Resistor, capacitor e inductor

01 · Punto de partida

Tres piezas, tres comportamientos

Hasta ahora, todos los circuitos del curso respondían al instante: cerrabas la llave y el LED encendía; la abrías y se apagaba. Eso pasa porque solo usamos resistores. Hay otros dos componentes básicos con los que el tiempo empieza a importar: uno guarda energía y la devuelve después, y el otro se resiste a que la corriente cambie.

A los tres se los llama componentes pasivos: no deciden nada ni necesitan una señal que los maneje. Solo responden a lo que les llega. Los componentes que sí deciden, el diodo y el transistor, son el tema siguiente.

• ¿Qué hace cada uno, en una frase?
• ¿Cómo los distingo sobre la mesa?
• ¿Cuáles tienen polaridad?
• Si un capacitor guarda carga, ¿por qué no reemplaza a una pila?

02 · Resistor

El resistor: el freno

Es el que ya conocés, de los Temas 6 y 7. Limita la corriente y convierte en calor la energía que frena. Tiene una característica que conviene remarcar ahora, porque es lo que lo separa de los otros dos: no tiene memoria. Lo que hace en cada instante depende solo de lo que le llega en ese instante.

03 · Capacitor

El capacitor: el tanque chico

Por dentro son dos superficies conductoras enfrentadas, separadas por un aislante. Cuando se le aplica una tensión, se acumula carga en ellas; cuando la tensión baja, el capacitor devuelve esa carga al circuito. Es un tanque de reserva en miniatura: se llena en un instante y se vacía igual de rápido.

Para eso se usa: para cubrir caídas muy breves de la alimentación, para suavizar una tensión que oscila y para medir tiempos. Lo que no puede hacer es reemplazar a una pila, porque guarda muchísimo menos.

¿Qué pasa con una continua estable?

Se carga una vez y, a partir de ahí, deja de circular corriente por él. Por dentro hay un aislante: la corriente continua no lo atraviesa.

¿Y cuando algo cambia?

Entrega o absorbe carga al instante, y así amortigua el cambio. Es su trabajo principal junto a los chips y en las fuentes.

¿En qué se mide?

En faradios (F). Un faradio es enorme, así que se usan microfaradios (µF) y nanofaradios (nF).

¿Es peligroso?

En tu mesa de 9 V, no. Los capacitores grandes de los aparatos de 220 V sí: conservan carga un rato después de desenchufarlos. Es otra razón para no abrir fuentes (Tema 12).

04 · Inductor

El inductor: el volante

Es un alambre enrollado en muchas vueltas, a veces alrededor de un núcleo. También se lo llama bobina. Cuando circula corriente por él, genera un campo magnético, y ese campo se resiste a que la corriente cambie.

Si la corriente intenta subir de golpe, el inductor la hace subir de a poco. Si se la corta de golpe, intenta mantenerla un instante más, y para lograrlo produce un pico de tensión. Se comporta como un volante pesado: cuesta ponerlo en movimiento y cuesta detenerlo.

05 · Simulador

Los tres ante un cambio

El circuito de siempre, con una llave. Entre la llave y el LED podés poner cuatro cosas distintas. El gráfico registra la corriente que pasa por el LED a lo largo del tiempo. Lo único que hay que hacer es abrir y cerrar la llave y comparar las formas.

Recorrido guiado

1. 1
   Con «Solo el resistor», cerrá y abrí la llave varias veces.

   El gráfico dibuja escalones perfectos. La corriente aparece y desaparece al instante. Es tu referencia.

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   Pasá a «Capacitor de reserva», cerrá la llave y después abrila.

   Al abrir, el LED no se apaga de golpe: se va apagando de a poco. Durante ese rato lo alimenta el capacitor, que se vacía. Probá los tres tamaños.

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   Pasá a «Capacitor en el camino» y cerrá la llave.

   El LED da un destello y se apaga, aunque la llave siga cerrada. El capacitor se llenó y la corriente dejó de pasar. Abrí y volvé a cerrar: ya no pasa nada, porque sigue lleno. Descargalo y probá de nuevo.

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   Pasá a «Inductor en el camino» y cerrá la llave.

   La corriente no salta: sube en una curva. El inductor se opone al cambio y después deja de notarse.

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   Con el inductor y la corriente establecida, abrí la llave.

