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GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
Curso: Métodos y técnicas de uso
tecnológico
Unidad 2:
Electricidad y Electronica
Actividad 1
Electricidad y Electrónica
Adrián Ramírez Morales
Licenciatura: Ingeniería en gestión industrial
Prof. Ing. Eutiquio Canales Ruiz
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
Introducción
En muchas ocasiones las personas pueden confundir estos términos ya que están muy relacionados.
Como podremos ver a continuación, aun de estar relacionados, tienen unas diferencias importantes,
para esto, vamos a resolver esta duda de una manera sencilla.
Para conocer las diferencias, primero hay que conocer cada término por separado, por ello, vamos a
mostrar sus significados, la electricidad es la propiedad fundamental de la materia que se manifiesta
por la atracción o repulsión entre sus partes, originada por la existencia de electrones con carga
negativa, o protones con carga positiva.
Por otro lado, la electrónica es el estudio y aplicación del comportamiento de los electrones en
diversos medios, como el vacío, los gases y los semiconductores, sometidos a la acción de campos
eléctricos y magnéticos.
Diferencia entre electricidad y electrónica
La electricidad es el fenómeno físico que se crea al conectar un elemento, como una resistencia,
condensador, bombilla, etc. a una batería o fuente de alimentación que es lo que genera esa fuerza
de atracción entre sus partes, también aparece de forma natural en las tormentas eléctricas, esas
descargas eléctricas naturales se denominan rayos.
Como se puede vislumbrar, la electrónica trabaja con electricidad, pero no todos los circuitos
eléctricos sobrellevan a que exista electrónica, por ejemplo, un circuito que solo lleve elementos
pasivos como las resistencias, condensadores y bobinas, no es un circuito electrónico, para que sea
electrónico tiene que llevar elementos activos como un transistor, diodos, circuitos integrados, etc.
La diferencia entre elementos pasivos y activos es que los pasivos no realizan un control del circuito,
sino que suelen ser los receptores, estos almacenan o disipan energía, en cambio los activos, sí que
hacen un control del flujo de electrones.
Estos elementos activos están compuestos por semiconductores, que hacen posible ese control en
el flujo de electrones del circuito (electricidad). Los semiconductores son elementos que se
comportan como conductores o aislantes según un campo magnético, eléctrico, presión, etc. De esta
manera, si se controla la variable adecuada, se puede dirigir cuándo actúa como aislante y cuándo
como conductor. También, gracias a estos elementos, se pueden ampliar señales, que es otra función
bastante común.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Los elementos activos son la base de toda la tecnología que tenemos hoy en día como puede ser un
móvil, un ordenador, etc. Con estos elementos se puede procesar la información gracias a que los
transistores o diodos (por ejemplo) pueden comportarse como interruptores. De esta manera se
puede hacer un procesamiento digital de la señal que es con lo que trabajan todos los aparatos
mencionados anteriormente.
Como conclusión, se podría decir de la electricidad es solo el fenómeno físico y la electrónica es el
estudio con el cuál se controla este fenómeno físico mediante elementos activos, con el fin de crear
nuevos aparatos.
Partes que componen un circuito eléctrico.
Generador:
Producen y mantienen la corriente eléctrica. Hay 2 tipos de corrientes corriente continua y alterna
Pilas y Baterías: son generadores de corriente continua (c.c.)
Alternadores: son generadores de corriente alterna (c.a.)
Conductores:
Es por donde se mueve la corriente eléctrica de un elemento a otro del circuito, son de cobre o
aluminio, materiales buenos conductores de la electricidad o lo que es lo mismo, ofrecen muy poca
resistencia a que pase la corriente por ellos.
Receptores:
Son los elementos que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía, por ejemplo las
bombillas transforma la energía eléctrica en luz, los radiadores en calor, los motores en movimiento,
etc.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Elementos de mando o control:
Permiten dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica. Tenemos interruptores, pulsadores,
conmutadores, etc.
Elementos de protección:
Protegen los circuitos y a las personas cuando hay peligro o la corriente es muy elevada, con riesgo
de quemar los elementos del circuito, tenemos fusibles, magneto térmicos, diferenciales, termos
magnéticos, etc.
Estos son los símbolos de los elementos más comunes que se usan en los circuitos eléctricos.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
Como se mide el Voltaje eléctrico y cuáles son sus unidades de
medida
Amperios:
La unidad básica en electricidad es el Amperio (A), que expresa la cantidad de corriente eléctrica (I)
que circula por un conductor. Por ejemplo, por un conductor eléctrico de sección 1,5 mm2 pueden
circular hasta 11 Amperios sin riesgo de calentamiento excesivo.
Voltios:
La magnitud que define la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos es la tensión (U), cuya
unidad de medida es el Voltio (V). En instalaciones de baja tensión la tensión es 230 o 400 Voltios,
pero en alta tensión encontramos tensiones de más de 10.000 Voltios. En España, las líneas de más
alta tensión de la red eléctrica nacional transportan la electricidad hasta tensiones de 400.000 Voltios.
Vatios o Watts:
La potencia eléctrica (P) se mide en Vatios (W), y resulta matemáticamente del producto de la tensión
(U) y la intensidad (I). Por ejemplo, en una instalación doméstica donde se encuentre instalado un
ICP limitador de 20 A, la potencia contratada será:
P = U x I = 230 Voltios x 20 Amperios = 4.600 Vatios = 4,6 Kilovatios
Hertzios:
Otra magnitud de interés en electricidad es la frecuencia (f), cuya unidad de medida es el Hertzio
(Hz). Indica el número de ciclos por segundo que se repite la onda de corriente alterna, el sistema
de transmisión de electricidad más habitual, aunque en el origen de la electricidad hacia 1870 se
comenzó a transportar la electricidad en corriente continua, la dificultad para enviarla a grandes
distancias motivó el paso a la utilización de la corriente alterna, en Europa la frecuencia de la red
eléctrica es 50 Hz, lo que significa que los motores y otros aparatos eléctricos deben estar diseñados
para funcionar a esa frecuencia, sin embargo, en Estados Unidos, México y otros países la frecuencia
es 60 Hz, y por tanto algunos dispositivos eléctricos europeos no funcionarán allí adecuadamente.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Como se mide el voltaje:
El voltaje es la diferencia del potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito eléctrico o electrónico,
expresado en voltios, mide la energía potencial de un campo eléctrico para causar una corriente
eléctrica en un conductor eléctrico.
