CAPACITANCIA

La capacitancia también es conocida como Capacidad Eléctrica, y  es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacidad es también una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en éste, se describe mediante la siguiente expresión matemática:

donde:

•  es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submúltiplos como el microfaradio o picofaradio.
•  es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;
•  es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios.

Ahora que definimos qué es Capacitancia y que sabemos cómo se describe, vamos a definir los componentes de esa expresión matemática...

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio o coulomb (símbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio, y se corresponde con:

• 1 culombio = 6,25 x 10 ¹⁸ electrones libres.

La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje otensión) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro. Su unidad de medida es el voltio.

En la definición de capacitancia, hablé sobre un condensador y quiero darles a conocer qué es y los diferentes tipos que existen...

Un condensador eléctrico (también conocido como capacitor) es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.

 Condensadores en Paralelo



   En este caso la tensión de carga de cada condensador es igual a la de la batería por estar en paralelo:

   Vab = V1 = V2 = V3 .......

  La carga total almacenada en el circuito con todos los condensadores sería la suma de las cargas de todos los condensadores:

   Ct = C1 + C2 + C3 .......

Condensadores en Serie




   La tensión total es la suma de las tensiones de los 2 condensadores:

   Vt = V1 + V2; en el caso del circuito de la figura Vab será la total.

  Recuerda que V1= q/C1, con esta formula podríamos sustituir las V en la anterior.

   La capacidad total de todo los condensadores en el circuito en serie sería:

   1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3.... hasta el número total de condensadores que tengamos conectado en serie.

Ahora les mostraré algunos ejercicios para hallar capacitancia:

En serie:

En paralelo:

En serie-paralelo:

Webgrafía:

https://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_el%C3%A9ctrica

https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica

https://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_(electricidad)

http://www.areatecnologia.com/

ARTICULO RAEE

Reciclar aparatos eléctricos y electrónicos, por 

qué y cómo hacerlo.

 Los aparatos eléctricos y electrónicos se deben reciclar para evitar que contaminen y aprovechar sus materiales.

Por ALEX FERNANDEZ MUERZA ,10 de septiembre de 2012

Cada año aumenta la cifra de toneladas de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE) que se generan en el mundo. Estos aparatos tienen sustancias que pueden causar graves daños al medio ambiente y la salud, como ocurre con el fósforo de un televisor, que puede contaminar hasta 80.000 litros de agua. Este artículo explica por qué hay que reciclar los RAEE y cómo hacerlo, a la vez que enseña el funcionamiento de las plantas de reciclaje. 

Residuos de aparatos eléctricos y electrónicos, ¿por qué reciclarlos? 

Los aparatos eléctricos y electrónicos son cada vez más numerosos en nuestras vidas: grandes y pequeños electrodomésticos, equipos de informática y telecomunicaciones, aparatos electrónicos de consumo, de alumbrado, herramientas eléctricas o electrónicas, juguetes y equipos deportivos o de tiempo libre, equipos médicos, instrumentos de vigilancia o control o máquinas expendedoras.

En España, las familias consumen 567 millones de kilos anuales de nuevos aparatos de todo tipo y se estima que deberían reciclarse unos 369 millones de kilos cada año, según datos de Ecolec, una fundación que trabaja por su recuperación y reciclaje. El Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) señalaba en 2010 que en el mundo se generan 40 millones de toneladas de basura electrónica al año y que el volumen de la chatarra electrónica crece entre un 16% y un 28% cada cinco años, el triple que la basura domiciliaria. En países como India y China se calcula que la basura generada solo por los ordenadores en desuso aumentará un 500% en la próxima década.

Cuando estos aparatos se desechan, se convierten en unos residuos muy contaminantes. La inmensa mayoría contiene sustancias como bromo, cadmio, fósforo o mercurio que pueden ser muy dañinos para la salud y el medio ambiente. Está estudiado que el fósforo de un televisor puede contaminar hasta 80.000 litros de agua o que un frigorífico mal reciclado emite a la atmósfera gases de efecto invernadero (GEI) equivalentes a las emisiones de un coche en 15.000 kilómetros.

La recuperación correcta de dichas sustancias ahorra además dinero y recursos en su proceso de extracción, una de las fases más agresivas con el medio ambiente. José Ramón Carbajosa, director de Ecolec, explica que "recuperarlos requiere menos energía (10% menos en el caso del cobre) y se generan menos desechos (en potencia un 98% menos) que al extraerlos de la naturaleza, sin olvidar que muchos materiales (cobre, oro, plata o aluminio) son valiosos por sí mismos."

