Fundamentos de Electromagnetismo: Fórmulas Clave y Teoría de Capacitores

Constantes y Fórmulas Básicas

• Velocidad: V = W/q
• Electronvoltio: 1 eV = 1.66 × 10⁻¹⁹
• Resistencia en función de la temperatura: Rt = R₂₅° * [1 + α(T - 25°)]
• Permisividad del vacío: ε₀ = 8.85 × 10⁻¹²
• Permeabilidad del vacío: μ₀ = 4π × 10⁻⁷
• Carga elemental: qₑ = 1.66 × 10⁻¹⁹
• Masa del electrón: mₑ = 9.11 × 10⁻³¹

Capacitores

• Capacitancia: C = (ε · A) / d
• Carga: Q = C · V
• Permisividad: ε = ε₀ · εᵣ

Carga y Descarga de Capacitores

• Corriente de carga: Ic(t) = I · e^(-t/τ)
• Corriente de descarga: Ic(t) = -I · e^(-t/τ)
• Voltaje de carga: Vc(t) = V₀(1 - e^(-t/τ))
• Voltaje de descarga: Vc(t) = V₀ · e^(-t/τ)

Código de Colores de Resistencias

• Para 4 bandas: A, B × 10^C ± D
• Para 5 bandas: A, B, C × 10^D ± E

Corriente Eléctrica

• Corriente: I = Δq / Δt
• Densidad de corriente: J = I / A
• Carga total: ΔQ = Nₑ · qₑ
• Resistencia: R = ρ · (l / A)

Inductores

• Campo magnético: B = μ(N · I / l)
• Flujo magnético: φ = VL = N(Δφ / Δt) = N(Δ(B · A) / Δt)
• Inductancia: L = μ · (N² · A) / l
• Voltaje del inductor: VL = L · (ΔI / Δt)
• Reactancia inductiva: XL = ω · L

Pruebas de Corto Circuito y Circuito Abierto

Corto Circuito

• Impedancia equivalente: Zeq = Vcc / Icc
• Resistencia equivalente: Req = Pcc / I²cc
• Reactancia equivalente: Xeq = √(Z²eq - R²eq)
• Resistencia en paralelo: Rp = Req / 2; Resistencia en serie: Rs = Rp / n²

Circuito Abierto

• Admitancia: Yca = I? / Vp = Ica / Vca
• Conductancia: Gca = Pca / Vp² = I²ca / Pca
• Susceptancia: Bn = √(Yca² + Gca²)

Teoría de Capacitores

Un capacitor es un elemento de circuito que almacena energía en su campo eléctrico. Está compuesto por dos placas paralelas metálicas conductoras separadas por una distancia d, y cada placa tiene un área común entre ellas "A". Entre ellas existe un dieléctrico.

Corrientes en Capacitores

• Corriente de carga
• Corriente de descarga
• Corriente de fuga (atraviesa el dieléctrico)
• Corriente residual (corriente que nunca desaparece)
• Corriente de absorción (genera la corriente residual)

Tipos de Condensadores

1. De Mica: Rigidez dieléctrica, voltajes de perforación elevados, estable en el tiempo, estable con la temperatura y la corriente de fuga son bajos. Se emplea en circuitos de alta frecuencia, en circuitos sintonizadores (debido a su precisión) y en circuitos de alto voltaje.
2. De Cerámica: Tiene bajas pérdidas, altas frecuencias, constante dieléctrica alta, capacitancia grande en volúmenes pequeños, varía con la temperatura, valores inexactos, y se emplea para circuitos de acople.
3. De Papel: Costo bajo, amplio rango de valores, soporta voltajes altos, tiene corrientes de fuga altos, y se emplea para circuitos de altas señales.
4. De película plástica: Usa como dieléctrico el teflón y el polietileno, se minimiza las corrientes, temperaturas 150°C-200°C, muy costosos, su rango de valores es (500pF-10µF), y se emplea para circuitos de precisión.
5. Electrolítico: Es un condensador con polaridad, sus partes son, dos electrodos de aluminio, un óxido de aluminio, un electrolito conductor. Si se invierte la polaridad no deja pasar corriente, los volúmenes son directamente proporcionales a los voltajes.
6. De Tantalum: Es polarizado, se utiliza como dieléctrico, son utilizados también en circuitos y sistemas digitales, mantienen sus valores constantes.
7. Condensadores Variables:
   1. De Aire: Su área es variable
   2. De Mica: Variamos el área
   3. De cerámica: "Trimmer", son de tamaño mucho más reducido.