Resistores y tabla de colores para resistores

Un resistor es un dispositivo o componente electrico construido explicitamente para que preste cierta magnitud de resistencia, dada en ohms. ademas, debe trabajar en forma confiable en su ambiente, incluyendo intensidad de campo electrico, temperaura, humedad, radiacion y otros efectos.

Muchos otros resistores son especialmente fabricados para convertir energia electrica en termica, otros se usan en circuitos de control, en donde modifican la energia y señales electricas para lograr efectos planificados. Como ejemplos pueden citarse los resistores para el arranque de motores, los usados en amplificadores electronicos para controlar la ganancia completa y otras caracteristicas de los amplificadores. 

Los acumuladores pueden ir equipados con una resistencia eléctrica de fábrica. El material de los resistores es de gran calidad. Incoloy 825.

Los accesorios de los acumuladores de electricidad de noche incluyen 2-3 resistores eléctricos de noche y un resistor de día. Incluyen termostatos de uso nocturno y diurno que cumplen la norma SLY 3.2 de la Asociación Finlandesa de Electricidad, además de un protector de sobrecalentamiento.

Si es necesario, el acumulador se puede suministrar con su propio panel de control. La electrificación del acumulador también se puede realizar según las preferencias del cliente.

Conductores, semiconductores y aisladores "Circuitos Electricos"

Una propiedad resaltante de un material usado en circuitos electricos es su conductividad, que es una medida de su capacidad para conducir electricidad. La definicion de conductividad es:

α = J/E

en donde J = densidad de corriente, A/M², y E = intensidad de campo electrico, V/m. En consecuencia las unidades de conductividad son las reciprocas del ohm-metro, o siemens-metro. Para buenos conductores, los valores mas comunes de conductividad son 1000 a 6000 S/m.

La reciproca de la conductividad se denomina resistividad. El cobre y el aluminio son los materiales mas comunmente utilizados para la distribucion de energia electrica y datos. Los semiconductores son una clase de materiales cuya conductividad esta en los limites de 1 mS/m, aunque este numero varia por ordenes de magnitud hacia arriba y hacia abajo.

Los semiconductores son hechos siguiendo modificaciones minuciosas y precisas de cristales puros de germanio, silicio, arsenurio de galio, entre otros; forman la piedra angular para la fabricacion de diodos semiconductores, transistores, rectificadores controlados de silicio y de circuitos integrados.

Los aisladores  son materiales cuya funcion electrica es impedir el paso de corriente; muchos de estos materiales tienen conductividades del orden de los nanosiemens/metro. En su mayoria, los materiales aisladores contienen propiedades no lineales, siendo buenos aisladores a temperaturas e intensidades de campo electrico suficientemente bajas, pero presentan rupturas a temperaturas o a intensidades de campo mas altas.

La función de un conductor es distribuir corriente entre dos puntos en un circuito eléctrico. Los conductores eléctricos pueden ser solidos o tambien líquidos, generalmente, la palabra conductor se usa con un sentido distinto al de alambre, ya que por lo general un alambre es de sección circular , mientras que un conductor puede tener otras formas, por ejemplo barras rectangulares o circulares, sin embargo, es común que a los alambres se les designe como conductores, por lo que en caso de mencionar algún conductor de forma o característica distintas a los alambres o cables, se designaran específicamente con el nombre que se le conozca.

Efecto de Contraccion "Magnetismos"

La fuerza mecanica, impulsadaa entre el flujo magnetico y un conductor portador de una corriente, tambien esta presente dentro del conductor mismo y recibe el nombre de Efecto de Contraccion. 

 
La fuerza entre los filamentos infinitesimales del conductor es una atraccion, de manera que una corriente en un conductor tiende a contraer al conductor. Este efecto es de importancia en muchos tipos de hornos electricos, en donde limita la corriente que pueda llevar un conductor fundido. 

Este Esfuerzo tambien tiende a alargar un conductor liquido.

El campo magnético que se mueve a corta velocidad comparada con la velocidad de la luz, puede representarse por un campo vectorial, caracterizado por fuerza y dirección, producidas por objetos magnéticos o campos eléctricos. Según lo describe la dinámica ideal, los campos magnéticos son matemática y físicamente el equivalente de un vórtice; esto explica su clara tendencia a girar.