La legislación ambiental es cada vez más exigente y no reciclar estos residuos, como lo señala, es un fraude. En fechas recientes, el Parlamento Europeo ha aprobado una norma más estricta de recogida y reciclaje de RAEE, que deberá adaptarse al ordenamiento jurídico español para entrar en vigor. Según Matías Rodriguez, director general de la Plataforma Europea de Reciclado (ERP), "el impacto a corto plazo de esta nueva normativa será reducido, pero a medio y largo plazo habrá mayores niveles de exigencia en las cantidades mínimas que deberíamos reciclar en España."

Cómo se reciclan los aparatos eléctricos y electrónicos.

Los ciudadanos concientes con el medio ambiente deberían seguir las tres erres del ecologismo también con los aparatos eléctricos y electrónicos:

• Reducir en lo posible su uso, tener solo los necesarios.
• Reutilizarlos para darles una vida más larga. Si todavía funcionan, se pueden regalar a un amigo o familiar, donarlos a proyectos para que se aprovechen de manera solidaria o enviarlos a diversas iniciativas de Internet que permiten reciclar sin moverse de casa viejos aparatos, como teléfonos móviles y, a la vez, ganar dinero.
• Reciclarlos: si el aparato no funciona y se compra uno nuevo, el establecimiento está obligado por ley a aceptarlo gratis y encargarse de él para que se gestione de forma conveniente. Cuando está operativo, el Plan Renove de electrodomésticos es un buen momento para sustituir los viejos por otros nuevos de alto ahorro energético. Si solo se quiere deshacer del aparato, hay que llevarlo a un punto limpio. La Fundación Ecolec los localiza en un mapa de su página web para que el ciudadano encuentre el más cercano.

Así funcionan las plantas de reciclaje.

Una vez que los residuos llegan a las plantas autorizadas de reciclaje, se les retiran los elementos contaminantes, y el resto de componentes (plástico, aluminio, cobre o vidrio) se procesan para fabricar nuevos productos. Según José Ramón Carbajosa, el proceso de reciclaje de los dispositivos electrónicos es relativamente sencillo en comparación con el de otras industrias.

La mayor parte de los componentes pueden separarse por medios mecánicos y se calcula que el 70% de cada dispositivo puede transformarse en materias primas aprovechables. En este proceso toman parte diversos profesionales que garantizan su correcto tratamiento ambiental.

Webgrafia:

• http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/urbano/2012/09/10/212515.php

• https://www.youtube.com/watch?v=SQ_bDjNb4-M

Seis fuentes tipicas de produccion de electricidad

1) Producción de electricidad por Frotamiento:

El frotamiento es el pasar una cosa por encima de otra, de forma repetida y con cierta fuerza el tipo de energía que se produce por el frotamiento depende principalmente de la naturaleza de los objetos que se frotan, sin embargo una energía que siempre resulta de éste es la energía calorífica.
Mediante el frotamiento es posible generar diversos tipos de energía, esto se debe a las fuerzas de fricción que actúan entre ambos objetos.

 Ejemplo:

El vidrio es un material que tiene la facilidad de aceptar electrones y el cuero la de donarlos, así que si se frota una barra de vidrio con un trozo de cuero, el vidrio quedará con una carga eléctrica negativa. Cuando la barra de vidrio se acerca a objetos muy ligeros como pueden ser trozos de papel o cabellos, éstos son atraídos hacia la barra, debido a esta fuerza eléctrica generada en el frotamiento. 

2) Producción de electricidad por Luz:

La incidencia de luz genera energía.Un modo de obtener energía es mediante la aplicación de luz en una célula fotoeléctrica.

La célula fotoeléctrica es un aparato consistente en un circuito, en el cual va intercalada una superficie de metal alcalino montada de manera especial, que es capaz de generar (como su nombre lo indica) electricidad en presencia de luz. 

Ejemplo:

Hacer incidir la luz sobre la superficie metálica obteniendo los electrones que emite esta superficie.Luego aumentar la intensidad de esa luz.Comprobarás que cuando más intensa es la luz, mayor es la emisión de electrones, con lo cual el circuito queda gobernado por las variaciones de intensidad de la luz.