La mayoría de los dispositivos de medición pueden medir o leer voltaje. Dos mediciones de voltaje
comunes, son la corriente directa (CD) y la corriente alterna (CA).
Aunque las mediciones de voltaje son las más sencillas de los diferentes tipos de mediciones
analógicas, presentan retos únicos debido a las consideraciones que deben hacerse.
Aunque muchos sensores producen voltajes de CD medibles con un dispositivo de adquisición de
datos, la preocupación principal en este documento consiste en examinar mediciones generales de
CD que no involucran la configuración de un sensor como intermediario.
Fundamentos para Medir el Voltaje
Para comprender cómo medir el voltaje, resulta esencial entender los fundamentos acerca de cómo
realizar una medición, esencialmente el voltaje, es la diferencia del potencial eléctrico entre dos
puntos de interés en un circuito eléctrico, sin embargo, un punto común de confusión es cómo
determinar el punto de referencia para la medición, el punto de referencia para la medición es el nivel
de voltaje a la cual la medición es referenciada.
Métodos para el Punto de Referencia
Esencialmente existen dos métodos para medir voltajes: referencia a tierra y diferencial.
Medición de Voltaje por Medio de Referencia a Tierra
Un método consiste en medir el voltaje con respecto a un punto común, o a “tierra”. Con frecuencia,
esta “tierra” es estable o no cambia y se encuentra comúnmente cercano a los 0 V. Históricamente,
el término tierra originado de la aplicación usual de asegurar el potencial del voltaje es en 0 V al
conectar la señal directamente a la tierra.
Podemos utilizar conexiones de entrada referenciadas a tierra para cualquier canal que cumpla con
las siguientes condiciones:
• La señal de entrada es de alto nivel (mayor a 1 V)
• Las tapas que conectan a la señal con el dispositivo son menores a 10 ft (3 m)
• La señal de entrada puede compartir un punto de referencia común con otras señales
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 La referencia a tierra es provisto ya sea por el dispositivo que toma la medición o bien, por la señal
externa medida, cuando la tierra es proporcionada por el dispositivo, la configuración se denomina
modo de salida sencilla referenciada a tierra (RSE), y cuando la tierra es proporcionada por la señal,
la configuración se llama modo de salida sencilla no referenciada (NRSE).
Medición de la corriente eléctrica y sus unidades
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Amper:
El Sistema Internacional comprende tres tipos de unidades: básicas, derivadas y suplementarias.
Dentro de las unidades básicas se encuentra el ampere (A), para designar la Intensidad de corriente
eléctrica.
ampere El ampere (A) es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dos
conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a
una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2·10-7 newton por
metro de longitud.
La intensidad de corriente es la carga eléctrica que atraviesa una sección del conductor por
segundo.
La intensidad viene dada por la siguiente fórmula:
I = Q / t
Donde:
I: Intensidad expresada en Amperios (A).
Q: Carga eléctrica expresada en Culombios (C).
t: Tiempo expresado en segundos (s).
Con esta definición, podemos decir que una corriente eléctrica tiene una intensidad de 1 amperio
cuando por una sección del conductor pasa una carga de 1 colombio en 1 segundo.
La intensidad de una corriente eléctrica se mide con el galvanómetro, para una correcta medición,
se debe colocar el galvanómetro en serie con el conductor eléctrico cuya intensidad se desea
medir. La unidad de medida de la intensidad es el amperio A en el Sistema Internacional de
unidades, si el galvanómetro esta calibrado en amperios se llama amperímetro.
No debe confundirse los amperios con los amperios-hora. El amperio-hora es una unidad que mide
la cantidad de carga eléctrica que fluye a través de un dispositivo de almacenamiento en el caso de
que ésta suministre una corriente de 1 amperio durante 1 hora. Un amperio-hora equivale a 3600
culombios.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Imaginemos dos extremos de un mismo conductor, cada extremos está sometido a un campo
eléctrico distinto, los campos eléctricos tienen un potencial eléctrico distinto, debido a esta
diferencia de potencial, los electrones presentes en el conductor experimentan fuerzas de atracción
y repulsión, estas fuerzas eléctricas provocan que los electrones libres se muevan.
El movimiento de estas cargas eléctricas se realiza con cierta velocidad. Consideramos una sección
cualquiera situada en un punto entre los dos extremos, por esta sección pasará un cierto número de
electrones por segundo, por lo que es lo mismo: una cierta cantidad de electricidad por segundo.
Esa cantidad de electricidad por segundo se denomina intensidad de la corriente eléctrica
expresada en amperios.
En un circuito eléctrico pueden existen dos tipos de corriente eléctrica:
La corriente contínua (CC).
La corriente alterna (CA).
La corriente y el voltaje son dos aspectos diferentes pero relacionados de la energía eléctrica. El
voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, mientras que la corriente es el flujo
de cargas eléctricas (o la cantidad de carga eléctrica) a través de un material conductor.
LEY DE OHM
Junto con la resistencia, forman la ley de Ohm que relaciona las tres variables juntas.
La Ley de Ohm establece que el voltaje entre dos puntos de un elemento es equivalente a la
resistencia del elemento multiplicada por la corriente que fluye a través de él.
Ley de Ohm
V: diferencia de potencial. Voltios (V).
R: resitencia. Ohmios (Ω).