Este proceso torna dificultoso el desarrollo de un análisis exacto sobre el origen de los campos magnéticos, ya que se debe tomar como punto de partida el hecho de que los campos magnéticos tienen helicidad, es decir, una especie de “carga topológica”. Empero la helicidad no puede cambiar bajo la influencia de una fuerza ideal, restringiendo la aparición de cualquier vorticidad con un valor inicial cero.

Fuerza en un conductor portador de una corriente en un campo magnetico

Se tiene un conductor de longitu l m, portador de una corriente i a, puesto en un campo magnetico cuya densidad es B en teslas. La fuerza que tiende a mover el conductor a traves del campo es:

F = Bli   Newtons

Esta formula supone que la direccion del eje del conductor esta en angulo recto con respecto a la direccion del campo. Si las direcciones i y B forman un angulo, la expresion debe ser multiplicada por sen α.

La fuerza F es perpendicular tanto a i como a B y su direccion esta determinada por la regla del tornillo de la mano derecha. El efecto del campo magnetico producido por el conductor mismo es para aumentar la densidad del flujo original "B" en un lado del conductor, y para reducirla en el otro lado.

El conductor tiende a alejarse del campo mas denso. Un circuito metalico cerrado portador de corriente tiende a moverse para cerrar el mayor numero de lineas posibles de fuerza magnetica.

Un conductor es un hilo o alambre por el que se mueve una corriente eléctrica. 

Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas electricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperar que la resultante de las fuerza sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre que lleva corriente diferente.

Graficacion de flujo "magnetismo"

Por medio de un preceso de graficacion, es util determinar las propiedades de campos magneticos y de otros tipos en el aire. El campo de flujo requerido es uniforme, generalmente, a lo largo de una dimension y se dibuja una seccion transversal de la misma.

Muchas veces el campo se requiere entre dos lineas de potencial magnetico esencialmente iguales, como por ejempo dos superficies de hierro. El mapa de campos estara formado por lineas de fuerza i lineas equipotenciales que deben intersectarse a angulos rectos.

Para el metodo grafico, se recomienda un mapa de campo de cuadros curvilineos cuando el problema sea bidimensional; los cuadros son de diferentes dimensiones, pero el numero de lineas de fuerza que cruza cada cuadro es el mismo.

Al trazar el mapa de campo, primero dibujense las lineas que puedan dibujarse por simetria. Si partes de las dos lineas equipotenciales son rectas y paralelas entre si, el mapa de campo en el espacio entre ellas estara formado por lineas que de hecho son rectas, paralelas y equidistantes; estas pueden dibujarse.

Luego extiendase la serie de cuadros curvilineos en otras partes del campo, asegurandose primero que todos los angulos sean rectos y, segundo, que en cada cuadro los dos diamentros sean iguales excepto en las regiones en que los cuadros se encuentren evidentemente distorcionados, como p.e cerca de las esquinas del hierro o en regiones ocupadas por conductores portadores de corriente.

Los diametros de un cuadro curvilineo pueden ser tomado como las distancias entre puntos medios de lados opuestos.

El mapa de campo magnetico cerca de una esquina de hiero se dibuja como si el hierro tuviera una pequeña cinta, es decir, sale una linea de angulo de hierro de 90° a 45° de las superficies.

Dentro de un conductor portador de una corriente el campo magnetico no esta formado por cuadros curvilineos, como el espacio libre o el aire. Deben seguirse en tales casos, reglas especiales para la separacion de las lineas. Las lineas equipotenciales convergen en un punto llamado "almendra".

Actualmente se dispone de metodos computarizados para realizar un trabajo detallado, pero los principios no cambian.

Concepto de polos magneticos

En sustancias que ahora se denominan magneticas, como el hierro, hace siglos se observo que poseian fuerzas que actuaban una sobre otra. Desde este principio evoluciono este concepto de polos magneticos y se desarrollo en una teoria cuantitativa basada tambien en esos polos o pequeñas regiones de influencia magnetica.

André Ampere observo fuerzas de naturaleza similar entre conductores portadores de corriente; estudios posteriores han demostrado que todas las teorias de los materiales magneticos pueden ser desarrolladas y explicadas por los efectos magneticos producidos por movimientos de cargas electricas.

El campo magnético de la Tierra funciona como el campo magnético de un gran imán en forma de barra, que atravesa el polo sur hasta el polo norte del planeta. En el caso de un imán, el norte es atraído por el sur, es decir, el norte del íman va a apontar para el polo sur del campo magnético del interior de la Toerra.

