Page 642 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

32.1 El condensador 623

Objetivos

Cuando termine de estudiar este capítulo el alumno:
1. Determinará la corriente instantánea para cargar y descargar un condensador
y para el aumento y reducción de la comente en un inductor.
2. Escribirá y aplicará ecuaciones para calcular la ¡nductancia y la capacitancia de
inductores y condensadores en un circuito de corriente alterna (ca).
3. Explicará por medio de diagramas las relaciones de fase para un circuito con
(a) resistencia pura, (b) capacitancia pura y (c) ¡nductancia pura.
4. Escribirá y aplicará ecuaciones para calcular la impedancia, el ángulo de fase
y la corriente efectiva en el caso de un circuito de ca conectado en serie y que
contiene resistencia, capacitancia e ¡nductancia.
5. Escribirá y aplicará una ecuación para calcular la frecuencia resonante de un
circuito de ca.
6. Definirá y determinará el factor de potencia para un circuito de ca conectado
en serie.
Aproximadamente 99% de la energía generada en Estados Unidos está en forma de corriente
alterna (ca). Hay justificadas razones para usar predominantemente circuitos de ca. Una bo­
bina giratoria dentro de un campo magnético induce un fem alterna de una manera muy efi­
ciente. Además, el transformador proporciona un método práctico para transmitir corrientes
de ca a grandes distancias con una pérdida de potencia mínima.
El único elemento de importancia en el circuito de cd (además de la fuente de fem) es la
resistencia. Puesto que la corriente alterna se comporta diferente de la corriente continua, los
elementos adicionales del circuito cobran relevancia. Además de la resistencia normal, tanto
la inducción electromagnética como la capacitancia desempeñan funciones importantes. En
este capítulo se presentan algunos aspectos sobre corriente alterna en circuitos eléctricos.

El condensador

En el capítulo 26 se estudió el condensador como un dispositivo electrostático capaz de alma­
cenar carga. El proceso de cargar y descargar condensadores en un circuito de ca proporciona
un medio eficaz para regular y controlar el flujo de carga. Sin embargo, antes de analizar los
efectos de capacitancia en un circuito de ca, es conveniente describir el crecimiento y la re­
ducción de la carga en un condensador.
Considere el circuito ilustrado en la figura 32.1, que contiene sólo un condensador y una
resistencia. Cuando el interruptor se mueve a Sv el condensador empieza a cargarse rápida­
mente mediante la corriente i. Sin embargo, a medida que aumenta la diferencia de potencial
QIC entre las placas del condensador, la razón de flujo de la carga al condensador disminu­
ye. En cualquier instante, la caída de potencial iR a través del resistor debe ser igual que la
diferencia de potencial entre el voltaje (VB) de la batería y la fuerza contraelectromotriz del
condensador. Expresado simbólicamente
Vb ~ ® = ¡R (32.1)

donde i = corriente instantánea
Q = carga instantánea en el condensador

Interruptor
S, R

Figura 32.1 Diagrama de un circuito que muestra un método para cargar y descargar un condensador.