Temario Electrónica 2022 - Fase 1

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Autoridades Instituto Emiliani Somascos Comunidad Somasca Obras Somascas en Guatemala

Lic. Raúl Hernández Chacón Director Técnico-Administrativo Instituto Emiliani Somascos

Lic. Henrry Caal Sub-director Instituto Emiliani Somascos

Lic. Juan Carlos Morales Coordinador Ácademico

Prof. David Subuyuj Coordinador Técnico

Armando Garcia Coordinación de Pastoral

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Perito en Electronica y Dispositivos Digitales

Wilson Santos Asesor de Práctica Supervisada

Ernesto Sabán Asesor de Práctica Supervisada

Pablo López Asesor de Práctica Supervisada

Raúl Jiménez Asesor de Práctica Supervisada

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Promoción 2022 Sexto Electrónica “A” Nombres Josué David Juan David Hernan Eduardo Edwin Alejandro José Alejandro Margory Alejandra Juan Pablo Emiliani William Julian Christian Fernando Mayro Julian Javier Alejandro Christopher Manuel Justin Eliab Abimael Natalie Rachel Walter Emanuel Anderson Stuard Kimberly Amarilis Saulo Vladimir • Diego Alejandro • Katherine Gabriela • Stefany Sofía • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Apellidos Antonio Arriola Zavala Bámaca Chinchilla Batzín Cambran Caballeros Torres Castro Jelist Chamalé Yumán Cholotío Tum Contreras Ortega De León Lechuga Figueroa Pérez Furlán Siliezar García Solis González Andersons Gonzalez Loy Hernández Noriega Herrera Chun Ixcoy Velásquez Jiménez Morales Leal Meléndez Lemus Recinos

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Promoción 2022 Sexto Electrónica “B” Nombres • • • •

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Yuri Josué Katherin Eunice José Ricardo Sara Lucrecia Estefany Samantha Eduardo Antonio Iones Joshua Cristopher Armando Ángel Andree Diego Alessandro Marlon Eduardo Jeferson Adolfo José André Mario David Ramiro José Dilan Orlando Adolfo Laureano Pablo Alexander Lourdes Sarahi Jefferson Douglas Octavio Gustavo Rafael

Apellidos López Gálvez López Montesdeoca Martínez Gálvez Locon Macario Rax Hernández Ordoñez Méndez Oxcal Oxcal Pérez Illescas Pocasangre Rosales Quiñonez Vela Ramírez Utuy Rosales Ortiz Sabán Orellana Sequen Quixal Soto Rodas Tejax Mendoza Toc Tan Toj García Valle Sandoval Velásquez Sanum Villagrán Mérida

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Centenario Somasco en América El centenario somasco en América es la celebración de los 100 años de la presencia somasca. La llegada de los padres fue por tierra panameña, en la cual se celebró la primera misa, en honor al haber llegado a esta tierra bendita centroamericana.

La humilde congregación de los religiosos somascos tiene su origen en la campaña de los servidores del pobre, sustanciada en la iglesia de Dios por San Jerónimo Emiliani bajo la acción del espíritu santo.

Convertido a Dios y renovado profundamente por intercesión de Maria, en su ardiente deseo de seguir el camino del crucificado y de imitar a Cristo, su Maestro, se hizo pobre y se entregó, en cuerpo y alma, al servicio de los pobres Movido por la caridad divina, contagio a otros hombres, los cuales por amor del evangelio, se ofrecieron, junto a él, a Cristo Mediante el ejercicio de toda clase de obras de misericordia, nuestro ardentísimo Padre propuso, para sí y sus compañeros, un estilo de vida que mediante el servicio a los pobres, expresa su propia entrega a Cristo. Por eso, en los primeros tiempos, el pueblo lo llamó”padre de las obras y de los pobres”.

De esta forma ya pasaron 100 años de la llegada de los religiosos a la región, los cuales están presentes en varios países de centroamérica, méxico y países del caribe.

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Introducción La electrónica es una rama de la física aplicada que comprende la ingeniería, la física, la tecnología y las aplicaciones que tratan con la emisión, el flujo y control de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente en el vacío y la materia.

Podemos desarrollarnos en varias áreas dependiendo de cuál es la que más nos interese o sea de nuestro agrado, ya que sus competencias permiten participar desde el invento o creación de algún producto hasta el monitoreo del funcionamiento.

Este trata con los circuitos eléctricos que involucran componentes activos tales como transistores, diodos, circuitos integrados sensores entre otros, los cuales son asociados con componentes eléctricos pasivos y tecnologías de interconexión. La electrónica en la actualidad ha ido desarrollando una gran variedad de tareas, así como los circuitos electrónicos nos ofrecen diferentes funciones para poder procesar información, incluyendo la amplificación de las señales débiles hasta un cierto nivel capaz de utilizarse en ondas de radio, extracción de la información así como la recuperación de señal del sonido.

Los principales usos que se les da a los circuitos electrónicos es el control, el procesado, la distribución de información, la conversión, y la distribución de energía eléctrica en el mundo.

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Justificación Al llevar una gran variedad temas, estos se desordenan y se pueden olvidar así que este documento tiene el objetivo de llevar un orden de los temas vistos en todo 4to Perito en electrónica y dispositivos digitales. En el cual proyectamos la importancia de cada tema ya que estos nos ofrecerán una correcta manipulación y aplicación de las herramientas a nivel teórico y práctico.

Este método de recopilación de temas nos permite analizar y comprender punto a punto el contenido impartido en ese año. También ayuda al estudiante a buscar una relación entre la investigación y práctica para aplicarlo a la metodología de trabajo de la vida cotidiana, ya que no obtuvimos un acercamiento a las prácticas o a una situación cercana a la experiencia del trabajo, se considera importante un buen manejo de teorías, por lo cual recaudamos una cantidad de temas para que esto nos permite un mejor desarrollo

Este documento nos permite que cada estudiante tenga un mejor dominio del contenido impartido y así tener una mejor comprensión en temas que no quedaron totalmente claros o por el paso del tiempo se fueron olvidando, sabiendo que deberían estar todos lo temas comprendidos. para los catedráticos, también obtiene un reflejo de nuevas aptitudes y brindar versiones más aplicadas a cada punto de la carrera.

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Objetivos 1. Introducir al alumno en términos fundamentales, específicos y prácticos, para llevar un orden con cada uno de los temas para el estudio de cada concepto básico de la electrónica, obteniendo un aprendizaje puntual de la carrera.

2. Desarrollar en el estudiante una forma crítica de investigación para su proceso de estudio el cuál beneficiará a este en un futuro próximo.

3. Obtener un mejorado manejo de los conceptos adquiridos involucrados del área teniendo en claro cada uno de los términos electrónicos, desde un inicio hasta su punto auge como la historia de cada uno de los personajes importantes dentro de dicha área.

4. Contextualizar de una manera elocuente de cada tema y subtema para llegar a mejorar el comprendimiento de los mismos para que cada uno de los alumnos logre tener un mejor entendimiento de lo que ha estudiado hasta el momento.

5. Teniendo los puntos anteriores anteriormente establecidos, presentar un trabajo para poder tener la aprobación de los altos mandos de la institución 6. Enfocar el contexto de cada uno de los temas, teniendo un pensamiento crítico, parafraseando cada cuestión dada por los instructores del área técnica.

7. Emplear bien los conocimientos de los temas para que al momento de salir de la institución no pasar por malos momentos en el área laboral, para poder tener una excelente manipulación de los términos o temas dados con base a la electrónica.

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Temas Cuarto Grado Electrónica Digital Capítulo I: Electricidad Basica 1.1 Historia de la Electricidad 1.2 Historia del Magnetismo 1.3 El átomo, partículas subatómicas, modelos atómicos, propiedades del átomo, 1.4 Conceptos de Electricidad 1.5 Concepto de Campo eléctrico 1.6 Concepto de Energía Eléctrica 1.7 Concepto de Fuerza Electrostática 1.8 Carga Eléctrica 1.9 Ley de Coulomb 1.10 Potencia Eléctrica 1.11 Potencia en DC 1.12 Potencia en AC 1.13 Materiales Eléctricos: conductores, aislantes, semiconductores.

1.14 Magnitudes y Unidades de Medida 1.15 Diferencias de Potencia 1.16 Resolución de problemas utilizando ecuaciones relacionadas con electrostática

Capítulo II: Capacitancia 2.1 Definición de capacitancia 2.2 Unidades de medida de capacitancia 2.3 características de los capacitores 2.4 Relación Capacitor/Voltaje 2.5 Ecuaciones para calcular capacitancia 2.6 Resolución de placas paralelas área, Distancia, Constante dieléctrica 2.7 Capacitancia equivalente 2.8 Capacitancia serie, paralelo, mixtos 2.9 Experimentos y aplicaciones de los capacitores: comportamiento

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Capítulo III: El electromagnetismo 3.1 Conceptos de Electromagnetismo 3.2 Unidades de Medida y cuantificación de Magnetismo 3.3 Funcionamiento y características de los Imanes 3.4 Polos positivos y negativos de electromagnetismo 3.5 Campo Magnético, Intensidad de campo magnético 3.6 Flujo Magnético, Densidad 3.7 Fuerza Electromagnética 3.8 Histéresis 3.9 Dirección de la fuerza electromagnética 3.10 Utilización de la técnica de la mano derecha.

3.11 Resolución de ejercicios de fuerza magnética

Capítulo IV: Leyes Fundamentales de electricidad: Historia y aplicaciones de las leyes 4.1 Ley de Ampere 4.2 Ley de Faraday 4.3 Ley de Oersted

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Cuarto Grado Electronica Analogica 2.3.2 Resistencia Código de colores, factor de tolerancia, resistencias de 3 y 4 bandas, potencia.

2.3.2.1 Resistencia Código de colores 2.3.2.2 ¿Cómo Calcular el Valor de Una Resistencia?

2.3.2.3 Factor de tolerancia 2.3.2.4 Resistencias de 3 y 4 bandas 2.3.2.5 Potencia 2.3.3 Condensadores: tipos, tolerancia, parámetros importantes.

2.3.3.1 Tipos de condensadores 2.3.3.2 Tolerancia 2.3.3.3 Parámetros importantes 2.3.4 Bobinas 2.3.5 Fusibles 2.3.5.1 Transformadores 2.3.6 Transformadores: tipos 2.3.7 Cristal Oscilador 2.4 Dispositivos Activos 2.4.1 El diodo Semiconductor, El diodo ideal 2.4.2 El diodo Zener 2.4.3 Diodo Laser 2.4.4 Diodo Emisor de luz 2.4.5 Diodo Schottky 2.4.6 Diodo Túnel, límites de operación del diodo túnel 2.4.6.1 Características 2.4.6.2 Limite de operación 2.4.6.3 Cueva del Diodo Túnel 2.4.7 Diodo Avalancha 2.4.7.1 Aplicaciones 2.4.7.2 Grafica 2.4.8 Diodo Varicap 2.4.8.1 Funcionamiento 2.4.8.2 Aplicación 2.4.9 Diodo Pin 2.4.10 Puente de Diodos 2.4.11 Transistores bipolares

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2.4.12 Transistores de efecto de campo 2.4.12.1 Características de los transistores del efecto de campo(fet) 2.4.13 Regulador de voltaje fijos 2.4.14 Regulador de voltaje variables

Capitulo III: Materiales Semiconductores 3.4 Materiales Semiconductores 3.4.1 Aplicaciones De Los Semiconductores 3.4.1 Semiconductores extrínsecos 3.4.1.1 Semiconductor tipo N 3.4.1.1 Semiconductor tipo P 3.4.2 Intrínsecos P y N 3.4.2.1 Semiconductores tipo N 3.4.2.2 Semiconductores tipo P 3.5 Niveles de Energía 3.6 Tipos de Diodos 3.6.1 Diodo detector 3.6.2 Diodo rectificador 3.6.3 Diodo Zener 3.6.4 Diodo emisor de luz (LED) 3.6.5 Diodo de corriente constante 3.6.6 Diodo schottky 3.6.7 Diodo Schockley 3.6.8 Diodo de recuperación del paso (SRD) 3.6.9 Diodo de túnel 3.6.10 Diodo varactor 3.6.11 Diodo laser 3.6.12 Diodo de avalancha 3.6.13 Rectificador controlado de silicio 3.6.14 Diodo Pin 3.6.15 Diodo Gunn 3.6.16 Fotodiodo 3.7 Aplicaciones de los diodos 3.7.1 Diodo rectificador 3.7.2 Diodo en circuitos recortadores 3.7.3 Diodo en circuitos sujetadores 3.7.4 Diodo en compuertas lógicas 3.7.5 Diodo en circuitos multiplicadores de voltaje 3.7.6 Diodo en protección de polaridad inversa 3.7.7 Diodo en supresión de picos de tensión

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3.7.8 Diodo en paneles solares 3.7.1 Rectificadores de media onda 3.7.2 Rectificadores de onda completa 3.7.3 Zener como regulador 3.8 El transistor 3.8.1 Construcción y características del transistor 3.8.1.1 Transistor de contacto puntual 3.8.1.2 Transistor de unión bipolar 3.8.1.3 Transistor del efecto de campo 3.8.1.4 Fototransistor 3.8.1.5 Componentes de los transistores 3.8.1.6 Funcionamiento de los transistores 3.8.2 Operación del transistor 3.8.3 Configuración Base Común 3.8.4 Configuración Emisor Común 3.8.5 Configuración Colector Común 3.8.6 Acción amplificadora 3.8.6.1 Aspectos que intervienen en una etapa amplificadora 3.8.6.2 Punto de funcionamiento 3.8.6.3 Ganancia de señal 3.8.6.4 Circuitos Amplificadores 3.8.7 Transistores bipolares 3.8.7.1 Ventajas de los transistores bipolares 3.8.7.2 Estructura física 3.8.7.3 Función 3.8.7.4 Tipos de transistores bipolares 3.8.8 Transistores de efecto de campo.

3.8.8.1 Características 3.8.8.2 Curva características 3.8.8.3 Tipos de transistores de efecto de campo 3.8.8.4 Aplicaciones 3.8.9 Módulos Infrarrojos CNY70 3.8.10 Sensor LM35 3.9 Circuitos Integrados 3.9.1 Tipos de circuitos integrados 3.9.2 Circuitos integrados digitales 3.9.3 Circuitos integrados analógicos 3.9.4 Circuitos integrados de señal mixta 3.9.1 El NE555, Configuración monoestable, Configuración Astable 3.9.1.1 Configuración monoestable 3.9.1.2 Configuración astable

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3.9.2 El Cd4017 3.9.3 Amplificador Operacional 3.10 Arduino, lenguaje de programación Arduino 3.10.1 Arduino 3.10.2 Como funciona Arduino 3.10.3 Lenguaje de programación C++ 3.10.4 Elementos básicos en la programación en C++ 3.10.4.1 Entre llaves 3.10.4.2 Punto y coma 3.10.4.3 Bloque de comentarios 3.10.4.4 Línea de comentarios 3.11 Herramientas de taller de electrónica 3.11.1 El capacimetro 3.11.2 Multímetro 3.11.3 Osciloscopio 3.11.4 Amperímetro 3.12 Mediciones con Multímetro 3.12.1 Voltaje 3.12.2 Corriente 3.12.3 Escala de diodos 3.12.4 Continuidad

Capitulo IV: Leyes y Teoremas De Circuitos 4.1 Ley de Ohm 4.2 Circuitos en serie, Circuitos en paralelo 4.3 Circuitos mixtos: serie, paralelo 4.4 Circuitos delta 4.5 Circuitos estrella 4.6 Leyes de Kirchoff 4.6.1 Primera ley de Kirchoff 4.6.2 Segunda ley de Kirchoff 4.6.1 Ley de mallas 4.6.2 Ley de nodos 4.7 Teoremas de Superposición 4.8 Teorema de Thévenin 4.8.1 Calcular la resistencia de Thévenin 4.9 Teorema de Norton 4.10 El protoboard, uso del protoboard 4.10.1 Función del protoboard 4.11 Definición de soldadura y desoldadura

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4.11.1 Soldadura 4.11.2 Desoldadura 4.12 Técnicas de soldadura y desoldadura 4.12.1 Técnicas de soldadura 4.12.2 Preparación 4.12.3 Tiempo de la soldadura 4.12.4 Flux 4.12.5 Técnicas de desoldadura 4.12.6 Desoldadura de SMD 4.13 Software de simulación.

4.13.1.1 GASP IV 4.13.1.2 SIMSCRIPT II.5 4.13.1.3 SIMAN 4.13.1.4 CONTROLP 4.13.1.5 CHEMSEP 4.13.1.6 STELLA 4.13.1.7 PROMODEL 4.13.1.8 ARENA

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ELECTRICIDAD BASICA Y ELECTROMAGNETISMO

Cuarto Grado

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Capítulo I 1.1 Historia de la Electricidad Por: Josué David Antonio Según afinidad electrica La electricidad siempre ha existido, es parte de la naturaleza que nos rodea. El hombre sólo la ha descubierto. Esta electricidad natural se denomina “electricidad estática”.

Las primeras noticias del descubrimiento de la electricidad se remontan al siglo VII a. C. cuando Tales de Mileto (640-548 a. C.), uno de los Siete Grandes Sabios de la antigua Grecia, descubrió que al frotar un trozo de ámbar (resina fosilizada) con un paño, éste empezaba a atraer pequeñas partículas como hojas secas, plumas e hilos de tejido. Tales de Mileto creyó que esto se producía debido a un “espíritu” que se encontraba dentro del ámbar, al cual llamó electrón y de ello se deriva la palabra electricidad.

Imagen:tales de Mileto Fuente: https://goo.su/brX7 A pesar de estos primeros estudios, ni la civilización Griega en su apogeo, ni Roma en su esplendor, ni el mundo feudal europeo contribuyeron de manera significativa a la comprensión de la electricidad y del magnetismo, ni de la interactividad de ambos (llamado electromagnetismo). Durante toda la edad media la ciencia cayó en una época oscura en la cual las creencias religiosas “la amordazaron de pies y manos”.

Con el Renacimiento se produjo en Europa un cambio importante y las ciencias tomaron un nuevo impulso. En 1600, Guillermo Gilbert, médico privado de la reina Elizabeth,

realizó

rudimentarios

experimentos,

los

que

se

convertirían

en

los

antecedentes de la energía eléctrica (de la forma que conocemos a la electricidad

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actualmente) además tomó la palabra griega elektron (ámbar)y llamó a esas sustancias eléctricas. Gilbert publicó en latín un tratado titulado “De Magnete”, sobre el magnetismo y las propiedades de atracción del ámbar. Se sumó a esto las observaciones del jesuita italiano Niccolo Cabeo, en 1629, quien determinó que los cuerpos cargados previamente por frotación, unas veces se atraían y otras se repelían.

Otto Von Guericke, de Magdeburgo (inventor de la primera máquina neumática) construyó en 1660, la primera máquina que generó una carga eléctrica. Esta máquina era una gran bola de azufre atravesada de parte a parte por una varilla montada sobre dos ranuras, formando un eje.

Con ayuda de una manivela y de una correa se le imprimía un rápido movimiento de rotación, las manos aplicadas contra la bola producían una carga mucho mayor que el frotamiento ordinario. Robert Jemison Van de Graff mejoró esta máquina electrostática tal como la conocemos actualmente, generando grandes cantidades de electricidad.

En 1707 Francis Hawkesbee construyó en Inglaterra una nueva máquina eléctrica de fricción perfeccionada: un globo de vidrio sustituía a la bola de azufre. Durante uno de sus experimentos, un tubo que contenía un poco de mercurio recibió una carga de la máquina eléctrica y produjo un chispazo que iluminó la habitación (producto de este descubrimiento son las lámparas de vapor de mercurio).

Sin embargo, aún los conocimientos sobre la electricidad no pasaban de fenómenos de laboratorio.

El distinguido hombre de ciencias francés Carlos Dufay (Charles François de Cisternay du Fay) creyó haber descubierto en 1733 dos clases distintas de electricidad e hizo notar que los objetos cargados con el mismo tipo de electricidad se repelían, mientras que los cargados con tipos diferentes se atraían, logrando un avance sobre los estudios del italiano Niccolo Cabeo un siglo atrás al considerar que esto se debía a la presencia de cargas diferentes (positivas y negativas).

En los Estados Unidos, en 1752, aprovechando una tormenta, el científico Benjamin Franklin elevó una cometa provista de una fina punta metálica y de un largo hilo de seda, a cuyo extremo ató una llave. La punta metálica de la cometa consiguió captar la electricidad de la atmósfera, la cual produjo varias chispas en la llave. Con este experimento Franklin llegó a demostró dos cosas: que la materia que compone el rayo es idéntica a la de la electricidad, y que un conductor de forma aguda y de cierta longitud puede emplearse como descarga de seguridad de las nubes tormentosas.

Estas conclusiones le sirvieron para inventar el pararrayos.

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Imagen; Experimento de Benjamin Franklin Fuente: https://goo.su/c1xM

Aunque actualmente sabemos que la gran variedad de características que poseen los rayos impide garantizar la seguridad absoluta, la estadística señala que un edificio sin protección tiene 57 veces más probabilidades de ser alcanzado por una descarga que otro debidamente protegido.

Tres décadas después, en 1780, Luigi Galvani, profesor de anatomía de la Universidad de Bolonia, Italia, realizó un experimento donde observó que las patas de una rana recién muerta se crispaban y pataleaban al tocárselas con 2 barras de metales diferentes. Galvani atribuyó esto a una electricidad propia de los seres vivos. Sin embargo la explicación del fenómeno la dio poco tiempo después Alejandro Volta, profesor de Física de la Universidad de Pavía, Italia, quien en 1793, descubrió que la causa de tales movimientos se hallaba en el paso de una corriente eléctrica producida por los dos metales diferentes. Después de dicho descubrimiento Volta investigó como producir electricidad por reacciones químicas y en el año 1800 inventó un dispositivo conocido como la “Pila de Volta”, que producía cargas eléctricas por una reacción química originada en dos placas de zinc y cobre sumergidas en ácido sulfúrico. En honor a Volta se denominó a la diferencia de potencial suficiente para producir una corriente eléctrica como el “voltio”.

Los avances más importantes se han verificado a partir de esta invención, ya que el hombre pudo disponer por primera vez de una fuente continua de electricidad.

Cualquier pila de las numerosísimas que hoy en día son de uso tan corriente, está basada en el mismo funcionamiento ideado por Alejandro Volta.

Por otro lado, en 1820 el físico danés profesor Hans Christian Oersted, mientras explicaba algunos experimentos a sus alumnos, descubrió un hecho de fundamental importancia: que toda corriente que fluye a través de un alambre produce una desviación de la posición ordinaria de las agujas magnéticas próximas. Este hecho reveló a los científicos que el paso de la corriente eléctrica por un alambre producía un

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campo magnético a su alrededor. Con ello quedaba demostrado para la ciencia moderna la interactividad entre la electricidad y el magnetismo.

El alemán Georg Ohm formuló en 1827 la famosa Ley que lleva su nombre, según la cual, dentro de un circuito, la corriente es directamente proporcional a la presión eléctrica o tensión, e inversamente proporcional a la resistencia de los conductores.

Pocos años después (1831) Michaelel Faraday descubrió el Dinamo, es decir el generador eléctrico, cuando se dio cuenta de que un imán en movimiento, dentro de un disco de cobre, era capaz de producir electricidad. Hasta ese momento la controversia en torno a la fuente de electricidad voltaica estaba íntimamente ligada a la electrólisis. Fue Faraday quien desentrañó los problemas y creó la terminología fundamental: electrólito, electrólisis, ánodo, cátodo, ion, que todavía se emplean hoy.

En 1879 Thomas Alva Edison, inventó la lámpara incandescente, empleando filamentos de platino alimentados a sólo 10 voltios. Esto fue un gran avance para la masificación del uso de la energía eléctrica. Posteriormente George Westinghouse en 1886 montó una instalación de ensayo de alumbrado de corriente alterna.

Los primeros sistemas utilizaban el circuito único de dos hilos. Nicolás Tesla, fue el primero en preconizar un ingenioso sistema “polifásico” gracias al cual el generador de corriente alterna produce varias corrientes simultáneas idénticas pero desfasadas unas de otras, el sistema Tesla ha sido la clave de la explotación industrial de la corriente alterna. Tesla lo dio a conocer por primera vez en 1888 y el grupo Westinghouse no tardó en utilizarlo.

Imagen: NIcolas tesla & Edison, Dieron origen a la guerra de corrientes

Fuente: https://goo.su/b3Q0 Hacia 1889 tanto en América como en Europa se instalaron muchas fábricas y se comenzó a desarrollar y optimizar el consumo de la energía eléctrica, tendiéndose mejores líneas, construyéndose centrales de generación y perfeccionándose mejores lámparas. Casi todas las grandes ciudades y capitales contaban con alumbrado eléctrico, dejando de lado el alumbrado a gas. Merece la pena destacar un aspecto particular de la energía eléctrica: la “interconexión”, que permite enlazar varias centrales de fuerza para alimentar colectivamente de energía, los puntos de mayor

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consumo. La primera línea eléctrica fue tendida por Siemens en Lichterfelde, cerca de Berlín, en 1881, pronto siguieron otras en Francia, en Inglaterra y en los Estados Unidos.

Es conveniente también destacar que los descubrimientos físicos de los últimos tiempos han convencido a los hombres de ciencia de que nuestras fuentes de energía calorífica son limitadas y habrán de llegar a agotarse. El hombre busca ahora nuevas fuentes

de energía

que

nos

permitan

seguir

generando

electricidad, factor

importantísimo para el desarrollo de la humanidad.

1.2. Historia del Magnetismo Por: Josué David Antonio Según Wikipedia.org Los Fenómenos magnéticos fueron conocidos en la antigua Grecia. Se dice que por primera vez se observaron en la ciudad de Magnesia del Meandro en Asia Menor, de ahí el término magnetismo. Sabían que ciertas piedras atraían el hierro, y que los trozos de hierro atraídos, atraían a su vez a otros. Estas se denominaron imanes naturales.

Se denomina magnetismo al poder del que disponen los imanes y las corrientes eléctricas de generar fuerzas de repulsión o de atracción sobre otros elementos. El término suele asociarse a la capacidad que tiene un imán para atraer al hierro. Los imanes son cuerpos que disponen de un gran magnetismo.

Imagen: Imán “un mineral llamado magnetita” Fuente: https://goo.su/bhSE El primer filósofo que estudió el fenómeno del magnetismo fue Tales de Mileto, filósofo griego que vivió entre 625 a. C. y 545 a. C.1 En China, la primera referencia a este fenómeno se encuentra en un manuscrito del siglo IV a. C. titulado Libro del amo del valle del diablo: «La magnetita atrae al hierro hacia sí o es atraída por este».2 La primera mención es sobre la atracción de una aguja que aparece en un trabajo realizado entre los años 20 y 100 de nuestra era: «La magnetita atrae a la aguja».

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El científico Shen Kua (1031-1095) escribió sobre la brújula de aguja magnética y mejoró la precisión en la navegación empleando el concepto astronómico del norte absoluto.

Hacia el siglo XII los chinos ya habían desarrollado la técnica lo suficiente como para utilizar la brújula para mejorar la navegación. Alexander Neckam fue el primer europeo en conseguir desarrollar esta técnica en 1187.

Peter Peregrinus de Maricourt, fue un estudioso francés del siglo XIII que realizó experimentos sobre magnetismo y escribió el primer tratado existente para las propiedades de imanes. Su trabajo se destaca por la primera discusión detallada de una brújula. El cosmógrafo español Martín Cortés de Albacar, formado en Zaragoza y en la escuela de pilotos de Cádiz, descubrió y situó el polo norte magnético en Groenlandia en 1551 para los navegantes españoles e ingleses (su libro fue traducido y muy reimpreso en Inglaterra) facilitando así considerablemente la navegación. Galileo Galilei y su amigo Francesco Sagredo se interesaron en el magnetismo engastando un buen trozo de roca magnética de más de kilo y medio en un bello artilugio de madera; la magnetita se disponía de tal manera que, a modo de imán, atraía una bola de hierro de casi cuatro kilos de peso; pero la falta de aplicaciones prácticas y económicas del invento desalentó más experimentación por parte de estos destacados científicos italianos.3 En 1600 el médico y físico William Gilbert publicó en Londres su obra De magnete, magneticisque corporibus, et de magno magnete tellure; Physiologia noua, plurimis & argumentis, & experimentis demostrata ("Sobre el imán y los cuerpos magnéticos y sobre el gran imán la Tierra"), que estableció las bases del estudio profundo del magnetismo consignando las características y tipologías de los imanes y realizando todo tipo de experimentos cuidadosamente descritos. Observó que la máxima atracción ejercida por los imanes sobre los trozos de hierro se realizaba siempre en las zonas llamadas "polos" del imán. Clasificó los materiales en conductores y aislantes e ideó el primer electroscopio. Descubrió la imantación por influencia y fue el primero en percibir que la imantación del hierro se pierde al calentarlo al rojo. Estudió la inclinación de una aguja magnética concluyendo que la Tierra se comporta como un gran imán.

El conocimiento del magnetismo se mantuvo limitado a los imanes hasta que en 1820 Hans Christian Ørsted, profesor de la Universidad de Copenhague, descubrió que un hilo conductor sobre el que circulaba una corriente ejercía una perturbación magnética a su alrededor, que llegaba a poder mover una aguja magnética situada en ese entorno.4 Muchos otros experimentos siguieron con André-Marie Ampère, Carl Friedrich Gauss, Michael Faraday y otros que encontraron vínculos entre el magnetismo y la electricidad. James Clerk Maxwell sintetizó y explicó estas observaciones en sus ecuaciones de Maxwell. Unificó el magnetismo y la electricidad en un solo campo, el electromagnetismo. En 1905, Einstein usó estas leyes para comprobar su teoría de la relatividad especial,5 en el proceso mostró que los campos eléctricos y magnéticos son dos caras de la misma moneda, el tensor de campo electromagnético.

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Imagen; Experimento sobre magnetismo Fuente: https://goo.su/bDEl

Imagen: Fuentes de atracción magnética Fuente: https://goo.su/bwTl

1.3

El

átomo,

partículas

subatómicas,

modelos

atómicos,

propiedades del átomo Por Josué David Antonio

1.3.1. El átomo Según Wikipedia.com El átomo es la unidad más pequeña de la materia que tiene propiedades de un elemento químico.1 Cada sólido, líquido, gas y plasma se compone de átomos neutros o ionizados. Los átomos son microscópicos; los tamaños típicos son alrededor de 100 pm (diez mil millonésima parte de un metro).2 No obstante, los átomos no tienen límites bien definidos y hay diferentes formas de definir su tamaño que dan valores diferentes pero cercanos. Los átomos son lo suficientemente pequeños para que la física clásica dé resultados notablemente incorrectos. A través del desarrollo de la física, los modelos atómicos han incorporado principios cuánticos para explicar y predecir mejor su comportamiento. El término proviene del latín atŏmus, calco del griego ἄτομον (átomon) ἄτομος, unión de α (a, que significa «sin»), y τόμος (tómos, «sección»), que literalmente es «que no se puede cortar, indivisible», y fue el

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nombre que se dice les dio Demócrito de Abdera, discípulo de Leucipo de Mileto, a las partículas que él concebía como las de menor tamaño posible.

Imagen: El átomo, estructura usada actualmente Fuente: https://goo.su/thriU1

Cada átomo se compone de un núcleo y uno o más electrones unidos al núcleo. El núcleo está compuesto de uno o más protones y típicamente un número similar de neutrones. Los protones y los neutrones son llamados nucleones. Más del 99,94 % de la masa del átomo está en el núcleo.

Los protones tienen una carga eléctrica positiva, los electrones tienen una carga eléctrica negativa y los neutrones no tienen carga eléctrica.

Imagen: Demócrito Fuente https://goo.su/2wKdBP Si el número de protones y electrones son iguales, ese átomo es eléctricamente neutro.

Si un átomo tiene más o menos electrones que protones, entonces tiene una carga global negativa o positiva, respectivamente, y se denomina ion (anin si es negativa y catión si es positiva).

Los electrones de un átomo son atraídos por los protones en un núcleo atómico por la fuerza electromagnética. Los protones y los neutrones en el núcleo son atraídos el uno al otro por una fuerza diferente, la fuerza nuclear, que es generalmente más fuerte que la fuerza electromagnética que repele los protones cargados positivamente entre sí. Bajo

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ciertas circunstancias, más acentuado cuanto mayor número de protones tenga el átomo, la fuerza electromagnética repelente se vuelve más fuerte que la fuerza nuclear y los nucleones pueden ser expulsados o desechados del núcleo, dejando tras de sí un elemento diferente: desintegración nuclear que resulta en transmutación nuclear.

El número de protones en el núcleo define a qué elemento químico pertenece el átomo:5 por ejemplo, todos los átomos de cobre contiene 29 protones. El número de neutrones define el isótopo del elemento.6 El número de electrones influye en las propiedades magnéticas de un átomo. Los átomos pueden unirse a otro u otros átomos por enlaces químicos (en los cuales se comparten los electrones de dichos átomos) para formar compuestos químicos tales como moléculas y redes cristalinas. La capacidad de los átomos de asociarse y disociarse es responsable de la mayor parte de los cambios físicos observados en la naturaleza y es el tema de la disciplina de la química.

1.3.2. Partículas subatómicas A pesar de que el átomo significa ‘indivisible’, en realidad está formado por varias partículas subatómicas. El átomo contiene protones, neutrones y electrones, con la excepción del átomo de hidrógeno-1, que no contiene neutrones, y del catión hidrógeno o hidrón, que no contiene electrones. Los protones y neutrones del átomo se denominan nucleones, por formar parte del núcleo atómico.

El electrón es la partícula más ligera de las que componen el átomo, con una masa de 9,11 · 10−31 kg. Tiene una carga eléctrica negativa, cuya magnitud se define como la carga eléctrica elemental, y se ignora si posee subestructura, por lo que se considera una partícula elemental. Los protones tienen una masa de 1,672 · 10−27 kg, 1836 veces la del electrón, y una carga positiva opuesta a la de este. Los neutrones tienen una masa de 1,69 · 10−27 kg, 1839 veces la del electrón, y no poseen carga eléctrica. Las masas de ambos nucleones son ligeramente inferiores dentro del núcleo, debido a la energía potencial del mismo, y sus tamaños son similares, con un radio del orden de 8 · 10−16 m o 0,8 femtómetros (fm).

Imagen: Partículas del átomo Fuente: https://goo.su/cptr

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Ni el protón, ni el neutrón son partículas elementales, sino que constituyen un estado ligado de quarks u y d, partículas fundamentales recogidas en el modelo estándar de la física de partículas, con cargas eléctricas iguales a +2/3 y −1/3 respectivamente, respecto de la carga elemental. Un protón contiene dos quarks u y un quark d, mientras que el neutrón contiene dos d y un u, en consonancia con la carga de ambos. Los quarks se mantienen unidos mediante la fuerza nuclear fuerte, mediada por gluones — del mismo modo que la fuerza electromagnética está mediada por fotones—. Además de estas, existen otras partículas subatómicas en el modelo estándar: más tipos de quarks, leptones cargados (similares al electrón), etc

Imagen; Estructura del átomo Fuente: https://goo.su/bq2o

1.3.3. Modelos Atómicos Según

concepto.comSe

conoce

como

modelos

atómicos

a

las

distintas

representaciones gráficas de la estructura y funcionamiento de los átomos. Los modelos atómicos han sido desarrollados a lo largo de la historia de la humanidad a partir de las ideas que en cada época se manejaban respecto a la composición de la materia,

Imagen: modelos atómicos Fuente: https://goo.su/br1T

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Los primeros modelos atómicos datan de la antigüedad clásica, cuando los filósofos y naturalistas se aventuraron a pensar y a deducir la composición de las cosas que existen, es decir, de la materia.

1.3.3.1. Modelo atómico de Demócrito (450 a.C.) La “Teoría Atómica del Universo” fue creada por el filósofo griego Demócrito junto a su mentor, Leucipo. En aquella época los conocimientos no se alcanzaban mediante la experimentación, sino mediante el razonamiento lógico, basándose en la formulación y el debate de ideas Demócrito propuso que el mundo estaba formado por partículas muy pequeñas e indivisibles, de existencia eterna, homogéneas e incompresibles, cuyas únicas diferencias eran de forma y tamaño, nunca de funcionamiento interno. Estas partículas se bautizaron como “átomos”, palabra que proviene del griego atémnein y significa “indivisible”.

1.3.3.2. Modelo atómico de Dalton (1803 d.C.) El primer modelo atómico con bases científicas nació en el seno de la química, propuesto por John Dalton en sus “Postulados Atómicos”. Sostenía que todo estaba hecho de átomos, indivisibles e indestructibles, incluso mediante reacciones químicas.

Dalton proponía que los átomos de un mismo elemento químico eran iguales entre sí y tenían la misma masa e iguales propiedades. Por otro lado, propuso el concepto de peso atómico relativo (el peso de cada elemento respecto al peso del hidrógeno), comparando las masas de cada elemento con la masa del hidrógeno. También propuso que los átomos pueden combinarse entre sí para formar compuestos químicos

Imagen: Primer Modelo de Dalton Fuente: https://goo.su/bVF3

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La teoría de Dalton tuvo algunos errores. Afirmaba que los compuestos químicos se formaban usando la menor cantidad de átomos posible de sus elementos. Por ejemplo, la molécula de agua, según Dalton, sería HO y no H2O, que es la fórmula correcta. Por otro lado, decía que los elementos en estado gaseoso siempre eran monoatómicos (compuestos por un solo átomo), lo que sabemos no es real.

1.3.3.3. Modelo atómico de Lewis (1902 d.C.) También llamado “Modelo del Átomo Cúbico”, en este modelo Lewis proponía la estructura de los átomos distribuida en forma de cubo, en cuyos ocho vértices se hallaban los electrones. Esto permitió avanzar en el estudio de las valencias atómicas y los enlaces químicos, sobre todo luego de su actualización por parte de Irving Langmuir en 1919, donde planteó el “átomo del octeto cúbico”.

Estos estudios fueron la base de lo que se conoce hoy como el diagrama de Lewis, herramienta muy útil para explicar el enlace covalente.

imagen: Modelo de Lewis Fuente: https://goo.su/angI

1.3.3.4. Modelo atómico de Thomson (1904 d.C.) Thomson asumía que los átomos eran esféricos con electrones incrustados en ellos.

Propuesto por J. J. Thomson, descubridor del electrón en 1897, este modelo es previo al descubrimiento de los protones y neutrones, por lo que asumía que los átomos estaban compuestos por una esfera de carga positiva y los electrones de carga negativa estaban incrustados en ella, como las pasas en el pudín. Dicha metáfora le otorgó al modelo el epíteto de “Modelo del Pudín de Pasas”.