Lo polos magnéticos están localizados en las extremidades del eje magnético y cercanos a los polos geográficos, es decir, el polo sur magnético está cercano al norte geográfico y o polo norte magnético está cercano al sur geográfico. Es importante frisar que el eje magnético no coincide con el eje de rotación de la Tierra, que están separados por aproximadamente 13º.

Ley de Faraday de Induccion

De acuerdo con la ley de faraday, en cualquier trayectoria lineal cerrada en el espacio, cuando el flujo magnetico rodeado por la trayectoria varia con el tiempo, se induce un voltaje alrededor de la trayectoria que sera igual a la rapidez negativa de cambio del flujo en webers por segundo.

Ecuacion F

El signo denota que la direccion del voltaje inducido es tal que produce una corriente en oposicion al flujo. Si el flujo esta cambiando a una rapidez constante, el voltaje es numericamente igual al aumento o dismunucion en webers en un segundo.

La trayectoria lineal cerrada o circuito es la frontera de una superficie y es una linea geometrica, que tiene longitud pero grosor infinitesimal y no tiene ramas en paralelo. Puede estar cambiando de forma o de posicion.

Si una espira de alambre de seccion tranversal despreciable, ocupa el mismo lugar y tiene el mismo movimiento que la trayectoria que se acabo de tratar lineas arriba,  el voltaje v tendera a mover una corriente alrededor del alambre y este voltaje puede ser medido por un galvanometro o voltimetro conectado a la espiral de alambre.

Al igual que con la trayectoria, la espira de alambre no debe tener ramas en paralelo; si las tiene; el problema de calcular el voltaje mostrado por un instrumento es mas complicado e involucra las resistencias de las ramas.

Para obtener resultados precisos la simple ecuacion (F) no puede ser aplicada a circuitos metalicos que tengan seccion transversal finita. En algunos casos, el conductor finito puede ser considerado como dividido en un gran numero de filamentos conectados en paralelo, cada uno de los cuales tiene su propio voltaje inducido entre puntos vecinos debe calcularse para varias partes de los conductores. 

Estas pueden sumarse o integrarse. Para metodos de calculo de voltaje inducido entre dos puntos, consultense textos sobre la teoria electromagnetica.

En casos tales como una maquina de cd o un generador homopolar, puede haber siempre una trayectoria conductora de corriente a la que se le puede llamar "circuito" pero no es un circuito lineal cerrado sin ramas en paralelo y de seccion transversal infinitesimal y por tanto la ecuacion "F" no se aplica estrictamente a tal circuito en su totalidad, aun cuando a veces se pueden obtener resultados numericos que se aproximan a lo correcto.

Si dicho circulo practico o trayectoria de corriente se hace para encerrar mas flujo magnetico por un proceso de conexion de un conductor ramal en paralelo en el lugar de otro, entonces ese cambio en flujo encerrado no corresponde a un voltaje segun la ecuacion "F". Aunque en algunos casos es posible describir una espira de alambre que tenga seccion transversal infinitesimal y contactos deslizantes para la cual la ecuacion "F" da resultados numericos correctos, la ecuacion no es confiable, sin limitaciones, para casos de seccion transversal finita y contactos deslizantes.

¿Qué es la inducción electromagnética?

La inducción electromagnética es el proceso por el cual se puede inducir una corriente por medio de un cambio en el campo magnético.

En nuestro artículo sobre fuerzas magnéticas, estudiamos la fuerza que experimentan las cargas en movimiento dentro de un campo magnético. La fuerza que experimenta un alambre por el que pasa corriente debida a los electrones en movimiento cuando está en la presencia de un campo magnético es un ejemplo clásico. Este proceso también funciona al revés. Tanto mover un alambre a través de un campo magnético o (equivalentemente) cambiar la magnitud del campo magnético con el tiempo puede causar que fluya una corriente.

Efecto Seebeck y Efecto Efecto Hall

Efecto Seebeck

Cuando un circuito electrico cerrado se hace con dos metales diferentes, dos "o mas" tendran que formarse; si estas se mantienen a temperaturas diferentes, dentro de ciertos limites, circulara una corriente electrica. 

