El receptor elemental (VI)

Artículos teóricos

Una vez que hemos visto qué es un condensador y cual es su funcionamiento tanto en circuitos de corriente continua como en circuitos de corriente alterna, pasamos a ver que papel juega este componente electrónico en el selector de frecuencias de nuestro receptor elemental.

Ya hemos mencionado que el selector de frecuencias de nuestro sencillo receptor lo forman dos componentes: una bobina y un condensador. A estas alturas conocemos ambos elementos y, básicamente y de forma aislada, sabemos como funcionan. Ahora nos toca profundizar un poco en el comportamiento de los mismos cuando se montan juntos, formando ambos el corazón del selector de frecuencias de nuestro receptor.

Es verdad que hemos comentado que lo que ocurre en este tipo de circuitos es algo un tanto complejo, pero esto no va a impedir que, mediante varios ejemplos y con algunas ilustraciones, conozcamos los efectos que se producen cuando bobina y condensador hacen su trabajo particular de seleccionar señales de R.F. en el receptor que estamos estudiando. ¿Te apetece seguir?.

Banner
Mediante los llamados "circuitos resonantes", también conocidos como "circuitos oscilantes", nos va a resultar posible "sintonizar" la señal de R.F. deseada y posteriormente procesarla de modo que, una vez que la hayamos separado del resto, podamos "extraerle" la señal de B.F. (Baja Frecuencia) que ha viajado cabalgando sobre la primera.

Para empezar vamos a explicar la teoría de funcionamiento de estos circuitos de la manera más simple posible y sin acudir a las matemáticas. En el artículo siguiente haremos un pequeño experimento mediante el cual se nos van a despejar todas las incógnitas que tenemos sobre ellos y llegaremos a entender como funcionan en un selector de frecuencias.

FUNCIONAMIENTO DE UN CIRCUITO RESONANTE
Suponemos que tienes frescos en tu mente los conocimientos básicos relativos a las inductancias o bobinas y a los condensadores. Si no es así te recomendamos encarecidamente que vuelvas atrás y estudies los artículos relativos al electromagnetismo (parte I y parte II), el transformador y a los condensadores (parte I y parte II).

Banner

Para empezar podemos decir que el funcionamiento de un circuito resonante se basa en un intercambio de energía: la energía eléctrica del condensador se transfiere a la bobina y acto seguido la energía magnética de la bobina se transfiere de nuevo al condensador. Esta sucesión de transferencias de energia podría seguir de forma indefinida si tanto la bobina como el condensador fueran perfectos y no existieran las consabidas pérdidas en ninguno de los dos componentes. A continuación vamos a desgranar el proceso paso a paso para lo cual nos vamos a servir del circuito mostrado debajo.

Como puedes ver se trata de una pila, un condensador y una bobina conectados a través de un conmutador (señalado con un recuadro rojo y estando en principio colocado en la posición de reposo). En realidad, la pila nos servirá solo para cargar el condensador y así obtener la energía necesaria para que el circuito comience a funcionar. Para ello colocamos el conmutador en la posición que conecta la pila con el condensador y esperamos hasta que este último esté completamente cargado (ver figura siguiente).

Una vez conseguido lo anterior, colocamos de nuevo el conmutador en su posición de reposo. Vemos que en esta situación tenemos el condensador cargado electricamente. Dentro de un momento vamos a conectarlo a la bobina que se encuentra en "paralelo" con él.

Banner

En la ilustración siguiente podemos apreciar como el condensador, cargado gracias a la acción de la pila, lo hemos conectado en paralelo con la bobina a través del conmutador. Estamos a punto de presenciar el efecto "resonancia" en un circuito bobina-condensador en paralelo, también conocido por las siglas "LC".

A partir de ahora dejaremos de representar a la pila en nuestras ilustraciones puesto que ya ha cumplido su cometido (cargar el condensador) y también suprimiremos el conmutador, el cual nos ha servido para comprender como podemos cargar primero el condensador y luego, una vez cargado, conectarlo a la bobina. Entendemos, por tanto, que para empezar a estudiar el fenómeno de la resonancia en un circuito LC paralelo disponemos de UN CONDENSADOR CARGADO ELÉCTRICAMENTE y UNA BOBINA EN PARALELO con él. ¿Estás de acuerdo?.