Este modelo hacía una predicción incorrecta de la carga positiva en el átomo, pues afirmaba que esta estaba distribuida por todo el átomo. Más tarde esto fue corregido en el modelo de Rutherford donde se definió el núcleo atómico.

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1.3.3.5. Modelo atómico de Rutherford (1911 d.C.) Ernest Rutherford realizó una serie de experimentos en 1911 a partir de láminas de oro.

En estos experimentos determinó que el átomo está compuesto por un núcleo atómico de carga positiva (donde se concentra la mayor parte de su masa) y los electrones, que giran libremente alrededor de este núcleo. En este modelo se propone por primera la existencia del núcleo atómico.

Imagen: Modelo de Rutherford Fuente: https://goo.su/F2UJubZ

1.3.3.6. Modelo atómico de Bohr (1913 d.C.) Al saltar de una órbita a otra, los electrones emiten un fotón diferenciando la energía entre órbitas. Este modelo da inicio en el mundo de la física a los postulados cuánticos, por lo que se considera una transición entre la mecánica clásica y la cuántica. El físico danés Niels Bohr propuso este modelo para explicar cómo podían los electrones tener órbitas estables (o niveles energéticos estables) rodeando el núcleo. Además explica por qué los átomos tienen espectros de emisión característicos.

En los espectros realizados para muchos átomos se observaba que los electrones de un mismo nivel energético tenían energías diferentes. Esto demostró que había errores en el modelo y que debían existir subniveles de energía en cada nivel energético.

El modelo de Bohr se resume en tres postulados: Los electrones trazan órbitas circulares en torno al núcleo sin irradiar energía. Las órbitas permitidas a los electrones son aquellas con cierto valor de momento angular (L) (cantidad de rotación de un objeto) que sea un múltiplo entero del valor, siendo h=6.6260664×10-34 y n=1, 2, 3…. Los electrones emiten o absorben energía al saltar de una órbita a otra y al hacerlo emiten un fotón que representa la diferencia de energía entre ambas órbitas.

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Imagen: Modelo de Bohr Fuente: https://goo.su/jnW3QN

1.3.3.7. Modelo atómico de Sommerfeld El modelo de Sommerfeld se basó en parte de los postulados relativistas de Albert Einstein.

Este modelo fue propuesto por Arnold Sommerfeld para intentar cubrir las deficiencias que presentaba el modelo de Bohr. Se basó en parte de los postulados relativistas de Albert Einstein. Entre sus modificaciones está la afirmación de que las órbitas de los electrones fueran circulares o elípticas, que los electrones tuvieran corrientes eléctricas minúsculas y que a partir del segundo nivel de energía existieran dos o más subniveles.

Imagen: Modelo de Arnold Fuente: https://goo.su/Za2L

1.3.3.8. Modelo atómico de Schrödinger (1926 d.C.) Propuesto por Erwin Schrödinger a partir de los estudios de Bohr y Sommerfeld, concebía los electrones como ondulaciones de la materia, lo cual permitió la formulación posterior de una interpretación probabilística de la función de onda (magnitud que sirve para describir la probabilidad de encontrar a una partícula en el espacio) por parte de Max Born. Eso significa que se puede estudiar probabilísticamente la posición de un electrón o su cantidad de movimiento pero no ambas cosas a la vez, debido al Principio de Incertidumbre de Heisenberg.

Este es el modelo atómico vigente a inicios del siglo XXI, con algunas posteriores adiciones. Se le conoce como “Modelo Cuántico-Ondulatorio”.

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Imagen: Modelo de Schrodinger Fuente: https://goo.su/KeSO5

1.3.4. Propiedades del átomo Según Wikipedia.com 1.3.4.1. Masa La mayor parte de la masa del átomo viene de los nucleones, los protones y neutrones del núcleo. También contribuyen en una pequeña parte la masa de los electrones, y la energía de ligadura de los nucleones, en virtud de la equivalencia entre masa y energía. La unidad de masa que se utiliza habitualmente para expresarla es la unidad de masa atómica (u). Esta se define como la doceava parte de la masa de un átomo neutro de carbono-12 libre, cuyo núcleo contiene 6 protones y 6 neutrones, y equivale a 1,66 · 10−27 kg aproximadamente. En comparación el protón y el neutrón libres tienen una masa de 1,007 y 1,009 u. La masa de un átomo es entonces aproximadamente igual al número de nucleones en su núcleo —el número másico— multiplicado por la unidad de masa atómica. El átomo estable más pesado es el plomo-208, con una masa de 207,98 u.

En química se utiliza también el mol como unidad de masa. Un mol de átomos de cualquier elemento equivale siempre al mismo número de estos (6,022 · 1023), lo cual implica que un mol de átomos de un elemento con masa atómica de 1 u pesa aproximadamente 1 gramo. En general, un mol de átomos de un cierto elemento pesa de forma aproximada tantos gramos como la masa atómica de dicho elemento.

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Imagen: Cálculo de la masa de un átomo Fuente: https://goo.su/EUX2z

1.3.4.2. Tamaño Los átomos no están delimitados por una frontera clara, por lo que su tamaño se equipara con el de su nube electrónica. Sin embargo, tampoco puede establecerse una medida de esta, debido a las propiedades ondulatorias de los electrones. En la práctica, se define el radio atómico estimándose en función de algún fenómeno físico, como la cantidad y densidad de átomos en un volumen dado, o la distancia entre dos núcleos en una molécula.

Imagen: Volumen de un Átomo Fuente: https://goo.su/ifrA

Las dimensiones del átomo son miles de veces más pequeñas que la longitud de onda de la luz (400-700 nm) por lo que estos no pueden ser observados utilizando instrumentos ópticos. En comparación, el grosor de un cabello humano es equivalente a un millón de átomos de carbono. Si una manzana fuera del tamaño de la Tierra, los átomos en ella serían tan grandes como la manzana original.

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1.3.4.3. Niveles de energía Un electrón ligado en el átomo posee una energía potencial inversamente proporcional a su distancia al núcleo y de signo negativo, lo que quiere decir que esta aumenta con la distancia. La magnitud de esta energía es la cantidad necesaria para desligarlo, y la unidad usada habitualmente para expresarla es el electronvoltio (eV). En el modelo mecano cuántico solo hay un conjunto discreto de estados o niveles en los que un electrón ligado puede encontrarse —es decir, e numerables—, cada uno con un cierto valor de la energía. El nivel con el valor más bajo se denomina el estado fundamental, mientras que el resto se denominan estados excitados.

Imagen: Niveles de energía Fuente: https://goo.su/CATO6f Cuando un electrón efectúa una transición entre dos estados distintos, absorbe o emite un fotón, cuya energía es precisamente la diferencia entre los dos niveles. La energía de un fotón es proporcional a su frecuencia, así que cada transición se corresponde con una banda estrecha del espectro electromagnético denominada línea espectral.

Cada elemento químico posee un espectro de líneas característico. Estas se detectan como líneas de emisión en la radiación de los átomos del mismo. Por el contrario, si se hace pasar radiación con un espectro de frecuencias continuo a través de estos, los fotones con la energía adecuada son absorbidos. Cuando los electrones excitados decaen más tarde, emiten en direcciones aleatorias, por lo que las frecuencias características

se observan como

líneas

de absorción oscuras.

Las

medidas

espectroscópicas de la intensidad y anchura de estas líneas permiten determinar la composición de una sustancia.

1.3.4.4. Masa Interacciones eléctricas entre protones y electrones Antes del experimento de Rutherford la comunidad científica aceptaba el modelo atómico de Thomson, situación que varió después de la experiencia de Ernest Rutherford. Los modelos posteriores se basan en una estructura de los átomos con una masa central cargada positivamente rodeada de una nube de carga negativa.18

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Este tipo de estructura del átomo llevó a Rutherford a proponer su modelo en que los electrones se moverían alrededor del núcleo en órbitas. Este modelo tiene una dificultad proveniente del hecho de que una partícula cargada acelerada, como sería necesario para mantenerse en órbita, radiaría radiación electromagnética, perdiendo energía.

Las

leyes

de

Newton,

junto

con

las

ecuaciones

de

Maxwell

del

electromagnetismo aplicadas al átomo de Rutherford llevan a que en un tiempo del orden de 10−10 s, toda la energía del átomo se habría radiado, con la consiguiente caída de los electrones sobre el núcleo.

Imagen: Carga eléctrica en un átomo Fuente: https://goo.su/L6h1

1.4 Conceptos de Electricidad Por: Juan David Arriola Según ingeniería.com.mx, La energía eléctrica es una forma de energía resultante de la diferencia de potencial que existe entre dos puntos y que al conectarse una carga se producirá una corriente, haciendo uso de ella puede generarse energía mecánica, luminosa y térmica entre las más destacables.

Para

conocer

de

manera

más

detallada

la

importancia,

funcionamiento

y

precauciones que deben tomarse cuando se manipule algún equipo, instalación o sistema eléctrico se deben de conocer y comprender de forma precisa los conceptos básicos de la electricidad VOLTAJE: Tensión, fuerza electromotriz o diferencia de potencial, es correcto llamarlo con alguno de estos términos, se entiende como el trabajo por unidad de carga eléctrica que ejerce sobre una partícula un campo eléctrico, para lograr moverla entre dos puntos determinados su unidad de medida es el Volt (V).

CORRIENTE: La corriente eléctrica es producto de el flujo de electrones que es excitado por el voltaje, y que se transfiere a través de un conductor que otorga baja oposición al flujo de electrones su unidad de medida es el Ampere (A).

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RESISTENCIA: Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.

POTENCIA: La potencia eléctrica es la magnitud utilizada para cuantificar el consumo generación de energía eléctrica, potencia es un parámetro que indica la cantidad de energía eléctrica transferida de una fuente generadora a un elemento consumidor por unidad de tiempo. Esto significa que la potencia es la cantidad de energía que se entrega por segundo de una fuente de energía a un consumidor.

Imagen: Formulas Fuente: Conceptos Básicos de Electricidad – MS Soluciones en Ingeniería (ms-ingenieria.com.mx)

1.5. Concepto de Campo Eléctrico Por: Juan David Arriola

Según concepto.de, Un campo eléctrico es un campo físico o región del espacio que interactúa con cargas eléctricas o cuerpos cargados mediante una fuerza eléctrica. Su representación por medio de un modelo describe el modo en que distintos cuerpos y sistemas de naturaleza eléctrica interactúan con él Dicho en términos físicos, es un campo vectorial en el cual una carga eléctrica determinada (q) sufre los efectos de una fuerza eléctrica (F).

Estos campos eléctricos pueden ser consecuencia de la presencia de cargas eléctricas, o bien de campos magnéticos variables, como lo demostraron los experimentos de los científicos británicos Michel Faraday y James C. Maxwell.

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Por esa razón, los campos eléctricos, en las perspectivas físicas contemporáneas, se consideran junto a los campos magnéticos para formar campos electromagnéticos.

Así, un campo eléctrico es esa región del espacio que se ha visto modificada por la presencia de una carga eléctrica. Si esta carga es positiva, genera líneas de campo eléctrico que «nacen» en la carga y se extienden hacia fuera con dirección radial. Si, por el contrario, la carga es negativa, las líneas de campo «mueren» en la carga. Si se acerca una carga a la región del espacio donde existe un campo eléctrico, ésta experimentará una fuerza eléctrica con una dirección y sentido.

Imagen: campo eléctrico Fuente: Campo Eléctrico - Concepto, historia, medición, fórmula, ejemplos

1.5.1: Historia del campo eléctrico El concepto de campo eléctrico fue propuesto por primera vez por Michel Faraday, surgido de la necesidad de explicar la acción de fuerzas eléctricas a distancia. Este fenómeno fue clave en su demostración de la inducción electromagnética en 1831, con lo cual comprobó los nexos entre magnetismo y electricidad.

Un aporte posterior al campo eléctrico fue el de James Maxwell, cuyas ecuaciones describen múltiples aspectos de la dinámica eléctrica de estos campos, especialmente en su Teoría dinámica del Campo Electromagnético (1865)

Imagen: Cargas eléctricas fuente: Campo eléctrico: qué es, fómula, unidades, intensidad, ejemplos (lifeder.com)

1.6. Concepto de Energía Eléctrica

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Por: Juan David Arriola Según essa.com.co, La energía eléctrica es una forma de enrgía que se deriva de la existencia de la materia de cargas eléctricas positivas y negativas que se neutralizan.

Puede tranformarse en muchas otras formas de energía, tales ccomo la energía luminosao luz, la energía mecánica y la energía térmica.

Imagen: Formulas Fuente: http://campoelectrico5toa.blogspot.com/2016/02/que-es-el-campo-electrico-elcampo.html

1.7 Conceptos de fuerza Electrostática Por: Hernan Bamaca Según montes.upm.es, la fuerza electromagnética es la interacción que se da entre cuerpos que poseen carga eléctrica. Es de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. 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.

Históricamente los fenómenos eléctricos y magnéticos se descrubrieron y estudiaron de forma independiente, hasta que en 1861 James Clerck Maxwell unificó todos ellos en las cuatro ecuaciones que llevan su nombre. En el sistema Internacional, la unidad de carga eléctrica es el culombio (C). Un Columbio es la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio.

La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que poseen algunas partículas subatómicas. Esta carga puede ser positiva o negativa. Todos los atomos están formados por protones (de carga positiva) y electrones (de carga negativa). En general, los átomos son neutros, es decir, tienen el mismo número de electrones que de

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protones. Cuando un cuerpo está cargado, los átomos que lo constituyen tienen un defecto o un exceso de electrones. La carga eléctrica es discreta, y la unidad elemental de carga es la que porta un electrón. En el Sistema Internacional, la carga del electrón es:

La carga del electrón es una constante física fundamental. El protón tiene la misma cantidad de carga que un electrón pero con signo opuesto. La carga eléctrica está cuantizada, por lo que, cuando un objeto (o partícula, a excepción de los quarks) está cargado, su carga es un múltiplo entero de la carga del electrón. El concepto de electrón (carga elemental indivisible) fue introducido en el XIX para explicar las propiedades químicas de los átomos. Desde entonces hasta principios del siglo XX se propusieron distintos modelos atómicos. Tanto en el modelo de Rutherford como en el de Bohr, los electrones son partículas que giran en torno al núcleo, por lo que el átomo es un sistema solar en miniatura.

En la siguiente figura está representando el orbital 1s de un electrón en el átomo de hidrógeno, que es su estado de más baja energía, denominado estado fundamental:

Imagen: Orbital 1s Fuente: Electrostática. Introducción (upm.es)

1.8. Carga Eléctrica

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Por: Hernan Bamaca

Según repositoriote.tec.ac.cr, La carga eléctrica es aquella propiedad de determinadas partículas subátomicas que se produce cuando se relacionan unas con otras, esta interacción es electromagnética y se hace con cargas positivas y negativas de la partícula. Es una unidad del sistema internacional de unidades y su unidad de medida es el Coulomb, se establece que las cargas iguales se repelen, las cargas diferentes se atraen.

Imagen: Nube de electrones Fuente:https://repositoriotec.tec.ac.cr/bitstream/handle/2238/10130/Definiciones%20Fundament ales%20%28presentacion%29.pdf?sequence

Existen dos tipos de cargas eléctricas, cargas positivas y cargas negativas, según la ley de Coulomb, se establece que las cargaas iguales se repelen, las cargas diferentes de atraen.

Proton: Carga positiva Electrón: Carga negativa Neutrón: Sin carga

Imagen: Cargas de Coulomb Fuente:https://repositoriotec.tec.ac.cr/bitstream/handle/2238/10130/Definiciones%20Fund amentales%20%28presentacion%29.pdf?sequence

1.8.1: Corriente Eléctrica

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Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM). La unidad de medida de la corriente es el Amperio y se representa con la letra A. Entonces: 1A = 1C/s

Imagen: Paso de electrones fuente:https://repositoriotec.tec.ac.cr/bitstream/handle/2238/10130/Definiciones%20Fundament ales%20%28presentacion%29.pdf?sequence

1.9. Ley de Coulomb Por: Hernan Bamaca

Según fisicalab.com, En 1785, Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), físico e ingeniero francés que también enunció las leyes sobre el rozamiento, presentó en la Academia de Ciencias de París, una memoria en la que se recogían sus experimentos realizados sobre cuerpos cargados, y cuyas conclusiones se pueden resumir en los siguientes puntos: •

Los cuerpos cargados sufren una fuerza de atracción o repulsión al aproximarse.

•

El valor de dicha fuerza es proporcional al producto del valor de sus cargas.

•

La fuerza es de atracción si las cargas son de signo opuesto y de repulsión si son del mismo signo.

•

La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Estas conclusiones constituyen lo que se conoce hoy en día como la ley de Coulomb.

La fuerza eléctrica con la que se atraen o repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de las mismas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y actúa en la dirección de la recta que las une.

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Donde: •

F es la fuerza eléctrica de atracción o repulsión. En el S.I. se mide en Newtons (N).

•

Q y q son lo valores de las dos cargas puntuales. En el S.I. se miden en Culombios (C).

•

r es el valor de la distancia que las separa. En el S.I. se mide en metros (m).

•

K es una constante de proporcionalidad llamada constante de la ley de Coulomb. No se trata de una constante universal y depende del medio en el que se encuentren las cargas. En concreto para el vacío k es aproximadamente 9·109 N·m2/C2 utilizando unidades en el S.I.

Si te fijas bien, te darás cuenta que si incluyes el signo en los valores de las cargas, el valor de la fuerza eléctrica en esta expresión puede venir acompañada de un signo.

Este signo será: •

positivo. cuando la fuerza sea de repulsión (las cargas se repelen). ( + · + = + o - · =+)

•

negativo. cuando la fuerza sea de atracción (las cargas se atraen). ( + · - = - o - · +=-)

Por tanto, si te indican que dos cargas se atraen con una fuerza de 5 N, no olvides que en realidad la fuerza es -5 N, porque las cargas se atraen.

Imagen: Fuerzas electrostáticas Fuente: Ley de Coulomb: qué es, fórmula y ejemplos - Significados

1.10 la potencia

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Por: Edwin Alejandro Según solar-energia.net es la proporción de corriente que se transfiere en un circuito eléctrico por unidad de tiempo. Es decir, la cantidad de energía eléctrica que genera o disipa un elemento durante un periodo de tiempo. En este caso, la unidad de este proceso es la de el vatio (W). A partir de esta medida encontramos otras como el kilovatio (KW) o megavatio (MW).

La energía eléctrica es transferida generalmente por generadores eléctricos, pero también puede ser generada por baterías eléctricas y otras fuentes.

Las cargas eléctricas que fluyen por un circuito pueden transferir parte de su energía para obtener un trabajo mecánico o calor. Los dispositivos eléctricos convierten la energía eléctrica en otras formas de energía: calor, movimiento (motor electrico), luz, etc.

imagen: potencia, electrónica-mind map, consultado 14 febrero fuente: https://www.mindomo.com/de/mindmap/electronica7446e5ad143f4a0aadf3ea71fd883a58

1.10.1 tipos de potencia Según pepeenergy.com Ademas de su definición global, la potencia eléctrica también engloba diferentes tipos como:

1.10.1.1 Potencia activa:

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Según pepeenergy.com Este tipo de potencia es sinónimo de la llamada “Potencia útil” que se refiere a la potencia que realmente se aprovecha cuando activamos un equipo o instalación electrónica.

La formula matemática para hallar la potencia activa que consume un equipo eléctrico cualquiera cuando se encuentra conectado a un circuito monofacico de corriente alterna es la siguiente: P = I * U cos Ø Donde:

V = Voltaje de la corriente, expresado en volt I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A) cos Ø = cos del ángulo o factor de potencia.

imagen: potencia-activa, Potencia_eléctrica,consultado 14 febrero fuente:https://www.ecured.cu/Potencia_el%C3%A9ctrica#/media/File:Potenciaactiva.JPG

1.10.1.2 Potencia reactiva: Según pepeenergy.com A diferencia de la potencia activa, la potencia reactiva es aquella consumida transformadores u otros dispositivos similares dew un tipo de bobina a fin de crear un campo electromagnetico a través de unidad VAR (Vation Amper Reactivo) y su multiplo el KVAR La fórmula matemática para hallar la potencia reactiva de un circuito eléctrico es la siguiente: P = I * U sno Ø Donde:

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V = Voltaje de la corriente, expresado en volt I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A) sen Ø = seno del ángulo.

imagen: potencia reactivay ahorro de energia-JM3studio,consultado 14 febrero fuente: http://jm3studio.com/wp-content/uploads/2014/11/41.png

1.10.1.3 Potencia aparente: Según pepeenergy.com Es aquella que se optiene a través de un teorema de pitagoras, el cual consiste en sumar los valores de la potencia reactiva (representada como Q) y la potencia activa (representada como P) anteriormente elevadas sal cuadrado.

La potencia aparente se representa con la letra “S” y su unidad de medida es el volt-ampere (VA). La formula matemática para hallar el valor de este tipo de potencia es: S=V*I Donde: S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA) V = Voltaje de la corriente, expresado en volt I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A)

imagen: potencia,Potencia_eléctrica,consultada 14 febrero fuente: https://www.ecured.cu/Potencia_el%C3%A9ctrica#/media/File:Trianpotencia.JPG

1.10.2 potencia monofásica:

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Según autosolar.es La tensión monofásica es la corriente que viaja por un solo conductor en un sistema de una única fase. En función del país, podrá variar su frecuencia y la tensión como es el caso de España que es de 230V 50Hz, en cambio en Perú es de 220V 60Hz y se usa para pequeños motores y consumos de iluminación en el ámbito doméstico.

En la corriente solo hay una tencion variable que se transmite por dos conductores. La corriente alterna es aquella que nosotros utilizamos para distribuir la energía para nuestras viviendas.

La corriente alterna trifásica es la que se produce en los alternadores de los automóviles y con un puente de diodos la rectifican y modifican la onda transformándola en monofásica, en resumen el sistema de distribución de corriente monofásica, solo viaja en un sentido y por un solo conductor. El uso es generalmente doméstico ya que su tensión es de 230V. El sistema trifásico en cambio consta de 3 conductos por donde circularía corriente con un desfase de 120º entre ellos.

imagen:calculo de corriente en circuito,consultado el 14 de febrero fuente: https://i.ytimg.com/vi/wRV7m-QPw9k/hqdefault.jpg

1.10.3 potencia trifásica Segun potenciacero.com es un concepto importante dentro del tema de la potencia eléctrica Una de las características más importantes en los sistemas trifásicos, es que en ellos se pueden considerar como tres circuitos monofásicos, concluyendo en que la potencia total instantánea que se transfiere a un circuito trifásico, es igual a la suma de las potencias instantáneas transferidas a cada uno de los sistemas monofásicos. Esto no es más que la división del número de kilowatts (kW) contratados en tres partes iguales.

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Las instalaciones trifásicas tienen la capacidad de manejar potencias que van más allá de los 15 kW, pero se puede poseer este tipo de instalación sin tener esa cantidad de potencia. Estas instalaciones puedes encontrarlas fácilmente en fábricas y empresas grandes, así como en viviendas que utilicen sistemas que utilicen motores complejos, como un ascensor o una puerta automática para el estacionamiento.

Ahora que ya conoces que es la potencia trifásica y sobre todo sabes donde se encuentra, surge una duda importante: ¿Qué es mejor para la potencia? ¿Instalación trifásica o instalación monofásica? Veámoslo en el siguiente apartado.

imagen:potencia en corriente alterna trifásica,consultado 14 febrero fuente :http://www.sapiensman.com/electrotecnia/problemas24B.htm

1.11 Potencia en DC por: Edwin Batzin Según ecured.cu , solar-energia.net Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión. Esto es P = W/t Donde W es la energía.

W= U*I*t Entonces P= U*I*t/t Simplificando el tiempo queda.

P=U*I

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Donde I es el valor instantáneo de la corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en watts (vatios).

Igual definición se aplica cuando se consideran valores promedio para I, V y P. Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede calcular la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia también puede calcularse como, P = R * I2 = U2 / R La potencia eléctrica que consume una resistencia en un circuito eléctrico es el producto de la intensidad de corriente que pasa por un dispositivo por el voltaje (ley de Joule) P=I·R Donde I - es la intensidad de corriente expresada en amperios en ese instante.

V - es el valor instantáneo del voltaje en voltios en ese instante.

P - es la potencia expresada en vatios.

imagen: corriente y energía en C.C (corriente continua), consultada 14 febrero fuente: https://ingenieriaelectronica.org/wp-content/uploads/Potencia-yenerg%C3%ADa-en-C.C.gif

1.12 Potencia en AC por: Edwin Batzin Según ecured.cu , solar-enerdia.net El cálculo de la potencia eléctrica en circuito de corriente alterna se hace más complejo debido al desfase que provocan ciertos consumidores entre la corriente y la tensión.

Por esto cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de los valores eficaces o valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial entre los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo.

Si a un circuito se aplica una tensión sinusoidal V(t) con velocidad angular w y valor de pico V0 de forma que. V(t) = V0 * sen(wt)

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Esto provocará, en el caso de un circuito de carácter inductivo (caso más común), una corriente I(t) desfasada un ángulo Ø respecto de la tensión aplicada.

I(t) = I0 * sen (wt - Ø) Para el caso puramente resistivo, se puede tomar el ángulo de desfase como cero. La potencia instantánea vendrá dada como el producto de las expresiones anteriores: P(t) = V0 * I0 * sen (wt) * sin (wt - Ø) Aplicando trigonometría, la expresión anterior puede transformarse en la siguiente: P(t) = U0 * I0 * Sustituyendo los valores del pico por los eficaces: P(t) = V * I cos(Ø) – V * I cos(2wt - Ø) Se obtiene así para la potencia un valor constante, V * I cos(Ø) y otro variable con el tiempo V * I cos(2wt - Ø) , al primer valor se le denomina potencia activa y al segundo potencia fluctuante.

Tanto en los circuitos inductivos como capacitivos la corriente se desfasa de la tensión en ángulo Ø esto provoca que aparezcan componentes activos y reactivos en la corriente eléctrica y que la corriente total o aparente del circuito sea la suma vectorial de ambos componentes, algo muy similar sucede con la potencia eléctrica del circuito.

La figura muestra el comportamiento de la tensión y la corriente en circuitos inductivos y capacitivos, aquí se puede apreciar que el componente activo de la corriente se encuentra en fase con la tensión y el componente reactivo se encuentra en cuadratura con ella. los valores eficaces o valores cuadráticos medios. el voltaje entre los terminales del dispositivo. de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo eléctrico.

En realidad, también se puede aplicar la ley de Joule como hicimos en el caso de una potencia en corriente continua. En una corriente alterna, el voltaje y la corriente están en “fase”. Esto significa que el voltaje y la intensidad de corriente tienen sus valores mínimos y máximos en el mismo momento.

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imagen: potencia en ac, consultado 14 febrero fuente: https://unicrom.com/wp-content/uploads/potencia-corriente-alterna-ac.png

1.13 Materiales Eléctricos: conductores, aislantes, semiconductores Por: Margory Alejandra Castro Jelista Los materiales eléctricos son aquellos que son usados para la producción, distribución, transformación y utilización de la energía eléctrica, tales como transformadores, máquinas, aparatos, instrumentos, dispositivos de protección, entre los principales.

Los materiales eléctricos se pueden clasificar en tres grandes tipos según su comportamiento eléctrico: aislantes, semiconductores y conductores. Esto determinará cómo se comportan ante la presencia de un campo magnético o eléctrico.

1.13.1 Conductores Eléctricos: Son los cuerpos capaces de conducir o transmitir electricidad. Estos dispositivos están formados primeramente por el conductor, que es usualmente de cobre. Este puede ser alambre, es decir, una sola hebra o un cable formado de alambres retorcidos entre sí.

Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores eléctricos son el cobre y el aluminio.

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Aunque ambos metales tienen una conductividad eléctrica excelente, el cobre constituye el elemento principal en la fabricación por sus notables ventajas mecánicas y eléctricas. El uso de uno y otro material dependerá de sus características eléctricas (capacidad para transportar la electricidad), mecánicas (resistencia al desgaste, maleabilidad), del uso específico que se le quiera dar y del costo.

Imagen: Materiales conductores, consultado el 14 de febrero.

Fuente: https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/14649 47843/contido/conductores_lou.jpg

1.13.2 Aislantes Eléctricos: Son materiales que no conducen electricidad, por lo que pueden ser utilizados como aislantes. Algunos ejemplos son el vidrio, cerámica, plásticos, goma, mica, cera, papel, madera seca, porcelana, cierto tipo de grasas para uso industrial y electrónico, y la baquelita. Aunque no existen materiales 100% aislantes o conductores, sino mejores o peores, son muy utilizados para evitar cortocircuitos.

Los conductores eléctricos siempre están forrados con este tipo de materiales para mantener alejados del usuario partes de los sistemas eléctricos que, de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión, pueden producir una descarga.

Algunos materiales, como el aire o el agua, son aislantes bajo ciertas condiciones, pero no para otras. El aire, por ejemplo, es aislante a temperatura ambiente, pero bajo condiciones de frecuencia de la señal y potencia relativamente bajas, puede convertirse en conductor.

Imagen: Materiales aislantes, consultado el 14 de febrero.

Fuente: https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947843/co ntido/aislantes_lou.jpg

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1.13.3 Semiconductores Eléctricos: Son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor metálico, pero superior a la de un buen aislante. Sin embargo, se comportan como conductor o como 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.

El semiconductor más utilizado es el silicio, que es el elemento más abundante en la naturaleza, después del oxígeno. Otros son el germanio y el selenio.

Imagen: Materiales semiconductores, Consultado el 14 de febrero. Fuente: https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947843/co ntido/semiconductores_lou.jpg

1.14 Magnitudes y Unidades de Medida por: Margory Alejandra Castro Jelista

1.14.1 Magnitudes Eléctricas: •

El voltaje: Es la magnitud física que, en un circuito eléctrico, impulsa a los electrones a lo largo de un conductor. Es decir, conduce la energía eléctrica con mayor o menor potencia. El voltaje es un sinónimo de tensión y de diferencia de potencial. En otras palabras, el voltaje es el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula, para que esta se mueva de un lugar a otro. En el Sistema Internacional de Unidades, dicha diferencia de potencial se mide en voltios (V), y esto determina la categorización en “bajo” o “alto voltaje”.

•

La resistencia: Es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de

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las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica. Para denominar la Resistencia se utiliza la letra R y su unidad es el Ohmio (W).

•

La energía: La energía es la capacidad de hacer funcionar las cosas y debe ser medida durante un cierto período (un segundo, una hora, un año…).

•

La intensidad: La intensidad de corriente es la carga eléctrica que atraviesa una sección del conductor por segundo. Una corriente eléctrica se produce cuando hay una diferencia de potencial entre los extremos de un conductor eléctrico. La tensión eléctrica provoca que las cargas experimenten fuerzas de atracción y repulsión y que se muevan cuya intensidad se mide en amperios (A) en el Sistema Internacional de Unidades.

•

La Potencia: La potencia es el ritmo al que se usa o genera la energía y puede ser medida en cualquier instante de tiempo ya que siempre tendrá el mismo valor.

La potencia es a la energía lo que la velocidad es al espacio. Es decir, cuanta más velocidad tenga un cuerpo, más espacio recorrerá durante un tiempo. Del mismo modo, cuanta más potencia desarrolle un sistema, más energía será capaz de gastar en ese tiempo. Por ello, aunque la energía de un sistema pueda transformarse, no será útil si la potencia no es suficiente para cubrir nuestras necesidades.

Imagen: Magnitudes electricas, Consultado el 14 de febrero.

Fuente: https://jdelectricos.com.co/magnitudes-electricasenergia/#:~:text=MAGNITUDES%20EL%C3%89CTRICAS%3A%20VOLTAJE%2C%20RESISTENC IA%2C%20INTENSIDAD%2C%20ENERG%C3%8DA%20Y%20POTENCIA,admin%20julio%2014&text=Todas%20ellas%20son%20magnitudes.

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1.14.2 Unidades de Medida: •

Culombio (C, unidad de carga eléctrica): Conexión de un amperímetro en un circuito. La introducción de las magnitudes eléctricas requiere añadir una nueva unidad fundamental a la física: la de carga eléctrica. Esta unidad, que no puede derivarse de las unidades de la mecánica, fue originalmente denominada Coulomb (término castellanizado a culombio, cuyo símbolo es C). Debido a la gran dificultad de medir directamente las cargas eléctricas con precisión, se ha tomado como unidad básica la unidad de corriente eléctrica, que en el Sistema Internacional de Unidades es el amperio. La unidad de carga resulta entonces una unidad derivada, que se define como la cantidad de carga eléctrica que fluye durante 1 segundo a través de la sección de un conductor que transporta una intensidad constante de corriente eléctrica de 1 amperio:

Conexión de un amperio en circuito, consultado el 14 de febrero.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Mediciones_el%C3%A9ctricas

•

Voltio (V, unidad de potencial eléctrico y fuerza electromotriz): El voltio se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia:

•

Ohmio (Ω, unidad de resistencia eléctrica): Un ohmio es la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 voltio aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 amperio, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor:

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Siemens (S, unidad de conductancia eléctrica): Un siemens es la conductancia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor que tiene un ohmio de resistencia:

•

Faradio (F, unidad de capacidad eléctrica): Un faradio es la capacidad de un condensador entre cuyas armaduras aparece una diferencia de potencial eléctrico de 1 voltio cuando está cargado de una cantidad de electricidad igual a un culombio:

Imagen: Condensador ideal cuya capacidad se expresa en faradios, consultado el 14 de febrero.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Mediciones_el%C3%A9ctricas •

Tesla (T, unidad de densidad de flujo magnético e inductividad magnética): Un tesla es una inducción magnética uniforme que, repartida normalmente sobre una superficie de un metro cuadrado, produce a través de esta superficie un flujo magnético total de un weber:

•

Weber (Wb, unidad de flujo magnético): Un weber es el flujo magnético que, al atravesar un circuito de una sola espira, produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 voltio si se anula dicho flujo en 1 segundo por decrecimiento uniforme:

•

Henrio (H, unidad de inductancia): Un henrio es la inductancia de un circuito en el que una corriente que varía a razón de un amperio por segundo da como resultado una fuerza electromotriz autoinducida de un voltio:

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1.15 Diferencias de Potencia por: Margory Alejandra Castro Jelista

La diferencia de potencial (ddp) es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico, esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico.

Si la energía (E) que el generador cede al circuito durante su funcionamiento es directamente proporcional a su dpp (V) y a la carga, q (C), que pone en movimiento.

Por lo tanto la d.d.p o diferencia de potencial es:

Su unidad en el S.I. es el voltio V:

Los depósitos 1 y 2 simulan los potenciales de dos puntos distintos (bornes de una pila). La corriente de agua cae del depósito 1 al depósito 2, como los electrones se mueven del polo negativo al positivo. Mientras que la bomba funcione se mantendrá la diferencia de potencial, si no existiera bomba, la corriente pararía cuando toda el agua del depósito 1 esté en el depósito 2 es decir cuando se igualan los potenciales:

Imagen: Diferencia de potencial, Consultado el 14 de febrero.

Fuente: http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esofisicaquimica/3quincena11/3q11 _contenidos_5c1.htm#:~:text=La%20diferencia%20de%20potencial%20(ddp,puntos%20ig ualen%20su%20potencial%20el%C3%A9ctrico.