Si los metales son hierro y cobre y si una union se conserva en agua fria en tanto que otra se mantiene en agua caliente, la corriente pasa del cobre al hierro por la union caliente. El dispositivo resultante se llama termopar; estos termopares han encontrado gran aplicacion en sistemas para la medicion de temperaturas. El fenomenos fue descubierto en 1821 por Thomas Johann Seebeck.

Efecto Hall

Cuando un conductor portador de una corriente se inserta en un campo magnetico que sea perpendicular al campo, se ejercera una fuerza en las particulas cargadas que constituyen la corriente. El resultado es que las particulas seran forzadas a moverse hacia  los costados del conductor, lo que llevara el aumento de cargas positivas en un lado y negativas en el otro. Esto aparece como un voltaje en el conductor, dada por:

 

Donde

x = anchura del conductor

Bx = intensidad del campo magnetico

Jy = densidad de corriente

n = densidad de carga

e= carga electronica

v = velocidad de flujo de carga

Este fenomeno es util en la medicion de campos magneticos y en la determinacion de propiedades y caracteristicas de semiconductores, en donde los voltajes son mucho mayores que en los conductores.

Efecto hall

El efecto Hall se produce cuando se ejerce un campo magnético transversal sobre un cable por el que circulan cargas. Como la fuerza magnética ejercida sobre ellas es perpendicular al campo magnético y a su velocidad (ley de la fuerza de Lorentz), las cargas son impulsadas hacia un lado del conductor y se genera en él un voltaje transversal o voltaje Hall (VH). Edwin Hall (1835 - 1938) descubrió en 1879 el efecto, que, entre otras muchas aplicaciones, contribuyó a establecer, diez años antes del descubrimiento del electrón, el hecho de que las partículas circulan por un conductor metálico tienen carga negativa.

Ecuacion Diferencial Ordinaria

Ecuacion Diferencial Ordinaria o tambien llamada EDO es aquella ecuacion en donde las incognitas son una o muchas funciones que dependen de una variable independiente.

Ejemplo de una ecuacion diferencial ordinaria

El orden que posee una ecuacion diferencial ordinaria es el orden de la derivada de orden mas alto que muestra la ecuacion. Tenemos de ejemplo el caso anterior, el orden de la ecuacion diferencial ordinaria es 1.

 De esta manera, cada vez que nos refiramos a una ecuacion diferencial ordinaria, la escribiremos asi: y' = f (x, y) entendiendo que y es un vector.

Por ejemplo


Si tenemos la siguiente ecuacion diferencial ordinaria

 Definimos un problema de valores iniciales (pvi)

Entonces, buscamos una funcion que cumpla los parametros de la ecuacion diferencial ordinaria, y ademas, que paso por y0 en x0.

Efecto Thomson y Efecto Peltier

Efecto Thomson

Un gradiente de temperatura en un conductor metalico que es acompañado por un gradiente de voltaje cuya magnitud y direccion depende del metal en particular.

Cuando circula una corriente electrica, hay una generacion o absorcion de calor debido a la presencia del gradiente termoelectrico, con el resultado neto de que el calor generador es un intervalo de volumen limitado por diferente temperaturas es ligeramente mayor o menor que el presentado por la resistencia del conductor.

En el cobre, la generacion de calor es mayor cuando la corriente circula de partes calientes a partes frias y menor cuando la corriente circula de partes frias a calientes; en el hierro, el efecto es inverso. El descubrimiento de este fenomeno en 1854 se debe a sir William Thomson un fisico ingles.

efecto thomson

Efecto Peltier

Cuando una corriente se hace pasar por la union entre dos metales distintos, tiene lugar una generacion o una absorcion de calor. Este efecto es diferente al de la generacion de calor descrita por perdidas ohmicas (i²r). Este efecto es reversible, siendo generado el calor cuando la corriente pasa en un sentido por la union y absorvido cuando la corriente pasa en direccion opuesta.

La union es la fuente del voltaje de Peltier. Cuando se hace pasar una corrientepor la union contra la direccion del voltaje, ocurre un calentamiento; si la corriente se hace circular en la misma direccion que el voltaje de Peltier, la union se enfria.

Los refrigeradores estan construidos utilizando este principio. Puesto que el efecto joule produce calor en los conductores que se dirigen hacia la union, el enfriamiento de peltier debe ser mayor que el efecto de joule en esa region para que la refrigeracion se realize bien. Este fenomeno fue descubierto por Jean Peltier, un fisico frances, en 1834.