I: intensidad de corriente. Amperios (A).
Según la ley de Ohm, cuanto mayor sea el voltaje entre los extremos del conductor, mayor será la
corriente que fluye a través del circuito resistivo, el voltaje es directamente proporcional a la
magnitud de la corriente, cuanto mayor es la resistencia en el circuito, mayor es la resistencia en el
circuito, es decir, la corriente eléctrica es inversamente proporcional a la magnitud de la resistencia.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Densidad de corriente:
Con la densidad de corriente podemos expresar la corriente media por unidad de área de un
conductor. La densidad de corriente se designa por el símbolo J. En la definición de densidad de
corriente se supone que la corriente circula uniformemente por la sección transversal del conductor.
J=I/S
J se mide en unidades del Sistema Internacional en A/m2 (amperios por metro cuadrado). Sin
embargo, dadas las dimensiones de los conductores es frecuente expresarlo en A/mm2.
Evidentemente, al tratarse de la sección de un conductor, es más manejable realizar la medición en
milímetros cuadrados.
La densidad de corriente es un valor importante a la hora de calcular la sección de un conductor
por el cual tiene que circular una determinada corriente eléctrica.
Impedancia:
La impedancia es la magnitud que determina la correspondencia entre la tensión y la intensidad de
la corriente eléctrica, expresa la relación entre la tensión y la intensidad para una corriente, en un
tiempo determinado, su módulo (llamado, a veces, impropiamente impedancia) establece la relación
entre los valores máximos o los valores eficaces tensión y corriente.
En el sistema internacional de medidas, la unidad de medida de la impedancia es el Ohm.
La impedancia es una de las características más importantes de un cable, así como para todos los
elementos de la red, que indica la resistencia a la corriente alterna entre hilos que ofrece el cable a
las distintas frecuencias.
Unidades SI derivadas coherentes con nombres y símbolos especiales.
Magnitud Nombre Símbolo Expresión en otras
unidades SI
Expresión en unidades SI
básicas
Ángulo plano Radián rad 1 m/m= 1
Ángulo sólido Estereorradián sr 1 m2/m2= 1
Frecuencia Hercio Hz s-1
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Fuerza Newton N m·kg·s-2
Presión, tensión Pascal Pa N·/m2 m-1·kg·s-2
Energía, trabajo,
cantidad de calor Julio J N·m m2·kg·s-2
Potencia, flujo energético Vatio W J·/s m2·kg·s-3
Carga eléctrica, cantidad
de electricidad Culombio C - s·A
Diferencia de potencial
eléctrico, fuerza
electromotriz
Voltio V W/A m2·kg·s-3·A-1
Resistencia eléctrica Ohmio W V/A m2·kg·s-3·A-2
Conductancia eléctrica Siemens S A/V m2·kg·s-3·A-2
Capacidad eléctrica Faradio F C/V m-2·kg-1·s4·A2
Flujo magnético Weber Wb V·s m2·kg·s-2·A-1
Densidad de flujo
magnético Tesla T Wb/m2 kg·s-2·A-1
Inductancia Henrio H Wb/A m2·kg s-2·A-2
Temperatura Celsius Grado Celsius ºC - K
Flujo luminoso Lumen lm cd·sr cd
Iluminancia Lux lx lm/m2 m-2cd
Actividad de un radio
nucleído Becquerel Bq - s-1
Dosis absorbida, energía
másica (comunicada),
kerma
Gray Gy J/kg m2·s-2
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Dosis equivalente, dosis
equivalente ambiental,
dosis equivalente
direccional, dosis
equivalente individual
Sievert Sy J/kg m2·s-2
Actividad catalítica Katal kat - s-1·m
Partes que forman un circuito electrónico
Todo circuito electrónico está formado por unos componentes básicos:
Resistencias
Potenciómetros
LDR
Termistores
Diodos y diodos LED
Condensadores
Transistores
Circuitos impresos e integrados
En electrónica se trabaja con resistencias mucho más pequeñas que, al oponerse al paso de la
corriente, limitan el valor de la intensidad que pasa por el circuito.
Las resistencias.
Tanto en electricidad como en electrónica, se pueden representar de dos formas, ambas igualmente
válidas:
El valor de la resistencia se mide en ohmios (Ω).
Cuantos más ohmios, más se opone la resistencia al paso de la corriente y más baja es esta última.
Como en electrónica se trabaja a veces con resistencias muy altas, pueden emplearse múltiplos kΩ,
que equivale a mil ohmios.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
Potenciómetros
Los potenciómetros o reóstatos son resistencias de valor variable; algunos potenciómetros
tienen una palanca para que podamos modificar su valor girándola, en otros su valor se
modifica haciendo girar la pieza de dentro con un destornillador.
Aquí tienes un potenciómetro con palanca y otro sin palanca. Siempre tienen tres terminales.
El símbolo del potenciómetro es el de la resistencia, pero añadiendo una flecha que indica que
su valor es variable. Como se trata de una resistencia, su valor se medirá en W o en kW.
Fotorresistencias o LDR
LDR son las siglas en inglés de Light Dependant Resistor (resistencia que varía con la luz). En
español el nombre más correcto de estos componentes es fotorresistencias o foto resistores,
pero el nombre más común es LDR.
Son resistencias variables como los potenciómetros, pero tienen la propiedad de que su valor
varía en función de la luz que reciben.
Cuando no reciben luz, tienen una gran resistencia; en cambio si reciben mucha luz su
resistencia baja y dejan pasar la corriente.
Su símbolo es el de la resistencia, pero con unas flechas que representan la luz que incide
sobre ellas. Su valor se medirá igualmente en Ω ó kΩ, como cualquier resistencia.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Termistores
Los Termistores son resistencias de valor variable. En esta ocasión, varían con la temperatura.
Existen dos tipos:
Los NTC (Negative Temperature Coefficient), cuya resistencia disminuye con la
temperatura.