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1.16

RESOLUCIONES

DE

PROBLEMAS

UTILIZANDO

ECUACIONES

RELACIONADAS CON LA ELECTRO ESTATICA Por: Juan Pablo Emiliani Chamale Yuman Según la Wikipedia.org la electrostática es la una rama de la física que analiza los efectos que se producen en los cuerpos como consecuencia en sus cargas eléctricas es decir el estudio de las cargas eléctricas una propiedad de la materia la responsable de los fenómenos electrostáticos , cuyos efectos aparecen de forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos entre cuerpos que la poseen históricamente la electrostática fue una de las primeras ramas del electromagnetismo en desarrollarse con postulación en la ley de coulomb fue descrita y utilizada en experimento de laboratorio a partir del siglo XVII y ya en la se en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de maxwell concluyeron definitivamente sus estudio y explicación y permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y de las leyes que gobiernan

los

fenómenos

magnéticos

pueden

ser

el

mismo

se

utiliza

marco

teórico

denominado denominado electromagnetismo

1.16.1 aplicaciones Según

Wikipedia.org

la electricidad

estática

actualmente

en

xerografía en la que un pigmento en polvo (tinta seca o tóner) se fija en las áreas cargadas previamente lo que hace visible la imagen impresa en electrónica la electricidad estática puede causar daños a los componentes por lo que los operarios han de tomar medidas de seguridad para poder descargar la electricidad estática que pudieron haber adquirido es puede ocurrir en una persona por frotamiento de las suelas de zapato o borradores de goma con suelos de tela, alfombras o por frotamiento con su vestimenta contra una silla las tensiones generadas así serán más altas en los días con baja humedad relativa al ambiente. hoy las alfombras y las sillas se hacen con un material que genera electrostática por frotamiento en los talleres de reparación de artefactos electrónicos se tiene que evitar genera la descarga de electrostática al aterrizar

un avión tiene que proceder a su descarga

por seguridad en los

automóviles también puede ocurrir electrificación al circular a una gran velocidad en aire seco el aire húmedo produce menores cargas de electroestática que también se necesita medidas de seguridad para evitar las descargas eléctricas se piensa de que las explocion de un cohete en 2003 en el campo de lanzamiento en alcantra brasil lo que causó una serie de muertes fue debido a las descargas generadas por la electroestática

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1.16.2 resolución con formulas ley de coulomb según Wikipedia.org La ecuación fundamental de la electrostática

es la ley de

coulomb que describe la fuerza entre dos cargas puntuales Q1,Q2 dentro de un medio homogéneo como es el aire. la relación se expresa como

Imagen de la aplicion de la ley de coulomb fuente:https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/78a26e487b3faa225a8 eb7eb235c8a62c51c9263

donde F es la constante de la fuerza E es una constante característica del medio, llamado la permitividad en el caso vacío, se denota como E 0 la permitividad del aire es solo un 0.5% superior al vacío por lo que a menudo se usa instantáneamente las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las cargas de signo contrario se atraen entre sí, la fuerza es proporcional al producto de las

cargas eléctricas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas

ley de gauss: según Wikipedia.org la ley de gauss dice que el flujo eléctrico total a través de una superficie cerrada es proporcional a la carga eléctrica total encerrada dentro de la superficie la constante de la proporcionalidad es la permitividad del vacío matemáticamente la ley de gauss toma la forma de una ecuación integral

Imagen de la formula de la ley de gauss fuente:https://www.youphysics.education/es/flujo/gauss-plano/

Página 59 de 281 alternativamente la forma diferencial la ecuación es:

imagen de la ecuación alterna de la ley de gauss fuente:https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2e95b6fe008feb55cecb9d774 db1559a2356f4c8

Ecuacion de poisson

Según Wikipedia.org la definición de potencial electroestático combinado con la forma diferencial de la ley de gauss provee una relación entre el potencial y la densidad de la carga p

Imagen de la formula diferencial a la ley de gauss fuente:https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/073e4b7e77f091dcfd34a45c1 de46cb19714281e

esta relación es una forma de la ecuación de poisson esta ecuación se utiliza en las aplicaciones y corresponden del campo electrostático creado por una distribución continua de carga

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Capítulo II 2.1 Definicion de capacitancia Por: juan pablo emiliani chamale yuman Según Wikipedia.org la capacitancia

es la capacidad de un componente

o

circuito para recoger y almacenar energía en forma de carga eléctrica siempre es un valor positivo y se puede entender como una medida de la capacidad para lograr almacenar cargas eléctricas de un capacitor, el capacitor es un dispositivo que almacena energía en un campo electrostático una lampara requiere de una breve rafaga de energia que supere la que generalmente puede obtenerse de una batería un capacitor puede extraer energía de dicha batería y luego liberar la energía con mucha rapidez a través de la lámpara

2.2 Unidades de medidas de la capacitancia Según Wikipedia.org la capacitancia la podemos expresar como la relación entre la carga eléctrica que posee un conductor y la diferencia de potencial que está presente en conductores la unidad de la capacitancia la podemos medir en faradios donde un fracio = a un coulomb/volts según el sistema internacional de unidades y se puede representar con la letra F esto en honor al físico inglés michael faraday no obstante el faradio es una unidad bastante grande

para efectos prácticos

ya

que un faradio indicaría

que tenemos una gran

capacitancia

2,2,1 factores que afectan o aumentan la capacitancia existen tres factores que principalmente aumentan la capacitancia •

por ejemplo

si las placas están tan cerca la capacitancia aumenta por lo contrario si se alejan la capacitancia disminuye

•

las placas más grandes aumentan la el calor de la capacitancia

•

el material dieléctrico es un factor determinante capacitancia

2,2,2 fórmula de la capacitancia la fórmula de la capacitancia en un conductor C = Q/V Donde

y directamente define la

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C es el capacitor de coulomb/volt

•

Q es la carga eléctrica de un conducto coulomb

•

V es el potencial eléctrico en voltios

2.2.3 fórmula de capacitancia en un capacitor es un condensador la capacitancia se representa en una ecuación diferencial y esto se hace derivando la ecuación que vimos anteriormente de un conductor

Imagen: formula de la capacitancia de un capacitoe Fuente: :https://capacitores.net/que-es-la-capacitancia/

donde c es la capacitancia representada como 𝐶=𝜀

𝑄 𝑉

en donde cada valor se significa •

A es el área en metros cuadrados

•

E es la permitividad

•

D es entre las placas en metros

•

2.2.4 fórmula de la capacitancia en una esfera ahora si lo que tenemos es una esfera la fórmula la capacitancia se expresa de la siguiente manera C = 4π eor Donde •

C es la capcitancia

•

EQ = 8.85 x 10 - 12 C2/N.m2

•

r es el radio de las esfera en metros (m)

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Imagen: de la formula de lacapacitancia en una esfera

Fuente:https://www.fisimat.com.mx/capacitores-o-condensadores-ejercicios-resueltos/

Imagen: de los tipos de capacitores

fuentes:https://www.learningaboutelectronics.com/Articulos/Tipos-de-capacitores.php

2.3 Características de los capacitores Por: William Cholotío Según

electronicaonline.net/

Un

condensador

tiene

una

gran

cantidad

de

especificaciones y características. Al observar la información impresa en el cuerpo de un

condensador,

podemos

comprender

muy

bien

las

características

de

un

condensador. Pero algunos condensadores tienen colores o códigos numéricos en su cuerpo, por lo que es difícil entender las características. Cada tipo o familia de condensadores tiene su propio conjunto de características y sistema de identificación.

Algunos sistemas de identificación de condensadores son fáciles de entender por sus características y otros utilizan símbolos, letras y colores engañosos.

Para comprender, las características de un condensador en particular, primero debemos averiguar la familia de condensadores, ya sea de cerámica, plástico, película o electrolítico, y a partir de ahí es fácil identificar las características. La figura siguiente muestra las características de un condensador.

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Imagen: Características de los condensadores.

Fuente:https://electronicaonline.net/wp-content/uploads/2021/05/condensador-caracteristicas.jpg

Un condensador viene con un conjunto de características. Todas estas características se pueden encontrar en las fichas técnicas proporcionadas por los fabricantes de condensadores. Algunas de las características son:

2.3.1 Capacitancia nominal (C) Una de las más importantes entre todas las características de los condensadores es la capacitancia nominal (C) de un condensador. Este valor de capacitancia nominal generalmente se mide en pico-faradios (pF), nano-faradios (nF) o micro-faradios (uF), y este valor se indica con colores, números o letras en el cuerpo de un condensador. Este valor de capacitancia nominal, que está impreso en el costado del cuerpo de un capacitor, no es necesario para igualar su valor real.

El valor de capacitancia nominal puede cambiar con las temperaturas de trabajo y con la frecuencia del circuito. Estos valores nominales son tan bajos como un picofaradio (1pF) para condensadores cerámicos más pequeños y tan altos como un faradio (1F) para capacitores electrolíticos. Todos los condensadores tienen una clasificación de tolerancia que varía de -20% a + 80%.

2.3.2 Voltaje de trabajo El voltaje de trabajo es una de las características más importantes de los condensadores. La cantidad máxima de voltaje que se aplica a un capacitor sin fallar durante su vida útil se denomina voltaje de trabajo. Este voltaje de trabajo se expresa en términos de CC y también está impreso en el cuerpo de un condensador.

Generalmente, el voltaje de trabajo que está impreso en el cuerpo de un condensador, se refiere a su voltaje de CC pero no a su voltaje de CA, porque el voltaje de CA está en su valor rms. Por lo tanto, el voltaje de funcionamiento del condensador debe ser

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mayor que 1.414 (Vm = Vrms x√2) veces de su valor de CA real para aplicar voltaje de CA al condensador. Este voltaje de trabajo de CC especificado de un condensador es válido sólo dentro de un cierto rango de temperatura, como -300C a + 700C. Si aplica un voltaje de CC o CA que es mayor que el voltaje de trabajo de un condensador, entonces el condensador puede dañarse.

Los voltajes de trabajo que se imprimen comúnmente en el cuerpo de un condensador son 10V, 16V, 25V, 35V, 50V, 63V, 100V, 160V, 250V, 400V y también 1000V. Todos los condensadores tendrán una vida útil más larga si funcionan dentro de sus valores de voltaje nominal y en un ambiente fresco.

2.3.3 Tolerancia (±%) La tolerancia es la desviación relativa permisible de la capacitancia del valor nominal, que se expresa en porcentaje. Al igual que los resistores, el valor de tolerancia para el condensador también existe en valores positivos o negativos. Este valor de tolerancia generalmente se mide en pico-faradios (+/- pF) para condensadores de bajo valor que son menores a 100pF o en porcentajes (+/-%) para capacitores de mayor valor, que son mayores a 100pF. El valor de tolerancia de un condensador se mide a una temperatura de +20°C y es válido solo en el momento de su entrega. Si se puede utilizar un condensador después de un período de almacenamiento más largo, el valor de tolerancia aumentará, pero de acuerdo con las especificaciones estándar, este valor no excederá el doble del valor medido en el momento de su entrega. Las tolerancias de entrega normalmente para condensadores bobinados son +/- (1%, 2.5%, 5%, 10%, 20%). La variación de tolerancia más común para los condensadores es del 5% o 10%, pero algunos capacitores de plástico tienen una clasificación tan baja como +/- 1%.

2.3.4 Corriente de fuga Todos los materiales dieléctricos que se utilizan en los condensadores para separar las placas metálicas de los condensadores no son aislantes perfectos. Permiten que la pequeña cantidad de corriente, como la corriente de fuga, fluya a través de ella. Este efecto se debe al campo eléctrico de alta potencia que se forma por las partículas de carga en las placas de un condensador cuando se le aplica voltaje de suministro (V).

La corriente de fuga de un condensador es una pequeña cantidad de corriente continua que está en nano-amperios (nA). Esto se debe al flujo de electrones a través del material dieléctrico o alrededor de sus bordes y también al descargarlo con el tiempo cuando se desconecta la fuente de alimentación.

La corriente de fuga se define como la transferencia de energía no deseada de un circuito a otro. Una definición más, es que la corriente de fuga se da cuando la

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corriente ideal del circuito es cero. La corriente de fuga de los condensadores es un factor considerable en los circuitos de acoplamiento de amplificadores y en los circuitos de suministro de energía.

La corriente de fuga es muy baja en los condensadores de tipo película o lámina y muy alta (5-20 uA por uF) en los capacitores de tipo electrolítico (tantalio y aluminio), donde sus valores de capacitancia también son altos.

2.3.5 Temperatura de trabajo (T) El valor de capacitancia de un condensador varía con los cambios de temperatura que rodean al condensador. Debido a que los cambios de temperatura, provocan cambios en las propiedades del dieléctrico. La temperatura de trabajo es la temperatura de un capacitor que opera con valores nominales de voltaje. El rango general de temperaturas de trabajo para la mayoría de los condensadores es de -30°C a +125°C. En los condensadores de tipo plástico, este valor de temperatura no es superior a +700C. El valor de capacitancia de un condensador puede cambiar si el aire o la temperatura circundante de un condensador es demasiado frío o demasiado caliente. Estos cambios de temperatura afectarán el funcionamiento real del circuito y también dañarán los demás componentes de ese circuito. No es sencillo mantener estables las temperaturas para evitar que los condensadores se frían.

Los líquidos dentro del dieléctrico se pueden perder por evaporación, especialmente en los condensadores electrolíticos (condensadores electrolíticos de aluminio) cuando funcionan a altas temperaturas (más de +850C) y también el cuerpo del condensador se daña debido a la corriente de fuga y la presión interna. Además, los condensadores electrolíticos no se pueden utilizar a bajas temperaturas, como por debajo de -100°C.

2.3.6 Coeficiente de temperatura (CT) El coeficiente de temperatura (CT) de un condensador describe el cambio máximo en el valor de capacitancia con un rango de temperatura especificado. Generalmente, el valor de capacitancia que está impreso en el cuerpo de un condensador se mide con la referencia de temperatura 250°C y también se debe considerar el CT de un condensador que se menciona en la hoja de datos para las aplicaciones que operan por debajo o por encima de esta temperatura. Generalmente, el coeficiente de temperatura se expresa en unidades de partes por millón por grado centígrado (PPM/°C) o como un cambio porcentual en un rango particular de temperaturas.

Algunos condensadores son lineales (condensadores de clase 1), estos son muy estables con las temperaturas; tales condensadores tienen un coeficiente de temperatura cero.

Generalmente, los condensadores de mica o poliéster son ejemplos de condensadores

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de clase 1. La especificación CT para condensadores de clase 1 siempre especificará el cambio de capacitancia en partes por millón (PPM) por grados centígrados.

Algunos condensadores no son lineales (condensadores de clase 2), las temperaturas de estos condensadores no son estables como los condensadores de clase 1, y sus valores de capacitancia incrementarán al aumentar los valores de temperatura. Por lo tanto, estos condensadores dan un coeficiente de temperatura positivo. La principal ventaja de los condensadores de clase 2 es su eficiencia volumétrica. Estos condensadores se utilizan principalmente en las aplicaciones donde se requieren altos valores de capacitancia, mientras que la estabilidad y el factor de calidad con las temperaturas no son factores principales a considerar. El coeficiente de temperatura (CT) de los condensadores de clase 2 se expresa directamente en porcentaje. Una de las aplicaciones útiles del coeficiente de temperatura de los condensadores es usarlos para cancelar el efecto de la temperatura en otros componentes dentro de un circuito, como resistores o inductores, etc.

2.3.7 Polarización Generalmente, la polarización del condensador pertenece a los condensadores de tipo electrolítico, como los condensadores de tipo aluminio y de tantalio. La mayoría de los condensadores electrolíticos están polarizados, es decir, necesita la polaridad correcta cuando el voltaje de suministro se conecta a los terminales del condensador, como el terminal positivo (+ve) a la conexión positiva (+ve) y el negativo (-ve) a la conexión negativa (-ve).

Imagen: Capacitor electrolítico.

Fuente: https://electronicaonline.net/wp-content/uploads/2021/05/Condensador-electrolitico-de-aluminio.jpg La capa de óxido dentro del condensador puede romperse por una polarización incorrecta, esto hace que fluyan altas corrientes a través del dispositivo. Como resultado, el condensador se daña como se mencionó anteriormente. Para evitar una

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polarización incorrecta, la mayoría de los condensadores electrolíticos tienen flechas o franjas o bandas negras o chevrones en un lado de su cuerpo para indicar sus terminales negativos (-ve) como se muestra en la siguiente figura.

Los condensadores polarizados tienen grandes corrientes de fuga si su voltaje de suministro está invertido. La corriente de fuga en los condensadores polarizados distorsiona la señal, sobrecalienta el condensador y finalmente lo destruye. La razón básica para usar condensadores polarizados es su menor costo que los condensadores no polarizados de las mismas clasificaciones de voltaje y los mismos valores de capacitancia.

2.3.8 Resistencia serie equivalente (ESR) La resistencia en serie equivalente (ESR) de un condensador se define como la impedancia de CA de un condensador cuando se usa a frecuencias muy altas y también teniendo en cuenta la resistencia dieléctrica. Tanto la resistencia de CC del dieléctrico como la resistencia de la placa del condensador se miden a una temperatura y frecuencia determinadas.

Imagen: Circuito de resistencia serie equivalente.

Fuente:https://electronicaonline.net/wp-content/uploads/2021/05/ESR-modelo-400x173.jpg ESR actúa como un resistor en serie con un condensador. La ESR de un condensador es la calificación de su calidad. Sabemos que, teóricamente, un condensador perfecto no tiene pérdidas y también tiene el valor de ESR cero. A menudo, esta resistencia (ESR) provoca fallas en los circuitos de condensadores.

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2.4 Relación Capacitor/Voltaje Por: William Cholotío Según inet.edu.ar Los capacitores son elementos lineales y pasivos que pueden almacenar y liberar energía.

Si se enfrentan dos placas conductoras, se construye un capacitor. Las placas están separadas por un dieléctrico que puede variar de capacitor en capacitor según el material que se use. El dieléctrico de un capacitor influye fuertemente en el valor de la capacidad resultante. La capacidad es directamente proporcional al área o superficie de las placas e inversamente proporcional a la distancia de separación de las mismas.

La tensión V entre las placas del capacitor es directamente proporcional a la carga Q almacenada.

Imagen: Tensión en las placas del capacitor.

Fuente:http://www.inet.edu.ar/wp-content/uploads/2020/07/ELECTRONICA_Gu--a04-Capacitancia.pdf

La relación entre la cantidad de carga “Q” almacenada entre las placas de un capacitor y la tensión “V” producida, será una constante que refleja la capacidad del capacitor para almacenar carga y se llama capacidad “C”.

𝐶=

𝑄 𝑉

La unidad de capacitancia es el coulomb por volt o farad (F). Por tanto, si un capacitor tiene una capacitancia de un farad, una transferencia de carga de un coulomb al capacitor elevará su potencial en un volt.

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1 𝐹𝑎𝑟𝑎𝑑 (𝐹 ) =

1 𝑐𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏(𝐶) 1 𝑣𝑜𝑙𝑡(𝑉)

No se puede aumentar indefinidamente el valor de una tensión a un capacitor. Si aumenta la tensión, aumenta la carga almacenada. Por la distribución de carga en las placas del capacitor, aparece un campo eléctrico en el dieléctrico. El valor límite de la intensidad del campo eléctrico para el cual el material dieléctrico pierde su propiedad aisladora, se llama rigidez dieléctrica del material. Este valor límite no debe ser alcanzado, para lo cual es aconsejable que la tensión aplicada al capacitor esté por debajo de la máxima con un margen razonable.

2.4.1 Capacitores en serie

Imagen: Ejemplificación de circuitos, capacitores en serie.

Fuente:http://www.inet.edu.ar/wp-content/uploads/2020/07/ELECTRONICA_Gu--a04-Capacitancia.pdf Consideremos primero el efecto de varios capacitores conectados a lo largo de una sola rama de un circuito. Este tipo de conexión se llama conexión en serie. Todo el conjunto de capacitores del circuito (a) se comporta como un único capacitor de capacidad equivalente Ce en el circuito (b).

La batería mantiene una tensión V entre la placa positiva C1 y la placa negativa C3. El polo negativo de la batería provee electrones a la placa derecha de C3 mientras que el polo positivo atrae a los electrones de la placa izquierda de C1 que se carga positivamente. La carga no puede pasar entre las placas de los capacitores porque el dieléctrico interrumpe la continuidad del circuito; por lo tanto, toda la carga contenida dentro del rectángulo punteado de la figura anterior es carga inducida. Por esta razón, la carga en cada capacitor es idéntica. Se escribe:

𝑄 = 𝑄1 = 𝑄2 = 𝑄3

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Puesto que la tensión entre A y B es una única malla, la tensión de la batería debe ser igual a la suma de las tensiones a través de cada capacitor.

𝑉 = 𝑉1 = 𝑉2 = 𝑉3

Si se sabe que la capacitancia C se define como Q/V, entonces V = Q/C y:

𝑄 𝑄1 𝑄2 𝑄3 = + + 𝐶𝑒 𝐶1 𝐶2 𝐶3 Para una conexión en serie,

𝑄 = 𝑄1 = 𝑄2 = 𝑄3 Así, que la expresión anterior queda:

𝑄 𝑄 𝑄 𝑄 = + + 𝐶𝑒 𝐶1 𝐶2 𝐶3 Si ahora se divide ambos miembros de la igualdad por la carga, se obtiene:

1 1 1 1 = + + 𝐶𝑒 𝐶1 𝐶2 𝐶3

Entonces la capacitancia total para dos capacitores en serie es:

𝐶𝑒 =

𝐶1∗𝐶2 𝐶1+𝐶2

Conexión en serie

Observe que tiene la misma forma que el paralelo de dos resistencias.

2.4.2 Capacitores en paralelo.

Con capacitores en serie, una única carga se encuentra por igual en todos los capacitores y la tensión total es la suma de las tensiones. ¿Qué ocurre si la carga se distribuye entre varias placas de capacitores? Si se conectan dos o más capacitores a la misma tensión, quedan conectados en paralelo. El capacitor Ce en el circuito (b) es equivalente a los tres capacitores del circuito (a).

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Imagen: Ejemplificación de circuitos, capacitores en paralelo.

Fuente:http://www.inet.edu.ar/wp-content/uploads/2020/07/ELECTRONICA_Gu--a04-Capacitancia.pdf

De la definición de capacitancia, la carga en un capacitor conectado en paralelo es:

𝑄1 = 𝐶1 ∗ 𝑉1

𝑄2 = 𝐶2 ∗ 𝑉2

𝑄3 = 𝐶3 ∗ 𝑉3

La carga total Q es igual a la suma de las cargas individuales:

𝑄 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3 La capacitancia equivalente a todo el circuito es:

𝑄 = 𝐶𝑒 ∗ 𝑉 Así que la ecuación se transforma en

𝐶𝑒 ∗ 𝑉 = 𝐶1 ∗ 𝑉1 + 𝐶2 ∗ 𝑉2 + 𝐶3 ∗ 𝑉3 Ya vimos que en una conexión en paralelo todos los capacitores tienen la misma tensión porque están igualmente conectados a la misma fuente,

𝑉 = 𝑉1 = 𝑉2 = 𝑉3 Por tanto, la ecuación anterior queda:

𝐶𝑒 ∗ 𝑉 = 𝐶1 ∗ 𝑉 + 𝐶2 ∗ 𝑉 + 𝐶3 ∗ 𝑉 Al dividir por la tensión V se obtiene: La capacitancia total para tres capacitores en paralelo es:

𝐶𝑒 = 𝐶1 + 𝐶2 + 𝐶3

Conexión en paralelo

Observe que tiene la misma forma que tres resistencias en serie.

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2.5 Ecuaciones para calcular capacitancia Por William Cholotío Según lifeder.com La capacitancia es la relación que existe entre la carga de un condensador o capacitador, medido en coulomb, y su potencial eléctrico o voltaje, medido en voltios.

Se expresa en unidades faradio (F), en honor a Michael Faraday (1791-1867).

La capacitancia también es definida como la propiedad o capacidad de un condensador o conjunto de condensadores eléctricos, que se mide por la cantidad de carga eléctrica que pueden almacenar, en forma separada, por unidad de cambio del potencial eléctrico.

Imagen: Ecuación que define la capacitancia.

Fuente:https://estudyando.com/wp-content/uploads/2020/09/funcion-de-carga-en-un-capacitor.jpg

Un condensador o capacitor está formado por dos conductores que tienen cargas iguales y de signo contrario. Los conductores se denominan armaduras o placas del condensador.

Una placa está unida al borne positivo (+) de una batería, mientras la otra placa está unida al negativo (-). Como las placas tienen cargas iguales y de signo contrario, la carga neta de un capacitor es de cero (0).

La capacitancia es la relación entre la carga de un conductor o conductores que forman un capacitor y el valor de la diferencia de voltaje existente entre las placas del condensador.

2.5.1 Unidades y fórmulas.

La fórmula de la capacitancia es la siguiente:

𝐶=

𝑄 𝑉

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Donde “C” es capacitancia, “Q” la carga (cuya unidad es el coulomb) y “V“el voltaje (voltio) La unidad de capacitancia es el faradio (F), el cual equivale a coulomb / voltio. El faradio es una unidad muy grande, por lo que se utiliza el microfaradio (µF), que equivale a 10−6 faradio; o el picofaradio (pF), que equivale a 10 −12 faradio.

Ejemplo de cálculo de capacitancia: ¿Cuál será el valor de la capacitancia de un capacitor cuyas placas tienen una carga de 5*10−3 coulomb, y una diferencia de voltaje de 6 voltios?

Aplicando la fórmula resolvemos:

𝑄 5 ∗ 10−3 𝑐𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏 𝐶= = = 8.33 ∗ 10−4 𝑓𝑎𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑉 6 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑠

La fórmula de la capacitancia varía dependiendo del tipo de capacitor, entre ellas están: 1) Capacitor de placas paralelas:

𝐶=

𝑘𝜀𝑜𝐴 𝑑

k es la constante dieléctrica, la cual tiene un valor de 1 en el aire y el vacío. Por esta razón la fórmula se reduce a:

𝐶=

𝜀𝑜𝐴 𝑑

εo es la constante de dieléctrica, cuyo valor es cercano a 8.854 ∗ 10−12 𝐹𝑚−1,A es el área o superficie de las placas en paralelo expresada en m2, mientras d la distancia que separa las placas paralelas.

2) Capacitor en forma esférica:

𝐶 = 4𝜋𝜀𝑜𝑅 Donde R es el radio de la esfera en metros.

3) Capacitor de esferas concéntricas:

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𝐶=

4𝜋𝜀𝑜 1 1 − 𝑅1 𝑅2

4) Capacitor de cilindros concéntricos:

𝐶=

2𝜋𝜀𝑜𝑙 𝑅2 ln ( ) 𝑅1

Donde l es la longitud de los cilindros concéntricos en metros.

2.6 Resolución de placas paralelas área, Distancia, Constante dieléctrica Por: Christian Contreras

Según Física II un capacitor formado por 2 placas planas paralelas que tienen un área “A” igual, están separadas por una distancia “d” que es de las dimensiones lineales de las placas. Para que esto sea posible uno de las placas debe de poseer una carga +Q y la otra placa -Q. Como se muestra en la siguiente figura. Texto

Imagen: Placas paralelas cargadas Fuente: http://docencia.udea.edu.co/regionalizacion/irs404/contenido/capitulo6.html El campo del condensador siempre está comprometido por el espacio entre las placas, como se muestra en la figura. El campo eléctrico Ē como la medida de “d” vaya siendo mucho menor que las dimensiones de las placas que son uniforme, esto explica que las líneas de fuerza son paralelas y están uniformemente espaciadas, el campo eléctrico lo podemos encontrar como: 𝐸𝐴 =

𝑞 𝑞 = 𝐸0 𝐸0 𝐴

Luego calculamos el trabajo realizado por unidad de carga para llevar una carga de prueba de una placa a otra, diciéndonos que la diferencia de potencial entre las placas está dada por -Edl, entonces podemos decir que:

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𝑉= ∫

= 𝐸𝑑𝑙 = 𝐸𝑑 =

𝑖

𝑄𝑑 𝐸0 𝐴

Luego con este resultado podemos determinar que la capacitancia de este condensador es: 𝐶=

𝑞 𝐸0 𝐴 = 𝑉 𝑑

Con todo esto podemos decir que la capacitancia de un condensador de placas paralelas es proporcional al área “A” de éstas y el contrario es proporcional a la separación “d” entre ellas.

2.6.1 Ejemplo Las placas de un condensador de placas paralelas están separadas una distancia d = 2.0mm ¿Cuál debe ser el área de cada placa si la capacitancia es de 1F? 𝐴=

𝐶𝑑 (1𝐹)(2.0𝑥10−3 𝑚) = 𝐸0 8.85𝑥10−12 𝐹𝑚−1

Decimos que corresponde a un cuadrado de 10km de lado. Por eso el faradio es una unidad muy grande. Gracias al avance en tecnología que tenemos hoy en día es posible la construcción de “supercondensadores” de 1F que tiene pocos centímetros de lado, usados como fuentes de energía para computadoras; como respaldo para el mantenimiento de la memoria de las computadoras cuando ocurren fallas de energía bastante prolongadas (como ejemplo; un mes).

2.7. Capacitancia equivalente Por: Christian Contreras

Según salamarjesa cuando hablamos de capacitancia equivalente es porque

tenemos varios condensadores conectados en serie o en paralelo y queremos sustituirlos por un solo condensador que actúe él solito de la misma manera que actuarían todos los demás capacitores conectados en el circuito.

2.7.1 Capacitancia equivalente en capacitores en serie Según mecatrónica LATAM es la capacidad de almacenamiento de la energía total que está presente en los capacitores de un circuito, su valor total en serie es igual recíproco de la suma de los recíprocos de las capacitancias. Lo podemos observar en la siguiente imagen.

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Imagen: Capacitores en serie Fuente:https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/component es-electronicos/capacitor/capacitores-en-serie/l

Para la figura corresponde: 1 1 1 1 = + + 𝐶𝑒𝑞 𝐶1 𝐶2 𝐶3

2.7.2 Ejemplo de Capacitancia equivalente en serie Suponiendo que en el diagrama anterior los valores de los capacitores sean los siguientes: •

C1 = 0.1uF

•

C2 = 0.2uF

•

C3 =0.3uF Utilizando nuestra ecuación de ejemplo para poder encontrar la capacitancia

equivalente sustituyendo valores obtenemos: 1 1 1 1 = + + 𝐶𝑒𝑞 0.1𝑢𝐹 0.2𝑢𝐹 0.3𝑢𝐹 Resolviendo la ecuación: 1 1 1 1 0.06 + 0.03 + 0.02 1 0.11 = + + = = = 𝐶𝑒𝑞 0.1𝑢𝐹 0.2𝑢𝐹 0.3𝑢𝐹 0.006𝑢𝐹 𝐶𝑒𝑞 0.006𝑢𝐹 Despejando la ecuación anterior se obtiene la capacitancia equivalente: 1 0.006𝑢𝐹 = 𝐶𝑒𝑞 0.11 𝐶𝑒𝑞 = 0.05454𝑢𝐹 El valor de la capacitancia equivalente es de 0.05454uF a lo que corresponde a 55nF. Podemos decir que, al tener los capacitores en serie, el valor de la capacitancia equivalente será menor que el del capacitor más pequeño en la configuración. En el ejemplo se tiene un capacitor de 0.1uF y el valor de la capacitancia equivalente que se obtiene es un valor aproximado de 0.05454uF.

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2.7.3 Capacitancia equivalente en capacitores en paralelo Según mecatrónicaLATAM es la capacidad de almacenamiento de la energía total que está presente en los capacitores de un circuito, su valor total en paralelo es igual a la suma de las capacitancias. Lo podemos observar en la siguiente imagen.

Imagen: Capacitores en paralelo Fuente:https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/component es-electronicos/capacitor/capacitores-en-paralelo/ Para la figura corresponde: 𝐶𝑒𝑞 = 𝐶1 + 𝐶2 + 𝐶3

2.7.4 Ejemplo de Capacitancia equivalente en paralelo Suponiendo que en el diagrama anterior los valores de los capacitores sean los siguientes: •

C1 = 0.4uF

•

C2 = 0.5uF

•

C3 =0.6uF Utilizando nuestra ecuación de ejemplo para poder encontrar la capacitancia

equivalente sustituyendo valores obtenemos: 𝐶𝑒𝑞 = 0.4𝑢𝐹 + 0.5𝑢𝐹 + 0.6𝑢𝐹 Resolviendo la ecuación: 𝐶𝑒𝑞 = 1.5𝑢𝐹 El valor de la capacitancia equivalente es de 1.5uF. Podemos decir que, al tener los capacitores en paralelo, el valor de la capacitancia equivalente será mayor que el del capacitor más grande en la configuración, ya que sumamos todos los valores de los capacitores.

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2.8.3 Capacitancia en circuito mixto Según Termotips de Alexa un circuito mixto es una mezcla de componentes, en este caso condensadores ya que es de lo que estamos hablando se llegan acomodar de tal manera que llegan a formar una combinación de condensadores agrupados de tal forma que hacen que la circulación de la corriente no se dirija en un solo sentido a lo largo de la trayectoria del circuito. Como se ve en la imagen.

Fuente: Eleaboración propia 2022 Para la resolución de este tipo de circuitos únicamente debemos de identificar cómo se encuentran los capacitores si en paralelo o en serie, ya que lo demás sólo sería operar con las operaciones ya aprendidas en los circuitos en serie y paralelos.

2.8.4 Resolución de un circuito mixto Primero identifiquemos los capacitores que están en paralelo, que serían los capacitores de 4F y 12F = Ca y los capacitores de 30F y 10F = Cb, ya que los demas capacitores no están ni en serie ni en paralelo. 𝐶𝑎 = 4 + 12 = 16𝐹 𝐶𝑏 = 10 + 30 = 40𝐹 Ahora debemos de redibujar el circuito para poder tener una mejor noción del procedimiento que estamos realizando.

Fuente: Eleaboración propia 2022 Ahora podemos identificar que tenemos una composición de capacitores en serie con los capacitores de 16F y estos parían a ser; 16F y 16F = Cc.

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𝐶𝑐 =

16𝑥16 = 8𝐹 16 + 16

Volvemos a redibujar nuestro circuito y podemos identificar nuevamente que capacitores están en paralelo o serie.

Fuente: Eleaboración propia 2022 Podemos observar que el capacitor de 3F y 8F están en paralelo ya que ambos nodos están conectados en el mismo lado, entonces 2F y 8F = Cd. 𝐶𝑑 = 2 + 8 = 10𝐹 Volvemos a redibujar nuestro circuito y podemos identificar nuevamente que capacitores están en paralelo o serie.

Fuente: Eleaboración propia 2022 Podemos observar que el capacitor Cd y Cb se encuentran conectados en serie, así que estos pasarían a ser 40F y 10F = Ce. 𝐶𝑒 =

10𝑥40 = 8𝐹 10 + 40

Volvemos a redibujar nuestro circuito y podemos identificar nuevamente que capacitores están en paralelo o serie.

Fuente: Eleaboración propia 2022

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Podemos observar que el capacitor de 12F se encuentra en paralelo con el capacitor Ce, estos serían 12f y 8F = Cf. 𝐶𝑓 = 12 + 8 = 20𝐹 Volvemos a redibujar nuestro circuito y podemos identificar nuevamente qué capacitores están en paralelo o serie.

Fuente: Eleaboración propia 2022 Ahora podemos observar que el capacitor de 10F se encuentra conectado en serie con el capacitor Cf, estos serían 10F y 20F = Ct, que es la equivalencia entre estas 2. 𝐶𝑡 =

20𝑥10 20 = 𝐹 = 6.66666𝐹 = 6.67𝐹 20 + 10 3

2.9 Experimentos y Aplicaciones de los Capacitores: Comportamiento Por: Mayro De León Los usos y aplicaciones de los Capacitores, también llamados Condensadores Eléctricos: •

Baterías, por su cualidad de almacenar energía y Memorias, por la misma cualidad.

•

Filtros, por ejemplo; Filtros en circuitos de radio y TV.

•

Circuitos temporizadores.

•

Fuentes de alimentación.

•

Adaptación de impedancias, haciéndolas resonar a una frecuencia dada con otros componentes.

•

Demodular AM, junto con un diodo.

•

Osciladores de todos los tipos.

•

El flash de las cámaras fotográficas.

•

Tubos fluorescentes.

•

Compensación del factor de potencia.

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Arranque de motores monofásicos de fase partida.

Imagen: Tubos Flourescentes Fuente: https://www.bombillasytubos.com/b2c/noticia/1/12/tamanos-y-formatosde-los-tubos-fluorescentes-t4-t5-t8

Imagen: Flash de Cámara Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Flash_(fotografía)

Imagen: Fuente de Alimentación Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_alimentación

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2.9.1 Comportamiento Internamente un capacitor está compuesto por dos placas de un conductor y una de un dieléctrico, este último estando en medio de ambas para que no haya contacto entre ellas. Su capacidad de poder almacenar carga se conoce como capacitancia y se mide a través de los faradios.

El dieléctrico sirve como separación entre cargas, lo cual hace que cada placa de metal esté positivamente o negativamente cargada, y se almacenan ambas cargas para luego ser liberadas al cerrar el circuito. Una vez este cargado completamente no pasara la corriente.

Imagen: Ejemplos de Tipos de Capacitores Fuente: https://www.facebook.com/CircuitosListos/photos/tipos-decapacitores/2661939650770883/

2.9.2 Experimentación Carga y descarga de un capacitor: Materiales: Batería Capacitor Conmutador Led Resistencias Procedimiento: Conecte la batería al Capacitor y al conmutador y el capacitor al conmutador el diodo led con su resistencia al conmutador y cierre el circuito.

Abra el conmutador y cargue el capacitor, el capacitor al estar cargado, no dejara pasar mas corriente, luego cierre el conmutador y el capacitor de descargará y encenderá el led por un tiempo, dependiendo de la carga de capacitor.

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Imagen: Ejemplo de Procedimiento de Experimentación Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=9yF56jV-Pu4

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Capítulo III 3.1Conceptos de Electromagnetismo Por: Mayro De León

El electromagnetismo es la rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría. El electromagnetismo describe la interacción de partículas cargadas con campos eléctricos y magnéticos. La interacción electromagnética es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo conocido.

Las partículas cargadas interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones.

3.1.1 Campos Eléctricos Estáticos

Se originan por la presencia de cargas eléctricas sin que exista una corriente.

Toda carga crea a su alrededor un campo eléctrico (E). E es una magnitud vectorial por lo que tendrá un valor numérico, una dirección y un sentido. Los campos estáticos no varían en el tiempo.

3.1.2 Campos Magnéticos Estáticos

Los campos magnéticos (H) son producidos por cargas en movimiento, es decir, por corrientes eléctricas o bien por imanes permanentes. H también es una magnitud vectorial. El campo magnético también puede especificarse con otra magnitud vectorial: densidad de flujo magnético (B).

Los campos magnéticos estáticos se originan por imanes permanentes o por electricidad circulando en forma de corriente continua.

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Imagen: Ejemplo de Campos Magneticos Fuente: https://jfgonzalez4.wordpress.com/campo-electrico-estatico/

3.1.3 Imanes

Los imanes son los materiales que presentan las propiedades del magnetismo y pueden ser naturales, como la magnetita, o artificiales. Los imanes también se clasifican en permanentes o temporales, según el material con el que se fabriquen o la intensidad de campo magnético al que son sometidos. Los imanes presentan dos zonas donde las acciones se manifiestan con mayor fuerza, situadas en los extremos y denominadas polos magnéticos: norte y sur. Una de las propiedades fundamentales de la interacción entre imanes es que los polos iguales se repelen, mientras que los polos opuestos se atraen. Este efecto de atracción y repulsión tiene que ver con las líneas de campo magnéticas, que suelen ir del polo norte al sur.

Cuando se acercan dos polos opuestos, estas líneas tienden a saltar de un polo a otro: tienden a pegarse. Esta atracción será mayor o menor según sea la distancia entre los dos imanes. En cambio, cuando se acercan dos polos iguales, estas líneas de campos se empiezan a comprimir hacia su propio polo. Cuando esta compresión es máxima, las líneas de campo tienden a expandirse, lo que provoca que los polos iguales de dos imanes no puedan acercarse y se repelan.

Imagen: Polaridades de los Imanes Fuente: https://www.fundacionendesa.org/es/educacion/endesa-educa/recursos/quees-el-electromagnetismo

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3.2. Unidades de Medida y Cuantificación de Magnetismo por: Mayro De León

Imagen: Tabla de las medidadas de Unidades y Magnitud Fuente:https://www.veiasa.es/metrologia/utilidades/unidades_derivadas/electricidad_ magnetismo

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3.3 Título. – Funcionamiento y características de los Imanes Por: Javier Figueroa Segun:concepto Los imanes son un tipo de cuerpo que genera un campo magnético a todo su alrededor que orientado a dos polos que son: el polo negativo y el polo positivo, que estos polos lo que hacen en que se atraen siendo sus opuestos (positivo y negativo) pero se repelen cuando es con sus iguales (positivo-positivo y negativo-negativo).

El magnetismo de los imanes es producto de una disposición particular de los electrones que componen la materia. Estos poseen una rotación intrínseca sobre su propio eje. Las cargas en movimiento generan campos magnéticos. Por lo tanto, los electrones rotando, osea, cargas de movimiento, también generan un campo magnético.

Hay diferentes tipos de imanes, entre ellos clasificados de acuerdo a su naturaleza en:

3.3.1 Imanes Naturales: Estos imanes son compuestos generalmente por mezclas de magnetita y otros minerales terrestres, poseen naturalmente propiedades magnéticas.

Las principales cantidades de magnetita se hallan en el país de Suecia, Noruega y Portugal.

3.3.2 Imanes Artificiales permanentes: estos son materiales sensibles al magnetismo que tras ser frotados con magnetita replican sus propiedades ferromagnéticas durante un largo periodo de tiempo hasta eventualmente perderlas.

También existen los imanes artificiales temporales que son y hacen casi exactamente lo mismo que el permanente con la diferencia de que stos solo duran un periodo muy pequeño de tiempo.

