Teoría y práctica
Si quieres conocer bien las cosas intenta hacerlas por tu cuenta.
Los condensadores que vamos a utilizar a continuación son electrolíticos por lo que debes tener en cuenta su polaridad.
Lo deseable es que te hagas tus propios esquemas y después los lleves a la práctica.
Los esquemas han de ser sencillos al principio, bien pensados y después de haberlos llevado a la práctica, comprobar si los resultados obtenidos son los que esperabas.
RESISTENCIA: Aunque más adelante volveremos a referirnos a ella, vamos a tenerla en cuenta ahora, cuando estamos estudiando el CONDENSADOR eléctrico.
Observa las fotografías siguientes:
Foto de la izquierda:
Vemos un arroyo de agua limpia que fluye a una velocidad determinada y una determinada cantidad de agua por segundo.
Foto de la derecha:
En el cauce del río se han colocado unas piedras. Obstaculiza el paso del agua. El agua en su marcha normal encuentra en el camino una RESISTENCIA alterando la cantidad de agua que pasa por segundo (en este caso ha disminuido esta cantidad).
En electricidad nos encontramos que, a veces, es conveniente reducir la velocidad de los electrones en un circuito para que pasen menos por segundo y esto lo conseguimos colocando una resistencia:
En esta fotografía unas resistencias de distintos valores que los leemos interpretando los colores y posiciones que ocupan.
Más adelante las estudiaremos. Por ahora nos interesa saber que una resistencia es un tramo de recorrido, muy corto, donde el paso de electrones tiene problemas, encuentra resistencia para pasar debido a que el camino se hace tortuoso y se estrecha:
La resistencia es un elemento muy importante en los circuitos eléctricos. En nuestro caso, en el momento de cerrar el circuito con el interruptor, se producen un movimiento un poco violento de los electrones.
No tiene polaridad, da igual ponerla de un lado que del otro.
Colocando una resistencia o las que hagan falta, la marcha de los electrones es más suave desde el momento en el que comienzan a moverse.
Led
Se trata de otro componente electrónico.
Esta palabra está compuesta por las primeras letras de: L(luz) – E (emisor) – D(diodo).
Este componente emite luz. Tienen polaridad (la pata más larga es +).
Tienen la ventaja de que con poca intensidad emiten luz.
Teniendo en cuenta lo dicho hasta aquí observa el siguiente esquema:
El circuito está abierto (al interruptor lo tenemos desconectado), la lámpara led no alumbra y el condensador no se carga.
Ahora cerramos el circuito:
Observamos que la lámpara led alumbra muy bien y el condensador comienza a cargarse.
Transcurridos unos instantes notamos que la lámpara led alumbra menos y la carga en el condensador ha aumentado (esto no lo vemos):
¿Por qué brilla menos la lámpara led?
Porque entre las armaduras del condensador la diferencia de potencial (V) va disminuyendo, hay menos paso de electrones. Esto quiere decir que el condensador comienza a cargarse.
Dejamos pasar unos instantes y veremos:
La bombilla no luce aunque el circuito esté cerrado. Significa que el condensador ya está cargado y no hay paso de electrones de una armadura a otra.
¿Por qué hemos dicho lo de “unos instantes después”? Porque al cabo de un corto tiempo (segundos más o menos), depende de la capacidad del condensador, de la resistencia si es muy alta o no, etc., el condensador comienza a descargarse, lentamente, pero va perdiendo carga.
Cuanto acabamos de estudiar es como un resumen teórico de cuanto venimos diciendo.
Lo verdaderamente importante ahora es comprobarlo.
Los componentes electrónicos no son muy caros. Los puedes ir comprando a medida que tengas necesidad de ellos. Debes asesorarte bien para no hacer compras innecesarias.
Dispones de los protoboards (tablero de montajes electrónicos):
En la foto tienes esta placa llena de agujeros que están conectados entre sí guardando un orden muy sencillo e inteligente.
Estos agujeros están unidos interiormente tal como te indican las líneas rojas que hemos dibujado sobre la protoboard.
Para introducir la punta de alambre debes pelarlo aproximadamente medio cm.
Si no quieres pelarlos ni doblarlos puedes comprar en tiendas de venta de componentes electrónicos o por Internet los alambres pelados y doblados convenientemente además de diferentes longitudes):
Con el alambre rojo nos referimos al positivo del circuito y el negro al negativo.
Una pequeña aclaración:
Ejemplos:
Ejercicio 1:
Haz un esquema de tres condensadores en paralelo y uno en serie. Después de revisado móntalo sobre un protoboard.
