CICLOTRON Tomo 5 Diagram
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MICROPROCESADORES
MICROPROCESADORES
SSAABBEERR
EELLEECCTTRROONNIICCAA
EDICION ARGENTINA
ES UNA EDICION ESPECIAL DE
REP. ARG. EDICION ESPECIAL: 3005
LOS COMPONENTES
EN CORRIENTE ALTERNA
TIRISTORES
LOS COMPONENTES
EN CORRIENTE ALTERNA
TIRISTORES
Enciclopedia
Enciclopedia
V
V
isual
isual
de la
de la
Electrónica
Electrónica
INDICE DEL
C
APITULO 5
MAGNETISMO E INDUCTANCIA
MAGNETICA
El efecto magnético......................................67
Campo eléctrico y campo magnético ......67
Propiedades magnéticas de la materia ....69
Cálculos con fuerzas magnéticas...............69
Dispositivos electromagnéticos....................70
Electroimanes y solenoides...........................70
Relés y Reed-relés..........................................70
Los galvanómetros .........................................71
Los inductores ................................................71
LOS COMPONENTES DE CORRIENTE ALTERNA
Corriente continua y corriente alterna.......72
Representación gráfica de la
corriente alterna ............................................75
Reactancia.....................................................75
Reactancia capacitiva.................................76
Fase en el circuito capacitivo......................77
Reactancia inductiva ...................................77
Fase en el circuito inductivo ........................78
¿Qué es una señal?.......................................78
TIRISTORES Y OTROS DISPOSITIVOS DE DISPARO
Los tiristores......................................................78
Rectificador controlado de silicio................78
Interruptor controlado de silicio...................79
FotoSCR...........................................................79
Diodo de cuatro capas................................79
SUS, TRIAC, DIAC, SBS, SIDAC, UJT ................80
Cupón Nº 5
Guarde este cupón: al juntar 3 de
éstos, podrá adquirir uno de los videos
de la colección por sólo $5
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ELE
FECTO
M
AGN TICO
Un profesor dinamarqués de la
escuela secundaria llamado Hans
Chistian Oersted observó que colocando una aguja imantada cerca
de un alambre conductor, cuando
se establecía la corriente en el conductor, la aguja se desplazaba hacia una posición perpendicular al
alambre, como se muestra en la figura 1. Como seguramente sabrán
los lectores, las agujas imantadas
procuran adoptar una posición determinada según el campo magnético terrestre, dando origen a la brújula (figura 2).
El movimiento de la aguja imantada sólo revelaba que las corrientes
eléctricas producen campos magnéticos y también facilitaba el establecimiento exacto de la orientación de este campo, o sea su modo
de acción. Como en el caso de los
campos eléctricos, podemos representar los campos magnéticos por líneas de fuerza. En un imán, como se
muestra en la figura 3, esas líneas salen del polo norte (N) y llegan al polo sur (S).
Para la corriente eléctrica que
fluye en el conductor, verificamos
que las líneas de fuerza lo rodean, tal
como muestra la figura 4. Representando con una flecha la corriente
que fluye del positivo hacia el negativo, tenemos una regla que permite
determinar cómo se manifiesta el
campo. Con la flecha entrando en
la hoja (corriente entrando) las líneas son concéntricas, con orientación en el sentido horario (sentido
de las agujas del reloj). Para la corriente saliente, las líneas se orientan
en el sentido antihorario (figura 5).
El hecho importante es que dispo-
niendo conductores recorridos por corrientes de formas
determinadas, podemos obtener campos magnéticos
muy fuertes, útiles en la construcción de diversos dispositivos.
C
AMPOEL CTRICO Y
C
AMPOMAGN TICO
Si tenemos una carga
eléctrica, alrededor de esta
carga existe un campo eléc-
trico cuyas líneas de fuerza se orientan como muestra la figura 6. Una
carga eléctrica en reposo (detenida) posee sólo campo eléctrico. Sin
embargo, si se pone en movimiento
una carga eléctrica, lo que tendremos será una manifestación de fuerzas de naturaleza diferente: tendremos la aparición de un campo magnético. Este campo tendrá líneas de
fuerza que envuelven la trayectoria
de la carga, como muestra la figura
7. El campo eléctrico puede actuar
sobre cualquier tipo de objeto, provocará atracción o repulsión según
Capítulo 5
67
Capítulo 5
Magnetismo e Inductancia Magnética
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
su naturaleza. El campo magnético
sólo actúa atrayendo o repeliendo,
sobre materiales de determinada
naturaleza de forma más eminente.
Teniendo en cuenta el origen del
campo magnético podemos explicar fácilmente por qué ciertos cuerpos son imanes y por qué una corriente puede actuar
sobre una aguja magnetizada.
En un cuerpo común los electrones que
se mueven alrededor
de los átomos lo hacen
de manera desordenada, de modo que el
campo producido no
aparece.
Sin embargo, podemos orientar estos movimientos de modo de
concentrar el
efecto de una manera determinada,
como muestra la figura 8.
Obtenemos,
entonces, "imanes
elementales", cuyos efectos suma-
dos dotan al material de
propiedades magnéticas. Tenemos así, cuerpos denominados imanes permanentes. Un
imán permanente tiene
dos polos, denominados
NORTE (N) y SUR (S), cuyas propiedades son semejantes a las de las cargas eléctricas.
Podemos decir que
polos de nombres diferentes se atraen (Norte
atrae a Sur y vicerversa).
Polos del mismo
nombre se repelen (Norte
repele a Norte y Sur repele a Sur).
Los imanes permanentes pueden ser naturales o artificiales. Entre
los naturales destacamos la magnetita, una
forma de mineral de hierro que ya se obtiene en
los yacimientos con las
propiedades que caracterizan un
imán.
