Clase 10 capacitores en serie y paralelo

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Clase 10 capacitores en serie y paralelo

  1. 1. Capacitores en serie y paralelo Clase 10
  2. 2. Introducción  Hasta ahora el único dispositivo pasivo que ha aparecido en el texto es el resistor. Ahora se consideraran dos dispositivos adicionales llamados uno capacitor y el otro inductor, los cuales son muy diferentes al resistor en su propósito, operación y construcción.  A diferencia del resistor, el capacitor y el inductor despliegan sus características totales solo cuando se realiza cambio en el voltaje o la corriente dentro del circuito en el que están presentes.  Además si se considera la situación ideal estos dispositivos no disipan energía como lo hace el resistor, sino que la almacena en una forma que puede ser reingresada al circuito cundo lo requiera el diseño del circuito.
  3. 3. Tipos de Capacitores  De la misma forma que los resistores, los capacitores pueden incluirse bajo una de las dos categorías siguientes: fijos o variables. El símbolo para un capacitor fijo es (electrolítico o cerámico)  Y para el capacitor variable  La línea curva representa la placa que regularmente se conecta al punto con potencial más bajo.
  4. 4. Tipos de Capacitores  Capacitores fijos  En la actualidad se encuentran disponibles muchos tipos de capacitores fijos. Algunos de los mas comunes son los capacitores de mica, de cerámica, electrolítico, de tantalio y poliéster.  El capacitor de mica plano típico constan básicamente de hojas de mica separadas por laminas metálicas. Las placas están conectadas a dos electrodos, como se muestra en la figura A. Figura A Estructura básica de un Capacitor de mica apilado Foil = Lamina
  5. 5. Tipos de Capacitores  Capacitores fijos  El sistema se encapsula en un material aislante de plástico, como se muestra para las dos unidades centrales de la figura B. Figura B Capacitores de mica
  6. 6. Tipos de Capacitores  Capacitores fijos  El capacitor de cerámica se fabrica en muchas formas y tamaños, dos de los cuales se muestran en la figura C. Sin embargo la estructura básica es prácticamente la misma para cada uno, como se muestra en la figura D. Figura C Capacitores de disco de cerámica a) Fotografía; b) Construcción
  7. 7. Tipos de Capacitores  Capacitores fijos  El capacitor de cerámica se fabrica en muchas formas y tamaños, dos de los cuales se muestran en la figura C. Sin embargo la estructura básica es prácticamente la misma para cada uno, como se muestra en la figura D.
  8. 8. Tipos de Capacitores Figura D Capacitor de cerámica de multicapas con terminal radial
  9. 9. Tipos de Capacitores  Capacitores fijos  El capacitor electrolítico se utiliza por lo común en situaciones donde se requieren capacitancias del orden de uno o varios miles de microfarads, y se encuentra diseñado principalmente para utilizarse en redes donde solo se aplicarán voltajes de cd en el capacitor debido a que tienen características de aislamiento (alta corriente de fuga) adecuadas entre las placas en una dirección. Existen capacitores electrolíticos disponibles para utilizarse en circuitos de ca (para motores de arranque) y en casos donde la polaridad del voltaje de cd en el capacitor se invertirá por breves periodos.
  10. 10. Tipos de Capacitores  Capacitores fijos  En la figura E se muestran distintos tipos de capacitores electrolíticos,. Estos pueden encontrarse con valores que van desde unos cuantos microfarads hasta varios miles de microfarads y con voltajes de trabajo tan altos como 500V.
  11. 11. Tipos de Capacitores
  12. 12. Tipos de Capacitores  Capacitores fijos  Básicamente existen dos tipos de capacitores de tantalio: el sólido y el húmedo. En ambos casos, se comprime polvo de tantalio de alta pureza en una forma cilíndrica o rectangular como se muestra en la figura F
  13. 13. Tipos de Capacitores