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3.3.3Electroimanes: estos son bobinas de alambre que se enrollan alrededor de un núcleo magnético hecho de un material ferromagnético como el hierro. Por las bobinas circula electricidad, generando un campo eléctrico y magnético a su alededor.

Imagen de iman artificial permanente Fuente:https://concepto.de/iman/#:~:text=Los%20imanes%20son%20cuerpos%20q ue,polos%20se%20llama%20eje%20magn%C3%A9tico.

3.3.4 Campo Magnético de un imán 3.3.4.1 Aplicación de los Imanes: Los imanes han sido de utilidad en muchas cosas que hoy en dia usamos y hoy en día pueden hasta ser un elemento indispensable en la electrónica y electricidad. en algunas de las cosas en que se aplican y que conocemos y usamos frecuentemente son: 3.3.4.2

Fabricación

de

Cintas

magnéticas:

En

la

electrónica,

electricidad

y

computación, el magnetismo permite el almacenamiento de información a través de óxidos de hierro cuya partículas son susceptibles al ordenamiento por el campo magnético estas se pueden leer con el código binario.

3.3.4.3 Transformadores Eléctricos: Usando bobinas y electroimanes puede modularse la corriente eléctrica para cambiar de manera rápida los campos electromagnéticos, este principio es importante para hoy en día y se utiliza para las bocinas, radios y otros dispositivos 3.3.4.4 Motores de corriente alterna: Estos motores son un tipo de electroimán, dado que imanes rotativos movilizan los rotores con sus campos magnéticos.

3.3.4.5 Suspensión Magnética: se utilizan unos imanes grandes y con más potencia para que se empleen en la suspensión magnética de trenes otros vehículos, así como en las grúas magnéticas industriales.

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Imagen de Electroimanes Fuente: https://blog.laminasyaceros.com/blog/gr%C3%BAa-viajeraelectromagn%C3%A9tica

Imagen de iman permanente artificial Fuente: https://www.imagnetshop.com/es/cinta-magnetica/cinta-magneticanatural/10x13x50-cm1.html?_adin=02021864894

3.4. Título. – Polos positivos y negativos de electromagnetismo por Javier Figueroa

Segun: junta de andalucia Un imán tiene una zona de influencia a su alrededor, que se puede comprobar cuando se colocan limaduras de hierro en las proximidades del mismo.

Campo eléctrico: una carga positiva genera una fuerza de repulsión sobre la carga positiva de prueba, de un valor:

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Imagen de calculo de camp eléctrico Fuente: https://www.juntadeandalucia.es/averroes/centrostic/21700290/helvia/aula/archivos/repositorio/0/29/html/Electromagnetismo.htm

Para una carga negativa, la fuerza sobre la carga de prueba es de atracción, esto se puede interpretar como que el valor del campo se ve afectado por el signo negativo de la carga.

Imagen de campos magneticos Fuente: https://www.juntadeandalucia.es/averroes/centrostic/21700290/helvia/aula/archivos/repositorio/0/29/html/Electromagnetismo.htm

Cuando hay varias cargas, hay que analizar la suma vectorial de atracciones y repulsiones sobre la carga de prueba. Los valores no son calculables de forma sencilla, pero son un sistema formado para una carga positiva y otra negativa.

Imagen de atracción ce campos Fuente:https://www.juntadeandalucia.es/averroes/centrostic/21700290/helvia/aula/archivos/repositorio/0/29/html/Electromagnetismo.htm

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3.5 Título. – Campo Magnético, Intensidad de campo magnético Por Javier Figueroa Según concepto El campo magnético es la representación matemática del modo en que las fuerzas magnéticas se distribuyen en el espacio que circunda a una fuente magnética. Esta fuente puede ser un imán, una carga en movimiento o una corriente eléctrica. Siempre que exista alguno de estos elementos, habrá un campo magnético a su alrededor o mejor dicho un campo de fuerzas magnéticas.

Una característica fundamental de los campos magnéticos es que son bipolares: poseen un polo norte y un polo sur, a los que de igual forma se les denomina polo positivo y polo negativo. A diferencia de los campos eléctricos que pueden generarse por cargas eléctricas no existen “cargas magnéticas” que generan campos magnéticos. Los campos magnéticos siempre tienen asociados dos polos.

Origen de un Campo Magnético: para que un campo magnético exista, debe existir una fuerza magnética, una carga que esté en movimiento o una carga eléctrica, estos elementos son capaces de crear un campo magnético y que sean afectados por el mismo.

Una carga magnética genera a su alrededor un campo magnético que genera su fuerza sobre otra carga en movimiento, en cambio en los imanes es particular que no haya cargas de movimiento involucradas, sino que estos generan un campo magnético debido a ciertos factores microscópicos de cierta complejidad.

Imagen de campo magnético creado por bateria Fuente: https://concepto.de/campo-magnetico/

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3.5.1 Intensidad de Campo magnético: Según hhyperphisics Los campos magnéticos generados por las corrientes y que se calculan por la ley de Ampere o la ley de Biot-Savart, se caracterizan por el campo magnético B medido en Teslas. Pero cuando los campos generados pasan a través de materiales magnéticos que por sí mismo contribuyen con sus campos magnéticos internos, surgen ambigüedades sobre qué parte del campo proviene de las corrientes externas, y que parte la proporciona el material en sí. Como práctica común se ha definido otra cantidad de campo magnético, llamada usualmente "intensidad de campo magnético", designada por la letra H. Se define por la relación.

H = B/μ = B/μ - M m

0

y tiene un valor que designa de forma inequívoca, la influencia que ejerce la corriente externa en la creación del campo magnético del material, independientemente de la respuesta magnética del material. La relación de B se puede escribir de forma equivalente

B = μ (H + M) 0

H y M tendrán las mismas unidades, amperios/metro. Para distinguir aún más B de H, a veces se le llama a B densidad de flujo magnético o inducción magnética. A la cantidad M en estas fórmulas, se le llama magnetización del material.

Otro uso común para la relación entre B y H es

B=μ H m

Donde

μ=μ =K μ m

m

0

Siendo μ la permeabilidad magnética del vacío y K la permeabilidad relativa del 0

m

material. Si el material no responde al campo magnético externo, no produciendo ninguna magnetización, entonces K

m

= 1. Otra cantidad magnética comunmente

usada es la susceptibilidad magnética, la cual especifica en cuanto difiere de 1, la permeabilidad relativa.

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3.5.2 Susceptibilidad magnética χm = Km - 1 En los materiales paramagnéticos y diamagnéticos, la permeabilidad relativa está muy próxima a 1, y consiguientemente la susceptibilidad magnética muy próxima a 0. En los materiales ferromagnéticos, estas cantidades pueden ser muy grandes.

Imagen de susceptibilidad magnetica

Fuente:http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/elecmagnet/faraday/medida_campo/med ida_campo.html

3.6. Título. – Flujo Magnético, Densidad por: Christopher Furlán

Según wikipedia El flujo magnético (representado por la letra griega fi Φ), es una medida de la cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado entre las líneas de campo magnético y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de flujo magnético en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se designa por Wb (motivo por el cual se conocen como weberímetros los aparatos empleados para medir el flujo magnético). En el sistema cegesimal se utiliza el maxwell (1 weber =108 maxwells).

Para campos uniformes y superficies planas, si llamamos y

al vector área de la superficie evaluada, el flujo

al vector campo magnético

que pasa a través de dicha área

es simplemente el producto escalar del valor absoluto de ambos vectores:

Si llamamos

al ángulo entre los dos vectores podemos desarrollar la expresión como:

Generalizando aún más, podemos tener en cuenta una superficie irregular atravesada por un campo magnético heterogéneo. De esta manera, tenemos que considerar cada diferencial de área:

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Flujo magnético por una espira

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_magn%C3%A9tico

Vectores normales a una superficie dada: uente: https://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_magn%C3%A9tico Según inacap El lujo magnético La totalidad del grupo de líneas que salen del polo norte de un imán se llama flujo magnético. El símbolo del flujo magnético es la letra griega minúscula f (phi) y su unidad en el sistema mks es el weber (Wb).

La densidad magnética es la cantidad de flujo magnético por unidad de área. En el sistema mks la unidad es el tesla (T). Si el área es perpendicular al flujo, la ecuación de la

densidad del flujo magnético es :

La intensidad del campo magnético se simboliza por la letra H y es también denominada fuerza magnetizante. Se puede considerar que los amperios-vuelta de una bobina por unidad de longitud constituyen una fuerza magnetizante que produce la densidad de flujo B. En forma algebraica la intensidad del campo magnético es:

Donde: H = Intensidad del campo magnético.

N = Número de espiras de la bobina.

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I = Intensidad de la corriente en amperios. l = Largo de la bobina.

3.7 Título. – Fuerza Electromagnética Por: Christopher Furlán El electromagnetismo es el responsable de las interacciones entre partículas con carga eléctrica que suceden a causa de su carga y de la emisión y absorción de fotones (radiación electromagnética). Los fenómenos de la electricidad y el magnetismo son consecuencia de esta fuerza, y las relaciones entre ellos fueron descritas por primera vez de manera exhaustiva por James Clerk Maxwell, en la década de 1860. La descripción clásica de la física del electromagnetismo ha sido combinada posteriormente con la mecánica cuántica para originar la teoría de la electrodinámica cuántica. La fuerza electromagnética es, en circunstancias comparables, unas 1036 veces más fuerte que la gravitacional (ver gravitación), también a bajas energías es mucho más fuerte que la fuerza nuclear débil, pero es significativamente más débil que la fuerza nuclear fuerte.

La fórmula que permite calcular la fuerza que aparece es la siguiente

Imagen y Fórmula Fuente: http://roble.pntic.mec.es/~jsaa0039/cucabot/db039.gif

Segun Fisica online Es una interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Es una fuerza fundamental. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.

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Partículas fundamentales Las partículas fundamentales interaccionan electromagnéticamente mediante el intercambio entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo actual.

Imagen Fuerza Electromagnética Fuente: https://www.fisicaenlinea.com/06fuerzas/images/electromagnetica02.JPG

3.8 Título. – Histéresis por: Christopher Furlán Según Wikipedia La histéresis es la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estímulo que la ha generado. Podemos encontrar diferentes manifestaciones de este fenómeno. Por extensión se aplica a fenómenos que no dependen solo de las circunstancias actuales, sino también de cómo se ha llegado a esas circunstancias.

Curva de histéresis Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2a/Hysteresiscurve.p ng/220px-Hysteresiscurve.png

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3.8.1 Histéresis magnética: En física se encuentra, por ejemplo, histéresis magnética si al magnetizar un ferromagneto este mantiene la señal magnética tras retirar el campo magnético que la ha inducido. También se puede encontrar el fenómeno en otros comportamientos electromagnéticos, o los elásticos

La histéresis magnética es el fenómeno que permite el almacenamiento de información en los platos de los discos duros o flexibles de los ordenadores: el campo induce una magnetización, que se codifica como un 0 o un 1 en las regiones del disco. Esta codificación permanece en ausencia de campo, y puede ser leída posteriormente, pero también puede ser invertida aplicando un campo en sentido contrario.

Para poder conocer el ciclo de histéresis de un material, se puede utilizar el magnetómetro de Köpsel, que se encarga de proporcionar al material ferromagnético los cambios senoidales de la corriente eléctrica para modificar el sentido de los imanes.

En electrotecnia se define la histéresis magnética como el retraso de la inducción magnética respecto al campo magnético que lo acciona.

Se produce histéresis al someter al núcleo o a la sustancia ferromagnética a un campo magnético alterno, los imanes (o dipolos) elementales giran para orientarse según el sentido del campo magnético. Al decrecer el campo, la mayoría de los imanes elementales recuperan su posición inicial, sin embargo, otros no llegan a alcanzarla debido a los rozamientos moleculares conservando en mayor o menor grado parte de su orientación forzada, haciendo que persista un magnetismo remanente que manifieste

aún

un

cierto

nivel

de

inducción

magnética.

Las pérdidas por histéresis representan una pérdida de energía que se manifiesta en forma de calor en los núcleos magnéticos y esto hace que se reduzca el rendimiento del dispositivo. Con el fin de reducir al máximo estas pérdidas, los núcleos se construyen de materiales magnéticos de características especiales, como por ejemplo acero al silicio. Por ejemplo, para la fabricación de imanes permanentes se eligen materiales que posean un campo coercitivo lo más grande posible.

La pérdida de potencia es directamente proporcional al área de la curva de histéresis

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Curva de histéresis de magnetización Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c9/Hysteresiskurve.s vg/220px-Hysteresiskurve.svg.png

Según slideshare El estudio de la histéresis magnética tiene gran importancia en los materiales magnéticos ya que produce pérdidas en los núcleos de los electroimanes cuando se someten a campos magnéticos alternos. El calor así generado reduce el rendimiento de los dispositivos con circuitos magnéticos como transformadores, motores, generadores, etc.

¿Qué es la histéresis?

En general, la histéresis es el fenómeno de inercia por el cual un material ofrece resistencia a un cambio, tiene una tendencia a conservar sus propiedades. Haciendo que el proceso de variación sea distinto en un sentido que en el contrario.

La histéresis magnética Después de someter a una sustancia ferromagnética a la acción de un campo magnético, cuando éste desaparece, la sustancia manifiesta todavía un cierto nivel de inducción magnética, que llamamos magnetismo remanente.

Curva

de

histéresis

magnetica

Representamos en horizontal la intensidad del campo magnético H. (por ejemplo el creado por una bobina de N espiras atravesada por una corriente. eléctrica 1) En vertical representamos la inducción magnética B que aparece en el material que estamos estudiando como. consecuencia del campo creado por la bobina.

Punto o En el inicio, el material no ha sido 'magnetizado todavía y la inducción magnética es nula

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Punto

a

En el tramo o-a se aumenta la intensidad de campo y en el material aparece una inducción "cada vez mayor hasta llegar al punto de saturación (a)

Punto b En el tramo a-b se va reduciendo la intensidad de campo en la bobina. La inducción también se reduce pero en una proporción menor que antes.

En el Punto b se ha anulado la intensidad de campo pero el material manifiesta todavía un cierto magnetismo remanente. (br)

Punto c En el tramo b-< se invierte el sentido del campo magnético (la corriente en la bobina circula en sentido contrario).

En el Punto c la inducción B es cero, se ha eliminado el "magnetismo remanente'' y para ello ha sido necesario aplicar una intensidad Hc, llamada campo. Coercitivo.

Punto d En el tramo c-d se sigue aplicando una intensidad de campo negativo, con lo que se consigue que la inducción aumente hasta el punto de saturación d.

En el tramo d-e-f-a se completa el ciclo. La curva no pasa por o debido a la histéresis.

Las pérdidas que se originan en los materiales ferromagnéticos debido a la histéresis son proporcionales al área del ciclo. Una medida de su amplitud la da el valor del campo coercitivo Hc.

3.9 Título. – Dirección de la fuerza electromagnética por: Justin Eliab Abimael García Solis La fuerza magnética es una consecuencia de la fuerza electromagnética, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, y es causada por el movimiento de las cargas. Dos objetos con carga con la misma dirección de movimiento tienen una fuerza de atracción magnética entre ellos. Del mismo modo, los objetos con carga que se mueven en direcciones opuestas tienen una fuerza repulsiva entre ellas.

En nuestro artículo sobre campos magnéticos, aprendimos cómo una carga en movimiento se rodea a sí misma con un campo magnético. En este contexto, la fuerza magnética es una fuerza que surge por la interacción entre campos magnéticos.

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3.9.1¿Cómo determinar la fuerza magnética?

Considera dos objetos. La magnitud del campo magnético entre ellos depende de cuánta carga en qué tanto movimiento hay en cada uno de ellos y qué tan lejos están el uno del otro. La dirección de la fuerza depende de las direcciones relativas de movimiento de la carga en cada caso.

La manera usual de proceder para encontrar la fuerza magnética está enmarcada en términos de una cantidad fija de carga q que se mueve a una velocidad constante vvv en un campo magnético uniforme B. Si no conocemos directamente la magnitud del campo magnético, podemos seguir usando este método, pues a menudo podemos calcular el campo magnético con base en la distancia a una corriente conocida.

La fuerza magnética está descrita por la ley de la fuerza de Lorentz: [Explicación de algunos detalles.] \vec{F} = q\vec{v} \times \vec{B} F =q v× B En esta forma, la fuerza está dada por medio del producto cruz entre dos vectores.

Podemos escribir la magnitud de la fuerza magnética al desarrollar el producto cruz en términos del ángulo \thetaθtheta (< 180^\circ<180 is less than, 180, degrees) entre el vector de velocidad y el vector de campo magnético: \boxed{F = qvB\sin{\theta}} F=qvBsinθ

3.10 Título. – Utilización de la técnica de la Mano derecha por: Justin Eliab Abimael García Solis Para determinar la dirección y sentido del campo magnético podemos usar la llamada regla de la mano derecha. Como se ve en la figura, utilizando dicha mano y apuntando con el dedo pulgar hacia el sentido de la corriente, la curvatura del resto de dedos nos indicará el sentido del campo magnético.

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Imagen: Utilización de la técnica de la Mano derecha https://www.fundacionendesa.org/content/dam/fundacion-endesacom/actividadesyvisitas/ai-infograf%C3%ADa3-que-es-elelectromagnetismo.jpg.resize.792.480.center.center.jpeg

3.10.1 Descubrimientos Cuando la corriente pasa a través de un alambre recto, el campo magnético se envuelve alrededor del alambre en círculos concéntricos.

Si apuntamos nuestro pulgar a lo largo de la dirección del flujo de la corriente (i), nuestros dedos se doblan en la dirección de las líneas de campo magnético (B). ¡Esto significa que un circuito de alambre debe crear un campo magnético el cual fluye por el circuito y alrededor del exterior!

3.11 Título. – Resolución de ejercicios de fuerza magnética. por: Justin Eliab Abimael García Solis

3.11.1 Ejercicio 1 Dos corrientes rectilíneas y paralelas I1 = 30 A e I2 = 60 A se encuentran en el vacío separadas 6 cm de distancia. Determinar el valor del campo magnético generado en un punto situado en medio de ambas corrientes, si: a) I1 e I2 tienen el mismo sentido. b) I1 e I2 no tienen el mismo sentido.

Solución Datos I1 = 30 A I2 = 60 A d1 = d2 = 6 cm / 2 = 3 cm = 0.03 m

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Resolución Para calcular el campo magnético en el punto medio situado entre ambas corrientes deberemos aplicar el principio de superposición. Esto implica que en primer lugar hay que determinar el campo magnético creado por cada una de las corrientes en dicho punto medio. Utilizando la expresión del campo generado por una corriente rectilínea estudiada en el apartado de la ley de Biot-Savart:

Si las corrientes tienen el mismo sentido, el campo B→1y B→2 tendrán sentidos opuestos.

Puedes

comprobarlo

utilizando

la

regla

de

la

mano

derecha.

Imagen: Utilización de la técnica de la Mano derecha

Fuente: https://www.fisicalab.com/sites/all/files/contenidos/magnetismo/Ej1557_0.png Esto implica que, al tratarse de vectores, el módulo del campo magnético en dicho punto es la resta del mayor módulo y del menor y su sentido será el del mayor de los dos.

Cuestión b) Si las corrientes tienen distinto sentido, el campo B→1y B→2 tendrán el mismo sentido.

Puedes comprobarlo utilizando la regla de la mano derecha.

imagen: Utilización de la técnica de la Mano derecha Fuente: https://www.fisicalab.com/sites/all/files/contenidos/magnetismo/Ej1557_1_1.png

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Esto implica que, al tratarse de vectores, el módulo del campo magnético en dicho punto es la suma

de

ambos

módulos

y

su

sentido

será

el

de

cualquiera

de

los

dos.

3.11.2 Ejercicio 2 Una espira de radio R = 5 cm por la que circula una corriente eléctrica en sentido horario de 30 A se encuentra situada en el plano de la pantalla. ¿Cuál es el campo magnético en el centro de la espira? ¿Qué cara de la espira estaríamos viendo?

Solución Datos R = 5 cm = 5 · 10-2 m I = 30 A Resolución Si aplicamos la expresión para calcular el campo magnético creado por una espira en su centro, obtenemos que: B=μ0·I2·R⇒B=4·π·10-7·302·5·10-2⇒B=3.77·10-4 T Si imaginamos una espira y aplicamos la regla de la mano derecha, es decir, orientamos el pulgar de nuestra mano derecha apuntando en el sentido en el que avanzan las agujas del reloj (sentido horario) nos daremos cuenta que el resto de dedos muestran que la líneas de campo entran hacia adentro de la pantalla. Eso quiere decir que estaremos viendo la cara sur de la espira.

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Capítulo IV 4.1 Ley de Ampere Por: Natalie González Según:

solar-energía.net,

La

ley

de ampere-Maxwell

o

ley

de

ampere

generalizada es la misma ley corregida por James Clerck Maxwell que introdujo la corriente de desplazamiento, creando una versión generalizada de la ley e incorporándola a las ecuaciones de Maxwell.

Es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica clásica. Esta ley fué formulada por André Marie Ampere en 1826. Dicha ley establece que la circulación del campo magnético de corrientes constantes a lo largo de cualquier circuito cerrado es proporcional a la suma de las fuerzas de las corrientes que atraviesan la superficie del circuito. Si se utiliza corriente continua, el campo magnético es continuo, y si se utiliza corriente alterna, el campo magnético es alterno.

La ley de ampere se puede representar con la siguiente ecuación:

En esta fórmula para calcular el campo magnético, la integral representa la circulación de las líneas de campo a lo largo de una trayectoria cerrada, y: •

μ0 es la permeabilidad del vacío

•

dl es un vector tangente a la trayectoria elegida en cada punto

•

IT es la intensidad de corriente neta que atraviesa la superficie delimitada por la trayectoria, y será positiva o negativa según el sentido con el que atraviese a la superficie.

Ejemplo de la ley de ampere: EL ELECTROIMÁN

Un electroimán es un tipo de imán que se activa cuando circula una corriente eléctrica por él. Habitualmente, los electroimanes están formados por un gran número de espiras de alambre muy próximas entre sí.

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Si los extremos de este alambre están conectados a una diferencia de potencial, circula la corriente eléctrica por él y se genera un campo magnético.

Este campo magnético es equivalente a la suma de los campos magnéticos de cada espira y se puede calcular aplicando la ley de Ampère.

Imagen: Campo magnético Fuente: ¿Qué es un electroimán y para qué sirve? | Comercial Méndez - Comercial Mendez equipamiento de motores S.L. B45060571

Fuerza de atracción entre conductores con corriente eléctrica: Dos conductores se influyen entre sí. Las corrientes eléctricas paralelas y rectificadas se atraen, las corrientes paralelas y opuestas se repelen.

Esto se puede entender en términos de la fuerza de Lorentz: la corriente en un cable genera un campo magnético que, debido a la ley de Lorentz, produce una fuerza sobre las cargas en movimiento en el otro cable y, por lo tanto, ambos cables sienten una fuerza mutua.

Imagen: Fuerza entre cargas Fuente:Cristina García Pedroza: LEY DE AMPERE (cristinapedroza.blogspot.com)

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4.2. Ley de Faraday Por: Natalie Gonzalez Según Solar-energía.net, La ley de faraday o ley de inducción magnética, indica que la tensión inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la velocidad con que varía el flujo magnético que cruza una superficie cualquiera con el circuito como borde.

La ley lleva el nombre del físico y químico que la desarrolló, Michael Faraday.

En su desarrollo, Michael Faraday se basó en el principio de conservación de la energía.

La hipótesis de Faraday era que si el flujo una corriente eléctrica podría generar un campo magnético, también sería posible que el campo magnético pudiera producir una corriente eléctrica.

Fórmula de la inducción de faraday: La siguiente fórmula define la relación entre la variación del flujo magnético que atraviesa una superficie S, que está cerrada por el contorno C y el campo eléctrico a lo largo del mismo contorno:

Donde •

E representa el campo eléctrico.

•

B es la densidad de flujo magnético.

•

dl es un elemento infinitesimal del contorno C.

•

dA es el elemento diferencial de la superficie S.

Con la regla de la mano derecha podemos saber las direcciones de los contornos C y de dA. En el caso de una bobina inductora con N vueltas del hilo eléctrico hace N vueltas tenemos la siguiente fórmula:

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Donde •

ε es la fuerza electromotriz (fem) inducida

•

dΦ / dt es la tasa de cambio a lo largo del tiempo del flujo magnético Φ.

El signo negativo de la fórmula y la dirección de la fuerza electromotriz fueron introducidos por la ley de Lenz.

La ley de inducción de Faraday fue la última ley en añadirse a las ecuaciones de Maxwell.

Ejemplos de aplicaciones de la ley de faraday en la vida cotidiana: 1.1 Generador Eléctrico: Los generadores eléctricos convierten una energía cinética rotacional en electricidad haciendo girar un imán llamado rotor. El rotor gira alrededor de unas bobinas fijas generando un campo magnético cambiante que induce una corriente eléctrica.

Dependiendo de la configuración, el generador de corriente puede ser de corriente continua, alterna o trifásica.

Imagen: Generador Eléctrico Fuente:Ley de Faraday: fórmula de la ley de inducción (solar-energia.net)

3.3 Ley de Oersted Por José Alejandro Caballeros Torres En 1820 Hans Christian Oersted, realizó un experimento crucial en la historia de la Física, ya que con él se demostró la unión entre electricidad y magnetismo.

El experimento de Oersted fue muy sencillo: colocó una aguja imantada próxima a un conductor por el que circulaba una corriente eléctrica. Increíblemente la aguja se desvió evidenciando la presencia de un campo magnético. La conclusión era bastante

sencilla:

las

corrientes

eléctricas

generan

campos

magnéticos,

demostrándose de esta manera la relación entre corrientes eléctricas y campos magnéticos.

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El valor del campo magnético (B) creado por un hilo por el que circula una corriente de intensidad I en un punto situado a una distancia r, viene dado por la ley de BiotSavart:

Las líneas del campo magnético son circunferencias concéntricas al hilo y situadas en un plano perpendicular al mismo.

El sentido del vector campo magnético (B) es el del sacacorchos que avanza en el sentido de la corriente o el que marcan los dedos de la mano derecha al cerrarse sobre la palma con el pulgar orientado en el sentido de la corriente.

Imagen de como se mueve los campos magnéticos Fuente: https://fisquiweb.es/Videos/Electromagnetismo/Oersted.htm

Réplica Materiales: Una Aguja 4 imanes Alambre de Cobre Batería de 6 Volts. (imagen de referencia)

Cuando tengamos los materiales de la siguiente forma, podemos conectar la batería al alambre y los imanes se moverán de acuerdo a la corriente en el alambre.

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Foto del experimento de oersted Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=MwfI7BKgQLk

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Taller de Electrónica Digital

Cuarto Grado

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Capítulo I 1.1 Título. – Definición de corriente eléctrica, voltaje y resistencia eléctrica.

Por: Anderson Stuard Hernández Noriega Corriente Eléctrica: Es el flujo de carga eléctrica que recorre un material. También se puede definir como un flujo de partículas cargadas, como electrones o iones, que se mueven a través de un conductor eléctrico o un espacio. Se mide como la tasa neta de flujo de carga eléctrica a través de una superficie o en un volumen de control. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del mismo. Al caudal de corriente (cantidad de carga por unidad de tiempo) se le denomina intensidad de corriente eléctrica (representada comúnmente con la letra I). En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en culombios por segundo (C/s), unidad que se denomina amperio (A). Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

Imagen flujo de corriente Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ce/Voltage_source_with_metallic_c onductor.svg/290px-Voltage_source_with_metallic_conductor.svg.png

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor por el que circula la corriente que se desea medir.

Voltaje: La cantidad de voltios que actúan en un aparato o en un sistema eléctrico. De esta forma, el voltaje, que también es conocido como tensión o diferencia de potencial, es la presión que una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza

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electromotriz ejerce sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado. Así se establece el flujo de una corriente eléctrica.

A mayor diferencia de potencial que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica, mayor es el voltaje existente en el circuito al que corresponde ese conductor.

La diferencia de potencial se mide en voltios (V), al igual que el potencial. La tensión entre dos puntos de un campo eléctrico es igual al trabajo que realiza dicha unidad de carga positiva para transportarla desde el punto A al punto B. Cabe destacar que la tensión es independiente del camino recorrido por la carga, y depende de forma exclusiva del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo.

Imagen de corriente https://concepto.de/wp-content/uploads/2018/10/voltaje1-e1539188753709.jpg Resistencia: Se le denomina resistencia a la oposición al flujo de corriente eléctrica a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega (Ω), en honor al físico alemán Georg Simon Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.

Para un conductor de tipo cable, la resistencia está dada por la siguiente fórmula: R=p*ℓ/S Donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material, ℓ es la longitud del cable y S el área de la sección transversal del mismo.

La resistencia de un conductor depende directamente de dicho coeficiente, además es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal).

Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual con la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición, en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un óhmetro. Además, su magnitud recíproca es la conductancia, medida en Siemens.

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Por otro lado, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en que atraviesa dicha resistencia, así: Ｒ=V/I Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.

También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a su resistencia" Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductores. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.

Imagen de resistencia Fuente :https://www.ingmecafenix.com/wpcontent/uploads/2017/03/Resistencia.jpg

1.2. Título. – Materiales eléctricos Por: Anderson Stuard Hernández Noriega Son aquellos materiales que poseen más electrones libres en su estructura atómica, siendo aptos para conducir la corriente eléctrica.

Un objeto hecho de un material conductor permitirá que se transfiera una carga a través de toda la superficie del objeto. Si la carga se transfiere al objeto en un lugar determinado, esta se distribuye rápidamente a través de toda la superficie del objeto.

La distribución de la carga es el resultado del movimiento de electrones.

Los materiales conductores permiten que los electrones sean transportados de partícula a partícula, ya que un objeto cargado siempre va a distribuir su carga hasta que las fuerzas de repulsión globales entre electrones en exceso se reduzcan al mínimo. De este modo, si un conductor cargado es tocado a otro objeto, el conductor puede incluso transferir su carga a ese objeto.

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La transferencia de carga entre los objetos se produce más fácilmente si el segundo objeto está hecho de un material conductor.

Ejemplo: Oro, plata y cobre.

Imagen de cables Fuente: https://1.bp.blogspot.com/-WSbKoAWjbd8/Xegzp113gI/AAAAAAAAD4Y/_37wnE10hhcAdqES0PSVWhG4HQU4t0TQCLcBGAsYHQ/s320/oro.jpg

1.2.1 Subtítulo – Conductores Por: Anderson Stuard Hernández Noriega Es un material que ofrece poca resistencia al movimiento de la carga eléctrica.

Sus átomos se caracterizan por tener pocos electrones en su capa de valencia, por lo que no se necesita mucha energía para que estos salten de un átomo a otro.

Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro, la plata y el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua del mar).

Para el transporte de energía eléctrica, se puede usar el aluminio, metal que, si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60 % de la del cobre, es sin embargo un material tres veces más ligero, por lo que su empleo está más indicado en líneas aéreas que en la transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión. A diferencia de lo que mucha gente cree, el oro es levemente peor conductor que el cobre; sin embargo, se utiliza en bornes de baterías y conectores eléctricos debido a su durabilidad y “resistencia” a la corrosión.

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La

conductividad

eléctrica

del

cobre

puro

fue

adoptada

por

la

Comisión

Electrotécnica Internacional en 1913 como la referencia estándar para esta magnitud, estableciendo el International Annealed Copper Standard (Estándar Internacional del Cobre Recocido) o IACS. Según esta definición, la conductividad del cobre recocido medida a 20 °C es igual a 58.0 MS/m. A este valor es a lo que se llama 100 % IACS y la conductividad del resto de los materiales se expresa como un cierto porcentaje de IACS. La mayoría de los metales tienen valores de conductividad inferiores a 100 % IACS pero existen excepciones como la plata o los cobres especiales de muy alta conductividad designados C-103 y C-110

Imagne de conectores Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/74/Stranded_lamp_wire.jpg /220px-Stranded_lamp_wire.jpg

1.2.2 Subtítulo - Conductividad Por : kimberly herrera La conductividad eléctrica es la propiedad de los materiales que cuantifica la facilidad con que las cargas pueden moverse cuando un material es sometido a un campo eléctrico. Depende tanto de las propiedades del material como de sus dimensiones. Cuanto mayor sea el área de la sección transversal y menor la distancia entre los polos, más corriente fluye.

La medición de la conductividad se hace indirectamente midiendo la corriente que se establece en un voltaje dado en condiciones definidas.

Hay que recordar que la conductividad eléctrica depende de la temperatura.

Su unidad de medida es en Siemens por metro [S/m].

Nota: Conductancia (Es el valor inverso de la resistencia)

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Imagen: Conductividad Fuente: https://conceptodefinicion.de/wpcontent/uploads/2017/12/Conductividad2.jpg

1.2.3 Subtítulo - Aislantes(malos conductores) Por: Kimberly Herrera Es un material cuyas cargas eléctricas internas no pueden moverse causando una escasa magnitud de corriente bajo la influencia de un campo eléctrico, a diferencia de los materiales conductores y semiconductores, que conducen fácilmente una corriente eléctrica.

Son los materiales que no permiten a los electrones circular libremente, por lo que hacen imposible el flujo de la corriente eléctrica.

Los aislantes se utilizan para cubrir un elemento conductor de electricidad, así puede resistir el paso de la corriente a través del elemento que alberga y mantenerlo en su desplazamiento.

Su función es evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras Un ejemplo de estos materiales son los polímeros similares al caucho, y la mayoría de plásticos que pueden ser de naturaleza termoestable o termoplástica.

imagen: Aislantes (Malos conductores) Fuente: https://respuestas.tips/wp-content/uploads/2013/08/malos-conductores-deelectricidad.jpg

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1.2.4 Subtítulo - Resistividad Por: Kimberly Herrera La resistividad es una propiedad básica de los materiales que cuantifica la oposición del material al flujo de corriente.

La resistividad describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es.

También podemos decir que es la inversa de la conductividad, es designada por la letra (P) y se mide en ohmios por metro (Ω • m).

Cuanto mayor sea la resistividad, menor la tendencia del elemento de circuito de dejar pasar electrones (o sea, peor conductor es).

•

Algunos valores de resistividad a temperatura ambiente

Imagen: resistividad Fuente: https://encryptedtbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSHN7FDSzeuWLSu4hVcOXfAD4Lqnk9gnKCpTXsbKF6p2Y99M0D20fEtj5npVb0aC0j0vw&usqp=CAU 1.2.5 Subtítulo -Tabla AWG Por: Saulo Vladimir Ixcoy Velasquez Según beyondtech.us, El American Wire Gauge (AWG o también conocida en español como Calibres de Alambre Estadounidense), es un índice de clasificación que específica el diámetro, la resistencia y la medida de los cables eléctricos.

Esta tabla ayuda a los usuarios a conocer la capacidad de transporte de la circunferencia, la solidez, el índice no ferroso, y la conductividad eléctrica utilizando el

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área de la sección transversal del cable como un aspecto de medición.

Imagen: Tabla AWG de diferentes cables, Blog Full Wat Fuente: http://blog.fullwat.com/caidas-de-tension-en-instalaciones/tabla-awg/

1.3 Título. – Conectores Por: Saulo Vladimir Ixcoy Velasquez Según

areatecnologia.com,

los

conectores

eléctricos

sirven

para

hacer

conexiones entre cables eléctricos, o entre algún elemento del circuito. También tenemos los llamados "Terminales Eléctricos" usados para unir un cable con un aparato eléctrico o circuito.

Los conectores eléctricos se componen de cables o alambres, usados para formar un trayecto para la corriente eléctrica, que va dirigida a los pines o entradas de algún dispositivo o circuito.

Estos conectores que se conectan entre sí formando una conexión permanente o una conexión temporal que se puede ensamblar y extraer.

Imagen: conectores con sus diferentes entradas y bases, Fuente: https://imgur.com/mEVIOwh

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Imagen: conectores fijos, Fuente:https://www.areatecnologia.com/electricidad/conectores-electricos.html

Imagen: conectores temporales, consultado el 14 de febrero Fuente: https://www.techdim.com/usb-2-vs-usb-3/

Según techlandia.com/, Hay cinco tipos de conectores: macho, hembra, machohembra, macho-macho y hembra-hembra.

Un conector macho tiene un punto saliente. Esta punta se enchufa dentro del conector hembra. El término macho es dado por el tipo de conector porque su analogía se aproxima a los genitales del hombre.

Los conectores hembras aceptan la punta de un conector macho.

Algunos conectores o cables tienen ambas puntas, esto significa que un extremo tendrá un conector macho y el otro extremo un conector hembra. Puentes conectores machohembra.

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También hay conectores macho-macho. Estos conectores o cables tienen un conector macho en ambos extremos del cable o puente conector.

Los conectores hembra-hembra tienen ambas puntas hembras.

Imagen: conectores macho y hembra, Fuente: https://www.monografias.com/trabajos17/conectores/conectores#conect

Imagen: conectores temporales, Fuente: https://www.sensorespublicos.org/intro-a-circuitos/

1.3.1 Subtítulo - Conectores de corriente Por: Saulo Vladimir Ixcoy Velasquez Según sites.google.com, los conectores eléctricos se utilizan para unir un circuito y formar una trayectoria continua para que fluya la corriente eléctrica, reduciendo drásticamente el tiempo, el esfuerzo y la mano de obra necesarios para fabricar, ensamblar e instalar dispositivos eléctricos y sus componentes.

Conector de corriente AC: Facilita la unión mecánica entre dos dispositivos o el intercambio de corrientes. La fuente de alimentación convierte la línea de la corriente alterna (C.A) de su hogar a la corriente directa (C.C.) necesitada por el ordenador personal.

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Imagen: conectores de corriente alterna y sus enchufes Fuente: https://www.reddit.com/r/brasil/comments/s270jt/pra_quem_quer_tirar_onda_na_loja_de/

Según spiegato.com, Un conector de Corriente Continua es un componente utilizado en muchos dispositivos electrónicos que permite enchufarse a una fuente de alimentación constante.

Imagen: diferentes tipos de conectores de corriente continua, Fuente: https://is.alicdn.com/img/pb/167/440/866/866440167_276.jpg

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1.3.2 Subtítulo - Conectores de audio.

Por: Diego Alejandro Jiménez Morales Según altavoz.online Los cables y conectores de audio son los que se encargan de transportar la señal eléctrica sin interferencias ni ruido hasta nuestro equipo de audio HiFi, home cinema o nuestros altavoces de nuestro PC. Las señales analógicas en audio son aquellas que transportan la información sin codificar. La señal eléctrica analógica de una canción tiene la misma forma de onda que la señal acústica natural. Esto presenta un problema, y es que son vulnerables a interferencias. Por ello, es importante seleccionar unos cables y conectores analógicos de buena calidad.