  

3) Producción de electricidad por Presión:

El choque de dos elementos genera energía uno de los procesos para producir energía es mediante la presión o golpe entre dos elementos.Si raspamos un metal contra un objeto saltan chispas o sea: hay una manifestación de energía. Si golpeamos un clavo también ocurre lo mismo. A su vez, si queremos chispas más grandes las podemos encontrar en dos piezocerámicos al golpearse (como en el caso del encendedor Magiclick).

Ejemplo:

Toma un martillo y un clavo.Luego golpear el clavo de , desplazándose. Esto te permitirá ver las chispas (o sea escape de electrones) que se producen.

4)  Producción de electricidad por Magnetismo:

Los conductores generan en ellos mismos una corriente al moverse en un campo magnético. Uno de los procesos para producir energía es mediante el movimiento de un imán frente a un bobinado de cobre, o bien por el movimiento de un bobinado frente a un campo magnético.Una máquina destinada a transformar la energía mecánica en eléctrica es el dinamo. Da lugar a una corriente uní-direccional y está basada en la propiedad enunciada precedente mente.

Ejemplo:

Si golpeamos la membrana de un parlaste estamos moviendo una bobina de cobre a lo largo del imán, y si en los bornes del parlante conectamos un voltímetro, este acusará corriente eléctrica. Otro ejemplo seria unir los cables de un pequeño motor a otro motor de igual característica. Al hacer girar uno con la mano estamos moviendo una bobina en medio de dos imanes; esto produce electricidad que, al pasar por los cables, crea en la bobina del otro motor un campo magnético que lo hace girar por repelerse con el imán.

5) Producción de electricidad por Calor:

La unión de dos elementos por soldadura o remache proporciona electricidad al calentarse.Un modo de obtener energía es mediante la producción de calor.

Si calentamos la unión de dos metales remachados, soldados o atornillados los extremos libres manifestaran carga eléctrica.Estos metales distintos soldados se conocen con el nombre de termocupla y sirven para las válvulas de seguridad de estufas, cocinas y calefones a gas.

Ejemplo:

Soldar dos elementos. Conectarlos a un voltímetro, galvanómetro y acercarle una fuente de calor. Observar si la aguja se mueve.

 6) Producción de electricidad por Acción Química:

La reacción química entre dos metales genera energía.Uno de los procesos para producir energía es mediante la reacción química entre dos metales en un medio ácido o alcalino.Un dispositivo capaz de producir electricidad a través de la reacción química es la pila.La pila genera corriente eléctrica continua y se basa en la acción química de un electrolítico sobre los electrodos del mismo ion.

Ejemplo:

Tomar dos metales distintos (por ej. cobre y zinc)Unirlos con cable a un reloj, o un galvanómetro, e insertarlos en una papa o limón (o sumergirlos en un recipiente con agua acidulada). Comprobarás que el galvanómetro acusará paso de corriente eléctrica o, en su caso, el reloj comenzará a funcionar.

WEBGRAFIA:

http://nicolasramireztecno.blogspot.com.co/2016/02/seis-fuentes-tipicas-de-produccion-de.html

GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA Y GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA.

Generadores de Corriente Alterna:

El generador de corriente alterna es un dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El generador más simple consta de una espira rectangular que gira en un campo magnético uniforme.

El movimiento de rotación de las espiras es producido por el movimiento de una turbina accionada por una corriente de agua en una central hidroeléctrica, o por un chorro de vapor en una central térmica. En el primer caso, una parte de la energía potencial agua embalsada se transforma en energía eléctrica; en el segundo caso, una parte de la energía química se transforma en energía eléctrica al quemar carbón u otro combustible fósil.

Cuando la espira gira, el flujo del campo magnético a través de la espira cambia con el tiempo. Se produce una fem. Los extremos de la espira se conectan a dos anillos que giran con la espira, tal como se ve en la figura. Las conexiones al circuito externo se hacen mediante escobillas estacionarias en contacto con los anillos.

Si conectamos una bombilla al generador veremos que por el filamento de la bombilla circula una corriente que hace que se ponga incandescente, y emite tanta más luz cuanto mayor sea la velocidad con que gira la espira en el campo magnético.

Con este ejemplo, completamos las tres formas que hay de variar con el tiempo el flujo de un campo magnético a través de una espira, F =B·S, como producto escalar de dos vectores, el vector campo B y el vector superficie S.

• Cuando el campo cambia con el tiempo.
• Cuando el área de la espira cambia con el tiempo. 
• Cuando el ángulo entre el vector campo B y el vector superficie S cambia con el tiempo. 