Los PTC(Positive Temperature Coefficient), cuya resistencia aumenta con la temperatura.
A simple vista no se puede distinguir los NTC de los PTC. Estos son los símbolos de los
termistores.
A veces se escribe en ellos +T o -T. +T querría decir que se trata de un PTC y -T que se trata de un
NTC. Naturalmente, su valor se mide en Ω o kΩ.
Diodos
Simbología y Polarización
Los diodos son componentes semiconductores que dejan pasar la corriente en un sentido y
la bloquean en el otro sentido.
En la siguiente imagen vemos dos diodos:
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
Y se representan mediante este símbolo:
La flecha es el polo positivo del diodo y la barra el polo negativo.
LED
Los diodos que estamos más acostumbrados a ver son los LED.
Los LED emiten luz cuando se encuentran en polarización directa; una
de sus funciones más típicas es avisar de que un aparato electrónico
está encendido: las lucecitas de colores de los televisores, ordenadores,
DVDs, etc., son diodos LED.
La pata larga de los LED es el polo positivo. Su símbolo es igual al del diodo, pero se le
añaden las flechas que representan la luz que emiten:
En el circuito de la izquierda el LED está en polarización directa, pasa corriente por el
circuito, el LED brilla y el motor gira (lo notas por la flecha que indica movimiento).
En el circuito de la derecha el LED está en polarización inversa: no pasa corriente por el
circuito, el LED está apagado y el motor no se mueve.
Condensadores:
Definición. Capacidad. Tipos
Formado por dos placas conductoras o armaduras y un aislante entre ellas son componentes
capaces de acumular carga eléctrica que luego pueden liberar cuando nos interese; es decir,
pueden funcionar como pilas durante un tiempo limitado.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
Existen dos tipos de condensadores:
Cerámicos Electrolíticos
Los electrolíticos son más grandes y presentan polaridad; es decir, tienen un polo positivo y
uno negativo y hay que tener cuidado de conectarlos en polarización directa. Se representan
de esta forma:
El primer símbolo representa un condensador cerámico, sin polaridad. El símbolo de la
derecha es el condensador electrolítico en el programa croc clip.
Transistores:
Transistores Bipolares. PNP y NPN
Los transistores son semiconductores que constan de 3 terminales: emisor, colector y base.
Aquí tienes imágenes de transistores.
En una de ellas, puedes ver a qué patilla corresponde cada terminal. Hay diferentes tipos de
transistores, pero en este curso sólo estudiaremos los bipolares. Dentro de ellos, según como
sea la conexión de sus componentes, hay dos tipos, los NPN y los PNP. Se simbolizan de la
siguiente manera:
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
Circuitos impresos e integrados:
Circuitos Integrados
Los circuitos integrados o chips son dispositivos que contienen una gran cantidad de
componentes electrónicos (diodos, transistores, resistencias, etc.) de muy pequeño tamaño y
conectados entre sí. De esta forma se ahorra espacio y se reduce la posibilidad de error en
las conexiones.
Los circuitos integrados más populares, aparte de los microprocesadores de los ordenadores,
son los llamados 555, que se usan como temporizadores para regular luces intermitentes, etc.
Cada circuito integrado tiene su simbología. Por lo general se representan mediante una
simple caja con el número de terminales que tengan; dentro de la caja se escribe alguna
indicación sobre el tipo de circuito del que se trata.
Circuitos Impresos
Todos los componentes electrónicos (diodos, condensadores, resistencias, transistores, circuitos
integrados, etc.) anteriormente vistos se sueldan sobre una placa de material conductor,
configurando así lo que se conoce por circuito impreso.
Si se abre cualquier aparato
electrónico (un ordenador, un
DVD, etc.) lo que se verá será
un montón de circuitos
impresos, de placas con
componentes electrónicos.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 En la primer imagen se ven bastante bien algunos diodos y condensadores cerámicos, muchas
resistencias con su código de colores, zócalos para los circuitos integrados (son las cajitas negras
con patas metálicas arriba y abajo) y condensadores electrolíticos de distinto tamaño (son los
cilindros blancos de borde oscuro).
La imagen de abajo representa las pistas y los puntos de conexión de una placa de circuito
impreso.
Ley de Ohm:
La ley de Ohm se usa para determinar la relación entre tensión, corriente y resistencia en un circuito
eléctrico.
Para los estudiantes de electrónica, la ley de Ohm (E = IR) es tan fundamental como lo es la
ecuación de la relatividad de Einstein (E = mc²) para los físicos.
E = I x R
Cuando se enuncia en forma explícita, significa que tensión = corriente x resistencia, o voltios =
amperios x ohmios, o V = A x Ω.
La ley de Ohm recibió su nombre en honor al físico alemán Georg Ohm (1789-1854) y aborda las
cantidades clave en funcionamiento en los circuitos:
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Cantidad Símbolo de ley de
Ohm
Unidad de medida
(abreviatura) Rol en los circuitos En caso de que se esté preguntando:
Tensión E Voltio (V) Presión que desencadena el flujo del
electrones E = fuerza electromotriz (término de la antigua escuela)
Corriente I Amperio (A) Caudal de electrones I = intensidad
Resistencia R Ohmio (Ω) Inhibidor de flujo Ω = Letra griega omega
Si se conocen dos de estos valores, los técnicos pueden reconfigurar la ley de Ohm para calcular el
tercero. Simplemente, se debe modificar la pirámide de la siguiente manera:
La ley de Ohm es un elemento fundamental para la explicación de ciertos fenómenos relacionados
con la electricidad. Este hecho fue descubierto en el año de 1827 por George Simon Ohm, observó
la relación entre el voltaje aplicado V, la Intensidad I y la resistencia R, donde se expresa con la famosa
Ley de Ohm, que es la ecuación fundamental de toda la ciencia de la electricidad, esta ley ha revestido
extraordinaria importancia en los cálculos eléctricos. En su formulación más sencilla, esta ley afirma
que la intensidad de la corriente (I) que circula por un conductor eléctrico es directamente
proporcional a la diferencia de potencial (V) y, paralelamente, inversamente proporcional a la
resistencia (R).