Banner

Para llegar a comprender como funciona un circuito LC paralelo tienes que tener claro en tu mente los parámetros que intervienen en su funcionamiento. Son los siguientes:

1. Tensión en el condensador
2. F.E.M. inducida en la bobina
3. Corriente de descarga del condensador
4. Corriente inducida en la bobina
5. Campo magnético producido en la bobina

Debes conocer perfectamente que significan estos CINCO PARÁMETROS a la hora de estudiar el funcionamiento de este circuito y además, debes ser consciente del efecto que produce cada uno de ellos en cada instante determinado del proceso, sin pensar en su desarrollo como "un todo" sino mas bién imaginando que podemos "parar el tiempo" en cada uno de los momentos que se explican y entonces observar que está ocurriendo en las entrañas de nuestro circuito LC paralelo. Si no tienes muy en cuenta estos detalles, todo esto te parecerá un verdadero lio y casi con completa seguridad no llegarás a entender nada del asunto.

Banner

Si has captado la idea podemos seguir adelante, pero antes podrías imprimir en papel el gráfico representado en la última parte de este artículo. En él se detalla el desarrollo de cada uno de los tres parámetros más importantes del circuito LC paralelo en función del tiempo: tensión en el condensador (debida a la carga que contiene en cada momento), tensión inducida en la bobina y corriente a través del circuito. Observa en dicho gráfico como la corriente está desfasada 90º tanto con la tensión del condensador como con la f.e.m. inducida en la bobina (ya hablaremos de esto más adelante).

Al momento de conectar el condensador cargado a la bobina estamos en el inicio de la primera fase (momento A); el condensador comienza a descargarse a través del solenoide. Como dicha corriente de descarga produce casi de forma inmediata una f.e.m. inducida en la bobina, f.e.m. que tiene un valor similar a la tensión del condensador y es de polaridad opuesta, la intensidad de esta corriente de descarga no sube a su máximo nivel de manera instantánea ya que la f.e.m. opuesta inducida en la bobina se lo impide, sino que lo va haciendo gradualmente en el tiempo como se puede ver en la ilustración gráfica del final que representa estos parámetros. Mientras esto ocurre comienza a formarse un campo magnético en la bobina producido por la propia corriente de descarga del condensador.

Banner

La intensidad de la corriente de descarga tiende a aumentar y mientras tanto la tensión en bornes del condensador y también la f.e.m. inducida en la bobina van decreciendo (momento B). Conforme la intensidad de la corriente de descarga del condensador aumenta, también va aumentando proporcionalmente el campo magnético generado en la bobina.

En este punto debes tener claro que la tensión en bornes del condensador y la f.e.m. inducida en la bobina son SIEMPRE DE IDÉNTICO VALOR Y DE POLARIDAD OPUESTA. Esto se mantiene a lo largo de todo el tiempo que el circuito esté funcionando.

Llega el momento en que el condensador casi se ha descargado por completo. La d.d.p. en sus bornes y consecuentemente la f.e.m. inducida en la bobina se han reducido casi a cero. Toda la energía eléctrica que se encontraba en el condensador ahora se ha trasladado a la bobina y, por esta razón, su campo magnético ha alcanzado un nivel máximo. Es en este preciso instante cuando la intensidad de corriente de descarga del condensador también tiene un nivel máximo (momento C).

Lógicamente, al no quedarle apenas carga alguna al condensador, a partir de este momento la intensidad de corriente a través del circuito comienza a disminuir pero no lo hace de forma brusca, como lo haría en el caso de que no estuviera presente la bobina.

Al comenzar a disminuir dicha corriente también lo hace el campo magnético que ésta crea en la bobina. Esta disminución del flujo magnético produce en el solenoide una f.e.m. de signo contrario al que tenía cuando el condensador estaba cargado, provocando una corriente inducida que tiende a mantener la que hasta el momento estaba circulando a su través y que estaba producida por la descarga del condensador.

Esto hace que cambien las tornas y ahora sea el condensador el que reciba la carga eléctrica de la propia bobina. Efectivamente, gracias a la corriente que produce la f.e.m. (de signo contrario a la primera) inducida por el campo magnético menguante de la bobina, en este instante comienza a cargarse el condensador con polaridad inversa a la que tenía en principio (momento D).