El funcionamiento del generador de corriente alterna, se basa en el principio general de inducción de voltaje en un conductor en movimiento cuando atraviesa un campo magnético.

Este generador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magnético y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo.

Así, en el generador mostrado en la Figura 1, el inductor está constituido por el rotor R, dotado de cuatro piezas magnéticas, las que para simplificar son imanes permanentes, cuya polaridad se indica, y el inducido o estator con bobinas de alambre arrolladas en las zapatas polares .

Las cuatro bobinas a-b, c-d, e-f y g-h, arrolladas sobre piezas de una aleación ferromagnética (zapatas polares) se magnetizan bajo la acción de los imanes del inductor. Dado que el inductor está girando, el campo magnético que actúa sobre las cuatro zapatas cambia de sentido cuando el rotor gira 90º (se cambia de polo N a polo S), y su intensidad pasa de un máximo, cuando están las piezas enfrentadas como en la figura, a un mínimo cuando los polos N y S están equidistantes de las piezas de hierro.

Son estas variaciones de sentido y de intensidad del campo magnético las que inducirán en las cuatro bobinas una diferencia de potencial (voltaje) que cambia de valor y de polaridad siguiendo el ritmo del campo.

La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales A-B se obtiene multiplicando el número de vueltas por segundo del inductor por el número de pares de polos del inducido ( en nuestro caso 2), y el voltaje generado dependerá de la fuerza de los imanes (intensidad del campo), la cantidad de vueltas de alambre de las bobinas y de la velocidad de rotación. 

La fem V_  varía sinusoidalmente con el tiempo, como se muestra en la figura. La fem alcanza su valor máximo en valor absoluto cuando  t=/2 ó 3/2, cuando el flujo  es mínimo (el campo magnético está en el plano de la espira), y es nula cuando  t=0 ó , cuando el flujo es máximo (el campo magnético es perpendicular al plano de la espira).

Sentido de la corriente inducida

Aplicando la Ley de Lenz podemos determinar el sentido de la corriente inducida. El sentido viene determinado por el movimiento de portadores de cargas positivos representados por puntos rojos.

Otros temas de interés que podrías consultar para reforzar el tema anterior son:

• Ley de Faraday 

• Ley de Lenz 

Generadores de Corriente Continua:

Los generadores de corriente continua funcionan parecido a los motores de corriente continua. En general, los motores de corriente continua son similares en su construcción a los generadores. De hecho podrían describirse como generadores que funcionan al revés. Los generadores son máquinas que convierten la energía mecánica en eléctrica se le denomina también alternador o dínamo en función del tipo de corriente que produzcan.

Su funcionamiento constituye una aplicación directa del la ley de inducción de Faraday. En forma esquemática El generador está construido a partir de una bobina que gira en el campo magnético. De esta manera, una
fuerza electromotriz se establece sobre la bobina como consecuencia de las variaciones del flujo mientras que gira.

Comúnmente los generadores de corriente continua reciben el nombre de dinamos. Una dinamo o dínamo es un generador eléctrico destinado a la transformación magnetismo en electricidad mediante el fenómeno de la inducción electromagnética, generando una corriente continua eléctrica.

La corriente generada es producida cuando el campo magnético creado por un imán o un electroimán fijo, inductor, atraviesa una bobina, inducido, colocada en su centro. La corriente inducida en esta bobina giratoria, en principio alterna, es transformada en continua mediante la acción de un conmutador giratorio, solidario con el inducido, denominado colector, constituido por unos electrodos denominados delgas. De aquí es conducida al exterior mediante otros contactos fijos llamados escobillas que conectan por frotamiento con las delgas del colector.

Abajo se muestra cómo funciona el generador, usando una espira que gira en el campo magnético de un imán permanente.
Los lados de la espira son pintados con diferentes colores para poder distinguirlos cuando la espira gira. Aplicando la ley de Faraday, y con la ayuda de la ley de Lenz, se puede entender que en los extremos de la espira se induce una f.e.m. cuya amplitud y signo cambia según gira la espira. Lo que queda claro es que el alambre que queda a la derecha será siempre el lado positivo.

Para aprovechar la FEM (fuerza electromotriz) así generada debe implementarse unos contactos móviles que conmutan automáticamente los terminales de la bobina mientras que ésta gira. Esta parte de del generador recibe el nombre de conmutador, y está formado por unas pistas de cobre llamadas delgas, donde se conectan los extremos de la bobina, y las escobillas que recoge la f.e.m. de la bobina para entregarlas a los contactos externos o bornes del generador.

