TEMA I: CONCEPTOS DE ELECTRICIDAD BÁSICA.
1.1 Electrónica Análoga y Electrónica Digital.
La electrónica analógica es una rama de la electrónica que estudia los sistemas cuyas variables (tensión, corriente, etcétera) varían de una forma continua en el tiempo y pueden tomar (al menos teóricamente) valores infinitos. En contraposición, en la electrónica digital las variables solo pueden tomar valores discretos y tienen siempre un estado perfectamente definido.
La electrónica digital es la rama de la electrónica más moderna y que evoluciona más rápidamente. Se encarga de sistemas electrónicos en los que la información está codificada en estados discretos, a diferencia de los sistemas analógicos donde la información toma un rango continuo de valores.
1.2 Concepto de Electricidad
La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. Es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: transporte, climatización, iluminación y computación.
1.3 Materia, compuesto, molécula y átomo.
Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa y a su vez posee una cierta cantidad de energía.
Compuesto es una sustancia formada por la combinación de dos o más elementos de la tabla periódica.
Molécula es la partícula más pequeña que presenta todas las propiedades físicas y químicas de una sustancia, y se encuentra formada por dos o más átomos.
Átomo como la partícula más pequeña en que un elemento puede ser dividido sin perder sus propiedades químicas.
1.4 Núcleo, protón, neutrón, electrón y masa.
El núcleo es el centro de un átomo. Se compone de neutrones y protones que desarrollan lo que se conoce como una interacción nuclear fuerte.
El proton se trata de una partícula subatómica con carga eléctrica positiva que, junto a los neutrones, forma el núcleo de los átomos.
Un neutrón es una partícula subatómica contenida en el núcleo atómico y no tiene carga eléctrica neta.
El Electron esla partícula que se encuentra alrededor del núcleo del átomo y que tiene carga eléctrica negativa.
La Masa es la medida que indica la cantidad de materia que tiene un cuerpo.
1.5 Capa orbital de valencia.
El número de electrones de la capa externa de un átomo particular determina su reactividad o tendencia a formar enlaces químicos con otros átomos. A esta capa externa se le conoce como capa de valencia y a los electrones que se encuentran dentro de ella se les llama electrones de valencia.
1.6 Electricidad estática y fuerza electrostática.
Electricidad estática se refiere a la acumulación de un exceso de carga eléctrica en una zona con poca conductividad eléctrica, un aislante, de manera que la acumulación de carga persiste.1 Los efectos de la electricidad estática son familiares para la mayoría de las personas porque pueden ver, notar e incluso llegar a sentir las chispas de las descargas que se producen cuando el exceso de carga del objeto cargado se pone cerca de un buen conductor eléctrico (como un conductor conectado a una toma de tierra) u otro objeto con un exceso de carga pero con la polaridad opuesta.
La fuerza electrostática surge cuando las cargas están en reposo, la interacción entre ellas se denomina fuerza electrostática. Dependiendo del signo de las cargas que interaccionan, la fuerza electrostática puede ser atractiva o repulsiva. La interacción entre cargas en movimiento da lugar a los fenómenos magnéticos.
1.7 Fuerza electromotriz.
Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito cerrado.
1.8 Intensidad eléctrica.
La intensidad electrica o corriente eléctrica es la circulación de cargas eléctricas en un circuito eléctrico. La intensidad de corriente eléctrica(I) es la cantidad de electricidad o carga eléctrica(Q) que circula por un circuito en la unidad de tiempo(t). Para denominar la Intensidad se utiliza la letra I y su unidad es el Amperio(A).
1.9 Coulombio.
El culombio o coulomb (símbolo C) es la unidad derivada del sistema internacional para la medida de la magnitud física cantidad de electricidad (carga eléctrica). Nombrada en honor del físico francés Charles-Augustin de Coulomb.
1.10 Conductores, aisladores y semiconductores
Un conductor
eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al movimiento de la carga eléctrica.
Un aislador
es un dispositivo que no permite el paso de la corriente eléctrica y sirve de soporte mecánico a los conductores.
Semiconductor (abreviadamente, SC)
Semiconductor (abreviadamente, SC)
es un elemento que se comporta como un conductor o como un aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta.