Entre los artificiales destacamos
el Alnico, que es una aleación (mezcla) de aluminio, níquel y cobalto,
que no tiene magnetismo natural
hasta que es establecido por procesos que veremos posteriormente. Los
materiales que podemos convertir
en imanes son llamados materiales
magnéticos; podemos magnetizar
un material que lo admita orientando sus imanes elementales. Para ello
existen diversas técnicas:
a) Fricci n:
de tanto usar una herramienta, una tijera, por ejemplo, los
imanes elementales se orientan y ésta pasa a atraer pequeños objetos
de metal, o sea, se vuelve un imán
(figura 9). Frotando una aguja contra
un imán, orienta sus imanes elementales y retiene el magnetismo.
Advierta que existen cuerpos que
no retienen el magnetismo, como
por ejemplo el hierro.
Si apoyamos un imán contra un
hierro, éste se magnetiza, como
muestra la figura 10, pero en cuanto
lo separamos del imán, el hierro pier-
de la propiedad de atraer pequeños objetos, debido a que sus imanes elementales se desorientan.
b) Mediante un campo intenso:
colocando un objeto magnetizable
en presencia de un campo magnético fuerte, podemos orientar sus
imanes elementales y, de esta manera, convertirlos en un imán. El
campo de una bobina puede ser suficiente para esto. Del mismo modo que los materiales pueden retener magnetismo, también pueden perderlo
bajo ciertas condiciones.
Si calentamos un
trozo de magnetita, o
sea un imán permanente natural, a una
temperatura de
585°C, el magnetismo desaparece. Esta temperatura es conocida con el nombre
de Punto Curie y
varía de acuerdo
a los diferentes
materiales.
Magnetismo e Inductancia Magnética
68
Fig. 5
Fig. 10
Fig. 6
Fig. 7
Fig. 8
Fig. 9
P
ROPIEDADES
M
AGN TICAS
DE LA
M
ATERIA
Imaginemos los polos de un imán
permanente, como muestra la figura
11. Tenemos un campo uniforme, dado que las líneas de fuerza son paralelas (dentro del espacio considerado). Pues bien, colocando diversos tipos de materiales entre los polos del
imán, podemos observar lo siguiente:
a) El material "dispersa" las l neas
de fuerza del campo magn tico, como
muestra la figura 12.
El material en cuestión se llama
"diamagnético", tiene una suscepti-
bilidad magnética menor que 1 y
presenta la propiedad de ser ligeramente repelido por los imanes (cualquiera de los dos polos). Entre los materiales diamagnéticos citamos el
COBRE, el VIDRIO y el BISMUTO.
b) El material concentra las l neas
de fuerza de un campo magn tico, como muestra la figura 13.
Si la concentración fuera pequeña (susceptibilidad ligeramente mayor que 1), diremos que la sustancia
es paramagnética, como por ejemplo el aluminio, el aire, el platino y el
tungsteno.
Si bien existe una fuerza de atracción de los imanes por estos materiales, la misma es muy pequeña para
ser percibida.
En cambio, si la concentración de las líneas de fuerza fuera muy grande (susceptibilidad
mucho mayor que 1), entonces
el material se denomina "ferro-
magnético", siendo atraído
fuertemente por el imán. El
nombre mismo nos está diciendo que el principal material de este
grupo es el hierro.
Los materiales ferromagnéticos
son usados para la fabricación de
imanes y para la concentración de
efectos de los campos magnéticos.
Los materiales diamagnéticos se
utilizan en la construcción de blindajes, cuando deseamos dispersar las líneas de fuerza de un campo magnético.
C
LCULOS CON
F
UERZASMAGN TICAS
Si colocamos una carga eléctrica bajo la acción de un campo
eléctrico, la misma queda sujeta a
una fuerza; esta fuerza puede ser
calculada mediante:
F = q . E
donde:
F es la intensidad de la fuerza (N).
q es el valor de la carga (C) y E es
la intensidad del campo (N/C).
Para el caso del campo magnético, podemos definir una magnitud
equivalente a E (Vector de intensidad de Campo), que se denomina
Vector de Inducción Magnética, el
cual es representado por la B (figura
14). La unidad más común para medir el Vector Inducción Magnética es
el Tesla (T), pero también encontramos el Gauss (G).
1 T = 104G
El lanzamiento de
una carga
eléctrica en
un campo
eléctrico o
en un campo magnético es la base de dispositivos electrónicos muy
importantes. Así, podemos dar como
ejemplo el caso de un tubo de rayos
catódicos, (tubo de rayos catódicos
de TV, por ejemplo) en el que la imagen está totalmente determinada
por fuerzas de naturaleza eléctrica y
magnética que determinan la trayectoria de los electrones que inciden en una pantalla fluorescente (figura 15). Es, por lo tanto, necesario
que el técnico electrónico sepa hacer algunos cálculos elementales relativos al comportamiento de cargas
en campos eléctricos y también
magnéticos.
a) Fuerza en un campo el ctrico
Suponiendo dos placas paralelas, como muestra la figura 16, sometidas a una tensión V (+Ve; -V), entre
ellas existe un campo eléctrico uniforme cuya intensidad es:
E = V/d
(V = Potencial y d = distancia)
Si entre las placas lanzamos una
carga eléctrica, un electrón, o una
carga, ésta quedará sujeta a una
fuerza que depende de dos factores: su polaridad y su intensidad. Si la
carga fuera positiva, la fuerza se
ejercerá en el sentido de empujarla
hacia la placa negativa y, si fuera
negativa, al contrario. La intensidad
de la fuerza estará dada por:
F = q . E
Donde:
Capítulo 5
69
Fig. 11
Fig. 12
Fig. 13
Fig. 14
Fig. 15
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