Paolo Aliverti - Electrónica. Trucos y secretos

El fasor correspondiente será y lo aplicaremos a la fórmula para la corriente:

La fórmula me dice que el fasor , aplicado al condensador, producirá el fasor , desfasado 90°. También podemos comprobar esta propiedad de los condensadores dibujando en un gráfico el progreso de V(t) e intentando calcular gráficamente su derivada. Como ya hemos dicho, la derivada es igual a la pendiente de la curva punto por punto. La función sin(t) parte en el punto de origen de los ejes con una inclinación de 45°. El valor de su derivada y de la pendiente será igual a 1.

Cuando sin(t) está a 90°, se encuentra en su punto máximo de altura y se prepara para bajar: la pendiente es igual a 0.

A 180° sin(t) va de bajada y pasa por el eje horizontal a 45°, por lo que su pendiente será de –1.

A 270° su pendiente es aún de 0 para, a continuación, volver, a 360°, a 1.

Si dibujamos la curva de las pendientes, hemos obtenido la tendencia de i(t) y podemos observar que la corriente tiene un desfase de 90° (de antemano) respecto a la tensión.

Figura 1.29– Tendencia de una tensión sinusoidal aplicada a un condensador.

La tensión aplicada cambia continuamente, por lo que en el condensador circulará una corriente y este podría comportarse de forma similar a un resistor. A diferencia de un resistor, un condensador no disipa energía, sino que actúa desfasando entre ellos la tensión y la corriente aplicadas. Este comportamiento se asemeja al de una resistencia, pero, como hemos visto, tiene como efecto el de desfasar ambos componentes. Así, podemos describirlo como una relación entre tensión y corriente que se llama reactancia y se mide en ohmios. Normalmente la reactancia se representa con la letra X. La reactancia del condensador es igual a:

La reactancia depende de la frecuencia y, cuando esta es muy elevada, tendremos un valor muy bajo que subirá a medida que la frecuencia disminuye. Cuando la frecuencia es igual a 0, el valor de inductancia es infinito. Por esta razón, los condensadores dejan pasar las señales variables, pero no las continuas.

Figura 1.30– Tendencia de la reactancia de un condensador al cambiar la frecuencia de la señal aplicada.

Un inductor es un componente eléctrico cuyo comportamiento es opuesto al de un condensador. Los inductores también tienen una estructura muy simple. De hecho, se hacen enrollando un cable eléctrico varias veces hasta obtener una bobina formada por múltiples espiras situadas unas junto a otras. Mientras que los condensadores utilizan un campo eléctrico, los inductores deben sus propiedades al campo electromagnético que se establece entre las espiras alimentadas por una corriente. Si conectamos una batería a los dos terminales, conseguimos un paso de corriente. Sin embargo, si la corriente aplicada cambia en el tiempo, observaremos cierta oposición al paso de las cargas a medida que va aumentando la frecuencia. Un inductor bloquea las corrientes variables y deja pasar, en cambio, las corrientes continuas. Si aplicamos una corriente al componente, entre las espiras se establece un campo magnético que obstaculiza las variaciones de corriente. El campo magnético que se forma depende de las características de la bobina: número de espiras, longitud, diámetro del bobinado. La tensión en los extremos de un inductor depende de las variaciones de la corriente y, por tanto, podemos escribir:

La tensión en los extremos del inductor está vinculada a los cambios de corriente mediante el valor de inductancia (L). La inductancia se mide en henrios y submúltiplos de henrios. La inductancia es una magnitud similar a la resistencia; de hecho, caracteriza al inductor e indica su capacidad de almacenar energía electromagnética. L siempre es un número positivo.

Figura 1.31– Símbolo de un inductor y representación gráfica de la bobina con el campo eléctrico.

Podemos volver a escribir la fórmula de la inductancia con fasores: imaginemos que aplicamos una corriente sinusoidal al inductor:

I ( t ) = I · cos (2 π ft + φ )

El fasor correspondiente será y lo aplicaremos a la fórmula para la tensión:

La fórmula me revela que el fasor , aplicado al inductor, producirá el fasor , con un desfase de 90°. Otra forma de observar esta propiedad de los inductores es dibujando sobre un gráfico la tendencia de I(t) y tratando de calcular gráficamente su derivada, como hemos hecho para el condensador. Podemos observar que la curva de la tensión se desfasa 90° (con retraso) respecto a la corriente.

Figura 1.32– Tendencia de una corriente sinusoidal aplicada a un inductor.

La tensión aplicada varía continuamente y, por tanto, por el inductor pasará una corriente que tendrá dificultades en circular, porque este se comporta de forma similar a un resistor. A diferencia de un resistor, un inductor no disipa energía, sino que actúa desfasando entre ellos la tensión y la corriente aplicadas. Este comportamiento se asemeja al de una resistencia, pero, como hemos visto, tiene como efecto desfasar ambos componentes. Por esta razón, podemos describirlo como una relación entre tensión y corriente que se llama reactancia y se mide en ohmios. Normalmente la reactancia se representa con la letra X. La reactancia del inductor es igual a:

X L = 2π fL

La reactancia depende directamente de la frecuencia: al aumentar el valor de una, también aumentará el de la otra, que será 0 cuando existe corriente continua. Por esta razón, los inductores dejan pasar las señales continuas y obstaculizan las variables.