1.3.2.1 TIPOS DE CONECTORES DE AUDIO ANALÓGICOS

1.3.2.1.1 Conector RCA El conector de audio introducido por Radio Corporation of America en 1940 es uno de los más usados en el audio y vídeo doméstico. El conector RCA es un cable no balanceado, compuesto por una clavija (positivo) rodeada por una anilla metálica (tierra). Al ser no balanceado, no suele usarse para conexiones analógicas profesionales de alta fidelidad, debido al riesgo de sufrir distorsiones.

Imagen: Tipos de conectores de audio Fuente: https://altavoz.online/conectores-audio/

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1.3.2.1.2Conector Jack El conector jack actualmente es el rey del audio analógico. Se usa tanto para conexiones de micrófonos y auriculares como para altavoces.

Imagen: Tipos de conectores de audio Fuente: https://altavoz.online/conectores-audio/ 1.3.2.1.3 Conector Jack de 6.35 mm o de 3.5 mm El primer conector jack que surgió al mercado fue el de 6.35 mm de diámetro.

Actualmente, este conector está reservado a las conexiones de instrumentos musicales y amplificadores, así como algunos micrófonos. Por el contrario, el conector jack de 3.5 mm,

popularizado

como

mini

jack,

podemos

encontrarlo

por

todas

Smartphones, altavoces bluetooth y auriculares llevan este tipo de conector.

Imagen: Tipos de conectores de audio Fuente: https://altavoz.online/conectores-audio/

partes.

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1.3.2.1.4Conector Jack estéreo Podemos encontrar el conector jack tanto en su versión balanceada como no balanceada. La balanceada, al disponer de 3 hilos, puede ser usada como conector estéreo por ejemplo para tus altavoces de PC.

Imagen: Tipos de conectores de audio Fuente: https://altavoz.online/conectores-audio/

1.3.2.1.4 Conector XLR- conector profesional de audio El conector XLR o Canon es el más usado para conexiones balanceadas de audio profesional. Suelen conectarse con este tipo de cables o micrófonos de cierta calidad, mesas de mezclas y altavoces activos de gama alta. La gran ventaja de este tipo de conector es su robustez. Si odias los falsos contactos y las conexiones que se desconectan con solo mirarlas, el conector XLR te dará lo que necesitas.

Imagen: Tipos de conectores de audio Fuente: https://altavoz.online/conectores-audio/

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1.3.2.1.5 Conector DIN para audio De origen alemán, fue uno de los primeros conectores estandarizados y utilizados para la transmisión de señales analógicas. Son conectores circulares, y podemos encontrarlos con una gran variedad de configuraciones de pines (desde 3 hasta 8). Un tipo de altavoces DIN, conocidos popularmente como punto/raya, se usaban en equipos HiFi antiguos. En un conector punto raya, la polaridad es la siguiente: el punto suele usarse como positivo, mientras que la raya se usa como negativo o tierra. Actualmente en desuso.

Imagen: Tipos de conectores de audio Fuente: https://altavoz.online/conectores-audio/ 1.3.2.1.6Conector Speakon Está sustituyendo al cable jack debido a que el Speakon incorpora un sistema de bloqueo que impide desconexiones accidentales, dotando al sistema de audio de mayor robustez. Podemos encontrarlo en 2, 4 y 8 polos, dependiendo del número de vias de nuestro sistema de altavoces.

Imagen: Tipos de conectores de audio Fuente: https://altavoz.online/conectores-audio/

1.3.2.1.7 Conector de audio óptico Toslink El conector TOSLINK responde a la necesidad de Toshiba de crear conexiones ópticas en sustitución de las comúnmente usadas eléctricas.

Usado en algunas aplicaciones de audio doméstico, como por ejemplo la conexión de reproductores CD y DVD, supone algunas ventajas frente a la conexión eléctrica. Su principal punto fuerte es que la conexión óptica es inmune a las interferencias, por lo que es perfecta para conexiones de larga distancia.

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Imagen: Tipos de conectores de audio Fuente: https://altavoz.online/conectores-audio/

1.3.2.2. TIPOS DE CONECTORES DE AUDIO DIGITAL 1.3.2.2.1Conector MIDI Son conexiones usadas para la comunicación entre dispositivos, aplicada muchas veces al audio. Llegando a tasas de velocidad de transmisión realmente altas.

Imagen: Tipos de conectores de audio Fuente: https://altavoz.online/conectores-audio/

1.3.2.2.2 Conector USB Se encuentran por todas partes. Y sí, también pueden usarse para las conexiones digitales de equipos de audio. Los conectores USB constan de 4 pines, los dos exteriores se encargan de transportar una tensión de alimentación, mientras que los dos centrales transportan los datos codificados en binario.

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Imagen: Tipos de conectores de audio Fuente: https://altavoz.online/conectores-audio/

1.3.3 Subtítulo - Conectores de video Por: Diego Alejandro Jiménez Morales Según Inforrmatica moderna Es una interfase de diversas formas físicas y características electrónicas, que permiten la transmisión de señales gráficas (analógicas o digitales) desde el ordenador hacia los dispositivos de despliegue.

1.3.3.1 TIPOS DE CONECTORES DE VIDEO ANALÓGICO 1.3.3.1.1Conector S-Video También llamado Separate-Video, S-VHS, o MiniDIN4. Este tipo de conector proporciona una calidad de imagen un poco mejor que el video compuesto RCA, normalmente 576i. Se suele utilizar en sistemas de video VHS, videocámaras de cinta y consolas, aunque actualmente este tipo de conector tiende a desaparecer.

Imagen: Conectores de video, consultado el 15 de febrero Fuente:http://www.trabajosocial.unlp.edu.ar/uploads/docs/tiposconexionesav.pdf 1.3.3.1.2 Conector Video Componente Utiliza tres conectores de tipo RCA, verde, azul y rojo. Cada uno lleva un tipo de información, el verde lleva el brillo, mientras que el rojo y el azul llevan la crominancia.

Este tipo de conector transmite video en alta definición hasta en resoluciones de 1080p sin señal de audio.

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Imagen: Conectores de video, consultado el 15 de febrero Fuente:http://www.trabajosocial.unlp.edu.ar/uploads/docs/tiposconexionesav.pdf

1.3.3.1.3 Conector VGA Es el tipo de conexión más utilizada en los monitores de PC de cualquier tipo, también la utilizan algunos televisores o proyectores. Es un conector de 15 pines que se diseñó en 1987 y durante años ha sido el estándar en lo que se refiere a hardware gráfico de cualquier tipo, hasta la llegada de la señal de video digital, pues soporta resoluciones hasta de 1080p. Existe también una versión Mini-VGA, que se utiliza en algunos ordenadores portátiles, su función es la misma.

Imagen: Conectores de video, consultado el 15 de febrero Fuente:http://www.trabajosocial.unlp.edu.ar/uploads/docs/tiposconexionesav.pdf

1.3.3.1.4 Conector Video Compuesto Usa un cable con un conector RCA de color amarillo habitualmente (para diferenciarlo de otros cables RCA). El mismo cable lleva la señal de video completa (incluyendo luminancia y crominancia). Actualmente es uno de los tipos de conectores que “peor” calidad de imagen tiene, pues soporta una resolución de 480i.

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Imagen: Conectores de video, consultado el 15 de febrero Fuente:http://www.trabajosocial.unlp.edu.ar/uploads/docs/tiposconexionesav.pdf

1.3.3.1.5 Conector SCART o Euro-Conector Conecta dos dispositivos, por ejemplo un televisor y un DVD, mediante un sólo cable, que transmite tanto video, como audio estéreo. Lo que permite enviar y recibir información. Este tipo de conector es común en equipos europeos, aunque solo soporte una resolución de 576p.

Imagen: Conectores de video, consultado el 15 de febrero Fuente:http://www.trabajosocial.unlp.edu.ar/uploads/docs/tiposconexionesav.pdf 1.3.3.1.6 Conector Coaxial RF Es el clásico cable de antena, pero también puede ser usado para transmitir una señal de video y audio estéreo, llevando las dos señales moduladas en una señal de radiofrecuencia.

Imagen: Conectores de video, consultado el 15 de febrero Fuente:http://www.trabajosocial.unlp.edu.ar/uploads/docs/tiposconexionesav.pdf

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1.3.3.2 TIPOS DE CONECTORES DE VIDEO DIGITAL 1.3.3.2.1 Conector DVI Transmite una señal de video digital en alta definición, se utiliza sobre todo para conectar monitores de pantalla plana con la tarjeta gráfica de un computador. Es compatible con la señal VGA, pudiendo tener un mismo cable un conector DVI por un lado y por el otro un VGA, o utilizando un adaptador en caso de necesitarlo.

Imagen: Conectores de video Fuente:http://www.trabajosocial.unlp.edu.ar/uploads/docs/tiposconexionesav.pdf

1.3.3.2.2 Conector FireWire o iLink Se trata de una tecnología desarrollada por Apple para la entrada y salida de datos en serie a alta velocidad (alcanza los 400 megabits por segundo de una manera bastante estable). Se utiliza para transferir todo tipo de datos, pero es muy utilizada para dispositivos multimedia como videocámaras.

Imagen: Conectores de video Fuente:http://www.trabajosocial.unlp.edu.ar/uploads/docs/tiposconexionesav.pdf

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1.3.3.2.3 Conector SDI y HD-SDI Es poco utilizado para uso doméstico, pero se trata de un estándar reconocido a nivel profesional. Existen dos versiones, single-link y dual-link. Su versión estándar soporta resoluciones de hasta 576p. Su versión HD-SDI soporta hasta 720p y las versiones dual-link soportan hasta 4K. Su principal característica es transmitir señales de video digital sin comprimir en una transmisión en serie.

Imagen: Conectores de video, consultado el 15 de febrero Fuente:http://www.trabajosocial.unlp.edu.ar/uploads/docs/tiposconexionesav.pdf

1.3.3.2.4 Conector HDMI Es el más utilizado por televisiones de LED y Plasma o proyectores que admitan imagen en alta definición. Es el equivalente a una conexión DVI pero con audio en alta definición incluido. Existen cables de DVI a HDMI, muy útiles para conectar un ordenador a un televisor de pantalla plana, teniendo en cuenta que para transmitir audio necesitaremos un cable aparte. Cualquier conexión de HDMI a otro tipo de conector perderá el audio en la transformación.

Imagen: Conectores de video, consultado el 15 de febrero Fuente:http://www.trabajosocial.unlp.edu.ar/uploads/docs/tiposconexionesav.pdf

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1.3.3.2.5 Conector DiplayPort Es un conector muy similar al HDMI en sus características técnicas, pero libre de licencias por lo que se suele incluir en algunas tarjetas gráficas, aunque es raro verlo en televisores. Su principal inconveniente es la incompatibilidad con DVI y HDMI.

Imágenes: Conectores de video, consultado el 15 de febrero Fuente:http://www.trabajosocial.unlp.edu.ar/uploads/docs/tiposconexionesav.pdf

1.3.4 Subtítulo - Conectores de datos Por: Diego Alejandro Jiménez Morales SegúnProfecionales reviewlos conectores de datos son elementos muy importantes que encontramos en la placa base y en la misma caja del ordenador.

1.3.4.1 TIPOS DE CONECTORES DE DATOS 1.3.4.1.1 Conector Molex sale de la fuente de alimentación para conectar unidades IDE SATA, como son los discos duros más antiguos o alguna unidad DVD-ROM. Veréis que tienen un macho y una hembra, pero en ambos veremos 4 cables: uno rojo, uno amarillo y dos negros.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

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1.3.4.1.2 Conector SATA cable que ha venido a sustituir el Molex para el caso de las unidades anteriormente mencionadas. Es negro, es más fino y tiene 5 cables: uno naranja, uno rojo, uno amarillo y dos negros.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/ 1.3.4.1.3 Conector PCle la tarjeta gráfica se conectaba a su ranura PCI-Express de la placa base y nos olvidábamos de ella. Ahora, hay que dar un paso adicional: conectarla a la fuente de alimentación mediante el cable PCIe.

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1.3.4.1.4 Conector ATX o ATX2 Se conecta a la placa base y sirve para suministrar energía en el circuito, es decir, para conectar la fuente de alimentación con la placa base.

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1.3.4.1.5 Conector EPS sirve para proporcionar 12 voltios opcionales para servidores o workstations, así que no los encontraréis en los PCs convencionales de hace muchos años, pero ya es un estándar habitual en las nuevas plataformas, es más, en los nuevas placas base X570 tenemos hasta 8 conectores EPS de 8 pines.

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1.3.4.1.6 Conector Socket Se suele conectar accionando una especie de palanca que lo libera, se coloca el procesador y luego se vuelve a accionar la palanca para bloquearlo sin que se mueva.

Lo metemos para que lo vayáis conociendo esta zona tan particular de nuestro ordenador.

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Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

1.3.4.1.7Conector Slot o ranura RAM Dependiendo de la placa base, tendremos más o menos slots. Como mínimo, suelen haber 2 slots y el estándar es 4. Cada slot tiene 2 pestañas, deberemos abrirlas antes de colocar nuestra memoria RAM. Una vez colocadas, tendremos que cerrarlas para bloquearlas.

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1.3.4.1.8 Conector de Ventilación Estos son los puertos en los que tendremos que conectar nuestros ventiladores. En el CPU_FAN se conecta el disipador, en los demás suelen ir los ventiladores de la caja.

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Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/ 1.3.4.1.9 Conector PCI-Express Es la que alberga la tarjeta gráfica, la tarjeta de sonido, un disco duro o cualquier tarjeta de expansión.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

1.3.4.1.10 Conector Slot M.2 Este conector PC es uno de los más novedosos porque sirve para conectar los nuevos discos duros SSD M.2. Las placas antiguas no lo incorporan, pero casi todas las nuevas sí.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

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1.3.4.1.11 Conector Altavoz y Micrófono Para poder disfrutar del Jack 3.5mm y del puerto micrófono que nos ofrecen las torres en su parte frontal, existe un conector PC para el audio frontal. Este conector es parecido al del USB, faltando 1 pin, pero en un lugar distinto.

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1.3.4.1.12 Conector I/O Por último, nos encontramos con uno de los conectores PC claves para poder encender nuestro PC, resetearlo o para ver cómo trabajan las luces LED de lectura, escritura y encendido. Se trata de 4 pares de conectores que se conectan en cada uno de los pines, teniendo algunos un símbolo de “+” y otro de “-“.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

1.3.4.1.13 Conector USB •

USB 2.0. Es el original de toda la vida, su color es negro standard y tiene una velocidad de 480 Mbps. Empezó a extenderse en los 2000.

•

USB 3.0. Se trata de la evolución del 2.0 en cuanto a velocidad, ya que su velocidad es de 5 Gbps. En su caso, comenzó a comercializarse en 2008. Sus puertos suelen ser azules o verdes claros.

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USB 3.1. Supera al 3.0 doblando su velocidad: 10 Gbps. Se empezó a estandarizar con la llegada del USB tipo C. Surgió en 2013.

•

USB 3.2. Es la última versión de USB que existe en la actualidad y doblega al 3.1 con una velocidad de 20 Gbps. Salió al mercado en 2017.

•

USB 4.0: llegará en 2020 y tendrá diversas novedades.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

1.3.4.1.14 Conector Thunderbolt Su objetivo era transferir datos con cables con fibra óptica. Se vendía como el producto que necesitaban los ingenieros o diseñadores porque solían necesitar una conexión con mucha potencia, ya fuese para discos duros externos, monitores, etc.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

1.3.4.1.15 Conector Firewire Se trata de un puerto USB que sirve para transmitir audio y video, siendo muy utilizado por profesionales de la edición de vídeo o audio.

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Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/ 1.3.4.1.16 Conector AT Keyboard y PS/2 Son dos conectores que se idearon para los periféricos, concretamente para el ratón (PS/2) y para el teclado (AT). Ya no se usan porque estos dos periféricos se conectan por USB, pero muchas placas base lo siguen incluyendo.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

1.3.4.1.17 Conectores de audio Es la controladora de audio que llevan incorporada, prácticamente, todas las placas.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

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1.3.4.1.18 Conector VGA Este conector está en vías de extinción por culpa de la aparición del HDMI, pero siempre lo vemos en todas las placas base. Se trata de un puerto de salida de vídeo que utilizamos para conectar el monitor al PC. Gracias a este puerto podemos ver todo lo que pasa en el ordenador.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/ 1.3.4.1.19 Conector DVI Pues bien, actualmente se utiliza para conectar monitores que actúen de segunda pantalla o para aprovechar los Hercios de un monitor gaming que tengamos, como pasa con los de 144 Hz, cosa que no es posible hacer con un simple HDMI o un cable VGA.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

1.3.4.1.20 Conector HDMI Se trata del puerto que más se utiliza hoy para conectar nuestro monitor a la placa base. Nació por la aparición de la resolución HD (1280 x 720) y Full-HD (1920 x 1080), pero también con el objetivo de reunir en un solo conector el audio y el vídeo.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

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1.3.4.1.21Conector DisplayPort Lo encontraremos, salvo excepción, en la tarjeta gráfica y se trata de un puerto por el que el fabricante no tendrá que pagar ninguna tasa por utilizarlo, debido a que es gratis. Por otro lado, soporta hasta la resolución 2560 x 1600 y es muy usado para segundos monitores.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

1.3.4.1.22 Conector RJ45 Sin duda, se trata de uno de los más conocidos por todo el mundo, debido a que se trata del puerto Ethernet. En este puerto conectamos (vulgarmente dicho) el cable del internet que sale de nuestro router.

Imágenes: Tipos de conectores de datos Fuente: https://www.profesionalreview.com/conectores-pc/

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Capítulo II 2.1 Título. – Tipos de interruptores Por: Katherine Leal Según. adena 88.com Un interruptor es un dispositivo cuyo objetivo es desviar o interrumpir la conexión eléctrica ya sea tan simple como un apagado o encendido de luz como de un complicado selector de transferencias automático. Típicamente tienen uno o más pares de contactos que pueden estar cerrados (los cables internos están conectados, permitiendo un flujo eléctrico) o abiertos (los cables están separados, sin un flujo eléctrico), contactos.

2.1.2 Subtítulo - interruptor de acción permanente Por: Katherine Leal Según prezi.com Los interruptores de acción permanente son aquellos que mantienen la pulsación continua, y permite que circule la corriente por tiempo establecido a diferencia de los switch de acción momentánea los cuales hay que mantenerlos pulsados para que circule la corriente

Imagen de Interruptor permanente Fuente: https://gruporp.es/970-interruptor-general-automatico-hager-mz225v-limitadorsobretensiones-permanente-2p-25a.html

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2.1.2 Subtítulo - Interruptor de acción momentánea Por: Katherine Leal Según cienciadehoy.com Los interruptores de acción momentánea activan y desactivan un proceso cuando se aplica la fuerza y luego se elimina. la fuerza aplicada hace que el circuito se cierre y la fuerza eliminada vuelve a estar abierto, en su posición habitual. Los ejemplos más comunes son timbres, bocinas de coches y punteros láser.

El desencadenante de los interruptores de acción momentánea suele ser un botón, pero el método de operación podría ser una tecla, deslizar o alternar. Los interruptores pueden diseñarse para indicar esta acción momentánea mediante una luz o un sonido.

Imagen de interruptor momentáneo fuente https://www.amazon.com/-/es/Longdex-interruptores-interruptormoment%C3%A1neo-V-156-1C25/dp/B07MML3Q1M

2.1.3 Subtítulo - Interruptor de acción controlada Por: Katherine Leal Según energie-shop.es Es un dispositivo magneto térmica, instalada después del contador eléctrico (contador de luz), que sirve para cortar el suministro eléctrico cuando la potencia eléctrica consumida supera la potencia eléctrica controlada

Imagen de interruptor 3- way

fuente https://es.wikipedia.org/wiki/Interruptor

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2.2 Simbología y Nomenclatura electrónica Por: Stefany Lemus.

2.2.1 Cables/Conductores eléctricos Según factor.mx dice que Tienen la cualidad de tener poca resistencia eléctrica y su finalidad es la creación de circuitos gracias a la distribución de corriente eléctrica.

Símbolo

Descripción

Cable

Cruce de cables sin conexión

Cruce de cables con conexión

Cruce de cables con conexión

Tierra

imágenes: todas las que aparecen en esta tabla de conductores eléctricos. fuente:https://www.factor.mx/portal/base-de-conocimiento/simbologiaelectronica/#:~:text=

2.2.2 Interruptores/Pulsadores Según factor.mx dice que están encargados de establecer o interrumpir la corriente eléctrica de un circuito.

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Símbolo

Descripción

Interruptor abierto e interruptor cerrado

Pulsador cerrado y pulsador abierto

Interruptor de movimiento(contiene mercurio)

imágenes: todas las que aparecen en esta tabla de interruptores. fuente:https://www.factor.mx/portal/base-de-conocimiento/simbologiaelectronica/#:~:text=

2.2.3 Resistencias Según factor.mx dice que ofrecen resistencia al paso de la corriente eléctrica y tienen un valor determinado medido en ohmios, representado por el símbolo griego Omega.

Símbolo

Descripción

Resistencia

Potenciómetro

Resistencia ajustable

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Fotoresistor

imágenes: todas las que aparecen en esta tabla de resistores. fuente:https://www.factor.mx/portal/base-de-conocimiento/simbologiaelectronica/#:~:text=

2.2.4 Iluminación Según factor.mx dice que son elementos que aprovechan el paso de corriente eléctrica para la emisión de señales luminosas.

Símbolo

Descripción

Bombilla símbolo genérico

Bombilla incandescente

Lampara de neon

Indicador luminoso

Diodo LED

imágenes: todas las que aparecen en esta tabla de iluminación. fuente:https://www.factor.mx/portal/base-de-conocimiento/simbologiaelectronica/#:~:text=

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2.2.5 Transformadores Según factor.mx dice que contiene dos o más bobinas y por inducción magnética se disminuye la corriente eléctrica. Mientras el Autotransformador contiene una bobina.

Símbolo

Descripción

Transformador con núcleo de aire

transformador de paso bajo

Autotransformador

imágenes: todas las que aparecen en esta tabla de transformadores. fuente:https://www.factor.mx/portal/base-de-conocimiento/simbologiaelectronica/#:~:text=

2.2.6 Motores Según factor.mx dice que es la interacción de bobinas o imanes para la transformación de energía eléctrica a mecánica y viceversa.

Símbolo

Descripción

Símbolo motor genérico

Motor de dos velocidades

Motor de corriente alterna

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Símbolo de motor CC o DC

Motor lineal

Motor paso a paso o servomotor

Representación de motor que igualmente o se puede usar como generador

Motor trifasico

imágenes: todas las que aparecen en esta tabla de motores. fuente:https://www.factor.mx/portal/base-de-conocimiento/simbologiaelectronica/#:~:text=

2.2.7 Condensadores o capacitores Según factor.mx dice que almacena carga eléctrica que posteriormente es liberada, son creados de dos o más superficies conductoras que son separadas por un dieléctrico (material con baja conductividad eléctrica)

Símbolo

Descripción

Símbolo genérico de condensado

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Condensador electrolítico

Condensador de armadura

Condensador de alimentación

Condensador variable

Condensador ajustable

imágenes: todas las que aparecen en esta tabla de condensadores. fuente:https://www.factor.mx/portal/base-de-conocimiento/simbologiaelectronica/#:~:text=

2.2.8 Fuente de energía Según factor.mx dice que es el proveedor de la corriente eléctrica para el circuito.

Símbolo

Descripción

Símbolo genérico de generador

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Generador de corriente alterna

Generador de CC (corriente continua)

Célula fotovoltaica

Puede usarse como motor o generador

Símbolo genérico de pila eléctrica

imágenes: todas las que aparecen en esta tabla de Fuentes de energía. fuente:https://www.factor.mx/portal/base-de-conocimiento/simbologiaelectronica/#:~:text=

2.3 Dispositivos Pasivos Por Stefany Lemus.

Según Xunta.gal Dice que tienen solo dos terminales y por ellos pasa una sola corriente eléctrica. No pueden actuar sobre el circuito amplificando o modificando la corriente que pasa por él. Entre ellos destacan: los resistores, los condensadores, las bobinas y los diodos.

2.3.1 Resistores

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Según Xunta.gal Dice que su misión es la de "repartir" adecuadamente las tensiones y las corrientes que necesitan los demás componentes para funcionar.

Son los

componentes que con más frecuencia se ven en los circuitos electrónicos. Son pequeños cilindros fabricados de diversos materiales.

imagen: diferentes Resistores fuente:https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947 843/contido/61_elementos_pasivos.html

2.3.2 Condensadores Según Xunta.gal Dice que son dispositivos capaces de almacenar carga eléctrica que más tarde puede usarse para establecer una corriente, mientras el condensador se descarga. Están formados por dos placas metálicas paralelas muy próximas entre sí y separadas por un material aislante. Todo esto envuelto en un material plástico o cerámico.

imagen: tipos de condensadores fuente:https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947 843/contido/61_elementos_pasivos.html

2.3.3 Bobinas Según Xunta.gal Dice que también llamadas inductores, las bobinas consisten tan solo en un hilo de cobre enrollado. Cuando la corriente eléctrica pasa por una bobina, ésta crea un campo magnético que se opone a que la intensidad de corriente que la atraviesa cambie bruscamente

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una aplicación en los circuitos seria: •

"Suaviza" los cambios bruscos de intensidad de corriente.

imagen: bobinas fuente:https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947 843/contido/61_elementos_pasivos.html

2.3.4 Diodos Según Xunta.gal Dice que son componentes fabricados con un minúsculo cristal de material semiconductor montado sobre un pequeño tubo de vidrio o plástico.

Su característica principal es que solo permiten el paso de la corriente eléctrica en un sentido.

imagen: tipos de diodos fuente:https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947 843/contido/61_elementos_pasivos.html

2.3.1.1 Resistencias: variables, fijas, líneas, exponenciales 2.3.1.1.1 Resistencia Fijas: Según fresno.pntic.mec.es dice que son las que presentan un valor óhmico que no

podemos modificar.

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2.3.1.1.1.1 Bobinados: Están fabricados con hilos metálicos bobinados sobre núcleos cerámicos. Como regla general, se suelen utilizar aleaciones de Níquel.

Podemos distinguir dos subgrupos:

2.3.1.1.1.2 Resistores bobinados de potencia: Son robustos y se utilizan en circuitos de alimentación, como divisores de tensión. Están formados por un soporte de porcelana o aluminio aglomerado, sobre el que se devana el hilo resistivo.

2.3.1.1.1.3 Resistencias de capa de carbón por depósitos: están fabricados en un soporte vidrio sobre el que se deposita una capa de carbón y resina líquida. El valor óhmico lo determina el porcentaje de carbón de la mezcla.

2.3.1.1.1.4 Resistencias de capa metálica: Están fabricados con una capa muy fina de metal (oro, plata, níquel, cromo u óxidos metálicos) depositados sobre un soporte aislante (de vidrio, mica).

2.3.1.1.2 Resistencia variables: Según fresno.pntic.mec.es dice que son las que presentan un valor óhmico que nosotros podemos variar modificando la posición de un contacto deslizante.

2.3.1.1.2.1 Resistencias ajustables: Disponen de tres terminales, dos extremos y uno común, pudiendo variarse la resistencia (hasta su valor máximo), entre el común y cualquiera de los dos extremos. Son de baja potencia nominal.

2.3.1.1.2.2

Resistencia

variable

(potenciómetro): Su estructura es

semejante a la de los resistores ajustables, aunque la disipación de potencia es considerablemente superior. Se utilizan básicamente para el control exterior de circuitos complejos.

Según ieslosalbares.es dice que es una resistencia ajustable o potenciómetro es una resistencia cuyo valor podemos modificar moviendo su eje o cursor. Entre los extremos del potenciómetro el valor siempre es el mismo; pero entre un extremo y el punto intermedio tendremos una resistencia variable desde 0 al valor especificado. Su símbolo es el de la figura adjunta:

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imagen: Potenciómetro y su símbolo Fuentes:http://www.ieslosalbares.es/tecnologia/Electronica4eso/resistencias_variables.h tml

2.3.1.1.3 Resistencia Lineal: Según ecured.cu dice que estos componentes de dos terminales presentan un valor nominal de resistencia constante (determinado por el fabricante), y un comportamiento lineal.

imagen: Tipos de resistencia Fuentes:https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Funisalia.com%2Ftipos-deresistencias-fijas%2F&psig=AOvVaw0e3B3GzOU9t027qlG8fMC&ust=1644961757385000&source=images&cd=vfe&ved=0CAsQjRxqFwoTCJC9h56 WgPYCFQAAAAAdAAAAABAO

2.3.2

Resistencias

Por: Yuri López Según neodenpnp.com La Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones.

2.3.2.1 Resistencia Codigo de colores Por: Yuri López Cuando nos enseñan a calcular el valor de las resistencias electronicas es mediante una banda de colores, estas entan en el cuerpo de las resistencias, estas traen un color para cada banda que indican su voltaje. Cuando se indica una tolerancia, el valor de resistencia debe encontrarse dentro de la gama de la resistencia especificada.

Cualquier cambio significativo en un valor de resistencia fijo generalmente indica un problema.

2.3.2.2 ¿Cómo Calcular el Valor de Una Resistencia?

Por: Yuri López

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Para saber como calcular estas bandas de colores nos tendremos que fijar que tienen 3 bandas seguidas y una mas separada. Se leen las bandas de colores de izquierda a derecha, las primeras 3 marcan su valor y la cuarta nos indica su tolerancia. Es decir, el valor + o - que el valor que puede tener por encima o por debajo del valor que marcan las 3 primeras bandas.

2.3.2.3 Factor de tolerancia Por: Yuri López La tolerancia de unresistor es el valor ohmico que nos dice que tanto puede variar el valor de la resistencia, esta se define como el campo comprendido entre el valor máximo y el mínimo de su valor indicado por el fabricante.

Los valores típicos delas tolerancias son de 5%, 10% y 20%, pero también hay de 0.1%, 0.25%, 0.5%, 1%, 2%, 3% y 4%.

Imagen: bandas de la resistencia.

Fuente:https://www.ecured.cu/Tolerancia_de_una_resistencia_el%C3%A9ctrica#/media /File:Valores_de_resistencia.gif

2.3.2.4 Resistencias de 3 y 4 bandas Por: Yuri López El código de color de la resistencia de 4 bandas es la resistencia más comúnmente utilizada. Similar a la resistencia de 3 bandas, las dos primeras bandas siempre dan los primeros 2 dígitos del valor de resistencia. La tercera banda representa el multiplicador, mientras que la cuarta banda representa la tolerancia.

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Imagen: A: 1ª banda – 1ª cifra significativa B: 2ª banda – 2ª cifra significativa C: 3ª banda – multiplicador D: 4ª banda – tolerancia Fuente: http://www.neodenpnp.com/news/resistor-color-codes-and-chart-for-3-4-5-an24986918.html

2.3.2.5 Potencia.

Por: Yuri López Potencia es la velocidad con que se consume energía y la fórmula es: P = W / T (potencia = energía por unidad de tiempo). Si se consume un Julio en un segundo se dice que se consumió un Watt (Vatio) de potencia. Existen varias fórmulas que nos ayudan a obtener la potencia que se consume en un elemento en particular. Una de las mas conocidas es P = V x I. Donde: •

V es el voltaje entre los terminales del elemento en cuestión e ..

•

I es la corriente que circula por él.

Para el caso de las resistencias, además de fórmula anterior, se pueden utilizar las siguientes fórmulas: •

P = V2/R: Si se conoce el valor de la resistencia y el voltaje entre sus terminales. (aquí no se conoce la corriente)

•

P = I2xR: Si se conoce el valor de la resistencia y la corriente que la atraviesa. (aquí no se conoce la tensión)

2.3.3 Condensadores Por: Yuri López Según canarias.org, es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico.Va a tener una serie de características tales como capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad, que deberemos aprender a distinguir Aquí vemos esquematizado un condensador, con las dos láminas = placas = armaduras, y el dieléctrico entre ellas. En la versión más sencilla del condensador,

no

se

pone

nada

entre

las

armaduras

y

se

con una cierta separación, en cuyo caso se dice que el dieléctrico es el aire.

las

deja

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Imagen: condensador por dentro Fuente: https://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoblog/jgutcor/loscondensadores/#jp-carousel-18

2.3.3.1 Tipos de condesadores Por: Yuri López *Electrolíticos:

Tienen

el

dieléctrico

formado

por

papel

impregnado

en

electrólito.Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µF. *Electrolíticos de tántalo o de gota: Emplean como dieléctrico una finísima película de óxido de tantalio amorfo, que con un menor espesor tiene un poder aislante mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 µF. Su forma de gota les da muchas veces ese nombre. *De poliester metalizado MKT.: Suelen tener capacidades inferiores a 1 µF y tensiones de trabajo a partir de 63v. su estructura: dos láminas de policarbonato recubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. *De poliéster: Son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación algo diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma plana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo comúnmente el nombre de condensadores «de bandera». Su capacidad suele ser como máximo de 470 nF. *De poliéster tubular: Similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal, sin aplastar. *Cerámico de lenteja o de disco: Son los cerámicos más corrientes. Sus valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. En ocasiones llevan sus datos impresos en forma de bandas de color. *Cerámico de tubo: Sus valores de capacidad son del orden de los picofaradios y generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variación de la capacidad con las variaciones de temperatura).

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2.3.3.2 Tolerancia Por: Yuri López Igual que en las resistencias, se refiere al error máximo que puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo.Esta forma de codificación es muy similar a la empleada en las resistencias, en este caso sabiendo que el valor queda expresado en picofaradios (pF).

Imagen: código de condensadores Fuente: https://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoblog/jgutcor/loscondensadores/#:~:text=Tolerancia%3A%20Igual%20que%20en%20las,capacidad%20ind icada%20sobre%20su%20cuerpo.&text=a%20sus%20terminales%20positivo%20y%20negati vo.

2.3.3.3 Parametros importantes Por: Yuri López Capacidad: Indica la capacidad de almacenamiento. Se mide en faradios F. Como un faradio es mucha capacidad se utilizan los submúltiplos mili, micro, nano y pico.

Tensión de perforación del dieléctrico: Indica la tensión máxima que soporta un condensador sin que se destruya el dieléctrico.

Tolerancia: Indica la diferencia máxima entre el valor teórico y valor real de la capacidad del condensador.

La cantidad de carga que puede almacenar un condensador depende de la tensión o voltaje aplicada entre sus armaduras y de sus características constructivas. La relación entre la carga y el voltaje se denomina capacidad y responde a la siguiente expresión: C=Q / V.

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2.3.4 Bobinas Por: Yuri López Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magnético cuando se hace circular por ellas una corriente eléctrica. Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un núcleo de material ferromagnético o al aire. Su unidad de medida es el Henrio (H).

Imagen: bobina Fuente: https://como-funciona.co/una-bobina/

2.3.5 Fusibles Por: Eunice López Según wikipedia.com Es un dispositivo de seguridad utilizado para proteger un circuito eléctrico de un exceso de corriente. Su componente esencial es, habitualmente, un hilo o una banda de metal que se derrite a una determinada temperatura. El fusible está diseñado para que la banda de metal pueda colocarse fácilmente en el circuito eléctrico. Si la corriente del circuito excede un valor predeterminado, el metal fusible se derrite y se rompe o abre el circuito. Los dispositivos utilizados para detonar explosivos también se llaman fusibles.

2.3.5.1 Transformadores Por: Eunice López Dispositivo eléctrico que consta de una bobina de cable situada junto a una o varias bobinas más, y que se utiliza para unir dos o más circuitos de corrientealterna (CA) aprovechando el efecto de inducción entre las bobinas. La bobina conectada a la fuente de energía se llama bobina primaria. Las demás bobinas reciben el nombre de bobinas secundarias. Un transformador cuyo voltaje secundario sea superior al primario se llama transformador elevador. Si el voltaje secundario es inferior al primario este dispositivo recibe el nombre de transformador reductor.

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2.3.6 Transformadores: Tipos Por: Eunice López − Transformador trifásico: El transformador trifásico tiene tres fases y está formado por 6 embobinados: tres de alta y tres de baja. − Transformador bifásico: El transformador bifásico tiene dos fases y un neutro, por lo que cuentan con 4 embobinados: dos de alta y dos de baja. Es común encontrarlos en instalaciones comerciales o en aplicaciones especiales. − Trasnformador de pulso: es un tipo especial de transformador con respuesta rápida

destinado a funcionar en régimen de pulsos. − Transformador de alimentación: pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. − Transformador con diodo dividido; Es un tipo de tranformador de línea que incorpora el diodo rectificador para proporcionar la tensión continua de MAT directa al tubo.

Imagen: componentes eléctricos Fuente: https://www.monografias.com/trabajos16/componenteselectronicos/componentes-electronicos

2.3.7 Cristal oscilador Por: Eunice López Según areactecnologia.com Los osciladores de cristal proporcionan el ritmo del reloj para los procesadores, la temporización de los bits para los enlaces de datos, el tiempo de muestreo para las conversiones de datos y la frecuencia maestra en sintonizadores y sintetizadores. En términos simplificados, el elemento de cuarzo del oscilador de cristal actúa como un elemento resonante de muy alta calidad dentro de la red de retroalimentación de un circuito oscilador. Debido a la importancia de los cristales y sus osciladores, se ha investigado y analizado ampliamente la física fundamental del mat erial de cuarzo, así como su rendimiento eléctrico y mecánico, junto con los diversos circuitos osciladores.

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Imagen: osciliador de cristal Fuente: https://areatecnologia.com/electronica/osciladores-de-cristal-de-cuarzo.html

2.4

Dispositivos Activos

Por: Jose Martínez Según surtel.es. Los elementos activos son aquellos que pueden controlar el flujo de electricidad. La mayoría de las placas de circuito impreso tienen al menos un componente activo. Algunos ejemplos de componentes electrónicos activos son transistores, tubos de vacío, rectificadores controlados de silicio.

Imagen: Agunos ejemplos de componentes activos Fuente: http://www.neodenpnp.com/news/the-difference-between-active-and-passivecomp-36225428.html Dentro de los componentes activos se enmarcan los generadores eléctricos y ciertos semiconductores.

Como ya hemos expuesto muchos de los llamados elementos activos son denominados semiconductores, ya que su funcionamiento se activa al “captar” una cantidad de energía limitada de un circuito. ¿Para que utilizan los semiconductores esa fuente energética? En este tipo de componentes una barrera permite separar aquellas

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partículas cargadas en positivo de aquellas que se encuentran cargadas en negativo, por lo que al establecer un voltaje iniciamos la ruptura de la barrera y el encendido de ese semiconductor.

