Reactancia capacitiva

Reactancia React ancia capacitiva Así como la resistencia ofrece oposición a la corriente en un circuito de c.c., la oposición a la c.a. se llamaReactancia, llamaReactancia,así así la capacitancia presenta oposición a la c.a. denominadaReactanciacapacitiva, denominadaReactanciacapacitiva,se se simboliza Xc. Así como la resistencia eléctrica se mide en Ohmios también la Xc se mide en Ohmios, y se sustituye por la R en la Ley de Ohm: I = E /R.... donde R = E / I entonces tenemos que Xc = E / I = Ohmios, y se usa para calcular la oposición que presenta un capacitor alpaso de la c.a. La reactancia de un capacitor es inversamente proporcional a dos factores: La capacitancia y la frecuencia del voltaje aplicado, expresado en fórmula, tenemos:

Donde: Xc = Reactancia capacitiva, capacitiva, en Ohms() Xc

= 1 /27fc =()Ohmios

=Constante 3.1416 radianes

f = Frecuencia de la tensión aplicada en volts c = Capacitancia en faradios = Reactancia capacitiva, en ()Ohmios;  = constante 3,1416 radianes ; f  = Frecuencia de la tensión aplicada, en Voltios y c= Capacitancia del capacitor, en Faradios Xc

Ahora bien, en un circuito de c.c. la oposición a la corriente se llama Resistencia, pero en un circuito de c.a. se le llama Impedancia, que se simboliza con la letra Z y se mide también en Ohms y se usa la Ley de Ohm para calcularla, sustituyendo la R por Z , tenemos:Z =E / I Observe el circuito ilustrado, el cual tiene aplicado una tensión de 75 voltios y un flujo de 3 amperes de c.a.: la Impedancia del capacitor es de: 25  Z = E/l = 75/3 = 25 Ù

También podemos calcular la Impedancia de un circuito capacitivo mediante la fórmula:

Si

la Reactancia Capacitiva del circuito es de 6  y la resistencia es de 8 , cuál será la Impedancia? Respuesta Z = 10 ; Reactancia inductiva

Si por una bobina o autoinducción, circula una corriente alterna senoidal i(t) = I m cos[ t , la tensión en sus extremos vendrá dada por la ley de Faraday:

donde L es el coeficiente de autoinducción de la bobina, e I m la intensidad máxima. Se observa que la tensión uL(t) está adelantada en un cuarto de ciclo respecto de la intensidad: u(t) = U m cos([ t + T/2) siendo la tensión máxima U m = L[I m directamente proporcional a I m. Al factor de proporcionalidad L[, se le llama r eactancia inductiva, y es una magnitud homogénea de la resistencia.  X L

= L[

El capacitor es fabricado de muchas formas y materiales, pero sin importar como haya sido construido, siempre es un dispositivo con dos placas separadas por un material aislante. Si se conecta una batería a un capacitor, circulará por él una corriente continua. Circula una corriente de los terminales de la fuente hacia las placas del capacitor El terminal positivo de la fuente saca electrones de la placa superior y la carga positivamente. El terminal negativo llena de electrones la placa inferior y la carga negativamente. Ver en el diagrama: el flujo de electrones cargando las placas del capacitor. Esta situación se mantiene hasta que el f lujo de electrones se detiene (la corriente deja de circular) comportándose el capacitor como un circuito abierto para la corriente continua. (no permite el paso de corriente) Normalmente se dice que un capacitor no permite el paso de la corriente continua.

La corriente que circula y que se comenta en anteriores párrafos es una corriente que varía en el tiempo (corriente que si puede atravesar un capacitor), desde un valor máximo a un valor de 0 amperios, momento en que ya no hay circulación de corriente. Esto sucede en un tiempo muy breve y se llama "transitorio" A la cantidad de carga que es capaz de almacenar un capacitor se le llama "capacitancia" o "capacidad" El valor de la capacitancia depende de las características físicas del capacitor. - A mayor área de las placas, mayor capacitancia - A menor separación entre las placas, mayor capacitancia - El tipo de dieléctrico o aislante que se utilice entre las placas afecta el valor de la capacitancia El aislante o dieléctrico tiene el objetivo de aumentar el valor de la capacitancia del capacitor. Cuando se coloca un dieléctrico, este adquiere por conducción una carga opuesta a la carga de las placas, disminuyendo la carga neta del dispositivo y así permite la llegada de más cargas a las placas Hay diferentes materiales que se utilizan como dieléctricos, con diferentes grados de permitividad (diferentes grados de capacidad de stablecimiento de un campo eléctrico).

A mayor permitividad, mayor es la capacidad que permite obtener el dieléctrico La capacidad de calcula con la fórmula: C = ( Er x A ) / d. Donde: - C = capacidad - Er = permitividad - A = área de placas - d = separación entre placas La unidad de medida del capacitor / condensador es el Faradio, pero esta unidad es grande y es más común utilizar el milifaradio (mF), el microfaradio (uF), el nanoFaradio (nF) y el picoaradio (pF). Ver definición de unidades comunes

Las principales características eléctricas de un capacitor son su capacidad y su máximo voltaje entre placas.