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Como podemos saber, el voltaje y la resistencia afectan la intensidad de corriente en un circuito, y
que el voltaje cae a través de una resistencia. Las relaciones básicas de la intensidad de la corriente,
voltaje y resistencia son las siguientes mencionadas:
1. La intensidad de corriente de un circuito aumenta cuando se aumenta el voltaje sin variar la
resistencia.
2. La intensidad de corriente de un circuito disminuye cuando se aumenta la resistencia sin
variar el voltaje
Ley de Watt:
La ley de Watt hace referencia a la potencia eléctrica de un componente electrónico o un aparato
y se define como la potencia consumida por la carga es directamente proporcional al voltaje
suministrado y a la corriente que circula por este. La unidad de la potencia es el Watt. El símbolo
para representar la potencia es “P”.
Para encontrar la potencia eléctrica (P) podemos emplear las siguientes formulas:
Conociendo el voltaje y corriente:
P = V x I
Conociendo la resistencia eléctrica y corriente:
La Ley de Watt hace referencia a la potencia eléctrica de un componente electrónico o un aparato y se define como la potencia consumida por la carga es directamente proporcional al voltaje suministrado y a la corriente que circula por este. La unidad de la potencia es el Watt. El símbolo para representar la potencia es “P”.
Para encontrar la potencia eléctrica (P) podemos emplear las siguientes formulas:
Conociendo el voltaje y corriente:
P = V x I
Conociendo la resistencia eléctrica y corriente:
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 P = R x I/2
Conociendo el voltaje y la resistencia eléctrica:
P = V2 x R
En las anteriores fórmulas únicamente se sustituyeron las incógnitas correspondientes empleando la fórmula de la ley de Ohm.
Conociendo el voltaje y la resistencia eléctrica:
P = V 2 R
En las anteriores fórmulas únicamente se sustituyeron las incógnitas correspondientes empleando la
fórmula de la ley de Ohm.
Si la potencia eléctrica es positiva (+P) quiere decir que el componente electrónico está consumiendo
energía. Si la potencia eléctrica es negativa (-P) quiere decir que el componente electrónico produce
o genera energía (Baterías, generadores…).
En la industria se expresa la potencia eléctrica mediante hp (E) que corresponde a caballos de fuerza
eléctrico (Electrical horsepower). La equivalencia de esta unidad con el watt es:
1 hp = 745.699 871 582 270 22 W
El triángulo de la ley de watt permite obtener las ecuaciones dependiendo de la variable a
encontrar, es una forma visual y fácil de interpretar. Marcando la variable a obtener en el triángulo de
la ley de Watt es posible visualizar la fórmula resultante.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
Para encontrar la potencia, (P):
PIV
P = I x V
Para encontrar la corriente, (I):
PIV
I = PV
Para encontrar el voltaje, (V):
PIV
V = PI
Fuente de corriente directa y sus características:
Fuentes de corriente directa, también son llamadas fuentes de alimentación, son un dispositivo que
convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas,
que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (ordenador, televisor,
impresora, router, etc.).
Las fuentes de alimentación, para dispositivos electrónicos, pueden clasificarse básicamente como
fuentes de alimentaciones lineales y conmutadas. Las lineales tienen un diseño relativamente simple,
que puede llegar a ser más complejo cuanto mayor es la corriente que deben suministrar, sin embargo
su regulación de tensión es poco eficiente.
Una fuente conmutada, de la misma potencia que una lineal, será más pequeña y normalmente más
eficiente pero será más compleja y por tanto más susceptible a averías.
Fuentes de alimentación colineales:
Las fuentes lineales siguen el esquema: transformador, rectificador, filtro, regulación y salida. En
primer lugar el transformador adapta los niveles de tensión y proporciona aislamiento galvánico. El
circuito que convierte la corriente alterna en continua se llama rectificador, después suelen llevar un
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 circuito que disminuye el rizado como un filtro de condensador. La regulación, o estabilización de la
tensión a un valor establecido, se consigue con un componente denominado regulador de tensión.
La salida puede ser simplemente un condensador. Esta corriente abarca toda la energía del circuito,
esta fuente de alimentación deben tenerse en cuenta unos puntos concretos a la hora de decidir las
características del transformador.
Fuentes de alimentación conmutadas:
Una fuente conmutada es un dispositivo electrónico que transforma energía eléctrica mediante
transistores en conmutación. Mientras que un regulador de tensión utiliza transistores polarizados en
su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmutándolos
activamente a altas frecuencias (20-100 Kilociclos típicamente) entre corte (abiertos) y saturación
(cerrados). La forma de onda cuadrada resultante es aplicada a transformadores con núcleo de ferrita
(Los núcleos de hierro no son adecuados para estas altas frecuencias) para obtener uno o varios
voltajes de salida de corriente alterna (CA) que luego son rectificados con diodos rápidos) y filtrados
inductores y condensadores para obtener los voltajes de salida de corriente continua (CC). Las
ventajas de este método incluyen menor tamaño y peso del núcleo, mayor eficiencia y por lo tanto
menor calentamiento.
Las desventajas comparándolas con fuentes lineales es que son más complejas y generan ruido
eléctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente minimizado para no causar interferencias
a equipos próximos a estas fuentes. Las fuentes conmutadas tienen por esquema: rectificador,
conmutador, transformador, otro rectificador y salida. La regulación se obtiene con el conmutador,
normalmente un circuito PWM Pulse Width Modulation que cambia el ciclo de trabajo. Aquí las
funciones del transformador son las mismas que para fuentes lineales pero su posición es diferente.
