que no es mucha. Como el almacenamiento de energía es proporcional al cuadrado del voltaje, los resultados para un condensador del mismo valor, pero a 200 V, son mucho más llamativos:
Para un súpercondensador de 500 F a 2,7 V, los resultados son aún más impresionantes:
En comparación, una sola batería AA de 1,5 V y 2000 mAH almacena alrededor de:
2 A × 3600 s × 1, 5 V = 10, 8 kJ
Véase también
Para información sobre las baterías recargables, vea el Ejercicio 8.3.
3.8 Cómo modificar y moderar el flujo de corriente
Problema
Necesitamos un componente que pueda filtrar partes de una señal o suavizar las fluctuaciones de la misma.
Solución
Una bobina inductora (también llamadas inductores, reactores o simplemente bobinas), en su forma más simple, no es más que eso: un devanado de hilo de cobre arrollado en forma de bobina. En CC, se comporta como lo haría cualquier cable de una longitud determinada y presenta la resistencia correspondiente. Sin embargo, cuando la CA fluye, empiezan a suceder fenómenos interesantes.
Un cambio de sentido en la corriente en una bobina inductora origina un cambio de voltaje en el sentido contrario. Este efecto será más intenso cuanto mayor sea la frecuencia de la CA que fluya a través del inductor. El resultado neto de todo esto es que, a mayor frecuencia de CA, mayor resistencia opone la bobina inductora al paso de la corriente. Para que este fenómeno no se confunda con la resistencia ordinaria, se denomina reactancia, si bien se sigue midiendo en ohmios.
La reactancia X de un inductor se puede calcular mediante la fórmula:
X = 2π f L
Donde f es la frecuencia de la CA en hercios (Hz), y L, la inductancia de la bobina, que se mide en henrios (H). Este efecto resistivo no produce calor como en una resistencia, sino que devuelve energía al circuito.
La inductancia de una bobina inductora dependerá del número de vueltas del devanado de cobre, así como del material alrededor del cual esté arrollado. Así pues, las bobinas de valores bajos podrían no ser más que un par de vueltas de hilo sin núcleo, también conocidas como de núcleo de aire, es decir, que no están enrolladas a nada. Las bobinas de valores más altos suelen utilizar un núcleo de hierro, ferrita u otro material ferroso. La ferrita es un material cerámico con propiedades magnéticas.
La capacidad de transportar corriente de una bobina inductora suele depender del calibre del hilo de cobre utilizado en su devanado.
Análisis
Las bobinas se usan en las fuentes de alimentación conmutadas o SMPS (Switched Mode Power Supply, fuentes de alimentación en modo conmutado) donde reciben pulsos de alta frecuencia (vea el Ejercicio 7.8 y el Ejercicio 7.9). También se las utiliza extensamente en electrónica de radiofrecuencia, donde se suelen combinar con un condensador para formar un circuito sintonizado o circuito de resonancia (vea el Capítulo 19).
Un tipo de bobina inductora, llamada bobina de choque o de bloqueo, está diseñada para permitir el paso de CC mientras bloquea la componente de CA de una señal. Esto evita que aparezca ruido de radiofrecuencia no deseado en el circuito. A menudo encontramos cables USB que tienen un bloque en forma de cilindro cerca de uno de sus extremos. Se trata de un bloque de ferrita que rodea los hilos e incrementa la inductancia del cable a un nivel que le permite suprimir el ruido de alta frecuencia.
Véase también
Para más información acerca del uso de bobinas inductoras en fuentes de alimentación conmutadas, vea el Ejercicio 7.8 y el Ejercicio 7.9.
Vea el Ejercicio 3.9 para más información sobre los transformadores.
3.9 Cómo convertir voltajes de corriente alterna (CA)
Problema
Necesitamos un componente capaz de convertir voltajes de corriente alterna (CA).
Solución
Un transformador está compuesto básicamente de dos bobinas inductoras encapsuladas sobre un mismo núcleo. La Figura 3-8 muestra el esquema de un transformador, que también nos da pistas de su funcionamiento.
Figura 3-8. Esquema de un transformador.
Un transformador tiene una bobina primaria, o primario, y una secundaria, o secundario. La Figura 3-8 muestra uno de cada. El primario recibe CA, digamos de 110 V, desde un enchufe de pared, mientras que el secundario está conectado a la carga.
El voltaje en el secundario viene determinado por la razón del número de vueltas en el primario con el número de vueltas del secundario. Así, si el primario tiene 1000 vueltas y el secundario solo 100, el voltaje de CA se verá reducido en un factor de 10.
La Figura 3-9 muestra una selección de transformadores. Como se puede ver, los transformadores se presentan en una amplia variedad de tamaños.
En la Figura 3-9 hay un pequeño transformador de alta frecuencia a la izquierda, tomado del flash de una cámara desechable. Allí se utilizaba para elevar el voltaje de una CC pulsada (que es casi una CA) desde una batería de 1,5 V hasta los casi 400 V que necesitaba el flash de xenón.
El tipo de transformador mostrado en el centro se utiliza normalmente para reducir el voltaje de 110 V a 6 o 9 V.
Figura 3-9. Una selección de transformadores.
El transformador de la derecha también está diseñado para disminuir el voltaje de CA de los enchufes de pared. Se denomina transformador toroidal y tanto el primario como el secundario están situados alrededor de una horma toroidal formada por capas de hierro, una encima de otra. Estos transformadores se suelen utilizar en equipos de alta fidelidad, donde el ruido producido por las fuentes de alimentación SMPS se considera muy alto para los amplificadores de alto nivel.
Análisis
Tradicionalmente, cuando se quería alimentar un aparato de CC y bajo voltaje, como un receptor de radio, desde un enchufe de pared de CA, lo primero era usar un