Fuentes de Voltaje y Efecto Volta

Fuentes de Voltaje o Diferencia de potencial Electrico

Un voltaje es ocasionado por la separacion de cargas electricas opuestas, y representa el trabajo por unidad de carga (joules/coulomb) requeridos para mover las cargas de un punto a otro. Esta separacion puede ser forzada por movimiento fisico o puede ser iniciada o complementada por causas termicas, quimicas, magneticas o de radiacion. 

Una Clasificacion conveniente de estas causas es la siguiente:

1. Friccion entre sustancias diferente.

2. Contacto de sustancias diferentes.

3. Accion Termoelectrica.

4. Efecto hall.

5. Induccion Electromagnetica.

6. Efecto Foto Electrico.

7. Accion Quimica.

Efecto Volta o Potencial de Contacto

Cuando se ponen en contacto partes hechas de materiales diversos, entre ellas se desarrolla un voltaje; si los materiales son zinc y cobre, el zinc se carga en forma positiva y el cobre en forma negativa. Segun la teoria electronica, sustancias diferentes poseen tendencias diferentes para ceder a sus particulas cargadas negativamente.

El zinc las cede con facilidad y por ello muchas de sus particulas cargadas en forma negativa pasan del zinc al cobre. Se observan voltajes mensurables incluso entre dos partes hechas de la misma sustancia pero que tengan estructuras distintas, por ejemplo, entre partes de cobre fundido y de cobre electrolitico.

Circuitos Electricos y Magneticos

1. Definicion o Concepto de Circuitos Electricos.

Podemos empezar diciendo que un circuito electrico es un conjunto de aparatos y componentes electricos conectados entre si para procesar informacion o energia en forma electrica.

Un circuito electrico puede describirse matematicamente por ecuaciones diferenciales ordinarias, que pueden ser lineales o no lineales y que varian o no varian en el tiempo. El efecto practico de esta restriccion es que las dimensiones fisicas son mas pequeñas si se le compara con la longitud de cualquier señal electrica. Muchos aparatos y sistemas usan circuitos electricos en sus diseños.

Circuitos Electricos

2. Carga Electrica.

En teoria de los circuitos, postulamos la existencia de una unidad de carga indivisible.
Hay dos clases de Carga, llamadas carga negativa y carga positiva. La particula cargada negativamente se denomina electron.

Las cargas positivas pueden ser Atomos que hayan perdido Electrones, llamados iones; estructuras cristalinas, las deficiencias electronicas llamados huecos, actuan como particulas cargadas positivamente. En el sistema internacional de Unidades (SI), la unidad de carga es el Coulomb (C). La carga de un Electron es 1.60219 x 10 ^-19 C.

3. Corriente Electrica.

El flujo o movimientos de particulas cargadas se denomina Corriente Electrica. En unidades SI, una de las unidades fundamentales es el ampere (A). La definicion es tal que una rapidez de circulacion de carga 1 A es equivalente a 1 C/s. Por convencion, hablamos de corriente como el flujo de cargas positivas. Cuando sea necesario considerar el flujo o circulacion de cargas negativas, usaremos los modificadores apropiados.

En un circuito electrico, es necesario controlar la trayectoria del flujo de corriente para que el dispositivo opere como se pretende.

4. Corriente Electrica.

El movimiento de particulas cargadas requiere gasto de energia o esta acompañado de liberacion de energia. El voltaje es un punto en el espacio, esta definida como el trabajo por unidad de carga (joules/coulomb) requerido para mover una carga desde un punto de voltaje cero hasta el punto en cuestion.

5.  Circuitos Magneticos y Dielectricos.

Los campos magneticos y electricos pueden ser controlados mediante arreglos adecuados de materiales apropiados. Los ejemplos magneticos incluyen los campos magneticos de motores, generadores y grabadores de cinta; los dielectricosincluyen ciertos tipos de microfonos.

Los campos en si se denominan campos de flujo o flujos. Los campos magneticos son creador por fuerzas magnetomotrices; los electricos, por voltajes (tambien llamadas fuerzas electromotrices, un termino que ahora es menos comun). Al igual que en circuitos electricos, las dimensiones para circuitos dielectricos son pequeñas comparadas con la longitud de onda. 

En la practica, los circuitos son muchas veces no lineales y tambien se desea confinar el flujo magnetico o electrico a una trayectoria priscrita.