El segundo rectificador convierte la señal alterna pulsante que llega del transformador en un valor
continuo. La salida puede ser también un filtro de condensador o uno del tipo LC. Las ventajas de
las fuentes lineales son una mejor regulación, velocidad y mejores características EMC. Por otra parte
las conmutadas obtienen un mejor rendimiento, menor coste y tamaño.
Fuentes de alimentación especiales:
Entre las fuentes de alimentación alternas, tenemos aquellas en donde la potencia que se entrega a
la carga está siendo controlada por transistores, los cuales son controlados en fase para poder
entregar la potencia requerida a la carga. Otro tipo de alimentación de fuentes alternas, catalogadas
como especiales son aquellas en donde la frecuencia es variada, manteniendo la amplitud de la
tensión logrando un efecto de fuente variable en casos como motores y transformadores de tensión.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Fuentes de corriente alterna y sus características:
La corriente alterna es un tipo de corriente eléctrica en donde la dirección del flujo de los electrones
va y viene ya sea por medio de intervalos regulares o en ciclos. Este es el tipo de corriente que
normalmente viaja por las líneas eléctricas y es la electricidad que encontramos en las casas en los
enchufes de la pared.
La corriente alterna, cuya abreviatura se muestra como AC, es considerada como un flujo de carga
eléctrica que se invierte de forma periódica la cual se puede decir que inicia desde cero y que crece
a un máximo, disminuye a cero, invierte, alcanza un máximo en la dirección opuesta, regresa de nuevo
al valor original y repite este ciclo de una manera indefinida. El intervalo de tiempo entre el logro de
un valor definido en dos ciclos sucesivos se denomina período, el número de ciclos o períodos por
segundo es la frecuencia, y el valor máximo en cualquier dirección es la amplitud de la corriente
alterna.
Las principales características que podemos observar en la corriente alterna son las siguientes:
La forma en la que la corriente alterna oscila es en forma senoidal.
Tiene la capacidad de transmitir energía de una forma eficiente.
Su magnitud y dirección muestra una variación de tipo cíclico.
Su símbolo se representa con las letras CA.
Se da cuando el flujo que tiene la corriente eléctrica varía de sentido cada cierto tiempo.
La función de un transformador y su capacidad:
Si durante la primera mitad del siglo XIX no se hubiera descubierto el fenómeno de la inductancia ni
se hubieran inventado las primeras bobinas de inducción, probablemente no existiría el transformador
eléctrico tal como lo conocemos ni, por ende, el tan vital manejo sencillo de la corriente alterna que
es posible gracias al transformador. En la actualidad, los transformadores eléctricos son esenciales
para la transmisión, distribución y utilización de la energía eléctrica.
Desde su primer uso comercial en 1886, hoy encontramos transformadores eléctricos en todas partes,
incluso en el hogar. Su tamaño puede ser considerable, como los transformadores de las redes de
servicio público eléctrico, o muy pequeño, como los transformadores contenidos en el enchufe que
conectamos a la pared para recargar nuestro teléfono celular, o los que forman parte de componentes
electrónicos miniaturizados.
El transformador eléctrico tiene el propósito básico de transferir energía eléctrica de un circuito a otro
mediante conductores acoplados inductivamente, convirtiendo esa energía eléctrica, que tiene un
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 voltaje o una corriente determinados, en energía eléctrica con otro voltaje o corriente. Estos
mecanismos se basan en dos principios esenciales: el electromagnetismo y la inducción
electromagnética.
En otras palabras, es importante que las corrientes eléctricas puedan producir campos magnéticos y
que esos campos magnéticos puedan cambiar en una bobina de alambre e inducir un voltaje (o
tensión) en los extremos de esa bobina.
Estos principios restringen las aplicaciones del transformador a la corriente alterna solamente, pero
allí es precisamente donde radica su ventaja, ya que la corriente continua no puede transformarse de
manera sencilla o económica, lo que explica el amplio uso de la corriente alterna, que sí puede
transformarse fácilmente.
La simplicidad, fiabilidad y economía de la conversión de voltajes de los transformadores fue el
principal factor para seleccionar la transmisión de la energía por corriente alterna en la “Guerra de las
corrientes” a fines del siglo XIX. En los circuitos electrónicos, los nuevos métodos de diseño de
circuito han reemplazado algunas de las aplicaciones de los transformadores, pero la tecnología
electrónica también ha desarrollado nuevos diseños de transformadores y aplicaciones.
El principio básico de funcionamiento de un transformador es que una corriente variable en el
devanado primario crea un flujo magnético variable en el núcleo del transformador y, por lo tanto, un
flujo magnético variable en el devanado secundario. Este flujo magnético variable induce una fuerza
electromotriz variable (f.e.m.) o voltaje en el devanado secundario.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Devanado primario:
El devanado primario (o bobina primaria) está conectado a la fuente de energía y transporta la
corriente alterna desde la línea de suministro. Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje,
dependiendo de la aplicación del transformador.
Núcleo de material magnético:
Es el circuito magnético en el que se enrollan los devanados y donde se produce el flujo magnético
alterno. Hasta no hace mucho, todos los núcleos de los transformadores se componían de
apilamientos de chapa de acero (o laminaciones) sujetadas firmemente entre sí. A veces, las
laminaciones se recubrían con un barniz delgado -o se insertaba una hoja de papel aislante a
intervalos regulares entre laminaciones- para reducir las pérdidas por corrientes parásitas.
Un nuevo tipo de construcción del núcleo consiste en una tira continua de acero al silicio que se
enrolla apretadamente en una espiral alrededor de los devanados aislados y se sujeta firmemente
mediante soldadura por puntos en el extremo. Este tipo de construcción reduce el costo de
fabricación y la pérdida de potencia en el núcleo debido a las corrientes de Foucault.