2.4.1 El Diodo Semiconductor, El Diodo Ideal Por: Jose Martínez Según eletronicaanalogicasalgado2.com. El diodo semiconductor está constituido fundamentalmente por una unión P-N, añadiéndole un terminal de conexión a cada uno de los contactos metálicos de sus extremos y una cápsula que aloja todo el conjunto, dejando al exterior los terminales que corresponden al ánodo (zona P) y al cátodo (Zona N) El diodo deja circular corriente a través suyo cuando se conecta el polo positivo de la batería al ánodo, y el negativo al cátodo, y se opone al paso de la misma si se realiza la conexión opuesta. Esta interesante propiedad puede utilizarse para realizar la conversiónde corriente alterna en continua, a este procedimiento se le denomina rectificación.

Imagen: Tipos de diodos semiconductores Fuente: https://www.vistronica.com/blog/post/tipos-de-diodos-semiconductores.html

Pueden ser utilizados en equipos que manejen grandes corrientes, aplicación que con diodos de vacío resultaba prohibitiva en ocasiones por el gran tamaño de éstos. Existen diodos semiconductores de muy pequeño tamaño para aplicaciones que no requieran conducciones de corrientes altas, tales como la demodulación en receptores de radio.

Estos suelen estar encapsulados. en una caja cilíndrica de vidrio con los terminales en los extremos, aunque también se utiliza para ellos el encapsulado con plástico.

2.4.2 El Diodo Zener Por: Jose Martínez Según: areatecnologia.com. Eldiodozener consiste en una unión pn especial (semiconductor), muy dopada, diseñada para conducir en la dirección inversa (diodo

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polarizado inversamente) cuando se alcanza un determinado voltaje especificado, llamado voltaje o tensión zener.

Una vez alcanzada la tensión zener, la tensión en los terminales del zener no varía, permanece constante, aunque aumente la tensión de alimentación.

El diodo Zener tiene un voltaje de ruptura inversa bien definido, en el cual comienza a conducir corriente y continúa operando continuamente en el modo de polarización inversa sin dañarse.

Imagen: Diodo Zener Fuente: https://www.pinterest.es/pin/132926626486945431/

Cuando lo polarizamos inversamente y llegamos a Vz el diodo conduce y mantiene la tensión Vz constante, aunque nosotros sigamos aumentando la tensión en el circuito. La corriente que pasa por el diodo zener en estas condiciones se llama corriente inversa (Iz).Se llama zona de ruptura por encima de Vz. Antes de llegar a Vz el diodo zener NO Conduce.

2.4.3 Diodo Laser Por: Allan Monroy Según grupostop.com, Es un dispositivo semiconductor que funciona como emisor de luz de forma muy similar a un led. Entre todas sus aplicaciones, la depilación es una de las más importantes, por lo que queremos explicarte qué es un diodo láser y cómo funciona.

El diodo láser es un pequeño dispositivo compuesto por electrones y huecos. Mediante procesos químicos, son estimulados para crear una luz que emerge de su lente y focaliza este haz en la dirección deseada. Su pequeño tamaño y su precisión en comparación con otros métodos ha hecho que los diodos láser se usen en campos como la oftalmología o la odontología, además de la dermatología.

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Imagen: Composicion interna de Diodo Laser Fuente: https://grupostop.com/que-es-un-diodo-laser-y-comofunciona/#:~:text=El%20diodo%20l%C3%A1ser%20es%20un,haz%20en%20la%20direcci%C 3%B3n%20deseada Una de las características más importantes del láser de diodo es su potencia, ya que, gracias a ella, el haz llegará a mayor o menor profundidad de la dermis para destruir el folículo. En este caso, la potencia no debe confundirse con la longitud de onda, es decir, la longitud que alcanza.

La potencia de un láser de diodo se expresa en watts, y puede referirse a la de pico (o de salida) o la de consumo (la que necesita una máquina enchufada a la corriente para funcionar de forma correcta). En este caso, debe tener una potencia de pico de 800 W como mínimo, por lo que necesitarás menos sesiones, ya que el aprovechamiento de cada disparo será mayor.

2.4.4 Diodo emisor de luz Por: Allan Monroy Según mecatronicalatam.com, El diodo emisor de luz o LED (light-emittingdiode) es una fuente de luz que emite fotones cuando se recibe una corriente eléctrica de muy baja intensidad. El LED por lo general se encierra en un material plástico de color que acentúa la longitud de onda generada por el diodo y ayuda a enfocar la luz en un haz.

La terminal positiva, o ánodo, por lo general es la más larga de las dos terminales, algunos diodos leds tienen una base plana que sirve para identificar la terminal negativa, o cátodo.

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Imagen: Polaridad del Diodo emisor de luz Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/diodo-led/

Un diodo LED únicamente puede ser polarizado directamente, esto quiere decir que conduce corriente y emite luz, mientras que al ser polarizado inversamente no conduce corriente y no emite luz.

Es importante incluir una resistencia limitante de corriente en serie en el circuito para evitar una excesiva corriente hacia adelante, lo que puede dañar al diodo LED.

2.4.5 Diodo Schottky Por: Allan Monroy Según electronicaonline.net, El diodo Schottky (también conocido como diodo de barrera schottky o diodo de barrera superficial) es otro tipo de diodo semiconductor formado por la unión de un metal con un semiconductor. A esta unión se le conoce como unión metal-semiconductor o unión M-S. Esta unión tiene una baja caída de tensión directa (de 0.15 a 0.45 V) que el diodo de unión P-N y puede utilizarse en aplicaciones de radiofrecuencia (RF) y conmutación de alta velocidad.

Pero un diodo de unión PN de silicio tiene una tensión directa típica de 0.6-0.75 V, mientras que la tensión directa de Schottky es de 0.15-0.45 V. Esta menor necesidad de tensión directa permite que los diodos Schottky puedan encenderse y apagarse mucho más rápido que el diodo de unión p-n. Además, el diodo schottky produce menos ruido no deseado que el diodo de unión p-n. Estas dos características del diodo schottky lo hacen muy útil en los circuitos de potencia de conmutación de alta velocidad.

La unión en un diodo Schottky está formada por el metal (como el oro, el tungsteno, el cromo, el platino, el molibdeno o ciertos siliciuros) y un semiconductor de silicio dopado de tipo N.Aquí, el ánodo es el lado metálico y el cátodo es el lado semiconductor

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Imagen: Diodo Schottky Fuente: https://electronicaonline.net/componentes-electronicos/diodo/diodo-schottky/

Los diodos Schottky se utilizan ampliamente en la industria electrónica, encontrando muchos usos como diodos rectificadores. Sus propiedades únicas permiten su uso en una serie de aplicaciones en las que otros diodos no podrían ofrecer el mismo nivel de rendimiento. En particular, se utiliza en áreas como: -Diodo mezclador y detector de RF -Rectificador de potencia -Circuitos de potencia -Aplicaciones en paneles solares

2.4.6 Diodo Túnel, limites de operación del diodo túnel Por: Sara Locón Según Wikipedia.com: El diodo túnel puede funcionar como amplificador, como oscilador o como biestable. Esencialmente, este diodo es un dispositivo de baja potencia para aplicaciones que involucran microondas y que están relativamente libres de los efectos de la radiación.

Imagen: Representación simbólica de un diodo túnel Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2d/Tunnel_diode_symboles.svg/1200px-Tunnel_diode_symbol-es.svg.png

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2.4.6.1 Características Según Wikipedia.com: Es su resistencia negativa en un determinado intervalo de voltajes de polarización directa. Cuando la resistencia es negativa, la corriente disminuye al aumentar el voltaje.

Imagen: Diodo Túnel componente Fuente: https://quimicacuanticahome.files.wordpress.com/2019/02/diodo-tunel-1.jpg

2.4.6.2 Limite de operación Según uvs.es: Conforme aumenta la polarización directa, la corriente aumenta con mucha rapidez desde cero hasta el valor de pico en que se produce la ruptura. A partir de la tensión de valle Vv, el diodo túnel se comporta prácticamente como un diodo normal. Latensión de ruptura inversa no existe y, por tanto, el diodo túnel no es capaz de bloquea tensiones inversas como otros diodos. Como, debido a su funcionamiento, no hay procesos de almacenamiento de portadores minoritarios, el diodo túnel es útil en aplicaciones de alta velocidad.

2.4.6.3 Cueva del Diodo Túnel Según baixardoc.com: Cuando se aplica una pequeña tensión, el diodo túnel empieza a conducir (la corriente empieza a fluir). Si se sigue aumentando esta tensión la corriente aumentará hasta llegar un punto después del cual la corriente disminuye. La corriente continuará disminuyendo hasta llegar al punto mínimo de un "valle" y después volverá a incrementarse. Esta ocasión la corriente continuará aumentando conforme aumenta la tensión.

Los diodos túnel tienen la cualidad de pasar entre los niveles de corriente Ip e Iv muy rápidamente,cambiando de estado de conducción al de no conducción incluso más rápido que los diodos Schottky.

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Imagen: Curva del Diodo Túnel Fuente: https://baixardoc.com/preview/curva-caracteristica-del-diodo-zener-y-deldiodo-tunel-5dbc95df31607

2.4.7 Diodo Avalancha Por: Sara Locón Según electrónicaonline.com: El diodo avalancha es un tipo especial de dispositivo semiconductor diseñado para funcionar en la región de ruptura inversa. Los diodos de avalancha se utilizan como válvulas de descarga para proteger los sistemas eléctricos de los excesos de tensión.

Imagen: El símbolo del diodo avalancha es similar al del diodo normal pero con los bordes doblados en la barra vertical.

Fuente: https://electronicaonline.net/wp-content/uploads/2021/09/diodo-avalanchasimbolo.jpg

2.4.7.1 Aplicaciones − Se utiliza para proteger el circuito contra el exceso de corriente o tensión. − El diodo funciona sin problemas y sin dañarse a alta temperatura. − Este diodo se utiliza cuando el dispositivo necesita una corriente elevada porque incluye una alta capacidad de multiplicación. − Este diodo genera un ruido relajante y tranquilo. − El diodo de avalancha se utiliza en la detección de frecuencias de microondas, ya que actúa como un dispositivo de resistencia negativa.

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2.4.7.2 Grafica Cuando la tensión inversa aplicada al diodo avalancha aumenta continuamente, llega un momento en que se produce la ruptura de unión o ruptura por avalancha. En este punto, un pequeño aumento de la tensión aumentará repentinamente la corriente eléctrica. Este aumento repentino de la corriente eléctrica puede destruir permanentemente el diodo de unión p-n normal. Sin embargo, los diodos avalancha no pueden ser destruidos porque están cuidadosamente diseñados para operar en la región de ruptura por avalancha.

Imagen: Ruptura de Diodo Avalancha Fuente: https://electronicaonline.net/wp-content/uploads/2021/09/ruptura-poravalancha.jpg

2.4.8 Diodo Varicap Por: Estefany Rax Según Wikipedia.com: El diodo Varicap conocido como diodo de capacidad variable o varactor, es un diodo que aprovecha determinadas técnicas constructivas para comportarse, ante variaciones de la tensión aplicada, como un condensador variable.

Polarizado en inversa, este dispositivo electrónico presenta características que son de suma utilidad en circuitos sintonizados (L-C), donde son necesarios los cambios de capacidad.

Imagen: Diodo Varicap, símbolo electrónico Fuente: https://www.ecured.cu/images/thumb/2/22/Diodo.gif/260px-Diodo.gif

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2.4.8.1 Funcionamiento Según EcuRed.com: El diodo de capacidad variable o Varactor (Varicap) es un tipo de diodo que basa su funcionamiento en el fenómeno que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unión PN varíe en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo

2.4.8.2 Aplicación La utilización más solicitada para este tipo de diodos suele ser la de sustituir a complejos sistemas mecánicos de condensador variable en etapas de sintonía en todo tipo de equipos de emisión y recepción.

Imagen: Representación del componente, Diodo Varicap Fuente: https://electronicaonline.net/wp-content/uploads/2021/09/diodo-varicap.jpg

2.4.9 Diodo Pin Por: Eduardo Ordoñez Según Wikipedia.com. Se llama diodo PIN a una estructura de tres capas, siendo el intermedio semiconductor intrínseco, y las externas, una de tipo P y la otra tipo N (estructura P-I-N que da nombre al diodo). Sin embargo, en la práctica, la capa intrínseca se sustituye bien por una capa tipo P de alta resistividad (π) o bien por una capa n de alta resistividad.

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Imagen: Diodo Pin, Esquematico y 3D Fuente: https://acortar.link/hooPw3 Entonces un diodo PIN se puede definir como: Un diodo con una región semiconductora intrínseca amplia y no dopada entre una región semiconductora de tipo p y otra de tipo n.El alto campo eléctrico producirá enormes pares de agujeros de electrones porque el diodo procesará incluso las señales más pequeñas. Este diodo es un tipo de fotodetector que se utiliza para cambiar la energía de la luz a la eléctrica.

La capa intrínseca entre las regiones de tipo P y N aumenta la distancia entre ellas. Si la distancia entre las dos capas aumenta, entonces su capacitancia disminuirá. Esta característica del diodo PIN aumentará su tiempo de respuesta para que pueda ser utilizado en aplicaciones de microondas.A continuación se muestra la construcción de un diodo PIN.

Imagen: Materiales y construcción de un diodo pin Fuente:https://acortar.link/lCC81P Ventajas del Diodo PIN •

Menor ruido

•

La respuesta en frecuencia es buena

•

Se aceptan altas tensiones inversas

•

Menor corriente oscura

•

Lineal

•

La región de agotamiento es grande

•

Se utiliza como dispositivo de resistencia variable

Página 172 de 281 •

La tensión de polarización es menor

•

La capacitancia de unión es baja

•

La velocidad de respuesta es alta

•

Responde a la luz

Desventajas del Diodo PIN •

Menor área activa

•

El tiempo de recuperación inversa es alto debido a la pérdida de energía

•

El tiempo de respuesta no es rápido

•

Menos sensibilidad

•

No hay ganancia interna

•

Depende de la temperatura

•

En la corriente oscura, aumenta rápidamente

•

Necesita amplificación en la región de menor iluminación

2.4.9 Puente de diodos Por: Eduardo Ordoñez Según MecatronicaLATAM. El puente de diodos o también llamado puente rectificador o puente de Graetz es un circuito rectificador de onda completa, el puente de diodos requiere de cuatro diodos rectificadores o diodos de potencia conectados en serie en forma de puente, la principal ventaja de este circuito de puente rectificador permite la rectificación de onda completa de un transformador que no tenga una toma central (tap central) lo que reduce su tamaño y costo.

Se compone de 4 diodos, suelen ser diodos rectificadores dado que estos al aplicar una tensión eléctrica positiva del ánodo respecto a negativa en el cátodo (polarización directa) toma las características de un diodo rectificador básico, al conectarlos según el siguiente esquema:

Imagen: Esquema de un puente de diodos Fuente:https://acortar.link/qqAKiN

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El puente rectificador es un elemento fundamental en nuestro día a día, ya que lo incorporan muchos de los dispositivos electrónicos que usamos habitualmente. Además, su funcionamiento nos ayuda a entender algo mejor también como funciona la electricidad, tanto la corriente alterna como la continua.

Los diodos están inteligentemente colocados para que la corriente de entrada, que a veces es positiva y a veces negativa, solo pase en una dirección por los cables de salida. En pocas palabras, la corriente de salida no es más que el valor absoluto de la corriente de entrada.El diodo es una especie de válvula eléctrica que impone una dirección de desplazamiento de la corriente: en una dirección, la corriente pasa, en la otra dirección, se bloquea.

2.4.10

Transistores bipolares

Por: Eduardo Ordoñez Según Wikipedia.com. Es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite aumentar la corriente y disminuir el voltaje, además de controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja.

Un transistor de unión bipolar está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones: ❖ Emisor: que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor de portadores de carga. ❖ Base: la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector. ❖ Colector: de extensión mucho mayor.

Página 174 de 281

Imagen: Esquematico de un transistor de Unión Bipolar Fuente: https://acortar.link/xovxq0 Un transistor de unión bipolar consiste en tres regiones semiconductoras dopadas: la región del emisor, la región de la base y la región del colector. Estas regiones son, respectivamente, tipo P, tipo N y tipo P en un PNP; y tipo N, tipo P, y tipo N en un transistor NPN. Cada región del semiconductor está conectada a un terminal, denominado emisor (E), base (B) o colector (C), según corresponda.

Imagen: Estrucutra interna de un Transistor de Unión Bipolar Fuente: https://acortar.link/979ajX

2.4.12 Transistores de efecto de campo Por: IoannesOxcal Según Walter Celis, Los transistores de efecto de campo se utilizan ampliamente en dispositivos electrónicos y muy ampliamente en circuitos integrados y circuitos de alta frecuencia. En particular, tiene varias ventajas sobre los transistores bipolares. Ruido.

2.4.12.1 Características de los transistores de efecto de campo (fet) Por: IoannesOxcal Fet significa “transistor de efecto de campo”, cuyo acrónimo es:Field, Effect, Transistor El transistor de efecto de campo es un control de 3 terminales Esto significa que depende del voltaje o campo eléctrico para controlar la conducción. El canal, o corriente, es el voltaje El transistor bjt es un dispositivo de control de corriente.

Página 175 de 281

Imagen: Voltaje de control, Corriente de control Fuente https://ediciones.ucc.edu.co/index.php/ucc/catalog/download/65/55/4881?inline=1 En los FET, la corriente está controlada por el voltaje VGS. En los transistores bipolares, la corriente del colector está controlada por la corriente de la fuente.

Otra diferencia notable es que el transistor es un dispositivo bipolar (es decir, un dispositivo bipolar).La conducción se realiza mediante huecos y electrones), los transistores de efecto de campo son dispositivosUnipolar (la conducción la realizan electrones o huecos, según el canal).Entre otras diferencias: o

Tamaño: los FET son más pequeños que los transistores, lo que ahorra energía.

Situado en el desarrollo de la tecnología electrónica. o

Impedancia de entrada: La impedancia de entrada del fet es alta en

comparación con o

la del transistor, lo cual lo hace adecuado para el diseño de etapas en cascada.

o

Ganancia: La ganancia de voltaje del fet es más pequeña que la del transistor, lo

cual se convierte en una desventaja para la amplificación. o

Ruido: El fet es menos ruidoso que el transistor, por eso se usa mucho el fet en las

primeras etapas.

Símbolos:

En los 2 ejemplos podemos notar cuales son los símbolos de cada FET Fuente https://ediciones.ucc.edu.co/index.php/ucc/catalog/download/65/55/4881?inline=1

Página 176 de 281

2.4.13 Regulador de voltaje fijos Por: IoannesOxcal Según 330 ohms, Un regulador de voltaje es un circuito que mantiene un voltaje constante entre terminales sin importar lo que esté conectado a la salida. En general, esta es la utilidad de este esquema, pero existen varios diseños que tienen diferentes propósitos y usos. Este artículo describe los diferentes tipos de agencias reguladoras existentes y sus características.

Esto es especialmente útil porque el diseño es simple y fácil de usar. Los reguladores lineales suelen ser elementos de 3 pines. Estos se basan en circuitos de retroalimentación analógicos que ajustan el voltaje de salida en función de la señal de retroalimentación. se pueden encontrar en varias categorías, como reguladores positivos o negativos. Los reguladores negativos tienen varias opciones. En casos positivos, se distinguen constantes y variables. El primer tipo proporciona el voltaje constante que se muestra en la placa de matrícula. Las series 78xx y 79xx son ejemplos de este tipo de regulador. Las variables son dispositivos que le permiten ajustar el voltaje de salida usando factores externos como la resistencia. Los bien conocidos IC 317 y 337 son ejemplos de controladores de variables positivas y negativas, respectivamente.

Imagen: Diagrama interno de un regulador de voltaje, en esencia se compone de un amplificador de error y un transistor de Fuente; https://blog.330ohms.com/2019/07/29/que-es-un-regulador-de-voltaje/

2.4.14

Regulador de voltaje variables

Por: IoannesOxcal Según EElectrónicaUnicrom, l LM317 es un regulador de voltaje de CA de 3 pines con un rango de voltaje de salida positivo de 1,25 a 37 voltios. Contactos: Entrada (IN), Salida (OUT), Ajuste (ADJ).

Página 177 de 281

Se requieren dos resistencias externas (una de las cuales es una resistencia variable) para lograr este cambio de voltaje/voltaje. Sus funciones principales incluyen limitación de corriente y protección contra sobrecarga térmica.

Imagen: El voltaje entre los pines ADJ y OUT siempre es de 1,25 V (el regulador establece el voltaje internamente), por lo que la corriente a través de la resistencia R1 es IR1 = V / R1 = 1,25 / R1.

Imagen: Esta misma corriente circula por la resistencia R2. Entonces el voltaje en R2: VR2 = IR1 x R2. Si se sustituye IR1 en la última fórmula se obtiene la siguiente ecuación: VR2 = 1.25 x R2 / R1.

Fuente: https://unicrom.com/lm317-regulador-de-voltaje-variable/

La misma corriente fluye a través de la resistencia R2. Por lo tanto, el voltaje a través de la resistencia R2 es VR2 = IR1 x R2. Reemplazando la última expresión con IR1 se obtiene la siguiente expresión: VR2 = 1,25 x R2 / R1.

Después del voltaje de salida: Para Vsal = VR1 + VR2: Vsal = 1,25 V + (1,25 x R2 / R1) V. Simplificación (partición común) Vsal = 1,25 V (1 + R2 / R1) V. A partir de esta última ecuación, podemos ver que el voltaje Vout cambia a medida que cambia R2 (resistencia variable). La ecuación anterior no tiene en cuenta la corriente (IADJ) que fluye entre el pin de ajuste (ADJ) y las conexiones R1 y R2.

Esta

corriente

se

puede

despreciar,

tiene

un

valor

máximo

de

100

permanececonstante con la variación de la carga y/o de la tensión de entrada.

uA

y

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Imagen: LM317 https://unicrom.com/lm317-regulador-de-voltaje-variable/

Página 179 de 281

Capítulo III 3.4 Materiales Semiconductores.

Por: Cristopher Pérez Según Concepto.com Los semiconductores son materiales capaces de actuar como conductores eléctricos o como aislantes eléctricos, dependiendo de las condiciones físicas en que se encuentren. Estas condiciones usualmente involucran la temperatura y la presión,

la

incidencia

de

las

radiaciones

o

las

intensidades

del campo

eléctrico o campo magnético al cual se vea sometido el material.

Los semiconductores están compuestos por elementos químicos muy variados entre sí, que de hecho provienen de regiones distintas de la Tabla Periódica, pero que comparten ciertos rasgos químicos (generalmente son tetravalentes), que les confieren sus particulares propiedades eléctricas. En la actualidad, el semiconductor más empleado

es

el

silicio

(Si),

particularmente

en

la

industria electrónica y

de

la computación.

Junto con los materiales aislantes, los semiconductores fueron descubiertos en 1727 por el físico y naturalista inglés Stephen Gray (1666-1736), pero las leyes que describen sus comportamientos y propiedades fueron descritas mucho después, en 1821, por el célebre físico alemán Georg Simón Ohm (1789-1854).

3.4.1 Aplicaciones De Los Semiconductores.

Por: Cristopher Pérez Según electrónicabasica.com Permiten conducir y modular la corriente eléctrica de acuerdo con los patrones necesarios.

•

Transistores

•

Circuitos integrados

•

Diodos eléctricos

•

Sensores ópticos

•

Láseres de estado sólido

•

Moduladores de transmisión eléctrica (como un amplificador de guitarra eléctrica)

Página 180 de 281

Imagen: Materiales semiconductores.

Fuente: https://www.google.com/imgres?imgurl=https%3A%2F%2Fconcepto.de%2Fwpcontent%2Fuploads%2F2020%2F08%2Fsemiconductor-electrico-silicio-circuito-integradoe1597787227204.jpg&imgrefurl=https%3A%2F%2Fconcepto.de%2Fsemiconductores%2F&t bnid=1gnh2v4Rli1e7M&vet=12ahUKEwi8aOhtP_1AhX6wykDHWWcCWEQMygAegUIARDQAQ..i&docid=0h_ZpI2h6ghtEM&w=800 &h=400&q=Materiales%20semiconductores%20imagenes&ved=2ahUKEwi8aOhtP_1AhX6wykDHWWcCWEQMygAegUIARDQAQ

3.4.1. Semiconductores extrínsecos Por: Cristopher Pérez

3.4.1.1Semiconductor Tipo N Según electrónicabasica.com Es el que está impurificado con impurezas “Donadoras”, que son impurezas pentavalentes. Como los electrones superan a los huecos en un semiconductor tipo n, reciben el nombre de “portadores mayoritarios”, mientras que a los huecos se les denomina “portadores minoritarios”.

Al aplicar una tensión al semiconductor de la figura, los electrones libres dentro del semiconductor se mueven hacia la izquierda y los huecos lo hacen hacia la derecha.

Cuando un hueco llega al extremo derecho del cristal, uno de los electrones del circuito externo entra al semiconductor y se recombina con el hueco.

Imagen: Semiconductor tipo N Fuente: http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/images/circuitos/SC_Extri ns/T2SC_Extrins1.gif Los electrones libres de la figura circulan hacia el extremo izquierdo del cristal, donde entran al conductor y fluyen hacia el positivo de la batería.

Página 181 de 281

3.4.1.2Semiconductor Tipo P Según electrónicabasica.com Es el que está impurificado con impurezas "Aceptoras", que son impurezas trivalentes. Como el número de huecos supera el número de electrones libres, los huecos son los portadores mayoritarios y los electrones libres son los minoritariosAl aplicarse una tensión, los electrones libres se mueven hacia la izquierda y los huecos lo hacen hacia la derecha. En la figura, los huecos que llegan al extremo derecho del cristal se recombinan con los electrones libres del circuito externo.

Tema: Semiconductor tipo P Fuente: http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/images/circuitos/SC_Extri ns/T2SC_Extrins2.gif En el circuito hay también un flujo de portadores minoritarios. Los electrones libres dentro del semiconductor circulan de derecha a izquierda. Como hay muy pocos portadores minoritarios, su efecto es casi despreciable en este circuito.

3.4.2. Intrínsecos P y N 3.4.2.1 Semiconductores tipo N Por: Cristopher Pérez

Tema: Semiconductores tipo N Fuente: http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/images/circuitos/SC_Extri ns/T2SC_Extrins2.gif Según radiodosimetry.com Un semiconductor extrínseco que ha sido dopado con átomos donadores de electrones se llama semiconductor de tipo n, porque la mayoría de los portadores de carga en el cristal son electrones negativos. Como el silicio es un

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elemento tetravalente, la estructura cristalina normal contiene 4 enlaces covalentes de cuatro electrones de valencia. En el silicio, los dopantes más comunes son los elementos del grupo III y del grupo V. Los elementos del grupo V (pentavalente) tienen cinco electrones de valencia, lo que les permite actuar como donantes. Eso significa que la adición de estas impurezas pentavalentes como el arsénico, el antimonio o el fósforo contribuye a la formación de electrones libres, lo que aumenta en gran medida la conductividad del semiconductor intrínseco. Por ejemplo, un cristal de silicio dopado con boro (grupo III) crea un semiconductor de tipo p, mientras que un cristal dopado con fósforo (grupo V) da como resultado un semiconductor de tipo n.

Los electrones de conducción están completamente dominados por la cantidad de electrones donadores. Por lo tanto: El número total de electrones de conducción es aproximadamente igual al número de sitios donantes, n≈N D. La neutralidad de carga del material semiconductor se mantiene porque los sitios donantes excitados equilibran los electrones de conducción. El resultado neto es que el número de electrones de conducción aumenta, mientras que el número de agujeros se reduce. El desequilibrio de la concentración de portadores en las bandas respectivas se expresa por el número absoluto diferente de electrones y agujeros. Los electrones son portadores mayoritarios, mientras que los agujeros son portadores minoritarios en material de tipo n.

3.4.2.2 Semiconductores Tipo P Por: Cristopher Pérez

Tema: Semiconductor tipo P Fuente: https://www.radiation-dosimetry.org/wp-content/uploads/2019/12/extrinsicdoped-semiconductor-p-type-acceptor.png

Según

radiodosimetry.com

Un semiconductorextrínseco que

ha

sido dopado

con átomos aceptores de electrones se llama semiconductor de tipo p , porque la mayoría de los portadores de carga en el cristal son agujeros de electrones (portadores de carga positiva). El silicio semiconductor puro es un elemento tetravalente, la estructura cristalina normal contiene 4 enlaces covalentes de cuatro electrones de valencia. En el silicio, los dopantes más comunes son los elementos del grupo III y

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del grupo V. Los elementos del grupo III (trivalentes) contienen tres electrones de valencia, lo que hace que funcionen como aceptores cuando se usan para dopar silicio. Cuando un átomo aceptor reemplaza un átomo de silicio tetravalente en el cristal, se crea un estado vacante (un agujero de electrones). Un agujero de electrones (a menudo simplemente llamado agujero) es la falta de un electrón en una posición en la que uno pudiera existir en un átomo o en una red atómica. Es uno de los dos tipos de portadores de carga que son responsables de crear corriente eléctrica en materiales semiconductores. Estos agujeros cargados positivamente pueden moverse de un átomo a otro en materiales semiconductores a medida que los electrones abandonan sus posiciones. La adición de impurezas trivalentes como boro, aluminio o galio. A un semiconductor

intrínseco

crea

estos

agujeros

de

electrones

positivos

en

la

estructura. Por ejemplo, un cristal de silicio dopado con boro (grupo III) crea un semiconductor de tipo p, mientras que un cristal dopado con fósforo (grupo V) da como resultado un semiconductor de tipo n.

El número de agujeros de electrones está completamente dominado por el número de sitios aceptores. Por lo tanto: El número total de orificios es aproximadamente igual al número de sitios donantes, p ≈ N A. La neutralidad de carga de este material semiconductor también se mantiene. El resultado neto es que aumenta el número de agujeros de electrones, mientras que se reduce el número de electrones de conducción. El desequilibrio de la concentración de portadores en las bandas respectivas se expresa por el número absoluto diferente de electrones y agujeros. Los agujeros de electrones son portadores mayoritarios, mientras que los electrones son portadores minoritarios en material tipo p.

3.5 Niveles de energía Por: AngelPocasangre Según um.es cada átomo o molécula en un gas está a una distancia muy grande de sus vecinos de modo que puede ser tratado, (desde el punto de vista de los niveles de energía) como aislado de sus alrededores. De manera similar a los átomos aislados de gas, podemos tratar a unos pocos átomos de un material (el cuál se presenta como impurezas de átomos ) los cuáles son añadidos a un medio sólido homogéneo de otra sustancia.

En contraste con los niveles de energía separados de un gas, o de un pequeño número de átomos como impurezas en un medio sólido, los electrones en un semiconductor están en bandas amplias de energía, las cuales están compuestas de un gran número de niveles de energía agrupados por efectos cuánticos (esto proviene de una

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simulación). Estas bandas de energía pertenecen al material completo y no están asociadas con un único átomo. La anchura de la banda aumenta conforme disminuye la distancia entre los átomos, y la interacción entre vecinos aumenta.

Las bandas de energía en un semiconductor se dividen en dos grupos : Banda de Valencia - Los electrones en la banda de valencia están ligados a los átomos del semiconductor.

Banda de Conducción - Los electrones en la banda de conducción están libres y pueden moverse por el semiconductor.

La separación entre la banda de valencia y la de conducción es llamada Separación de Energía, y en esta región no hay niveles de energía de los electrones. Si un electrón de la banda de valencia tiene suficiente energía, puede "saltar" a la banda de conducción superando la diferencia de energía entre las dos bandas.Las bandas de energía llenas son los niveles de energía de los electrones internos, los cuales están ligados al átomo, y no participan en los enlaces entre los átomos del sólido. Para que el sólido tenga conductividad eléctrica, los electrones han de moverse en el sólido.

Imagen: Explicación de material tipo N y tipo P Fuente: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Solids/dsem.html

Imagen: Diferentes tipos de bandas en semiconductores Fuente: http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina11.htm

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3.6 Tipos de Diodos Por: AngelPocasangre Según hmecatronicalatam.com existen diferentes tipos de diodos, que pueden diferir en su aspecto físico, impurezas, uso de electrones y algunos que tienen características eléctricas particulares usados para una aplicación especial en un circuito.

Estos son algunos de los diodos comúnmente utilizados: 3.6.1 Diodo detector: Los diodos detectores también conocidos como diodo de baja señal o de contacto puntual, están diseñado especialmente para operar en dispositivos de muy altas frecuencias y baja corriente. La capacidad de carga normalmente se encuentra con una corriente máxima de 150mA y una potencia de 500mW (Verificar hoja de datos dependiendo del dispositivo).

Imagen: Diodo detector Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.6.2

Diodo

rectificador:

Los diodos

rectificadores son

aquellos

dispositivos

semiconductores que solo conducen en polarización directa y en polarización inversa no conducen. Esto permite la transformación de los voltajes de corriente alterna (CA) a corriente directa (CD) y con esto tenemos la rectificación de una señal. Existen diferentes diodos rectificadores en los cuales se puede verificar en la hoja de datos valores importantes como la corriente y el voltaje inverso que soporta.

Imagen: Diodo rectificador Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

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3.6.3 Diodo Zener: Los diodos zener se caracterizan por permitir el flujo de la corriente inversamente y por su capacidad de mantener un voltaje constante en sus terminales al polarizar inversamente, normalmente son utilizados como dispositivos de control. Los diodos Zener se pueden polarizar directamente y comportarse como un diodo norma en donde su voltaje permanece cerca de 0.6 a 0.7 V.

Imagen: Diodo Zener Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.6.4 Diodo emisor de Luz (LED): EL diodo LED convierte la energía eléctrica en energía lumínica. Su proceso de fabricación consiste en un proceso de electroluminiscencia en el que los huecos y los electrones se recombinan para producir energía en forma de luz cuando el diodo LED es polarizado directamente.

Imagen: Diodo LED Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/ 3.6.5 Diodo de corriente constante: El diodo de corriente constante o también conocido como diodo de regulación de corriente o diodo limitador de corriente consiste, realmente es un JFET. Este tipo de diodos permite una corriente a través de ellos para alcanzar un valor adecuado y así estabilizarse en un valor específico.

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Imagen: Diodo de corriente constante Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.6.6 Diodo Schottky: Los diodos Schottky también conocidos como diodos de recuperación rápida o de portadores calientes, tienen una composición de silicio y se caracterizan por una caída de voltaje muy pequeña (aproximadamente 0.25V o menos) y por tener una respuesta muy rápida. En pocas palabras el tiempo de conmutación es muy corto.

Imagen: Diodo Schottky Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.6.7 Diodo Schockley: El diodo schockley también conocido como diodo PNPN, se caracteriza por tener dos estados estables: •

Bloqueo o alta impedancia.

•

Conducción o baja impedancia

Imagen: Diodo Schockley Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.6.8 Diodo de recuperación del paso (SRD): El diodo de recuperación del paso o también conocido como diodo de almacenaje de carga, tiene la característica de almacenar la carga del pulso positivo y utilizan el pulso negativo de las señales sinusoidales.

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Imagen: Diodo SRD

Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.6.9 Diodo de túnel: Los diodos túnel también conocidos como diodo Esaki, son utilizados como interruptor de alta velocidad (de orden nano segundos), esto se debe por poseer una zona de agotamiento extremadamente delgada y tener en su curva una región de resistencia negativa donde la corriente disminuye a medida que aumenta el voltaje.

Imagen: Diodo de túnel Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.6.10 Diodo Varactor: El diodo varactor también conocido como diodo varicap o diodo de sintonía, actúa como un condensador variable controlados por voltaje y su forma de operar es inversamente. Estos diodos tienen su fama debido a su capacidad de cambiar los rangos de capacitancia dentro del circuito en presencia de un voltaje constante.

Imagen: Diodo de varactor Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.6.11 Diodo Lasér: El diodo láser son LEDs que emiten una luz monocromática, generalmente roja o infrarroja, la cual tiene las características de estar fuertemente concentrada, enfocada, coherente y potente.

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Imagen: Diodo de lasér Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.6.12 Diodo de avalancha: Los diodos de avalancha conducen en dirección contraria cuando el voltaje en inverso supera el voltaje de ruptura. Eléctricamente son similares a los diodos Zener, pero funcionan bajo otro fenómeno, el efecto avalancha.

Imagen: Diodo avalancha Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.6.13 Rectificador controlado de silicio:Consta de tres terminales: ánodo, cátodo y una puerta. Es similar al diodo Shockley, es utilizado para fines de control cuando se aplican pequeños voltajes en el circuito.

Imagen: Rectificador controlado de silicio Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.6.14 Diodo Pin: Su nombre deriva de su formación P – Material P, I – Zona intrínseca y N – Material N.Los diodos PIN se emplean normalmente como resistencias variables por voltaje.

Imagen: Diodo PIN Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

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3.6.15 Diodo Gunn:Cuando aumenta la tensión en el circuito también aumenta la corriente,

después

de

cierto

nivel

de

voltaje

la

corriente

disminuirá

exponencialmente.

Imagen: Diodo Gunn Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.6.16 Fotodiodo: Cuando un haz de luz de suficiente energía incide en el diodo, excita un electrón dándole movimiento y crea un hueco con carga positiva. En otras palabras, el fotodiodo es un dispositivo sensible a la luz visible e incluso a la infrarroja, por lo tanto es un diodo con sensibilidad a la luz.

Imagen: Fotodiodo Fuente: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/tipos-de-diodos/

3.7 Aplicaciones de los Diodos Por: AngelPocasangre Aplicaciones comunes de los diodos.

•

Rectificadores

•

Circuitos Recortadores

•

Circuitos Sujetadores

•

Circuitos de protección de corriente inversa

•

En Compuertas Lógicas

•

Multiplicadores de voltaje

3.7.1 Diodo rectificador: Un rectificador es un circuito que convierte la corriente

alterna (CA) en corriente continua (CC). Esta conversión es fundamental para

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todo tipo de aparatos electrónicos del hogar. Las señales de CA salen de las tomas de corriente de tu casa, pero la CC es la que alimenta la mayoría de los ordenadores y otros aparatos microelectrónicos.

3.7.2 Diodo en ciruitos recortadores: Los circuitos de recorte se utilizan en los transmisores de FM, en los que los picos de ruido se limitan a un valor determinado, de modo que se eliminan los picos excesivos. El circuito recortador se utiliza para apagar la tensión más allá del valor preestablecido sin perturbar la parte restante de la forma de onda de entrada.

Según la configuración de los diodos en el circuito, estos Recortadores se dividen en dos tipos: •

Recortadores en Serie

•

Recortadores de Derivación

Además, estos se clasifican de nuevo en diferentes tipos.

3.7.3 Diodos en Circuitos Sujetadores: Un circuito sujetador se utiliza para desplazar o alterar el pico positivo o negativo de una señal de entrada a un nivel deseado.