TEMA II: DISPOSITIVOS BÁSICOS DE ELECTRÓNICA ANÁLOGA.
2.1 El resistor y sus clases.
Las resistencias o resistor son componentes eléctricos pasivos en los que la tensión instantánea aplicada es proporcional a la intensidad de corriente que circula por ellos. Su unidad de medida es el ohmio (O).
Se pueden dividir en tres grupos:
1-Resistencias lineales fijas: su valor de resistencia es constante y está predeterminado por el fabricante.
2-Resistencias variables: su valor de resistencia puede variar dentro de unos límites.
3-Resistencias no lineales: su valor de resistencia varia de forma no lineal dependiendo de distintas magnitudes físicas (temperatura, luminosidad, etc.).
2.2 Código de colores del resistor y tolerancia (práctica).
Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de éste; para el tipo de encapsulado axial, el que se observa en las fotografías, dichos valores van rotulados con un código de franjas de colores.
Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el multiplicador y las otras indican las cifras significativas del valor de la resistencia.
El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios (O). El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias de alta precisión o tolerancia menor del 1%.
Como leer el valor de una resistencia
En una resistencia tenemos generalmente 4 líneas de colores, aunque podemos encontrar algunas que contenga 5 líneas (4 de colores y 1 que indica tolerancia). Vamos a tomar como ejemplo la más general, las de 4 líneas. Con la banda correspondiente a la tolerancia a la derecha, leemos las bandas restantes de izquierda a derecha, como sigue: Las primeras dos bandas conforman un número entero de dos cifras:
La primera línea representa el dígito de las decenas.
La segunda línea representa el dígito de las unidades.
Luego:
La tercera línea representa la potencia de 10 por la cual se multiplica el número.
El resultado numérico se expresa en Ohms.
Por ejemplo:
Observamos la primera línea: verde= 5
Observamos la segunda línea: amarillo= 4
Observamos la tercera línea: rojo= 2 o 100
Unimos los valores de las primeras dos líneas y multiplicamos por el valor de la tercera
54 X 102 = 5400O o 5,4 kO y este es el valor de la resistencia expresada en Ohmios
Ejemplos[editar]
Figura 3: Resistencia de valor 2.700.000 O y tolerancia de ±10%.
La caracterización de una resistencia de 2.700.000 O (2,7 MO), con una tolerancia de ±10%, sería la representada en la figura 3:
1ª cifra: rojo (2)
2ª cifra: violeta (7)
Multiplicador: verde (100000)
Tolerancia: plateado (±10%)
Figura 4: Resistencia de valor 65 O y tolerancia de ±2%.
El valor de la resistencia de la figura 4 es de 65 O y tolerancia de ±2% dado que:
1ª cifra: azul (6)
2ª cifra: verde (5)
3ª cifra: negro (0)
Multiplicador: dorado (10-1)
Tolerancia: rojo (±2%)
2.3 El inductor.
Un inductor, bobina o reactor es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la auto inducción, almacena energía en forma de campo magnético.
2.4 El transformador.
Un transformador es una máquina estática de corriente alterno, que permite variar alguna función de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal.
para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al devanado de entrada en magnetismo para volver a transformarla en electricidad, en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.
2.5 Transformador elevador, reductor y auto transformador.
1-Los transformadores eléctricos elevadores tienen la capacidad de aumentar el voltaje de salida en relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado secundario es mayor al del devanado primario.
2-Los transformadores eléctricos reductores tienen la capacidad de disminuir el voltaje de salida en relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado primario es mayor al secundario.
3-Autotransformadores se utilizan cuando es necesario cambiar el valor de un voltaje, pero en cantidades muy pequeñas. La solución consiste en montar las bobinas de manera sumatoria. La tensión, en este caso, no se introduciría en el devanado primario para salir por el secundario, sino que entra por un punto intermedio de la única bobina existente.Esta tensión de entrada (V p) únicamente recorre un determinado número de espiras (N p), mientras que la tensión de salida (V s) tiene que recorrer la totalidad de las espiras (N s).
2.6 El capacitor.
Es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío.
2.7 Diodo semiconductor.
El diodo semiconductor es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico.
2.8 Diodo led y sus clases
es un dispositivo semiconductor que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN en la cual circula por él una corriente eléctrica y lo diodos LED se clasifican en cinco variantes:
1.- Estándar o común.