Devanado secundario:
El devanado secundario (o bobina secundaria) es el que suministra energía a la carga y es donde
se genera la fuerza electromotriz (f.e.m.) por el cambio de magnetismo en el núcleo al cual rodea.
Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje, dependiendo de la aplicación del transformador.
A veces, el transformador puede tener sólo un devanado que servirá el doble propósito de bobina
primaria y secundaria.
Clasificación de los transformadores eléctricos
Existe una diversidad de maneras de clasificar los transformadores eléctricos. Una de esas
clasificaciones es según la relación entre el número de vueltas en los devanados. Estos pueden ser:
Devanado compuesto de muchas vueltas de alambre de cobre relativamente fino, lo suficientemente
aisladas para soportar el voltaje aplicado en el mismo. En este caso decimos que se trata de un
devanado de alto voltaje.
Devanado compuesto de relativamente pocas vueltas de alambre de cobre pesado, capaz de
transportar una corriente considerable a un voltaje bajo. En este caso decimos que se trata de un
devanado de bajo voltaje.
Desde este punto de vista existen cuatro combinaciones posibles que dan origen a distintos tipos
de transformadores, es decir:
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Transformadores reductores: están conectados de manera que el voltaje entregado es menor que el
suministrado, ya que el devanado secundario tiene menos vueltas que el primario, como vemos en
la figura de abajo.
Transformadores elevadores: están conectados de manera que el voltaje entregado es mayor que el
voltaje suministrado, ya que el devanado secundario tiene más vueltas que el primario.
Transformadores aislantes: los dos devanados tienen aproximadamente el mismo número de vueltas,
aunque a menudo hay una ligera diferencia a fin de compensar las pérdidas; de lo contrario, en
lugar de ser el mismo, el voltaje de salida sería un poco menor que el voltaje de entrada. Están
destinados a transformar de un voltaje al mismo voltaje.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Otras formas de clasificación de transformadores eléctricos se resumen en la siguiente tabla.
Según el método de
enfriamiento
Auto-refrigerados por aire (tipo seco)
Refrigerados por chorro de aire (tipo seco)
Sumergidos en líquido, auto-refrigerados
Sumergidos en aceite, combinación con auto-
refrigeración y chorro de aire
Sumergidos en aceite, refrigerados por agua
Sumergidos en aceite, enfriados por aceite forzado
Sumergidos en aceite, combinación de auto-refrigerados
y refrigerados por agua
Según el aislamiento entre los
devanados
Devanados aislados entre sí
Autotransformadores
Según el número de fases Monofásicos
Polifásicos
Según el método de montaje En poste y plataforma
Subterráneos
En bóveda
Especiales
Según el propósito Voltaje constante
Voltaje variable
Corriente
Corriente constante
Según el servicio Gran potencia
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
Pequeña potencia
Distribución
Iluminación de carteles
Control y señalización
Para lámparas de descarga gaseosa
Para timbres
Para instrumentos
Corriente constante
Transformadores en serie para el alumbrado público
Según el nivel de potencia De fracción de un watt a miles de megavatios
Según la clase de voltaje De unos pocos voltios a 750 kilovoltios
Según el rango de frecuencia Para alimentación, audio, RF, etc.
Se denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales
o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como
trifásicos. Aunque la mayoría de tales unidades están proyectadas para montaje sobre postes, algunos
de los tamaños de potencia superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje
en estaciones o en plataformas. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias,
edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales.
¿En una casa habitación que tipo de alimentación eléctrica recibe y cuál es su voltaje de alimentación?
Se recibe una alimentación eléctrica monofásica de 120 V
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Describe los elementos fundamentales de un circuito electrónico
Todo circuito electrónico está formado por unos componentes básicos:
Resistencias
Potenciómetros
LDR
Termistores
Diodos y diodos LED
Condensadores
Transistores
Circuitos impresos e integrados
En electrónica se trabaja con resistencias mucho más pequeñas que, al oponerse al paso de la
corriente, limitan el valor de la intensidad que pasa por el circuito.
Las resistencias.
Tanto en electricidad como en electrónica, se pueden representar de dos formas, ambas igualmente
válidas:
El valor de la resistencia se mide en ohmios (Ω).
Cuantos más ohmios, más se opone la resistencia al paso de la corriente y más baja es esta última.
Como en electrónica se trabaja a veces con resistencias muy altas, pueden emplearse múltiplos kΩ,
que equivale a mil ohmios.
Potenciómetros
Los potenciómetros o reóstatos son resistencias de valor variable; algunos potenciómetros
tienen una palanca para que podamos modificar su valor girándola, en otros su valor se
modifica haciendo girar la pieza de dentro con un destornillador.
Aquí tienes un potenciómetro con palanca y otro sin palanca. Siempre tienen tres terminales.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
El símbolo del potenciómetro es el de la resistencia, pero añadiendo una flecha que indica que
su valor es variable. Como se trata de una resistencia, su valor se medirá en W o en kW.
Fotorresistencias o LDR
LDR son las siglas en inglés de Light Dependant Resistor (resistencia que varía con la luz). En
español el nombre más correcto de estos componentes es fotorresistencias o foto resistores,
pero el nombre más común es LDR.
Son resistencias variables como los potenciómetros, pero tienen la propiedad de que su valor
varía en función de la luz que reciben.
Cuando no reciben luz, tienen una gran resistencia; en cambio si reciben mucha luz su
resistencia baja y dejan pasar la corriente.
Su símbolo es el de la resistencia, pero con unas flechas que representan la luz que incide
sobre ellas. Su valor se medirá igualmente en Ω ó kΩ, como cualquier resistencia.
Termistores
Los Termistores son resistencias de valor variable. En esta ocasión, varían con la temperatura.
Existen dos tipos:
Los NTC (Negative Temperature Coefficient), cuya resistencia disminuye con la
temperatura.
Los PTC(Positive Temperature Coefficient), cuya resistencia aumenta con la temperatura.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
A simple vista no se puede distinguir los NTC de los PTC. Estos son los símbolos de los
termistores.