Este circuito también se denomina desplazador de nivel o restaurador de CC. Estos circuitos sujetadores pueden ser positivos o negativos dependiendo de la configuración del diodo.

3.7.4 Diodos en compuertas lógicas:Por ejemplo, una compuerta OR de dos entradas puede construirse a partir de dos diodos con nodos catódicos compartidos. La salida del circuito lógico también se encuentra en ese nodo.

Cuando una de las entradas (o ambas) es lógica 1 (alto/5V), la salida también se convierte en lógica 1. Cuando ambas entradas son lógica 0 (bajo/0V), la salida se baja a través del resistor.

3.7.5 Diodos en circuitos multiplicadores de voltaje:El multiplicador de voltaje consiste en dos o más circuitos rectificadores de diodos, que se conectan en cascada para producir un voltaje de salida de CC igual al múltiplo de la tensión de entrada aplicada. Estos circuitos multiplicadores son de diferentes tipos como duplicador de tensión, triplicador, cuadruplicador, etc. Mediante el uso de diodos en combinación con condensadores, obtenemos en la salida el múltiplo par o impar de la tensión de pico de entrada.

3.7.6 Diodos en protección de polaridad inversa:Un diodo colocado en serie con el lado positivo de la fuente de alimentación se llama diodo de protección inversa. Asegura que la corriente sólo puede fluir en la dirección positiva, y la fuente de alimentación sólo aplica un voltaje positivo a su circuito.

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3.7.7 Diodos en supresión de picos de tensión:En el caso de un inductor o de cargas inductivas, la retirada repentina de la fuente de alimentación produce una tensión más alta debido a la energía de su campo magnético almacenada.

Estos picos de tensión inesperados pueden causar daños considerables al resto de los componentes del circuito.

3.7.8 Diodos en paneles solares:Los diodos que se utilizan para proteger los paneles solares se denominan diodos de derivación. Si el panel solar está defectuoso o dañado o sombreado por las hojas caídas, la nieve y otros obstáculos, la potencia total de salida disminuye y se producen daños en el punto caliente porque la corriente del resto de las células debe fluir a través de esta célula defectuosa o sombreada y provoca un sobrecalentamiento. La función principal del diodo de derivación es proteger las células solares contra este problema de calentamiento de puntos calientes.

Imagen: diodo rectificador trabajando a media onda Fuente: https://electronicaonline.net/componentes-electronicos/diodo/aplicacionesde-los-diodos/

Imagen: recortadores de circuitos Fuente: https://electronicaonline.net/componentes-electronicos/diodo/aplicacionesde-los-diodos/

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Imagen: sujetardores de circuitos

Fuente: https://electronicaonline.net/componentes-electronicos/diodo/aplicacionesde-los-diodos/

Imagen: diodos en compuertas Fuente: https://electronicaonline.net/componentes-electronicos/diodo/aplicacionesde-los-diodos/

Imagen: multiplicadores de voltaje Fuente: https://electronicaonline.net/componentes-electronicos/diodo/aplicacionesde-los-diodos/

Imagen: protección de polaridad inversa Fuente: https://electronicaonline.net/componentes-electronicos/diodo/aplicacionesde-los-diodos/

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Imagen: supresión de picos de voltaje Fuente: https://electronicaonline.net/componentes-electronicos/diodo/aplicacionesde-los-diodos/

Imagen: diodos en paneles solares Fuente: https://electronicaonline.net/componentes-electronicos/diodo/aplicacionesde-los-diodos/

3.7.1 Rectificadores de media onda Por: Diego Quiñonez Lo primero que hay que decir es que el rectificador de media onda forma parte de un componente llamado Fuente de Alimentación, ya que el rectificador de media onda no convierte totalmente la AC en DC tal como la necesitan realmente los elementos internos del aparato.

Es muy importante, para entender el rectificador de media onda, recordar que el diodo es un componente electrónico que solo conducen la corriente en un sentido.

Según puedes ver en la siguiente imagen, el diodo solo conduce cuando una corriente o tensión es más positiva en el ánodo del diodo que en el cátodo (polarización directa).

En caso contrario (polarización inversa o indirecta) no circulará corriente a través del diodo.

En palabras más sencillas, el rectificador de media onda es un circuito que elimina la mitad de la señal que recibe en la entrada, en función de cómo esté polarizado el diodo, si la polarización es directa, eliminará la parte negativa de la señal, y si la polarización es inversa, eliminará la parte positiva.

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Ejemplo de media onda rectificada Fuente: https://www.areatecnologia.com/electronica/rectificador-de-media-onda.html

3.7.2 Rectificadores de onda completa.

Por: Diego Quiñonez El puente rectificador de onda completa es un circuito electrónico utilizado en la conversión de una corriente alterna en continua. Este puente rectificador está formado por 4 diodos. Existe una configuración en donde se tiene un diodo, esta se le conoce de media. El rectificador de onda completa, tiene 4. Recordemos antes que nada, que el diodo, se puede idealizar como un interruptor. Si el voltaje es positivo y mayor que el voltaje en directa, el diodo conduce. Recordemos que el voltaje en directa de un diodo de silicio esta sobre los 0.7V. Si el diodo esta polarizado en inversa no conduce.

Gracias a esto podemos generar dos caminos de nuestro puente rectificador de onda completa. Uno para la primera mitad del periodo, que es positiva y otro para la segunda, que es negativa.

Para la siguiente figura, podemos observar que para la primera mitad del periodo, el diodo D1 denaria pasar el voltaje, mientras que el diodo D2 no. El voltaje que pasa a través de la carga, regresa a través de la net 0 (GND), en donde pasara por D3 debido a que D2 tiene un voltaje en el cátodo por lo que no se polariza. Para la segunda mitad del periodo, D2 y D4 son los que conducen para la parte negativa.

Hay dos tipos principales de circuitos rectificadores de onda completa, el primero se denomina rectificador de tap central, y el segundo rectificador usando puente. El de tap central requiere dividir la señal de entrada en dos señales, y es equivalente a tener dos rectificadores de media onda. En la figura 1 se presenta la imagen de este tipo de circuito.

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Imagen: En este circuito podemos ver un puente de diodos que es lo que forma un puente rectificador.

Fuente:https://hetpro-store.com/TUTORIALES/rectificador-de-onda-completa/

3.7.3 Zener de regulador Por: Diego Quiñonez Los diodos Zener son un tipo de diodo que permite que el flujo de corriente eléctrica viaje en sentido directo, como un diodo, pero también que fluya en la dirección opuesta cuando el voltaje sobrepasa el valor del voltaje de ruptura o también conocido como el voltaje Zener.

De manera muy somera, esta función permite que al haber un incremento en el voltaje, ocasionando una falla, aumente el flujo en corriente inversa pasando a través del diodo sin dañarlo. El voltaje de ruptura puede transmitirse desde su terminal cátodo hasta su terminal ánodo manteniéndose constante a través del diodo Zener.

Los diodos Zener se utilizan en variadas aplicaciones, siendo una de ellas en circuitos electrónicos como diodos de referencia de voltaje, permitiendo crear circuitos de regulación de voltaje de referencia simples y estables.

Como hemos hablado anteriormente, un estabilizador de voltaje está pensado para garantizar que el voltaje de salida se mantenga constante, requiriendo protección contra los excesos de voltaje o tensión.

Aquí es donde entran los diodos Zener, pues al presentarse un exceso de voltaje existirá una corriente inversa gracias a que los portadores de carga minoritarios comienzan a moverse a través del diodo, produciendo un voltaje estable.

Lo ideal es que la corriente inversa no exceda el valor normal, pero cuando existe una falla en el circuito y la corriente excede el límite máximo permitido se llega a presentar un daño permanente en el sistema. Los diodos Zener ayudan a evitar un desequilibrio en el rendimiento al utilizarse como referencia de voltaje en diversos instrumentos de medición.

Al incrementar el voltaje de entrada, la corriente se incrementa a través del diodo Zener y la caída de voltaje se mantiene constante.

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“La corriente inversa en el circuito se ha incrementado, la caída de voltaje a través de la resistencia aumenta en una cantidad igual a la diferencia entre el voltaje de entrada aplicado y el voltaje Zener del diodo Zener.”

Cabe aclarar que la potencia que manejan los diodos Zener es muy baja, por lo que se utilizan para regular el voltaje en algunas etapas internas de una tarjeta electrónica.

Imagen: Podemos ver el ejemplo de un zener como regulador Fuente:https://vogar.com.mx/blog/diodo-zener-como-regulador-devoltaje#:~:text=Los%20diodos%20Zener%20son%20un,conocido%20como%20el%20voltaj e%20Zener.

3.8 El transistor Por: Marlon Ramirez Según

ensayo

de

tecnología.com

El

Transistor

es

un

dispositivo

electronico

semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El termino (Transisitor) es la contracción en ingles de transfer resistor (resistencia de transferencia). Actualmente se le encuntraparatica-mente en todos los enseres domesticos de uso diarios, televisión, grabadoras, reproductores de audio y video, hornos microondas, lavadoras, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuerzo X, tomógrafos, etc.

Las corriebtes de los trnaisitores NPN y PNP guardan una relación entre ellas.

Ahora bien: todo transistor se compone de tres elementos: base, colector y emisor. La primera es la que media entre el emisor (por donde entra el caudal de corriente) y el colector (por donde sale el caudal de corriente). Y lo hace, a su vez, activada por una corriente eléctrica menor, distinta de la que modulada por el transistor.

De esta manera, si la base no recibe corriente, el transistor se ubica en posición de corte; si recibe una corriente intermedia, la base abrirá el flujo en determinada cantidad; y si la base recibe la suficiente corriente, entonces se abrirá del todo el dique y pasará el total de la corriente modulada.

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Se entiende así que el transistor opera como un modo de controlar la cantidad de electricidad que pasa en determinado momento, permitiendo así la construcción de relaciones lógicas de interconexión.

Imagen: Un Transistor Fuente: https://externalcontent.duckduckgo.com/iu/?u=https%3A%2F%2Fprotostack.com.au%2Fwpcontent%2Fuploads%2FSC-NPN-2N2222-2.jpg&f=1&nofb=1

3.8.1

Constracion y Caracteristicas de los tipos de transisitores

Por: Marlon Ramirez Seguncontruccion de trasistores. ¿Cómo se construye un transistor?

El transistor de unión bipolar (o BJT, por sus siglas del inglés bipolar junctiontransistor ) se fabrica sobre un monocristal de material semiconductor como el germanio, el silicio o el arseniuro de galio, cuyas cualidades son intermedias entre las de un conductor eléctrico y las de un aislante. ¿Cómo se construye un transistor bipolar?

La estructura física de un transistor bipolar consta de dos uniones PN dispuestas una a continuación de la otra. Entre los terminales de emisor y base hay una unión PN, denominada unión emisora, y entre los de base y colector otra unión PN, llamada unión colectora. ¿Qué es un transistor y de qué está compuesto?

Todo transistor se compone de tres elementos: base, colector y emisor. Los transistores operan sobre un flujo de corriente, operando como amplificadores (recibiendo una señal débil y generando una fuerte) o como interruptores (recibiendo una señal y cortándole el paso) de la misma.

3.8.1.1 Transistor de contacto puntual. También llamado “de punta de contacto”, es el tipo más antiguo de transistor y opera sobre una base de germanio. Fue un invento revolucionario, a pesar de que era difícil de fabricar, frágil y ruidoso. Hoy en día no se le emplea más.

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3.8.1.2 Transistor de unión bipolar. Fabricado sobre un cristal de material semiconductor, que se contamina de manera selectiva y controlada con átomos de arsénico o fósforo (donantes de electrones), para generar así las regiones de base, emisor y colector.

3.8.1.3 Transistor de efecto de campo. Se emplea en este caso una barra de silicio o algún otro semiconductor semejante, en cuyos terminales se establecen terminales óhmicos, operando así por tensión positiva.

3.8.1.4 Fototransistores. Se llaman así a los transistores sensibles a la luz, en espectros cercanos a la visible. De modo que se pueden operar por medio de ondas electromagnéticas a distancia.

3.8.1.5 Componentes de los transistores Los transistores se componen esencialmente de tres patillas o cables, cada uno encargado de una labor diferente y que se denominan: Emisor. Desde donde entra el flujo eléctrico al interior encapsulado del transistor.

Base. La que modula el flujo entre emisor y colector.

Colector. Hacia donde fluye la corriente una vez que ha sido modulada por la base.

3.8.1.6 Funcionamiento de los transistores Los transistores operan como peajes o alcabalas en el flujo eléctrico, permitiendo aumentar, disminuir o modular su intensidad conforme a tres posiciones posibles dentro de un circuito: En activa. Permite el paso de más o menos corriente (modulada) hacia el colector y, por lo tanto, de vuelta al circuito.

En corte. Impide el paso de toda la corriente.

En saturación. Permite el paso íntegro de la corriente.

Las funciones de un transistor como parte de un circuito eléctrico pueden ser dos fundamentalmente: Como interruptor. Corta el flujo eléctrico a partir de una pequeña señal de mando.

Como amplificador. Recibe una pequeña señal eléctrica que, al salir del transistor, se habrá convertido en una más grande.

Sin embargo, los transistores también pueden cumplir funciones de oscilador, conmutador o rectificador, que permite conducir de la manera deseada el flujo eléctrico en el circuito.

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Imagen: La Funcion de un transisitor en un circuito Fuente:https://www.caracteristicas.co/wp-content/uploads/2017/05/transistores-2e1568657887125.jpg

3.8.2 Operación del transistor Por: Marlon Ramirez Según riverglennapts.com Hay diferentes tipos de transistores disponibles.en el mercado, pero por razones de comprensión, consideraremos un modo de emisor común del transistor NPN. Para esto, recordemos las características estructurales básicas del transistor de unión bipolar npn. Su región emisora está muy dopada y es más amplia, por lo que la cantidad de electrones libres (portadores mayoritarios) es grande aquí. La región del colector también es más ancha, pero está dopada moderadamente, por lo que el número de electrones libres no es tanto como la región del emisor. La región base se difunde entre el emisor más amplio y la región del colector, pero la región base es bastante delgada en comparación con el emisor externo y la región del colector y también está muy dopada, por lo que el número de orificios (portadores mayoritarios) es bastante pequeño aquí.

Imagen: Ejemplo de un transistor.

Fuente: https://riverglennapts.com/images/transistor/working-principle-of-transistor.jpg

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Ahora, conectamos una batería entre emisory colector. El terminal emisor del transistor está conectado al terminal negativo de la batería. Por lo tanto, la unión de la base del emisor se polariza hacia adelante, y la unión del colector de la base se polariza de manera inversa.

Imagen: Ejemplo de conexión de batería y emisoy y colector.

Fuente: https://riverglennapts.com/images/transistor/working-principle-of-transistor_2.jpg En todo el voltaje aplicado entre el emisor y el colector se deja caer en dos lugares.

Uno está en el potencial de la barrera delantera a través de la unión de la base del emisor y esto es aproximadamente 0.7 voltios en el caso de transistores hechos de silicona. La porción restante del voltaje aplicado se cae como una barrera inversa a través de la unión del colector de la base. Cualquiera que sea la tensión a través del dispositivo, el potencial de la barrera delantera a través de la unión de la base del emisor siempre es de 0,7 voltios y el resto de la tensión de la fuente cae a través de la unión de la base del colector como potencial de barrera inversa. Eso significa que ninguna de las tensiones del colector puede superar el potencial de la barrera delantera. Por lo tanto, idealmente, ninguno de los electrones libres en la región del emisor puede cruzar el potencial de barrera frontal y puede llegar a la región base.

Como resultado, el transistor se comportará como un interruptor de apagado.

NB: - Como en esta condición el transistor no lo haceConduzca cualquier corriente de manera ideal, no habrá caída de voltaje en la resistencia externa, por lo tanto, el voltaje total de la fuente (V) caerá a través de las uniones como se muestra en la figura anterior.

Ahora veamos que pasa si aplicamos unTensión positiva en el terminal base del dispositivo. En esta situación, la unión del emisor de base recibe el voltaje directo individualmente y, ciertamente, puede superar la barrera potencial hacia adelante y, por lo tanto, la mayoría de los portadores, es decir, los electrones libres en la región del emisor cruzarán la unión y entrarán en la región de base donde se encuentran. Muy pocos números de agujeros para recombinar. Pero debido al campo eléctrico a través de la unión, los electrones libres que emigran de la región emisora obtienen energía

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cinética. La región base es tan delgada que los electrones libres provenientes del emisor no obtienen el tiempo suficiente para recombinarse y, por lo tanto, cruzan la región de agotamiento sesgada inversamente y finalmente llegan a la zona del colector. Como hay una barrera inversa presente a través de la unión base-colector, no obstruirá el flujo de electrones libres desde la base hacia el colector, ya que los electrones libres en la región base son portadores minoritarios.

Imagen: Ejemplo de conexión de batería y emisoy y colector y funcionamiento.

Fuente: https://riverglennapts.com/images/transistor/working-principle-of-transistor_4.jpg

3.8.3 Configuracion base común Por: Jeferson Rosales Según cifpn1.com en la imagen se muestra un amplificador base común práctico.

Según cifpn1.com la señal se inyecta al emisor a través de Ci y se extrae amplificada por el colector vía Co. La base, conectada dinámicamente a tierra a través de Cb, actúa como elemento común a los circuitos de entrada y de salida. Las señales de entrada y de salida siempre están en fase.

Imagen: Amplificador base común Fuente: https://cifpn1.com/electronica/?p=4151 Los condensadores Ci y Co actúan como condensadores de paso o de acoplamiento.

Su objetivo es eliminar el nivel de corriente continua presente a la entrada o a la salida y transferir sólo las señales de audio propiamente dichas. El condensador Cb actúa como

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condensador de deriva (bypass). Su objetivo es mantener estable el voltaje de polarización de la base, enviando a tierra cualquier variación. Las resistencias RB1, RB2, RC y RE polarizan correctamente las uniones del transistor y fijan el punto de trabajo del amplificador.

3.8.4 Configuración Emisor Común Por: Jeferson Rosales Según cifpn1.com en la imagen se muestraun amplificador emisor común práctico.

Según cifpn1.com la señal se inyecta a la base a través de Ci y se recibe amplificada del colector vía Co. El emisor, conectado dinámicamente a tierra a través de ce, actúa como elemento común a los circuitos de entrada y de salida. Observe que, en este modo de conexión, las señales de entrada y de salida siempre están en oposición de fase.

Imagen: Amplificador emisor común Fuente: https://cifpn1.com/electronica/?p=4151 Nuevamente, Ci y Co actúan como condensadores de acoplamiento y ce como condensador de deriva. Las resistencias RB1, RB2, RC y RE polarizan adecuadamente el transistor y fijan su punto de trabajo. Note que este circuito, como el anterior, utiliza la estrategia de polarización universal o por divisor de voltaje.

3.8.5 Configuración Colector Común Por: Jeferson Rosales Según cifpn1.com en la imagen se muestraun amplificador colector común práctico.

Según cifpn1.com la señal se introduce por la base a través de Ci y se extrae por el emisor vía Co. El colector, conectado dinámicamente a tierra a través de Ce, actúa

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como elemento común a los circuitos de entrada y de salida. Las señales de entrada y de salida siempre están en fase.

Imagen: Amplificador colector común Fuente: https://cifpn1.com/electronica/?p=4151 El amplificador colector común se caracteriza por tener una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida. La ganancia de voltaje es siempre menor que 1 y la de potencia es normalmente inferior a la que se obtiene con las configuraciones base o emisor comunes.Este montaje se utiliza principalmente como adaptador de impedancias.

3.8.6

Accion amplificadora

Por: JoseSaban Según es.slideshare.net Una de las aplicaciones más importantes de los transistores en electrónica analógica es la de amplificación de señales eléctricas de amplitud variable, tanto de voltaje como de corriente.

La accion amplificadora consiste en elevar el nivel de una señal eléctrica que contiene información. Esta señal que se presenta en forma de tensión y una corriente es aplicada a la entrada del elemento amplificador, originándose una señal de salida conteniendo la misma información, pero con un nivel de tensión y corriente, más elevado.

El transistor sea PNP ó NPN es capaz de amplificar corriente, una determinada intensidad aplicada en uno de sus terminales de entrada emisor ó base generalmente responde con una corriente mayor en el de salida. A través de esta forma de trabajo se puede obtener otras amplificaciones como son la de tensión y la potencia.

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Imagen: Accion amplificadora del transistor Fuente: https://ar.pinterest.com/pin/740771838708867349/

Según alerce.pntic.mec.es si la amplitud de la señal es pequeña, el transistor sólo usará una pequeña parte de la línea de carga y la operación será lineal. Si la señal de entrada es demasiado grande, las fluctuaciones en la línea de carga excitarán al transistor a saturación y corte. Esto cortará los picos de una onda senoidal y el amplificador ya no será lineal con lo que la señal se distorsiona grandemente.

3.8.6.1 Aspectos que intervienen en una etapa amplificadora Son dos aspectos funcionales que intervienen en una etapa amplificadora a transistor y son los siguientes:

1. Punto de funcionamiento.

2. Ganancia de señal.

Imagen: Disposición común de una etapa amplificadora con un transistor en montaje de emisor común.

Fuente: https://es.slideshare.net/Jomicast/el-transistor-como-amplificador-13275662

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3.8.6.1.2

Punto de funcionamiento

1. Situación creada sobre el transistor por las corrientes continúas 2. Depende de los valores de Rb1, Rb2 y Rc 3. Si la base circula mayor ó menor corriente, circulará también una mayor o menor corriente a la salida por el colector.

4. Produciendo sobre Rc una diferencia de potencial diferentes dependiendo de ella y fijando así la tensión continua de salida Vc

3.8.6.1.3

Ganancia de señal 1. El valor de la amplificación se conoce con el nombre de ganancia, determinado por el factor Beta en continua del transistor.

2. Solo tiene en cuenta el comportamiento del circuito ante tensiones alternas (señales), produciendo únicamente si el punto de funcionamiento ha sido bien elegido.

3. Si es correcto, hay que definir un adecuado punto de funcionamiento puesto que de él depende todo el comportamiento de la etapa amplificadora.

3.8.6.4 Circuitos Amplificadores Según es.slideshare.net su función es incrementar la intensidad de corriente, la tensión o la potencia de la señal que se le aplica a su entrada; obteniéndose la señal aumentada a la salida. Para amplificar la potencia es necesario obtener la energía de una fuente de alimentación externa. En este sentido, se puede considerar al amplificador como un modulador de la salida de la fuente de alimentación.

Imagen: Amplificador Fuente: https://es.slideshare.net/LuisMiguelQ1/unidad-ii-27736665

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3.8.7

Transistores bipolares

Por: JoseSaban Segun industriasgsl.com Un transistor bipolar es un pequeño dispositivo electrónico de tipo semiconductor, empleado para dar una señal de salida en franca respuesta a una señal de entrada.

Según cifpn1.com consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite aumentar la corriente y disminuir el voltaje, además de controlar el paso de la corriente a través de sus terminales.

Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica analógica aunque también en algunas aplicaciones de electrónica digital, como la tecnología TTL o BICMOS.

Imagen: símbolos de transistores bipolares tipo NPN y tipo PNP Fuente: https://cifpn1.com/electronica/?p=2783

3.8.7.1 Ventajas de los transistores bipolares Los transistores bipolares tienen una serie de ventajas, algunas de ellas son las siguientes: •

En cuanto a la energía, el consumo es levemente bajo.

•

Contienen la capacidad de generar una resistencia mecánica elevada.

•

El peso y las dimensiones del transistor en comparación con el de los tubos de vacío es mucho menor.

•

Mantienen una vida prolongada.

•

Pueden permanecer almacenados durante mucho tiempo.

•

Estos transistores están exentos de utilizar tiempo de calentamiento.

•

Son capaces de generar fenómenos. Entre los que encontramos está la fotosensibilidad.

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3.8.7.2Estructura física Según http://mdgomez.webs.uvigo.es/

es un dispositivo formado por tres regiones

semiconductoras, entre las cuales se forman unas uniones (uniones PN).

Imagen: estructura de un TRT bipolar Fuente: http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema5.pdf

El transistor se fabrica sobre un substrato de silicio, en el cual se difunden impurezas, de forma que se obtengan las tres regiones antes mencionadas, el aspecto típico de un transistor bipolar real, de los que se encuentran en cualquier circuito integrado. Sobre una base n (substrato que actúa como colector), se difunden regiones p y n+, en las que se ponen los contactos de emisor y base.

Imagen: estructura real de un TRT bipolar Fuente: http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema5.pdf

•

El emisor: ha de ser una región muy dopada (de ahí la indicación p+). Cuanto más dopaje tenga el emisor, mayor cantidad de portadores podrá aportar a la corriente.

•

La base: ha de ser muy estrecha y poco dopada, para que tenga lugar poca recombinación en la misma, y prácticamente toda la corriente que proviene de emisor pase a colector, como veremos más adelante. Además, si la base no es

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estrecha, el dispositivo puede no comportarse como un transistor, y trabajar como si de dos diodos en oposición se tratase.

•

El colector: ha de ser una zona menos dopada que el emisor. Las características de esta región tienen que ver con la recombinación de los portadores que provienen del emisor. En posteriores apartados se tratará el tema.

3.8.7.3 Funcion Según industriasgsl.com la principal utilidad de los transistores está basada en la amplificación de la energía en los circuitos cerrados.

El transistor bipolar ejecuta o realiza funciones de oscilador, de rectificador o conmutador y de amplificador.

Estostransistores se encuentran incorporados prácticamente en todos los artefactos electrónicos de utilidad diaria tales como: teléfonos celulares, reproductores de video y audio, radios y televisores, relojes, equipos de computadoras, tomógrafos, lámparas fluorescentes, etc, generalmente, en los llamados circuitos cerrados.

3.8.7.4 tipos de transistores bipolares Según unisalia.com los tipos de transistores bipolares se clasifican en función de su contacto, ya sea contacto puntual o la unión.

Estos tipos de transistores bipolares se forman debido a que la combinación de los diodos semiconductores se clasifica en función de los tipos P y tipos N conectados.

Si dos tipos P están conectados con un tipo N en el medio, se define como transistor PNP. Si los dos tipos N están conectados con un tipo P en el medio, se definira como el transistor NPN.

Imagen: símbolo de transistor de unión bipolar Fuente: https://unisalia.com/tipos-de-transistores-bipolares-aplicaciones/

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3.8.8

Transistor de efecto de campo

Por: JoseSaban Según https://es.wikipedia.org/ el tansistor de efecto de campo, FET, es un dispositivo semiconductor clave para la industria electrónica, son muy utilizados en los circuitos integrados y en los circuitos de alta frecuencia, sin embargo, el uso principal del transistor de efecto de campo FET es en los circuitos integrados. En esta aplicación los circuitos FET solo pueden llegar a consumir niveles muy bajos de potencia y esto permite que llegue a funcionar los ciruitos integrados a una gran escala.

Estos son tambien conocidos como transistor unipolar es un transistor que utiliza el campo eléctrico para controlar la forma y la conductividad de un canal que transporta un solo tipo de portador de carga.

El transistor de efecto de campo es un semiconductor que posee tres terminales denominados: puerta representada por la G, drenador representado con la D, y fuente representada con la S.

Imagen: Transistor de efecto de campo Fuente: https://www.pngwing.com/es/free-png-iezqp

3.8.8.1 Caracteristicas •

No tiene un voltaje de union cuando se utiliza un interruptor.

•

Puede llegar a operarse para proporcionar una mayor estabilidad térmica.

•

Es muy sensible.

•

Es menos ruidoso.

•

Hasta cierto punto puede llegar ser inmuno a la radiación.

•

Tiene una impedancia de entrada muy alta.

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3.8.8.2 Curva característica Según ecured.com los parámetros que definen el funcionamiento de un FET son los siguientes: •

Parámetros de un FET de canal N

•

Parametros de un FET de canal P

Imagen: Polarización de JFET Fuente: https://christianlopez94.wordpress.com/2015/06/03/polarizacion-de-jfet/

La curva característica del FET define con precisión como funciona este dispositivo.

•

Zona lineal: se comporta como una resistencia y su valor dependerá de la tensión VGS.

•

Zona de saturación: amplifica y se comporta como una fuente de corriente controlada por la tensión que existe entre puerta y fuente o surtidor, VGS.

•

Zona de corte: la intensidad de drenador es nula.

3.8.8.3 Tipos de transistores de efecto de campo Segun es.wikipedia.org podemos clasificar a los transistors de efecto de campo segun su metodo de aislamiento entre el canal y la puerta: •

El MOSFET: (FET metal-óxido-semiconductor) usa un aislante (normalmente SiO2) es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electronicas.

Es un dispositivo de cuatro terminales llamados fuente (S), drenador (D), puerta (G) y sustrato (B). Sin embargo, el sustrato generalmente está conectado internamente al terminal de fuente y por esto se llegan a encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales.

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ElMOSFET es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica, en circuitos analógicos o digitales. Prácticamente la totalidad de los microprocesadores comerciales están basados en transistores MOSFET.

Imagen: Estructura MOSFET Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_efecto_de_campo_metal%C3%B3xido-semiconductor •

El JFET: (FET de unión) usa una unión PN, es un dispositivo electrónico de tres terminales que puede ser usado como interruptor electrónicamente controlado, amplificador o resistencia controlada por voltaje.

A diferencia del transistor de unión bipolar el JFET, al ser un dispositivo controlado por un voltaje de entrada, no necesita de corriente de polarización. La carga eléctrica fluye a través de un canal semiconductor de tipo N o P que se encuentra entre el drenaje y la fuente.

Un JFET tiene una gran impedancia de entrada que se halla frecuentemente en el orden de 1010 ohmios, lo que significa que tiene un efecto despreciable respecto a los componentes o circuitos externos conectados a su terminal de puerta.

Imagen: Simbolo electrónico JFET Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/JFET •

El MESFET: Según transistores.info Son similares en comportamiento y construcción a un JFET; tienen una unión polarizada inversa que cambia el ancho de una zona de agotamiento, controlando la corriente de drenaje, (FET metálico semiconductor) sustituye la unión PN del JFET con un diodo Schottky,.

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Imagen: Construccion y funcionamiento del MESFET Fuente: https://transistores.info/transistor-mesfet/ •

En el HEMT: (transistor de alta movilidad de electrones), también denominado HFET (FET de estructura heterogénea), la banda de material dopada con huecos forma el aislante entre la puerta y el cuerpo del transistor.

Son un tipo de transistor de efecto de campo que incorporan una unión entre dos materiales con diferentes bandas prohibidas, una heterounión, como canal de conducción en vez de una región dopada como es en el caso de los MOSFET.

Imagen: Sección de un transistor pHEMT de composición GaAs/AlGaAs/InGaAs Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Transistores_HEMT •

Los MODFET: según chemeurope.com (FET de modulación dopada)también conocidos como transistor de alta movilidad de electrones ( HEMT ), losMODFET son heterouniones, esto significa que los semiconductores utilizados tienen espacios de banda diferentes.

Un punto importante de los MODFET es que las discontinuidades de las bandas de conducción y valencia se pueden llegar a modificar por separado, esto permite que se controle el tipo de portadores que entran y salen del dispositivo.

•

Los IGBT: (transistor bipolar de puerta aislada) es un dispositivo para control de potencia. Son comúnmente usados cuando el rango de voltaje drenador-fuente está entre los 200 a 3000V. Este dispositivo posee las características de las señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación

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del transistor bipolar, combinando una puerta aislada FET para la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo.

Imagen: Simboloelectronico Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_IGBT •

Los FREDFET: es un FET especializado diseñado para otorgar una recuperación ultra rápida del transistor.

•

Los DNAFET:es un transistor de efecto de campo FET, utiliza el efecto de campo generado por las cargas parciales de las moléculas de ADN para actuar como un biosensor. Su estructura es similar a la de los MOSFET, con la diferencia de que la estructura de la puerta que, en los DNAFET, es reemplazada por una capa de moléculas de cadenas sencillas de ADN que actúan como receptores de superficie.

•

Los TFT: que hacen uso de silicio amorfo o de silicio policristalino, es un tipo especial de transistor de efecto campo se fabrica depositando finas películas de un semiconductor activo así como una capa de material dieléctrico y contactos metálicos sobre un sustrato de soporte.

Una de sus principales aplicaciones son las pantallas de cristal líquido, esto lo diferencia de un transistor convencional donde el material semiconductor suele ser el sustrato.

Imagen: Varios tipos de construcción TFT Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Thin-film_transistor

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3.8.8.4 Aplicaciones El FET utilizado comunmente es el MOSFET. La tecnologia CMOS es la base de los modernos circuitos integrados difitales, este usa una disposicion en donde el MOSFET de canal P y el de canal N, estos están conectados en serie para cuando uno se encuentre encendido el otro deberá estar apagado.

En los FET los electrones pueden fluir en cualquier direccion a traves del canal cuando se operen en el modo lineal. Esto hace que estos sean adecuados para conmutar las señales. Otro uso común de los FET es como amplifcadores, gracias a su alta resistencia de entrada y su baja salida.

Imagen: Transistor de efecto de campo (FET)-Transistores Fuente: https://transistores.info/transistor-de-efecto-de-campo-fet/

3.8.9 Módulos infrarrojos CNY70 Por: Mario Sequén Según sandorobotics.com el dispositivo CNY70 es un sensor óptico infrarrojo, de un rango de corto alcance que se utiliza para detectar colores de objetos y superficies. Su uso más común es para construir pequeños robots seguidor de líneas. Contiene un emisor de radiación infrarroja (fotodiodo) y un receptor (fototransistor). El fotodiodo emite un haz de radiación infrarroja, el fototransistor recibe ese haz de luz cuando se refleja sobre alguna superficie u objeto.

Dependiendo de la cantidad de luz recibida por el fototransistor el dispositivo envía una señal de retorno a una tarjeta controladora como Arduino.

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Imagen: módulo infrarrojo CNY70 Fuente: https://uelectronics.com/wp-content/uploads/2018/10/AR0798-Sensor-CNY70Lineas-Infrarrojo-V5.jpg

3.8.10 Sensor LM35 Por: Mario Sequén Según naylampmechatronics.com el LM35 es un sensor de temperatura de buenas prestaciones a un bajo precio. Posee un rango de trabajo desde -55ºC hasta 150ªC. Su salida es de tipo analógica y lineal con una pendiente de 10mV/ºC. El sensor es calibrado de fábrica a una precisión de 0.5ºC. Es un sensor muy popular por su fácil uso y variadas aplicaciones. No necesita de ningún circuito adicional para ser usado. Se alimenta directamente con una fuente de 5V y entrega una salida analógica entre 0V a 1.5V. Este voltaje analógico puede ser leído por el ADC de un microcontrolador como PIC o Arduino. Entre sus aplicaciones podemos encontrar termómetros, termostatos, sistemas de monitoreo y más.

Características Voltaje de Operación: 4V – 30V (5V recomendado) Rango de Trabajo: -55℃ hasta +150℃ Precisión en el rango de -10°C hasta +85°C: ±0.5°C Pendiente: 10mV / ºC Bajo consumo energético: 60uA No necesita componentes adicionales Pines: +VCC, V salida, GND Baja impedancia de salida

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Imagen: Sensor LM35 Fuente:https://cdn.shopify.com/s/files/1/0351/4426/9963/products/lm35_512x512.jpg?v= 1610125182

3.9 Circuitos integrados Por: Mario Sequén Según electronicaonline.net el Circuito Integrado (CI), a veces llamado chip integrado o microchip, es una oblea semiconductora (de silicio) en la que se fabrican miles o millones de componentes eléctricos y electrónicos como: resistores, condensadores, transistores y diodos. Un CI puede tener la función como amplificador, oscilador, temporizador, contador, compuerta lógica, memoria del ordenador, microcontrolador o microprocesador.

Un Circuito Integrado es el elemento fundamental de todos los dispositivos electrónicos modernos. Como su nombre indica, es un sistema integrado de múltiples componentes miniaturizados e interconectados y que a la vez están incrustados en un fino sustrato de material semiconductor (normalmente cristal de silicio).

Fue una idea increíblemente inteligente y ha hecho posible todo tipo de dispositivos «microelectrónicos» que van desde relojes digitales y calculadoras de bolsillo hasta armas y cohetes para el aterrizaje en la Luna con navegación por satélite incorporada.

Un solo Circuito Integrado puede contener miles o millones de: •

Transistores

•

Resistores

•

Condensadores

•

Diodos

Un ejemplo común de Circuito Integrado moderno es el procesador de un ordenador, que suele contener millones o miles de millones de transistores, condensadores,

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compuertas lógicas, etc., conectados entre sí para formar un complejo circuito digital.

Aunque el procesador es un CI, no todos los CI son procesadores.

Imagen: Circuito Integrado Fuente: https://electronicaonline.net/wp-content/uploads/2020/10/circuito-integradodefinicion.jpg

3.9.1 Tipos de Circuitos Integrados Cada aparato electrónico que usamos en nuestra vida diaria, como teléfonos móviles, laptops, refrigeradores, computadoras, televisores y todos los demás dispositivos eléctricos y electrónicos, se fabrican con algunos circuitos simples o complejos.

Los circuitos integrados se clasifican en circuitos integrados analógicos, circuitos integrados digitales y circuitos integrados mixtos.

3.9.2 Circuitos Integrados Digitales Este tipo de CI tiene dos niveles definidos: 1 y 0, lo que implica que funcionan en matemáticas binarias en las que 1 significa encendido y 0 apagado. Dichos circuitos integrados se logran con diligencia ya que contienen múltiples flipflops, multiplexores, puertas lógicas digitales y otros componentes electrónicos, todo incorporado en un solo chip. Los Ejemplos de Circuitos Integrados Digitales incluyen microcontroladores y microprocesadores.

La figura anterior muestra los pasos involucrados en el diseño de un circuito integrado digital típica. Estos circuitos integrados digitales se utilizan con frecuencia en las computadoras, microprocesadores, procesadores de señales digitales, redes de computadoras y contadores de frecuencia. Existen diferentes tipos de circuitos integrados digitales, como: − Circuitos Integrados Programables − Circuitos Integrados Lógicos − Chips de Memoria − Circuitos Integrados de Administración de Energía

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− Circuitos Integrados de Interfaz.

Imagen: Circuitos digitales Fuente: https://electronicaonline.net/wpcontent/uploads/2020/10/circuito-integrado-digital.jpg 3.9.3 Circuitos Integrados Analógicos Los Circuitos Integrados Analógicos funcionan abordando señales continuas y son capaces de realizar tareas como filtrado, Amplificación, Demodulación y Modulación, etc. Los sensores OP-AMP son esencialmente circuitos integrados analógicos.

Estos se subdividen en Circuitos Integrados Lineales y Circuitos Integrados de Radiofrecuencia. De hecho, la relación entre el voltaje y la corriente puede no ser lineal en algunos casos en un rango largo de la señal analógica continua.