Corriente alterna en circuitos capacitivos A diferencia en del comportamiento de un capacitor con la corriente continua (donde no hay paso de corriente), el paso de la corriente alterna por el capacitor si ocurre. Otra

característica del paso de una corriente alterna en un capacitor es que el voltaje que aparece en los terminales del mismo está desfasado o corrido 90° hacia atrás con respecto a la corriente que lo atraviesa. Este

desfase entre el voltaje y la corriente se debe a que el capacitor se opone a los cambios bruscos de voltaje entre sus terminales.

¿Qué significa estar desfasado o corrido? Significa

que el valor máximo del voltaje aparece 90° después que el valor máximo de la corriente. En

el diagrama se observa que la curva en color rojo ocurre siempre antes que la curva en color negro en 90° o 1/4 del ciclo. Entonces

se dice que el voltaje está atrasado con respecto a la corriente o lo que es lo mismo, que la corriente está adelantada a la tensión o voltaje

Si

se multiplican los valores instantáneos de la corriente y el voltaje en un capacitor se obtiene una curva sinusoidal (del doble de la frecuencia de corriente o voltaje), que es la curva de potencia. (acordarse que: P = I x V, Potencia = Corriente x Voltaje) Esta

curva tiene una parte positiva y una parte negativa, esto significa que en un instante el capacitor recibe potencia y en otro tiene que entregar potencia, con lo cual se deduce que el capacitor no consume potencia (caso ideal. Se entrega la misma potencia que se recibe) Al aplicar voltaje alterno a un capacitor, éste presenta una oposición al paso de la corriente alterna, el valor de esta oposición se llama reactancia capacitiva (Xc) y se puede calcular con la ley de Ohm XC = V / I, y con la fórmula: XC =

1/(2x  x f x C) donde: - XC = reactancia capacitiva en ohmios - f = frecuencia en Hertz (Hz) - C = capacidad en Faradios (F)

La El

resistencia en serie equivalente (ESR)

capacitor analizado en el párrafo anterior es ideal.

En

la realidad el capacitor tiene una resistencia en serie debido a varios factores: las placas metálicas, el dieléctrico o aislante, etc.. El

ESR es el equivalente al factor de calidad Q de los inductores y mientras más pequeño sea mejor.

FASE: Recordemos que en el movimiento armónico simple llamábamos fase a la constante que incluíamos dentro de la función seno para dar cuenta de la situación inicial del movimiento. x= A sen (2/T .t + )  fase   Además de la fase inicial, en una onda cada punto tiene una fase diferente provocada por el hecho de que los puntos no empiezan a moverse al mismo tiempo. x= A sen(2/T .t - 2/  .x+)

fase 2/ .x+

La fase de los distintos puntos depende de la posición ya que los puntos empiezan a moverse mas tarde o mas pronto dependiendo de su distancia al origen del movimiento. DIFERENCI A DE

FASE: Entre dos puntos x1 y x2 existe una diferencia de fase que será:

2/ . (x2-x1) Si esta diferencia de fase es un múltiplo de 2, los puntos se mueven de idéntica manera y se dice que esos puntos están en fase. Para que esto ocurra: 2/ (x1-x2)= k.2 .... x1-x2= k.  Los puntos tienen que estar separados por un numero entero de longitudes de onda. Si esta diferencia de fase es un múltiplo impar de . Los puntos están en situación contraria. Cuando uno es máximo el otro es mínimo y   viceversa. Se dice que están en oposición en fase. Si una onda recorre una cierta distancia y luego vuelve los puntos se   verán afectados por dos movimientos, por una lado el inicial y por otro la onda que vuelve. Se producen fenómenos de interferencia entre los dos movimientos en los que la diferencia de fase es fundamental para predecir los fenómenos que van a tener lugar.

Si las dos ondas llegan en fase sus efectos aumentarán y tendremos una interferencia constructiva, si llegar en oposición de fase se anularán y las dos ondas en ese punto se destruyen.

En la figura podemos ver dos ondas que salen de los dos pulsadores marrones y se van expandiendo por el plano. Las líneas negras indican las crestas de las dos ondas. Las líneas rojas indican lugares en el plano donde las dos ondas llegan en fase y por tanto los efectos de las dos se refuerzan. Las líneas verdes indican lugares en el plano donde las dos ondas llegan en oposición de fase y por tanto sus efectos se contrarestan. En la línea de trazo discontinuo tendremos puntos en fase y en oposición de fase.

Ejercicio resuelto. Una onda tiene por ecuación y=0,2sen2(2t-x). Calcular la velocidad de onda y la diferencia de fase que existe entre los puntos situados a 0,5 y 1m del origen. vo= /T= 1/0,5= 2m/s en 0,5 fase=2.0,5= en 1,5 fase=2.1= 2 Diferencia de fase 2-= esos puntos están en oposición de fase. Se mueven al contrario uno de otro. No podría ser de otra manera ya que la longitud de onda es 1m.