   Aparece una chispa en la llave. Es el pico de tensión que produce el inductor al intentar que la corriente no se corte.

Preguntas para pensar

1. El capacitor de reserva mantuvo el LED encendido unos pocos segundos. ¿Qué te dice eso sobre cuánta energía guarda, comparado con una pila?
2. El capacitor «en el camino» dejó de conducir con la llave cerrada. ¿A cuál de los tres estados del Tema 10 se parece?
3. El resistor dibuja escalones, y los otros dos, curvas. ¿Qué tienen los otros dos que el resistor no tiene?

06 · Comparativa

Los tres, lado a lado

Fijate en la simetría entre los dos últimos. Con continua estable, el capacitor es como un corte y el inductor como un cable. Ante un cambio brusco es al revés: el capacitor deja pasar y el inductor frena. Son, en cierto modo, opuestos.

07 · Reconocimiento

Entrenador: ¿qué pieza es?

Seis componentes dibujados como los vas a encontrar en un kit. Reconocelos por su forma y sus marcas. Dos de ellos no son pasivos: están para que aprendas a no confundirlos.

08 · Analogía para programadores

Con estado y sin estado

Hay una distinción de programación que describe exactamente la diferencia entre el resistor y los otros dos.

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   El resistor es una función pura.

   La misma entrada da siempre la misma salida. No recuerda nada de lo que pasó antes.

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   El capacitor es un objeto con estado.

   Guarda un valor, su carga, que cambia de a poco. Su respuesta depende de ese valor, o sea, de su historia. Se parece a una memoria caché pequeña: cubre los baches, pero no reemplaza al origen de los datos.

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   El inductor también tiene estado.

   Lo que guarda es la corriente que venía circulando. Se parece a un sistema con inercia: no acepta cambios instantáneos.

El ejemplo aplica la misma secuencia de entradas, tres veces 9 V y tres veces 0 V, a los dos tipos de componente. Ejecutalo y compará las columnas:

# Sin estado: la salida depende solo de la entrada.
def resistor(voltios):
    return voltios

# Con estado: recuerda su nivel y cambia de a poco.
def crear_capacitor():
    nivel = 0
    def capacitor(voltios):
        nonlocal nivel
        nivel += (voltios - nivel) * 0.5
        return nivel
    return capacitor

capacitor = crear_capacitor()
for entrada in [9, 9, 9, 0, 0, 0]:
    r = resistor(entrada)
    c = capacitor(entrada)
    print(f"entrada {entrada} -> R: {r:.2f}  C: {c:.2f}")

Cambiá el 0.5 por 0.1. ¿El capacitor sigue a la entrada más rápido o más despacio?

La columna del resistor copia la entrada. La del capacitor la sigue con retraso, subiendo y bajando en curva: es la misma forma que viste en el gráfico del simulador.

09 · Comprensión

Confusiones frecuentes

10 · Práctica guiada

Ejercicios de reconocimiento

Ejercicio 1: clasificar un kit

Imaginá que vaciás una bolsa de componentes sobre la mesa. Sin medir nada, ¿en qué te fijarías para separar los resistores, los capacitores y los inductores?

Ejercicio 2: predecí la forma

Antes de probarlo en el simulador, dibujá a mano cómo creés que será el gráfico en este caso: capacitor de reserva grande, llave cerrada durante tres segundos y después abierta.

Ejercicio 3: continua estable

Un circuito tiene una pila de 9 V, un resistor y un capacitor, uno a continuación del otro, y lleva un buen rato conectado. ¿Circula corriente? ¿Por qué?

Ejercicio 4: el electrolítico al revés

Alguien conecta un capacitor electrolítico con la franja del lado del positivo. ¿Qué puede pasar? ¿Qué hay que hacer?

11 · Síntesis

Ideas para recordar

¿Listo para el Tema 17?

Podés avanzar si sos capaz de responder esto sin mirar:

• Decir en una frase qué hace cada uno de los tres componentes.
• Explicar por qué un capacitor no reemplaza a una pila.
• Indicar cuál de los capacitores tiene polaridad y cómo se reconoce.
• Describir qué hace un inductor cuando se le corta la corriente.

Estos tres componentes responden a lo que les llega. Los del próximo tema hacen algo más interesante, deciden: el diodo, el LED y el transistor.