Este tipo diodo LED es el más comúnmente utilizado en la mayoría de los equipos eléctricos y electrónicos. Su forma más habitual es redondeada o cilíndrica con el extremo superior en forma de bóveda. Su diámetro puede variar entre los 3 y los 5 mm, aunque se pueden encontrar también con otras formas, como rectangulares, por ejemplo. Los diodos LEDs más comunes se fabrican, normalmente, de colores rojo, verde y amarillo.
2.- De alta luminosidad.
Se asemejan mucho a los LEDs comunes, aunque pueden ser de mayor tamaño y sobre todo poseen más intensidad lumínica. Se fabrican con encapsulado transparente o con colores tenues. Pueden emitir luz roja, anaranjada, amarilla, verde, azul y blanca de acuerdo con la composición del chip. Se fabrican también con casquillo de rosca y bayoneta (presión) para colocarlos directamente en el portalámparas.
3.- Agrupados.
Se componen, generalmente, de dos o más LEDs colocados dentro de la misma cápsula, lo que permite obtener variedad de colores en la luz que estos emiten. Cuando se agrupan solamente dos LEDs, cada uno de ellos emite un color independiente si se energizan por separado, pero cuando se encienden los dos juntos emiten otro color diferente. La combinación más frecuente consiste en integrar uno de color rojo y otro de color verde. Este tipo de LED lo encontramos comúnmente instalado, por ejemplo, en los cargadores de baterías. Cuando se coloca una batería para cargarla en uno de estos dispositivos, generalmente el LED emite luz de color rojo al comienzo de la carga, cambiando a luz verde cuando ésta se encuentra ya cargada.
4.- Matrices de LEDs.
Constituyen agrupaciones de LEDs colocadas en varias hileras siendo muy utilizadas en paneles informativos alfanuméricos (para formar números y letras). La agrupación más común es la de LEDs rojos, aunque las hay que muestran también la información en otros colores. Otra aplicación de las matrices de diodos son los “displays” de 7 segmentos. En algunos equipos de sonido se emplean también matrices de diodos en sustitución del antiguo vúmetro analógico, con la finalidad de medir, de forma digital, los decibeles o niveles de audio, siendo muy utilizado en los mezcladores de sonido.
5.- Agrupados como fuente de iluminación.
De un tiempo a esta parte, la tecnología de los diodos LEDs ha experimentado un gran avance hasta tal punto que actualmente se pueden sustituir las lámparas incandescentes por lámparas LED en una gran variedad de aplicaciones de iluminación en general. En el mercado se pueden encontrar para uso doméstico con potencias que van desde 1 a 25 watt (W), equivalentes a lámparas incandescente entre 10 y 150 watt y con tonalidades o temperatura de color parecidas a las que se obtienen con las lámparas ahorradoras CFL.
2.9 Diodo Zener.
El diodo Zener es un diodo de silicio fuertemente dopado que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas, recibe ese nombre por su inventor, el Dr. Clarence Melvin Zener.
2.10 El transistor y sus clases.
Un transistor es un dispositivo que puede utilizarse para amplificar señales o como interruptor para permitir o no el paso de la corriente dentro de un circuito (esto es lo que sucede con lo que normalmente conocemos como unos y ceros en un ordenador). En función de cuál sea el uso que quieras en tu circuito unos tipos de transistor son más eficientes que otros. Los tipos de transistor que se utilizan principalmente en la actualidad son: Transistor de unión bipolar o BJT. Puedes pensar en el BJT como un grifo en el que se permite que circule una corriente grande (entre el colector y el emisor) en función de una pequeña corriente que circula por la base. Transistor de efecto campo o FET. El transistor de efecto campo es bastante similar al transistor BJT (modos de funcionamiento incluidos), con la diferencia de que éste se regula mediante tensión en lugar de corriente debido a que tiene una impedancia de entrada alta. Fototransistores. Estos tipos de transistores son menos frecuentes en las aplicaciones DIY. Su funcionamiento es similar al de los BJT, con la diferencia de que la corriente de la base puede ser gestionada mediante la luz incidente (al igual que sucede con otros elementos como las fotorresistencias).