Los generadores de corriente continua son maquinas que producen tensión su funcionamiento se reduce siempre al principio de la bobina giratorio dentro de un campo magnético. Si una armadura gira entre dos polos magnéticos fijos, la corriente en la armadura circula en un sentido durante la mitad de cada revolución, y en el otro sentido durante la otra mitad. Para producir un flujo constante de corriente en un sentido, o corriente continua, en un aparato determinado, es necesario disponer de un medio para invertir el flujo de corriente fuera del generador una vez durante cada revolución. En las máquinas antiguas esta inversión se llevaba a cabo mediante un conmutador, un anillo de metal partido montado sobre el eje de una armadura. Las dos mitades del anillo se aislaban entre sí y servían como bornes de la bobina. Las escobillas fijas de metal o de carbón se mantenían en contacto con el conmutador, que al girar conectaba eléctricamente la bobina a los cables externos. Cuando la armadura giraba, cada escobilla estaba en contacto de forma alternativa con las mitades del conmutador, cambiando la posición en el momento en el que la corriente invertía su sentido dentro de la bobina de la armadura. Así se producía un flujo de corriente de un sentido en el circuito exterior al que el generador estaba conectado. Los generadores de corriente continua funcionan normalmente a voltajes bastante bajos para evitar las chispas que se producen entre las escobillas y el conmutador a voltajes altos. El potencial más alto desarrollado para este tipo de generadores suele ser de 1.500 voltios. En algunas máquinas más modernas esta inversión se realiza usando aparatos de potencia electrónica, como por ejemplo rectificadores de diodo.

Los generadores modernos de corriente continua utilizan armaduras de tambor, que suelen estar formadas por un gran número de bobinas agrupadas en hendiduras longitudinales dentro del núcleo de la armadura y conectadas a los segmentos adecuados de un conmutador múltiple. Si una armadura tiene un solo circuito de cable, la corriente que se produce aumentará y disminuirá dependiendo de la parte del campo magnético a través del cual se esté moviendo el circuito. Un conmutador de varios segmentos usado con una armadura de tambor conecta siempre el circuito externo a uno de cable que se mueve a través de un área de alta intensidad del campo, y como resultado la corriente que suministran las bobinas de la armadura es prácticamente constante. Los campos de los generadores modernos se equipan con cuatro o más polos electromagnéticos que aumentan el tamaño y la resistencia del campo magnético. En algunos casos, se añaden interpolos más pequeños para compensar las distorsiones que causa el efecto magnético de la armadura en el flujo eléctrico del campo.

El campo inductor de un generador se puede obtener mediante un imán permanente (magneto) o por medio de un electroimán (dinamo). En este último caso, el electroimán se excita por una corriente independiente o por autoexcitación, es decir, la propia corriente producida en la dinamo sirve para crear el campo magnético en las bobinas del inductor. Existen tres tipos de dinamo según sea la forma en que estén acoplados el inductor y el inducido: en serie, en derivación y en combinación.

Los generadores de corriente continua se clasifican según el método que usan para proporcionar corriente de campo que excite los imanes del mismo. Un generador de excitado en serie tiene su campo en serie respecto a la armadura. Un generador de excitado en derivación, tiene su campo conectado en paralelo a la armadura. Un generador de excitado combinado tiene parte de sus campos conectados en serie y parte en paralelo. Los dos últimos tipos de generadores tienen la ventaja de suministrar un voltaje relativamente constante, bajo cargas eléctricas variables. El de excitado en serie se usa sobre todo para suministrar una corriente constante a voltaje variable. Un magneto es un generador pequeño de corriente continua con un campo magnético permanente.

Una dinamo es una máquina eléctrica que produce energía eléctrica en forma de corriente continua aprovechando el fenómeno de inducción electromagnética. Para ello está dotada de un armazón fijo (estator) encargado de crear el campo magnético en cuyo interior gira un cilindro (rotor) donde se crearán las fuerzas electromotrices inducidas.

Estator

Consta de un electroimán encargado de crear el campo magnético fijo conocido por el nombre de inductor.

 

Rotor

Es un cilindro donde se enrollan bobinas de cobre, que se hace girar a una cierta velocidad cortando el flujo inductor y que se conoce como inducido.