Resistencias, inductores y capacitores: los tres elementos pasivos fundamentales que gobiernan el flujo de corriente alterna en circuitos electricos.
Un circuito RLC contiene tres tipos de componentes pasivos: resistencias (R), inductores (L) y capacitores (C). Cada uno responde de manera diferente a la corriente electrica, creando un comportamiento rico y complejo cuando trabajan juntos.
En corriente alterna, la "resistencia" generalizada se llama impedancia (Z). No es simplemente la suma de resistencias, sino que combina los efectos de R, L y C considerando sus diferentes respuestas en frecuencia y fase.
Disipa energia en forma de calor. La corriente y el voltaje estan en fase.
Almacena energia en campo magnetico. El voltaje adelanta 90 a la corriente.
Almacena energia en campo electrico. La corriente adelanta 90 al voltaje.
Selecciona el circuito tipo R (solo resistencia). Observa como la corriente es directamente proporcional al voltaje.
Cambia al circuito RL. El inductor se opone a los cambios de corriente, causando un desfase.
Selecciona el circuito RC. El capacitor almacena energia en su campo electrico.
Con el circuito RLC, ajusta la frecuencia hasta que X_L = X_C. Este es el punto de resonancia.
Observa como los fasores rotan en el panel inferior derecho. La relacion angular entre V e I representa el desfase.
Cambia entre fuente DC y AC para ver las diferencias fundamentales.
Los circuitos RLC en resonancia seleccionan una frecuencia especifica. Tu radio AM/FM usa exactamente este principio para sintonizar estaciones.
Los altavoces usan filtros RLC para separar frecuencias: graves al woofer, agudos al tweeter. Son circuitos pasa-bajos y pasa-altos.
Las industrias usan bancos de capacitores para compensar inductancias de motores, acercando el factor de potencia a 1 y ahorrando energia.
Un desfibrilador es un circuito RC: el capacitor se carga lentamente y descarga rapidamente a traves del paciente para reiniciar el corazon.
Los controles de graves y agudos en amplificadores son filtros RC que ajustan cuanta senal de baja o alta frecuencia pasa.
| Componente | Reactancia | Fase V-I | Comportamiento DC | Alta frecuencia |
|---|---|---|---|---|
| Resistor | R (constante) | 0 (en fase) | Conduce | Conduce |
| Inductor | X_L = omega*L | +90 (V adelanta) | Cortocircuito | Circuito abierto |
| Capacitor | X_C = 1/(omega*C) | -90 (I adelanta) | Circuito abierto | Cortocircuito |
La simulacion asume componentes ideales. En la realidad, las resistencias tienen inductancia parasita, los inductores tienen resistencia del alambre, y los capacitores tienen resistencia serie equivalente (ESR).
A corrientes altas, el nucleo de un inductor puede saturarse. Los capacitores electroliticos tienen polaridad. Estos efectos no lineales no se modelan aqui.
A frecuencias muy altas (MHz+), los circuitos empiezan a radiar energia como antenas. Este modelo de elementos concentrados ya no aplica.
"En un circuito RLC resonante, los voltajes en L y C pueden ser individualmente mayores que el voltaje de la fuente. ¿Como es esto posible sin violar la conservacion de energia?"