  14. 14. Tipos de Capacitores  Capacitores fijos  El ultimo capacitor fijo que se presentara es el capacitor de película de poliéster, cuya estructura básica se muestra en la figura G.
  15. 15. Tipos de Capacitores
  16. 16. Tipos de Capacitores  Capacitores Variables  Los capacitores de tipo variable más comunes se muestran en la figura J. El dieléctrico en cada capacitor es el aire. La capacitancia en la figura J(a) se modifica mediante el giro del eje en un extremo para variar el área común de las placas móviles y fijas. Mientras mayor sea el área común, mayor será la capacitancia.
  17. 17. Medición y Pruebas  En la figura K se muestra un medidor digital de capacitancia. Simplemente se coloca el capacitor entre los sujetadores presentes con la polaridad adecuada, y el medidor desplegara el nivel de capacitancia.
  18. 18. Medición y Pruebas  La mejor forma de verificar un capacitor es utilizando un medidor diseñado para realizar las pruebas necesarias. Sin embargo un óhmetro puede identificar aquellos capacitores donde el dieléctrico se ha deteriorado (especialmente en los capacitores de papel y electrolíticos). Cuando el dieléctrico se rompe las cualidades aislantes disminuyen a un punto donde la resistencia entre las placas cae a un nivel relativamente bajo.  Después de asegurarse que el capacitor se encuentra completamente descargado, se coloca el óhmetro en paralelo con el capacitor, como se muestra en la figura L
  19. 19. Medición y Pruebas
  20. 20. Medición y Pruebas  En un capacitor polarizado, las polaridades del medidor deberán coincidir con las del capacitor. Una lectura de baja resistencia (de cero a unos cuantos cientos de ohms) normalmente indicaran un capacitor defectuoso.  Esta prueba de fuga no es general, dado que ciertos capacitores se romperán cuando se apliquen altos voltajes; sin embargo, identifica aquellos capacitores que han perdido la cualidad aislante del dieléctrico entre las placas.
  21. 21. Resumen Tipos de Capacitores
  22. 22. Resumen Tipos de Capacitores
  23. 23. Resumen Tipos de Capacitores
  24. 24. Resumen Tipos de Capacitores
  25. 25. Resumen Tipos de Capacitores Diferentes esquemas de Rotulación
  26. 26. Capacitores en serie y en paralelo  Los capacitores, de la misma forma que los resistores, pueden colocarse en serie o paralelo. Se obtienen mayores niveles de capacitancia al colocar los capacitores en paralelo, mientras que se obtienen menores niveles al colocarlos en serie.  Para los capacitores en serie, la carga será la misma sobre cada capacitor de la figura 1  Al aplicar la ley de voltaje de Kirchhoff alrededor del lazo cerrado se obtiene:
  27. 27. Capacitores en serie y en paralelo
  28. 28. Capacitores en serie y en paralelo
  29. 29. Capacitores en serie y en paralelo  Lo cual es similar a la forma en que se encontrón la resistencia de un circuito resistivo en paralelo. La capacitancia total de dos capacitores en serie es:  El voltaje de cada capacitor de la figura 1 puede encontrarse al reconocer primero que:
  30. 30. Capacitores en serie y en paralelo
  31. 31. Capacitores en serie y en paralelo  Para capacitores en paralelo, como se muestra en la figura 2, el voltaje será el mismo en cada capacitor, y la carga total será la suma de la existente en cada capacitor:  Sin embargo  Por tanto  pero
  32. 32. Capacitores en serie y en paralelo
  33. 33. Capacitores en serie y en paralelo  De esta forma  Lo cual es similar a la forma con la que se encontró la resistencia en un circuito en serie.
  34. 34. Problemas  Problema 1  Para el circuito de la figura 3 a. Encuentre la capacitancia total b. Determine la carga sobre cada placa c. Encuentre el voltaje en cada capacitor
  35. 35. Problemas
  36. 36. Problemas
  37. 37. Problemas
  38. 38. Problemas  Problema 2  Para la red de la figura 4 a. Encuentre la capacitancia total b. Determine la carga sobre cada placa c. Encuentre la carga total
  39. 39. Problemas
  40. 40. Problemas

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