A veces se escribe en ellos +T o -T. +T querría decir que se trata de un PTC y -T que se trata de un
NTC. Naturalmente, su valor se mide en Ω o kΩ.
Diodos
Simbología y Polarización
Los diodos son componentes semiconductores que dejan pasar la corriente en un sentido y
la bloquean en el otro sentido.
En la siguiente imagen vemos dos diodos:
Y se representan mediante este símbolo:
La flecha es el polo positivo del diodo y la barra el polo negativo.
LED
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
Los diodos que estamos más acostumbrados a ver son los LED.
Los LED emiten luz cuando se encuentran en polarización directa; una
de sus funciones más típicas es avisar de que un aparato electrónico
está encendido: las lucecitas de colores de los televisores, ordenadores,
DVDs, etc., son diodos LED.
La pata larga de los LED es el polo positivo. Su símbolo es igual al del diodo, pero se le
añaden las flechas que representan la luz que emiten:
En el circuito de la izquierda el LED está en polarización directa, pasa corriente por el
circuito, el LED brilla y el motor gira (lo notas por la flecha que indica movimiento).
En el circuito de la derecha el LED está en polarización inversa: no pasa corriente por el
circuito, el LED está apagado y el motor no se mueve.
Condensadores:
Definición. Capacidad. Tipos
Formado por dos placas conductoras o armaduras y un aislante entre ellas son componentes
capaces de acumular carga eléctrica que luego pueden liberar cuando nos interese; es decir,
pueden funcionar como pilas durante un tiempo limitado.
Existen dos tipos de condensadores:
Cerámicos Electrolíticos
Los electrolíticos son más grandes y presentan polaridad; es decir, tienen un polo positivo y
uno negativo y hay que tener cuidado de conectarlos en polarización directa. Se representan
de esta forma:
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
El primer símbolo representa un condensador cerámico, sin polaridad. El símbolo de la
derecha es el condensador electrolítico en el programa croc clip.
Transistores:
Transistores Bipolares. PNP y NPN
Los transistores son semiconductores que constan de 3 terminales: emisor, colector y base.
Aquí tienes imágenes de transistores.
En una de ellas, puedes ver a qué patilla corresponde cada terminal. Hay diferentes tipos de
transistores, pero en este curso sólo estudiaremos los bipolares. Dentro de ellos, según como
sea la conexión de sus componentes, hay dos tipos, los NPN y los PNP. Se simbolizan de la
siguiente manera:
Circuitos impresos e integrados:
Circuitos Integrados
Los circuitos integrados o chips son dispositivos que contienen una gran cantidad de
componentes electrónicos (diodos, transistores, resistencias, etc.) de muy pequeño tamaño y
conectados entre sí. De esta forma se ahorra espacio y se reduce la posibilidad de error en
las conexiones.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
Los circuitos integrados más populares, aparte de los microprocesadores de los ordenadores,
son los llamados 555, que se usan como temporizadores para regular luces intermitentes, etc.
Cada circuito integrado tiene su simbología. Por lo general se representan mediante una
simple caja con el número de terminales que tengan; dentro de la caja se escribe alguna
indicación sobre el tipo de circuito del que se trata.
Circuitos Impresos
Todos los componentes electrónicos (diodos, condensadores, resistencias, transistores, circuitos
integrados, etc.) anteriormente vistos se sueldan sobre una placa de material conductor,
configurando así lo que se conoce por circuito impreso.
Si se abre cualquier aparato
electrónico (un ordenador, un
DVD, etc.) lo que se verá será
un montón de circuitos
impresos, de placas con
componentes electrónicos.
En la primer imagen se ven bastante bien algunos diodos y condensadores cerámicos, muchas
resistencias con su código de colores, zócalos para los circuitos integrados (son las cajitas negras
con patas metálicas arriba y abajo) y condensadores electrolíticos de distinto tamaño (son los
cilindros blancos de borde oscuro).
La imagen de abajo representa las pistas y los puntos de conexión de una placa de circuito
impreso.
GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1
Conclusión:
La electricidad es una de las principales formas de energía usadas en el mundo actual. Sin ella no
existiría la iluminación conveniente, ni comunicaciones de radio y televisión, ni servicios telefónicos, y
las personas tendrían que prescindir de aparatos eléctricos que ya llegaron a constituir parte integral
del hogar.
Además, sin la electricidad el transporte no sería lo que es en la actualidad. De hecho, puede decirse
que la electricidad se usa en todas partes.
La electricidad es una manifestación de la materia, producida por el átomo y sus pequeñas partículas
llamadas electrones y protones. Estas partículas son demasiado pequeñas para verlas, pero existen
en todos los materiales.
La electrónica se basa en emplear las fuerzas electromagnéticas para transmitir y usar información.
Podríamos decir que su descubrimiento es similar al de la polea, la rueda y otros aparatos mecánicos
que facilitaron tanto la vida a la gente. Pero si estos están encaminados a ahorrar esfuerzos físicos, la
electrónica se basa en el manejo, transferencia y uso de la información. Sin electrónica no habría
ordenadores, móviles, televisores, ciertos aparatos médicos, autómatas, internet... Y es que mediante
el uso de aparatos electrónicos se puede transmitir y usar fácilmente la información desde un
dispositivo de entrada, para procesarla y mostrarla en otro dispositivo de salida.
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Créditos a las publicaciones de cada una de las ligas.
http://www.bnm.me.gov.ar/giga1/documentos/EL002056.pdf
https://www.importancia.org/electronica.php
https://www.logicbus.com.mx/ley-de-ohm.php
https://solar-energia.net/electricidad/corriente-electrica/intensidad-de-corriente
http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esotecnologia/quincena4/4q2_contenidos_6b.htm
https://www.se.com/mx/es/
https://www.postglover.com/
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