Vas a necesitar una pila (9V), 4 condensadores electrolíticos de 470μF – 35V y alambre de color rojo y negro.
Teniendo en cuenta todo lo anterior, calcula la capacidad equivalente del circuito y móntalo en una protoboard.
Respuesta:
188μF.
Solución:
Hacemos un esquema:
Utilizamos 4 condensadores iguales.
Tomamos el protoboard y teniendo en cuenta la polaridad de los condensadores que estamos utilizando (la pata más larga al positivo - alambre rojo) los introducimos siguiendo un orden. Puedes elegir el camino que te resulte más fácil.
Peladas las puntas de los alambres los vamos introduciendo teniendo en cuenta el color rojo que unirá los polos positivos de la pila y condensadores por un lado, y por otro, con alambre negro, los negativos.
Antes de conectar a la pila o fuente de alimentación repasa bien detenidamente tu trabajo. Una equivocación, aparte de haber perdido tiempo, puedes echar a perder unos euros.
Para calcular la capacidad equivalente debes comenzar a resolver yendo hacia atrás.
Comenzamos por calcular lo que tenemos dentro del rectángulo verde:
Dentro de este rectángulo verde tenemos dos condensadores en paralelo. La capacidad equivalente de C3 y C4 es: 470 + 470 = 940MF
El esquema se nos ha reducido a:
Nos encontramos ahora con tres condensadores C1, C2 y C3 que se hallan en serie.
La capacidad del condensador equivalente es:
Ejercicio 2:
Calcula la capacidad del condensador equivalente de los que figuran en el circuito de la figura siguiente:
Respuesta:
C = 1μF.
Solución:
Comenzamos por calcular la capacidad del equivalente a los condensadores que los tenemos dentro del rectángulo verde:
Vemos que los condensadores 3, 6 y 9 están en serie. La capacidad equivalente de estos tres es, haciendo operaciones:
Ahora calculamos la nueva capacidad equivalente de C8 y Ce1 que comprobarás se hallan en paralelo:
Estos dos condensadores se encuentran asociados en paralelo lo que significa que su capacidad equivalente es: C8 + Ce1 = 3μF y lo representamos por Ce2:
Calculamos la capacidad equivalente de C2, Ce2y C5:
Como están en serie calculamos la capacidad equivalente:
Volvemos a encontrarnos con 3 condensadores en serie, todos de la misma capacidad, el equivalente es:
Ejercicio 3:
En el esquema siguiente calcula:
1) Capacidad total equivalente.
2) La carga (Q) almacenada.
Respuesta:
Solución:
Los condensadores C2 y C3 están en paralelo y la capacidad equivalente CEq es: 2 + 3 = 5μF y el nuevo esquema es:
Ejercicio 4:
Realiza un circuito en un esquema y una vez examinado y de un modo práctico comprueba en el que un condensador cargue sus placas y después de unos instantes ver que la lámpara led no alumbra aunque estemos conectados a una fuente de alimentación.
Solución:
El esquema puede ser:
En la protoboard lo podemos hacer:
Conectamos el positivo de la fuente de alimentación (cable rojo a la izquierda) a la resistencia de 470 ohmios (ya los estudiarás pronto) que está en serie con la lámpara led y a continuación el condensador electrolítico, cuidando siempre la polaridad de estos dos últimos componentes.
Comprobamos que por cargarse el condensador y no existir entre sus placas diferencia de potencial la lámpara led ha dejado de alumbrar debido a que no hay movimiento de electrones aunque continuemos estando conectados a la fuente de alimentación:
Ejercicio 5:
Observa la figura que tienes a continuación:
En (1) tienes un condensador cargado. Sus características las tienes señaladas.
En (2) tienes dos condensadores en serie descargados o cuya d.d.p. es 0, con sus capacidades correspondientes.
Estos dos conjuntos los unimos del modo que vemos en la figura siguiente con el resultado de tal unión:
Los hemos aproximado hasta juntarlos.
El condensador C1 tiene una capacidad de 1μF y está cargado con una carga Q = 20μCulombios.
Los condensadores C2 y C3 tienen respectivamente 2 y 3 μF de capacidad y están colocados en serie.
El condensador C1 con los dos anteriores se crea un circuito (el que tienes a la derecha de la última figura.
A partir de este momento la carga de C1 se va a repartir entre los tres condensadores.
El problema te pide que calcules la carga correspondiente a cada condensador.
Respuesta:
Solución:
Lo que señala el voltímetro es igual para ambos condensadores.
Como tenemos dos condensadores en paralelo hallamos su equivalente y representamos con Ce2 a su capacidad.