Observa que este es precisamente el efecto del que habíamos hablado al comenzar nuestro artículo. Durante la descarga del condensador, la corriente en el circuito ha estado aumentando y gracias a ella se ha formado un campo magnético en la bobina. La energía que inicialmente estaba almacenada en el campo eléctrico del condensador, ahora se ha transferido al solenoide y está presente en su campo magnético.

Aunque en un momento determinado el condensador estuvo completamente descargado, la corriente continúa fluyendo gracias al efecto de la bobina en el circuito, hasta tal punto que el condensador comienza a cargarse en sentido contrario. Su polaridad comienza a ser opuesta a la que tenía en un principio. La energía almacenada en el campo magnético de la bobina comienza a transferirse de nuevo al condensador. ¿Entiendes el punto?.

Banner

La corriente de descarga del condensador, que había llegado a su punto máximo justo cuando casi no le quedaba carga eléctrica, es "sustituida" de forma casi inmediata por la corriente inducida en la bobina (del mismo sentido que aquella). Conforme pasa el tiempo y el campo magnético de la bobina sigue menguando su f.e.m. inducida va aumentando, lo que hace que aumente también la carga que recibe el condensador y consecuentemente la tensión en sus bornes.

Con el paso del tiempo el condensador se va cargando, la corriente inducida va disminuyendo, la f.e.m. inducida en la bobina sigue aumentando y la tensión en el condensador también aumenta. Una vez que el condensador ha alcanzado su carga máxima (la misma que tenía al principio solo que de signo contrario), cesa la corriente inducida y también cesa el campo magnético de la bobina (momento E).

Ahora la tensión en el condensador es máxima, de valor idéntico y de polaridad opuesta a la que tenía al comenzar este experimento. Estamos justo donde empezamos pero con la carga eléctrica del condensador invertida. El proceso comienza de nuevo, aunque esta vez la corriente comienza a circular en sentido contrario a como lo hizo al principio. El proceso se repite y se repite hasta que por causa de las pérdidas producidas en la bobina y en el condensador, la oscilación es rápidamente amortiguada llegando a anularse por completo en poco tiempo.

En la siguiente ilustración puedes ver claramente los valores que adquieren en cada instante cada uno de los parámetros más importantes de este circuito: la tensión en el condensador, la f.e.m. inducida en la bobina y la corriente a través del circuito. Para mayor claridad, cada uno de ellos se representa con un color distinto. Si haces click en la imagen ésta se ampliará y podrás verla con mas detalle.

Banner

Te repetimos nuestra recomendación de que imprimas el gráfico y lo tengas delante de ti cuando estudies este artículo. Es probable que así te resulte más fácil de entender el proceso de las oscilaciones en un circuito LC paralelo. Esperamos que este artículo te haya sido de utilidad. Más en el siguiente. Hasta entonces.

 
C O M E N T A R I O S   
  • Responder citando
  • Citar
RE: El receptor elemental (VI)

#3 Gabriel » 04-04-2015 18:30

felicidades por la explición tan clara, es complicado en internet encontrar literatura tan didactica y amena

  • Responder citando
  • Citar
RE: El receptor elemental (VI)

#2 Gabriel » 04-04-2015 18:28

muy buena explicación, es muy complicado encontrar literatura en internet que lo explique tan claramente.
Gracias

  • Responder citando
  • Citar
RE: El receptor elemental (VI)

#1 INFINUE » 21-05-2012 13:41

MUY UTIL AGRADESCO TODO EL CONOCIMIENTO QUE BRINDAS O BRINDAN PORQUE HAY SERES QUE DECEAN APRENDER PERO AVECES NO TIENEN RECURSOS ($).GRASIASSSSS DE VERDAD .SALUDOS

Por favor, usa el sistema de comentarios de manera responsable.

Puedes hacer consultas, exponer tus dudas, solicitar ayuda y añadir información adicional sobre el tema tratado en el artículo.

Muchas gracias de antemano por tu colaboración.

Escribir un comentario



Código de seguridad
Refescar

Esta web utiliza cookies. Puedes ver nuestra política de cookies aquí. Si continuas navegando estás aceptándola.
Política de cookies +