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R e p ú b l i c a B o l i v a r i a n a d e V e n e z u e l a M i n i s t e r i o d e l P o d e r P o p u l a r p a r a l a E d u c a c i ó n I n s t i t u t o T e c n o l ó g i c o A n t o n i o J o s é d e S u c r e E x t e n s i ó n A n a c o - E d o A n z o á t e g u i
INFORME MEDICIONES
DE CAPACIDAD E
INDUCTANCIA
J o s é G u i l l e r m o G a r c í a
C. I : 2 8. 3 9 4. 7 2 9
E l e c t r ó n i c a
S a n J o s é d e G u a n i p a , 2 8 d e E n e r o d e 2 0 2 4
CAPACITOR: un capacitor o condensador eléctrico es un dispositivo que se utiliza para almacenar energía (carga eléctrica) en un campo eléctrico interno. Es un componente electrónico pasivo y su uso es frecuente tanto en circuitos electrónicos, como en los analógicos y digitales. Todo capacitor tiene la misma estructura básica: dos placas conductoras separadas por un dieléctrico aislante ubicado entre ambas. En ellas se almacena la carga de energía cuando fluye una corriente eléctrica y su dieléctrico debe ser de un material no conductor, como el plástico o la cerámica. Al colocar un capacitor o condensador eléctrico en un circuito que tiene una corriente activa, los electrones del lado negativo se acumulan en la placa que se encuentra más cercana a ellos. Cuando la placa ya no puede sostenerlos, pasan al dieléctrico y a la otra placa, por lo que los electrones son desplazados devuelta al circuito, a través de una descarga. Las placas conductoras del capacitor están conectadas a las terminales del elemento pasivo y el material dieléctrico o aislante se coloca entre ambas placas, las cuales almacenan la carga eléctrica hasta que se conecta una carga en el capacitor. La carga que almacena un condensador o capacitor es directamente proporcional al voltaje o la tensión aplicados. Asimismo, su capacidad es proporcional al área de la placa e inversamente proporcional a la distancia existente entre ambas placas. Otro factor importante de estos dispositivos es la capacitancia, es decir, la capacidad del componente para almacenar energía en forma de carga eléctrica. El valor de la capacitancia de un condensador eléctrico se mide en faradios y es la relación entre la carga eléctrica almacenada y la tensión (diferencia de potencial) entre ellos. Los parámetros básicos que tiene un condensador son su capacidad nominal, tolerancia de capacidad, voltaje nominal y pérdida dieléctrica. PUENTE DE SAUTY: Este puente nos proporciona el método más adecuado para comparar los dos valores de condensador si descuidamos las pérdidas dieléctricas en el circuito del puente. El circuito de El puente de Sautys se muestra a continuación.
En el puente simétrico de impedancias, una impedancia de valor variable, Z1, se conecta en serie con la impedancia de valor desconocido, Zx. La impedancia de valor variable, Z1 debe poseer un factor de calidad, Q, más alto que el factor de calidad de la impedancia desconocida, Zx. Si la impedancia de valor variable, Z1, permite ajustar el valor de resistencia, R1 e inductancia, L1, de forma independiente, el equilibrio de la resistencia y reactancia es independiente entre sí y la convergencia del puente es rápida. Si el valor de la inductancia de ajuste, L1, es fijo, modificando el valor de la resistencia de ajuste, R1, y variando la relación R3R2 se conseguirá alcanzar el equilibrio del puente. En este supuesto, la convergencia del ajuste es proporcional al factor de calidad, Qx, de la impedancia desconocida. Para la obtención de los valores de la impedancia se debe impedir el acoplamiento magnético entre la inductancia conocida y desconocida ya que su acoplamiento produce errores en la medida. La deducción de la ecuación de equilibrio del puente de simétrico de inductancias se obtiene de forma análoga a la desarrollada para el puente de impedancias. PUENTE DE MAXWELL: Un puente de Maxwell es una modificación de un puente de Wheatstone que se utiliza para medir una inductancia desconocida (generalmente de un valor de Q bajo) en términos de resistencia calibrada e inductancia o resistencia y capacitancia. Cuando los componentes calibrados son una resistencia paralela y un condensador, el puente se conoce como puente Maxwell-Wien. Lleva el nombre de James Clerk Maxwell, quien lo describió por primera vez en 1873. Utiliza el principio de que el ángulo de fase positivo de una impedancia inductiva se puede compensar con el ángulo de fase negativo de una impedancia capacitiva cuando se coloca en el brazo opuesto y el circuito está en resonancia; es decir, no hay diferencia de potencial entre el detector (un voltímetro de CA o un amperímetro) y, por lo tanto, no fluye corriente a través de él. La inductancia desconocida entonces puede ser conocida en términos de esta capacitancia.
Siguiendo las referencias de la imagen, R1 y R4 son resistencias fijas y conocidas. R2 y C2 son variables y sus valores finales serán los que equilibren el puente y servirán para calcular la inductancia. R3 y L3 serán calculados según el valor de los otros componentes: R 3 =
R 1. R 4
R 2
L 3 = R 1. R 4. C 2
Para evitar las dificultades al precisar el valor del condensador variable, este se puede sustituir por uno fijo y colocar en serie una o más resistencias variables. La complejidad adicional de usar un puente Maxwell sobre otros más simples se justifica cuando hay inductancia mutua o interferencias electromagnéticas. Cuando el puente esté en equilibrio la reactancia capacitiva será igual a la reactancia inductiva, pudiéndose determinar la resistencia e inductancia de la carga INDUCCION CON NUCLEO FERROMAGNETICO: Los inductores de núcleo ferro magnético o de núcleo de hierro utilizan un núcleo magnético hecho de un material ferro magnético como el hierro o la ferrita para aumentar inductancia. Un núcleo magnético puede aumentar la inductancia de una bobina por un factor de varias millas, al aumentar el campo magnético debido a su mayor permeabilidad magnética. El tipo más común de inductor variable hoy en día es uno con un núcleo magnético de ferrita móvil, que puede deslizarse o atornillarse dentro o fuera de la bobina. Al desplazar el núcleo hacia el interior de la bobina aumenta la permeabilidad magnética, aumentando el campo magnético y la inductancia.
