.

El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente fórmula:


en donde:
C: Capacitancia
Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1.
V1V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.

Nótese que en la definición de capacidad es indiferente que se considere la carga de la placa positiva o la de la negativa, ya que aunque por convenio se suele considerar la carga de la placa positiva.


En cuanto al aspecto constructivo, tanto la forma de las placas o armaduras como la naturaleza del material dieléctrico son sumamente variables. Existen condensadores formados por placas, usualmente de aluminio, separadas por aire, materiales cerámicos, mica, poliéster, papel o por una capa de óxido de aluminio obtenido por medio de la electrólisis.