El CI Analógico de uso frecuente es un amplificador operacional, similar al amplificador diferencial, pero posee una ganancia de voltaje muy alta. Consta de un número muy inferior de transistores en comparación con los circuitos integrados digitales y, para desarrollar circuitos integrados de aplicaciones específicas analógicas (ASIC analógicas), se utilizan herramientas de simulación computarizadas.

3.9.4 Circuitos Integrados de Señal Mixta Los circuitos integrados que se obtienen mediante la combinación de circuitos integrados analógicos y digitales en un solo chip se denominan Circuitos Integrados de Señal Mixta. Estos circuitos integrados funcionan como Convertidores digitales a analógicos, convertidores analógicos a digitales y circuitos integrados de reloj/temporización.

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3.9.1

EL NE555

Por: RAMIRO SOTO Según R-Luis.Xbot.Es un NE555 Es un circuito integrado que se utiliza en la generación de temporizadores, pulsos y oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flipflop, Su tipo de terminales son GND, TRIG, OUT, RESET, CTRL, THR, DIS, VCC Sus derivados proporcionan hasta cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete.

Este fue Introducido en 1971 por Signetics, el 555 sigue siendo de uso generalizado debido a su facilidad de uso, precio bajo y la estabilidad. Muchas empresas los fabrican en versión de transistores bipolares y también en CMOS de baja potencia. A partir de 2003, se estimaba que mil millones de unidades se fabricaban cada año. Este circuito suele ser utilizado para trabajos sencillos como trabajos escolares, debido a su bajo costo y facilidad de trabajar con él.

Imagen: NE555 Fuente: https://www.areatecnologia.com/electronica/circuito-integrado-555.html

3.9.1.1 Configuracion monoestable Por: RAMIRO SOTO Según Wikipedia.Org esta realiza una función secuencial consistente en que al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho período, la salida del monoestable vuelve a su estado original. Por tanto, tiene un estado estable (de aquí su nombre) y un estado casi estable.

Según Wikipedia.com uno de sus principales funcionamientos es: Al aplicar la tensión de alimentación (Vcc), los dos transistores iniciarán la conducción, ya que sus bases reciben un potencial positivo a través de las resistencias R-2 y R-3, pero

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como los transistores no serán exactamente idénticos, por el propio proceso de fabricación y el grado de impurezas del material semiconductor, uno conducirá antes o más rápido que el otro.

Supongamos que es TR-2 el que conduce primero. El voltaje en su colector estará próximo a 0 voltios (salida Y a nivel bajo), por lo que la tensión aplicada a la base de TR1 a través del divisor formado por R-3, R-5, será insuficiente para que conduzca TR-1. En estas condiciones TR-1 permanecería bloqueado indefinidamente.

Pero si ahora aplicamos un impulso de disparo de nivel alto por la entrada T, el transistor TR-1 conducirá y su tensión de colector se hará próxima a 0 V, con lo que C-1, que estaba cargado a través de R-1 y la unión base-emisor de TR-2, se descargará a través de TR-1 y R-2 aplicando un potencial negativo a la base de TR-2 que lo llevará al corte (salida Y a nivel alto). En esta condición la tensión aplicada a la base de TR-1 es suficiente para mantenerlo en conducción, aunque haya desaparecido el impulso de disparo en T. Seguidamente se inicia la carga de C-1 a través de R-2 y TR-1 hasta que la tensión en el punto de unión de C-1 y R-2 (base de TR-2) sea suficiente para que TR-2 vuelva a conducir y TR-1 quede bloqueado. La duración del periodo cuasi estable viene definida por los valores de C-1 y R-2.

Imagen del ejemplo del funcionamiento Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Monoestable#/media/Archivo:Monoestable.png

3.9.1.2 Configuracion Astable Por: RAMIRO SOTO Según Rinconingenieril.es unaconfiguracion astable también es un circuito multivibrador que no tiene ningún estado estable, lo que significa que posee dos estados inestables entre los que conmuta, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado.

Este tipo de circuitos fue desarrollado por Abraham y Bloch que lo denominaron "multivibrador" dado que la forma de onda de la oscilación vibra en múltiples frecuencias (la fundamental y los armónicos impares). La frecuencia de conmutación

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depende, en general, de la carga y descarga de condensadores. Entre sus múltiples aplicaciones se cuentan la generación de ondas periódicas (generador de reloj) y de trenes de pulsos.

En este modo, el 555 no tiene estado estable, la salida 3 va cambiando continuamente entre el nivel bajo y el alto continuamente, independientemente del estado de la entrada . El tiempo que estará la salida en alto y bajo dependerá de los componentes del circuito.

Imagen: Astable Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Astable#/media/Archivo:Astable.png

3.9.2

El Cd4017

Por: RAMIRO SOTO Según Wikipedia.Orgse trata de un contador/divisor o decorificador con 10 salidas.

Estructuralmente está formado por un contador Johnson de 5 etapas que puede dividir o contar por cualquier valor entre 2 y 9, con recursos para continuar o detenerse al final del ciclo.

El Contador Divisor CD4017 sirve para proyectos de electrónica que van desde una secuencia de LEDs, contador, cerraduras, etc.

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Imagen: El CD4017, es utilizado frecuentemente como secuenciador de luces y divisor de bajas frecuencias. Es muy popular entre los aficionados y estudiantes que se inician en la electrónica.

Fuente: https://www.kitelectronica.com/2016/01/cd4017.html

3.9.3

Amplificador Operacional

Por: RAMIRO SOTO Según Diarioelectronicohoy.Com Un amplificador operacional, a menudo conocido opamp por sus siglas en inglés, es un dispositivo amplificador electrónico de alta ganancia acoplado en corriente continua que tiene dos entradas y una salida.

Un amplificador operacional (A.O. también op-amp), es un amplificador de alta ganancia directamente acoplado, que en general se alimenta con fuentes positivas y negativas, lo cual permite que obtenga excursiones tanto por arriba como por debajo de masa o punto de referencia que se considere. Se caracteriza especialmente por que su respuesta en: frecuencia, cambio de fase y alta ganancia que se determina por la realimentación introducida externamente. Por su concepción, presenta una alta impedancia (Z) de entrada y muy baja de salida. Este es el símbolo:

Imagen: Los amplificadores operacionales son, dispositivos compactos activos y lineales de alta ganancia, diseñados para proporcionar la función de transferencia deseada.

Fuente: https://www.diarioelectronicohoy.com/blog/el-amplificador-operacional

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3.10 Arduino y lenguaje de programacionarduino Por: Dilan Tejax

3.10.1 Arduino es una compañía de desarrollo de software y hardware libres, así como una comunidad internacional que diseña y manufactura placas de desarrollo de hardware para construir dispositivos digitales y dispositivos interactivos que puedan detectar y controlar objetos del mundo real. Arduino se enfoca en acercar y facilitar el uso de la electrónica y programación de sistemas embebidos en proyectos multidisciplinarios. Los productos que vende la compañía son distribuidos como Hardware y Software Libre, bajo la Licencia Pública General de GNU (GPL) y la Licencia Pública General Reducida de GNU (LGPL),1 permitiendo la manufactura de las placas Arduino y distribución del software por cualquier individuo. Las placas Arduino están disponibles comercialmente en forma de placas ensambladas o también en forma de kits, hazlo tu mismo (del inglés DIY: "Do ItYourself").

Los

diseños

de

las

placas

Arduino

usan

diversos

microcontroladores

y

microprocesadores. Generalmente el hardware consiste de un microcontrolador Atmel AVR, conectado bajo la configuración de "sistema mínimo" sobre una placa de circuito impreso a la que se le pueden conectar placas de expansión (shields) a través de la disposición de los puertos de entrada y salida presentes en la placa seleccionada. Las shields complementan la funcionalidad del modelo de placa empleada, agregando circuiteria, sensores y módulos de comunicación externos a la placa original. La mayoría de las placas Arduino pueden ser alimentadas por un puerto USB o un puerto barrel Jack de 2.5mm. La mayoría de las placas Arduino pueden ser programadas a través del puerto serie que incorporan haciendo uso del Bootloader que traen programado por defecto.

Imagen: Arduino Fuente: https://i.blogs.es/90d0d7/arduinounosmd450px/500_333.jpg Características técnicas de un arduino

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− Microcontrolador: ATMega2560. − Velocidad de reloj: 16 MHz. − Voltaje de trabajo: 5V. − Voltaje de entrada: 7,5 a 12 voltios. − Pinout: 54 pines digitales (15 PWM) y 16 pines analógicos. − puertos serie por hardware. − Memoria: 256 KB Flash (8KB para bootloader), 8KB RAM y 4KB Eeprom.

3.10.2 Cómo funciona Arduino El Arduino es una placa basada en un microcontrolador ATMEL. Los microcontroladores son circuitos integrados en los que se pueden grabar instrucciones, las cuales las escribes con el lenguaje de programación que puedes utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones permiten crear programas que interactúan con los circuitos de la placa.

El microcontrolador de Arduino posee lo que se llama una interfaz de entrada, que es una conexión en la que podemos conectar en la placa diferentes tipos de periféricos.

La información de estos periféricos que conectes se trasladará al microcontrolador, el cual se encargará de procesar los datos que le lleguen a través de ellos.

El tipo de periféricos que puedas utilizar para enviar datos al microcontrolador depende en gran medida de qué uso le estés pensando dar. Pueden ser cámaras para obtener imágenes, teclados para introducir datos, o diferentes tipos de sensores.

También cuenta con una interfaz de salida, que es la que se encarga de llevar la información que se ha procesado en el Arduino a otros periféricos. Estos periféricos pueden ser pantallas o altavoces en los que reproducir los datos procesados, pero también pueden ser otras placas o controladores.

Imagen: Arduino Fuente:https://i.blogs.es/5920f7/como-funciona-arduino/1366_2000.jpg

3.10.3 Lenguaje de programación C++ Características de C:

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Es el lenguaje de programación de propósito general asociado al sistema operativo UNIX. Es un lenguaje de medio nivel. Trata con objetos básicos como caracteres, números, etc… también con bits y direcciones de memoria.

Posee una gran portabilidad Se utiliza para la programación de sistemas: construcción de intérpretes, compiladores, editores de texto, etc C++ es un lenguaje de programación diseñado a mediados de los años 1980 por Bjarne Stroustrup. La intención de su creación fue el extender al exitoso lenguaje de programación C con mecanismos que permitan la manipulación de objetos. En ese sentido, desde el punto de vista de los lenguajes orientados a objetos, el C++ es un lenguaje híbrido.

3.10.4 Elementos básicos en la programación en C++ 3.10.4.1 {} entre llaves Las llaves sirven para definir el principio y el final de un bloque de instrucciones. Se utilizan para los bloques de programación setup (), loop (), if.., etc.

Una llave de apertura “{“siempre debe ir seguida de una llave de cierre “}”, si no es así el compilador dará errores. El entorno de programación de Arduino incluye una herramienta de gran utilidad para comprobar el total de llaves. Sólo tienes que hacer click en el punto de inserción de una llave abierta e inmediatamente se marca el correspondiente cierre de ese bloque (llave cerrada).

3.10.4.2 ; punto y coma El punto y coma “;” se utiliza para separar instrucciones en el lenguaje de programación de Arduino. También se utiliza para separar elementos en una instrucción de tipo “bucle for”.

Nota: Si olvidáis poner fin a una línea con un punto y coma se producirá en un error de compilación.

3.10.4.3 /*… */ bloque de comentarios Los bloques de comentarios, o comentarios multi-línea son áreas de texto ignorados por el programa que se utilizan para las descripciones del código o comentarios que ayudan a comprender el programa. Comienzan con / * y terminan con * / y pueden abarcar varias líneas.

Debido a que los comentarios son ignorados por el compilador y no ocupan espacio en la memoria de Arduino pueden ser utilizados con generosidad.

3.10.4.4 // línea de comentarios

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Una línea de comentario empieza con / / y terminan con la siguiente línea de código.

Al igual que los comentarios de bloque, los de línea son ignoradas por el programa y no ocupan espacio en la memoria.

Una línea de comentario se utiliza a menudo después de una instrucción, para proporcionar más información acerca de lo que hace esta o para recordarla más adelante.

3.11 Herramientas de taller de electrónica Por: Dilan Tejax

3.11.1 El capacímetro es un equipo de prueba electrónico utilizado para medir la capacidad o capacitancia de los condensadores.1 Dependiendo de la sofisticación del equipo, puede simplemente mostrar la capacidad o también puede medir una serie de parámetros tales como las fugas, la resistencia del dieléctrico o la componente inductiva.

Imagen: Capacimetro Fuente:https://img.directindustry.es/images_di/photo-m2/156613-8703735.jpg\

3.11.2 Multímetro Un multímetro, también denominado polímetro1 o tester, es un instrumento eléctrico portátil capaz de medir directamente magnitudes eléctricas activas, como corrientes y potenciales (tensiones), o pasivas, como resistencias, capacidades y otras.

Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma, con alguna variante añadida.

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Imagen: Multimetro Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d8/RE50G_Range_D igital_Mutilmeter%2C_professional_Mutilmeter.jpg/220pxRE50G_Range_Digital_Mutilmeter%2C_professional_Mutilmeter.jpg

3.11.3 Osciloscopio Un osciloscopio es un instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señales, frecuentemente junto a un analizador de espectro.

Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje x (horizontal) representa tiempos y el eje y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada «eje THRASHER» o «Cilindro de Wehnelt» que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.

Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno; pueden ser tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos casos (en teoría).

Imagen: Oscilocopio Fuente:https://www.laboratoriogluon.com/wp-content/uploads/2020/09/sds1202x.jpg

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3.11.4 Amperímetro Un amperímetro en términos generales es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". El amperímetro se utiliza para medir la intensidad de las corrientes eléctricas. Disponiendo de una gama de resistencias shunt, se puede disponer de un amperímetro con varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico.

El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión en un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente eléctrica circulante

Imagen: Amperimetro Fuente:https://www.materialdelaboratorio.top/wpcontent/uploads/2019/10/Amper%C3%ADmetro-funci%C3%B3n.jpg

3.12 Mediciónes con Multimetro Por: Dilan Tejax

3.12.1 Voltaje La medición de voltaje se realiza en paralelo, así que sólo es necesario colocar la punta positiva del multímetro (roja) con el punto positivo a medir, también hay que colocar la punta negativa (negro) con el punto negativo a medir. El color rojo y negro para positivo y negativo se utiliza por convención, pero puede ser cualquier otro color, al final lo que importa es dónde estén conectadas las puntas en nuestro multímetro, como podemos ver en la ilustración, del lado derecho se encuentra conectada la punta roja donde nos indica el multímetro para hacer mediciones de voltaje. En medio se encuentra "COM" que representa el punto en común del multímetro que es utilizado como negativo.

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Imagen: Explicación del voltaje Fuente:https://acmax.mx/images/uploaded/Blog/Infografias/Voltajemultimetro_1000.jpeg

3.12.2 Corriente Para medir corriente directa se utiliza el multímetro como amperímetro y se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (amperios) en DC (c.d.). Se revisa que los cables rojo y negro estén conectados correctamente.

Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no tenemos idea de que magnitud de la corriente directa que vamos a medir, escoger la escala más grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala automáticamente.

Para medir una corriente, el multímetro tiene que ubicarse en el paso de la corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde la corriente a medir y conectamos el multímetro (lo ponemos en “serie”). Ver el siguiente diagrama.

Imagen: Uso del multimetro Fuente:https://unicrom.com/wp-content/uploads/medir-corriente-directa.gif

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3.12.3 Escala de diodos Un buen diodo polarizado en directo muestra una caída de voltaje que va de 0.5 a 0.8 voltios para los diodos de silicio más comúnmente utilizados. Algunos diodos de germanio tienen una caída de voltaje que va de 0.2 a 0.3 V. El multímetro muestra OL cuando un diodo bueno está polarizado en directo. La lectura OL indica que el diodo funciona como un interruptor abierto.

Un diodo malo (abierto) no permite que la corriente fluya en ambos sentidos. El multímetro mostrará OL en ambas direcciones cuando el diodo esté abierto.

Un diodo en cortocircuito tiene la misma lectura de caída de voltaje (aproximadamente 0.4 V) en ambas direcciones.

Un multímetro configurado en el modo Resistencia (?) puede usarse como una prueba de diodo adicional o, como ya se mencionó, si el multímetro no incluye el modo Prueba de diodos.

Imagen: Explicación del multímetro en diodo Fuente:https://dam-assets.fluke.com/s3fs-public/6004284b-dmm-how-to-diode-715x3603.jpg

3.12.4 Continuidad El multímetro digital emite un pitido si se detecta una ruta completa (continuidad). Si el circuito está abierto (el interruptor está en la posición APAGADO), el multímetro digital no emitirá un pitido. Cuando termine, apague el multímetro para ahorrar batería.

La continuidad es la presencia de una ruta completa para el flujo de corriente. El circuito está completo cuando el interruptor está cerrado.

El modo Prueba de continuidad de un multímetro digital se puede usar para probar los interruptores, los fusibles, las conexiones eléctricas, los conductores y otros componentes. Un fusible bueno, por ejemplo, debe tener continuidad.

El multímetro digital emite una respuesta sonora (un pitido) cuando detecta una ruta completa.

El pitido, un indicador sonoro, permite a los técnicos concentrarse en los procedimientos de prueba sin tener que mirar la pantalla del multímetro.

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Imagen: Uso del multimetro Fuente:https://dam-assets.fluke.com/s3fs-public/styles/800x534/public/6004132-dmmcontinuity-main-1500x1000.jpg

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Capítulo IV Leyes y teoremas de circuitos 4.1 Ley de Ohm. Por: Adolfo Toc Según fluke.com 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=IxR 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

Cantidad

Tensión

Corriente

Símbolo de Unidad de medida ley de Ohm (abreviatura)

E

I

Resistencia R

Rol en los circuitos

En caso de que se esté preguntando:

Presión que

E = fuerza electromotriz

desencadena el flujo

(término de la antigua

del electrones

escuela)

Amperio (A)

Caudal de electrones

I = intensidad

Ohmio (Ω)

Inhibidor de flujo

Ω = Letra griega omega

Voltio (V)

Si conoce el voltaje (E) y la corriente (I) y quiere conocer la resistencia (R), suprima la R en la pirámide y calcule la ecuación restante (véase la pirámide primera o izquierda de arriba).

Nota: la resistencia no puede medirse en un circuito en funcionamiento. Por lo tanto, para calcularla, la ley de Ohm es muy útil. En lugar de desconectar el circuito para medir la resistencia, un técnico puede determinar la R mediante la variación por sobre la ley de Ohm.

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Ahora, si usted conoce el voltaje (E) y la resistencia (R) y quiere conocer la corriente (I), suprima la I y calcule con los dos símbolos restantes (véase la pirámide media anterior).

Y si conoce la corriente (I) y la resistencia (R) y quiere saber el voltaje (E), multiplique las mitades de la parte inferior de la pirámide (véase la tercera pirámide o la ubicada en el extremo derecho arriba).

Pruebe con algunos cálculos de ejemplo basados en un circuito simple de la serie, que incluye una fuente de voltaje (batería) y resistencia (luz). Se conocen dos valores en cada ejemplo. Use la ley de Ohm para calcular el tercero.

Cuando Ohm publicó su fórmula en 1827, su descubrimiento principal fue que la cantidad de corriente eléctrica que fluye a través de un conductor es directamente proporcional al voltaje impuesto sobre él. En otras palabras, es necesario un voltio de presión para empujar un amperio de corriente a través de un ohmio de resistencia.

La ley de Ohm puede usarse para validar: •

Valores estáticos de los componentes del circuito

•

Niveles de corriente

•

Suministros de voltaje

•

Caídas de tensión

Si, por ejemplo, un instrumento de prueba detecta una medición de corriente más elevada que la normal, puede significar que: •

La resistencia ha disminuido.

•

El voltaje se ha incrementado, provocando una situación de alta tensión. Esto podría indicar un problema con el suministro o un problema en el circuito.

En los circuitos de corriente continua (CC), una medida de corriente inferior a la normal puede significar: •

Aumentó la resistencia del circuito. Posible causa: conexiones deficientes o flojas, corrosión o componentes dañados.

•

El voltaje ha disminuido.

Las cargas existentes en un circuito absorben corriente eléctrica. Las cargas pueden ser cualquier tipo de componente: aparatos eléctricos pequeños, ordenadores, electrodomésticos o un motor grande. La mayoría de estos componentes (cargas) tienen una placa o pegatina informativa. Estas placas incluyen una certificación de seguridad y varios números de referencia.

Los técnicos se refieren a las placas de identificación de los componentes para conocer el voltaje y los valores de corriente estándar. Durante la prueba, si los técnicos notan que los valores tradicionales no se registran en los multímetros digitales o en los

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medidores de pinza, pueden usar la ley de Ohm para detectar qué parte de un circuito funciona anormalmente y, a partir de eso, determinar dónde puede haber un problema Ejemplo 1: se conocen la tensión (E) y la resistencia (R).

Imagen: Receptor en serie Fuente: http://dam-assets.fluke.com/s3fs-public/6004178-dmm-whatis-ohm-question-i715x360.jpg Ejemplo 2: se conocen la tensión (E) y la corriente (I).

Imagen: Circuito Fuente: http://dam-assets.fluke.com/s3fs-public/6004178-dmm-whatis-ohm-question-r715x360.jpg

4.2 Circuitos en serie, circuitos en paralelo Por: Adolfo Toc Según areatecnologia.com en esta ocasión te vamos a explicar los circuitos en serie y en paralelo en corriente continua.

También verás que hay enlaces para aprender a calcular los circuitos míxtos y los de corriente alterna.

Antes de aprender los circuitos en serie y paralelo tienes que saber calcular los más sencillos, es decir los de 1 solo receptor, por eso si quieres empezar con circuitos de 1 receptor te recomendamos el enlace: Calculo Circuitos de Una Lámpara para aprender la ley de ohm y los elementos de un circuito eléctrico, en caso de que no lo

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sepas.

También se supone que conoces las Magnitudes Eléctricas de tensión, intensidad y resistencia.

En caso contrario visita y aprende los enlaces anteriores.

Antes de empezar, te recomendamos el siguiente libro para aprender los principios básico de la electricidad y el cálculo de circuitos eléctricos, tanto de corriente contínua como de alterna Circuitos en Serie

Las características de los circuitos en serie son: - Los elementos están conectados como los eslabones de una cadena (el final de uno con el principio del otro).

La salida de uno a la entrada del siguiente y así sucesivamente hasta cerrar el circuito.

Veamos una bombilla y un timbre conectados en serie:

Imagen: Receptor en serie Fuente: https://www.areatecnologia.com/electricidad/imagenes/receptores-enserie.jpg - Todos los elementos que se conectan en serie tienen la misma intensidad, o lo que es lo mismo, la misma intensidad recorre todos los elementos conectados en serie.Receptor en serie Fíjate que la intensidad que sale de la pila es la misma que atraviesa cada receptor.

It = I1 = I2 = I3 ......

- La tensión total de los elementos conectados en serie es la suma de cada una de las tensiones en cada elemento: Vt = V1 + V2 + V3 ....

- La resistencia total de todos los receptores conectados en serie en la suma de la resistencia de cada receptor.

Rt = R1 + R2 + R3 .....

- Si un elemento de los conectados en serie deja de funcionar, los demás también.

Date cuenta que si por un elemento no circula corriente, al estar en serie con el resto,

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por los demás tampoco ya que por todos pasa la misma corriente o intensidad (es como si se cortara el circuito).

Veamos como se resuelve un circuito en serie con 3 resistencias.

Ejercicios de Circuitos en Serie

Lo primero será calcular la resistencia total.

Esta resistencia total también se llama resistencia equivalente, porque podemos sustituir todas las resistencias de los receptores en serie por una sola cuyo valor será el de la resistencia total.

Fíjate en el circuito siguiente:

Imagene: Circuito serie Fuente: https://www.areatecnologia.com/electricidad/imagenes/circuitos-serie.jpg

Rt = R1 + R2 + R3 = 10 + 5 + 15 = 30Ω.

El circuito equivalente quedaría como el de la derecha con una sola resistencia de 30 ohmios.

Ahora podríamos calcular la Intensidad total del circuito.

Según la ley de ohm: It = Vt/Rt = 6/30 = 0,2 A que resulta que como todas las intensidades en serie son iguales: It = I1 = I2 = I3 = 0,2A Todas valen 0,2 amperios.

Ahora solo nos queda aplicar la ley de ohm en cada receptor para calcular la tensión en cada uno de ellos: V1 = I1 x R1 = 0,2 x 10 = 2V V2 = I2 x R2 = 0,2 x 5 = 1V V3 = I3 x R3 = 0,2 x 15 = 3V Ahora podríamos comprobar si efectivamente las suma de las tensiones es igual a la tensión total:

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Vt = V1 + V2 + V3 = 2 + 1 + 3 = 6 V Circuitos en Paralelo

Las características de los circuitos en paralelo son: - Los elementos tienen conectadas sus entradas a un mismo punto del circuito y sus salidas a otro mismo punto del circuito.

Imagen: Receptores Fuente: https://www.areatecnologia.com/electricidad/imagenes/receptoresparalelo.jpg

- Todos los elementos o receptores conectados en paralelo están a la misma tensión, por eso: receptores Vt = V1 = V2 = V3 .....

- La suma de la intensidad que pasa por cada una de los receptores es la intensidad total: It = I1 + I2 + I3 .....

OJO no te confundas, si te fijas es al revés que en serie.

- La resistencia total o equivalente de los receptores conectados en paralelo se calcula con la siguiente fórmula - Si un receptor deja de funcionar, los demás receptores siguen funcionando con normalidad.

Este es el principal motivo por lo que la mayoría de los receptores se conectan en paralelo en las instalaciones.

Vamos a calcular un circuito en paralelo.

Ejercicios Circuitos en Paralelo

Imagen: Circuito serie Fuente: https://www.areatecnologia.com/electricidad/imagenes/circuitos-serie.jpg

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Podríamos seguir los mismos pasos que en serie, primero resistencia equivalente, luego la It, etc.

En este caso vamos a seguir otros pasos y nos evitaremos tener que utilizar la fórmula de la resistencia total.

Sabemos que todas las tensiones son iguales, por lo que: Vt = V1 = V2 = V3 = 5V; todas valen 5 voltios.

Ahora calculamos la intensidad en cada receptor con la ley de ohm I = V / R. I1 = V1 / R1 = 5/10 = 0,5A I2 = V2 / R2 = 5/5 = 1A I3 = V3 / R3 = 5/15 = 0,33A La intensidad total del circuito será la suma de todas las de los receptores.

It = I1 + I2 + I3 = 0,5 + 1 +0,33 = 1,83 Date cuenta que la I3 realmente es 0,333333333... por lo que cometeremos un pequeño error sumando solo 0,33, pero es tan pequeño que no pasa nada. ¿Nos falta algo para acabar de resolver el circuito?

Pues NO, ¡Ya tenemos nuestro circuito en paralelo resuelto! ¿Fácil no?.

Repito que podríamos empezar por calcular Rt con la fórmula, pero es más rápido de esta forma.

Si quieres puedes probar de la otra manera y verás que te dará lo mismo.

Para calcular las potencias y las energías se hace de la misma forma que en serie.

Aquí te dejamos otro circuito en paralelo resuelto:

Imagen: Circuito paralelo Fuente: https://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/IMAGENES/Resistenciasparalelo.JPG

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4.3cirvuitos mixtos: serie, paralelo.

Por: Adolfo Toc Según mielectronicafacil.comen general, los circuitos mixtos tienen una fuente de alimentación conectada en serie con un interruptor que energiza todo el sistema por igual.

Después de este alimentador, generalmente hay varios circuitos secundarios cuya configuración varía de acuerdo con la estructuración de los receptores: circuitos en serie y paralelo sin un patrón específico.

Toma el siguiente circuito como ejemplo para saber cómo funciona un circuito mixto:

Imagen: Circuito mixto Fuente: https://mielectronicafacil.com/wp-content/uploads/2019/09/Funcionamientocircuito-mixto.png En este circuito la corriente sale de la parte inferior de la batería y se divide para viajar a través de R4 y R5, vuelve a unirse, luego se divide nuevamente para viajar a través de R2 y R3, vuelve a unirse para viajar a través de R1 y finalmente vuelve a la parte superior de la batería.

Imagen: Circuito mixto Fuente:https://mielectronicafacil.com/wp-content/uploads/2020/05/Funcionamientocircuito-mixto1.jpg

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Para las conexiones en serie, todos los circuitos vecinos se eliminarán automáticamente de la unidad cuando desconecte parte de este bucle o red. Si desconectan la resistencia R1, automáticamente las demás resistencias dejarán de funcionar.

Imagen: Circuito mixto Fuente:https://mielectronicafacil.com/wp-content/uploads/2020/05/Desconectarcomponente-serie-en-circuito-mixto.jpg Por otro lado, en el caso de circuitos secundarios paralelos, si uno de los componentes se funde y se genera un punto abierto, la otra rama continuará operando independientemente.

Si se desconecta una de las resistencias en paralelo (R2, R3, R4 o R5), las ramas vecinas continuarán funcionando.

Reducción (Ejemplos) Reducir el siguiente circuito mixto a una sola resistencia equivalente

Imagen: Circuito mixto Fuente:https://mielectronicafacil.com/wp-content/uploads/2019/09/Ejemplo-reduccioncircuito-mixto.png La mayoría de los circuitos mixtos son de esta forma. A pesar de que al principio parezca un circuito muy complejo y difícil de analizar, no tengas miedo de abordar estos circuitos en lo que respecta a los cálculos matemáticos.

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Primero tienes que identificar las partes del circuito que están conectadas en serie y las que están en paralelo para poder aplicar selectivamente las reglas de serie y paralelo según sea necesario.

4.4 Circuitos Delta∆ Por Pablo Toj Según Khanacademy.org a Conexión delta es una de las conexiones muy usadas debido a la carencia del neutro la cual permite poner o quitar cargas en una sola fase.

Es un circuito para un motor polifásico, que se emplea para lograr un rendimiento óptimo en el momento del arranque.

Imagen: Un circuito delta es representado por el símbolo ∆.

Fuente: https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuit-analysistopic/ee-resistor-circuits/a/ee-delta-wye-resistor-networks

Características •

El voltaje de línea es también voltaje de fase, porque todo el voltaje de línea se aplica a cada carga.

•

Cuando se desconecta alguna de las fases se afecta a dos cargas; dos de los voltajes se reducen a la mitad.

•

Las cargas conectadas a delta reciben mayor voltaje que las cargas conectadas en estrella.

•

La corriente que demanda cada carga es menor a la corriente de línea.

4.5 Circuitos EstrellaY Por Pablo Toj Es una conexión de estrella, las resistencias estraran conectadas de tal manera que cada una se comportara como si fueren monofásicas y así producen un simple voltaje.

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Imagen: Un circuito estrella es representado por la letra Y o incluso T Fuente:https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuit-analysistopic/ee-resistor-circuits/a/ee-delta-wye-resistor-networks

Caracteristicas •

En el punto de unión de las tres líneas los, voltajes se anulan, produciendo un potencial de cero voltios; a este punto se le conoce como punto neutro.

•

A los voltajes medidos entre dos líneas cualesquiera se les conoce como voltajes de línea.

•

A los voltajes medidos entre una línea cualesquiera y el neutro se le conoce como voltajes de fase o voltaje en la carga.

•

Cuando se desconecta alguna de las fases, solamente se afecta a la carga que esa línea esta alimentando.

•

La corriente que demanda la línea es también la corriente que consume la carga.

Conversion Delta a Estrella (∆→Y) y Estrella a Delta (Y→∆)

Imagen: Las ecuaciones para transformar un circuito ∆ Y. Fuente:https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuitanalysis-topic/ee-resistor-circuits/a/ee-delta-wye-resistor-networks La transformación de Delta a Estrella incluye un nodo adicional.

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Si en dado caso todas las resistencias tienen el mismo valor entonces ejecutaremos la siguiente 244cuación:

𝑆í 𝑅𝐴 = 𝑅𝐵 = 𝑅𝐶 𝐸𝑁𝑇𝑂𝑁𝐶𝐸𝑆 = 𝑅𝑌 𝑅𝑌 =

𝑅∗𝑅 = 𝑅3 3𝑅

𝑅𝑌 =

𝑅∆ 3

Imagen: Las ecuaciones para transformar Y ∆.

Fuente: https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuitanalysis-topic/ee-resistor-circuits/a/ee-delta-wye-resistor-networks

La transformación de Y a∆ elimina un nodo.

Si en dado caso, las resistencias tienen el mismo valor, entonces, ejecutaremos esta ecuación:

𝑆í 𝑅1 = 𝑅2 = 𝑅3 𝐸𝑁𝑇𝑂𝑁𝐶𝐸𝑆 = 𝑅∆ 𝑅∆ = 3𝑅𝑌 Ejemplos: 1) Hagamos un ejemplo simétrico. Supón que tenemos un circuito∆ con resistores de 3Ω. Obtén el equivalente de Y, mediante las ecuaciones.

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Imagen: Circuito ∆ con resistores de 3Ω Fuente: https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuitanalysis-topic/ee-resistor-circuits/a/ee-delta-wye-resistor-networks 𝑌𝑎 𝑞𝑢𝑒, 𝑅𝑎, 𝑅𝑏 𝑦 𝑅𝑐 𝑠𝑜𝑛 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑑𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑎 ℎ𝑎𝑐𝑒𝑟 𝑙𝑎 𝑠𝑖𝑔𝑢𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑅𝑌 =

𝑅∗𝑅 3𝑅

3∗3 3∗3

=

=

9 9

=

1𝑅𝑌 = 1

Ahora con los valores de Y, convertirlos en circuito ∆.

1Ω

1Ω 1Ω

Imagen: convertirlos en circuito ∆.

Fuente: https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuit-analysistopic/ee-resistor-circuits/a/ee-delta-wye-resistor-networks 𝑌𝑎 𝑞𝑢𝑒, 𝑅𝑎1, 𝑅2 𝑦 𝑅3 𝑠𝑜𝑛 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑑𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑎 ℎ𝑎𝑐𝑒𝑟 𝑙𝑎 𝑠𝑖𝑔𝑢𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 𝑅∆ = 3𝑅𝑌

= 3∗1

= 3

Fuente: https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuit-analysistopic/ee-resistor-circuits/a/ee-delta-wye-resistor-networks 2)Supon que tenemos un circuito Y, donde R1= 15Ω, R2= 5Ω yR3= 10Ω, obtén el equivalente de ∆

Página 246 de 281 27.5Ω

55Ω

18.333Ω

Imagen: Un circuito Y, donde R1= 15Ω, R2= 5Ω yR3= 10Ω Fuente: https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuit-analysistopic/ee-resistor-circuits/a/ee-delta-wye-resistor-networks

𝑌𝑎 𝑞𝑢𝑒, 𝑙𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑅 𝑛𝑜 𝑠𝑜𝑛 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠, 𝑒𝑛𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑒𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑅𝑎 , 𝑅𝑏 𝑦 𝑅𝑐 𝑅𝑎 =

𝑅1 ∗ 𝑅2 + 𝑅2 ∗ 𝑅3 + 𝑅3 ∗ 𝑅1 15 ∗ 5 + 5 ∗ 10 + 10 ∗ 15 = = 18.333Ω 𝑅1 15

𝑅𝑏 =

𝑅1 ∗ 𝑅2 + 𝑅2 ∗ 𝑅3 + 𝑅3 ∗ 𝑅1 15 ∗ 5 + 5 ∗ 10 + 10 ∗ 5 = = 55Ω 𝑅2 5

𝑅𝑐 =

𝑅1 ∗ 𝑅2 + 𝑅2 ∗ 𝑅3 + 𝑅3 ∗ 𝑅1 15 ∗ 5 + 5 ∗ 10 + 10 ∗ 15 = = 27.5 𝑅3 10

Imagen: El valor de R_1,R_2 y R_3.

Fuente: https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuit-analysistopic/ee-resistor-circuits/a/ee-delta-wye-resistor-networks 3) Tenemos un circuito ∆, donde Ra= 3Ω, Rb= 5ΩyRc= 7Ω, obtén el equivalente de Y.

7Ω

5Ω

3Ω

Imagen: Un circuito ∆, donde Ra= 3Ω, Rb= 5Ω yRc= 7Ω Fuente: https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuit-analysistopic/ee-resistor-circuits/a/ee-delta-wye-resistor-networks

𝑌𝑎 𝑞𝑢𝑒, 𝑙𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑅 𝑛𝑜 𝑠𝑜𝑛 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠, 𝑒𝑛𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑒𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑅1 , 𝑅2 𝑦 𝑅3 .

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𝑅1 =

𝑅𝑏 ∗ 𝑅𝑐 5∗7 = = 2.333Ω 𝑅𝑎 + 𝑅𝑏 + 𝑅𝑐 3 + 5 + 7

𝑅2 =

𝑅𝑎 ∗ 𝑅𝑐 3∗7 = = 1.4Ω 𝑅𝑎 + 𝑅𝑏 + 𝑅𝑐 3 + 5 + 7

𝑅3 =

𝑅𝑎 ∗ 𝑅𝑏 3∗5 = = 1Ω 𝑅𝑎 + 𝑅𝑏 + 𝑅𝑐 3 + 5 + 7

1.4Ω

2.333Ω 1Ω

Imagen: El valor de R_1,R_2 y R_3.

Fuente: https://es.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuit-analysistopic/ee-resistor-circuits/a/ee-delta-wye-resistor-networks

4.6 Leyes de Kirchoff. – Por Pablo Toj Según lifeder.com, son leyes que consisten en aplicar el principio de la carga eléctrica y el principio de conservación de la energía a los circuitos eléctricos, con la finalidad de resolver los que tienen varias mallas. Estas leyes se deben al físico alemán Gustav Kirchoff (1824-1887). Su uso es imprescindible cuando la ley de Ohm no es suficiente para determinar voltajes y corrientes en el circuito

4.6.1 Primera ley de Kirchoff Es conocida también como ley de las corrientes o regla de los nodos, y establece que:La suma de las corrientes que entra a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen de él.Así que, en forma matemática, la primera ley se expresa como:

∑I=0 *Donde el símbolo Σ indica una sumatoria.

La ecuación anterior establece que, como la carga eléctrica no se crea ni se destruye, toda la corriente (carga por unidad de tiempo) que entra al nodo, debe ser igual a la que sale de él Ejemplo Para aplicar convenientemente la ley de las corrientes, se le asigna un signo a las corrientes entrantes, y el signo opuesto a las corrientes salientes. La elección es completamente arbitraria.

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En la siguiente imagen se muestran dos corrientes que entran a un nodo, dibujadas en rojo: I1 e I2, y que al salir se muestran en color verde: las corrientes I3, I4 e I5.

Imagen: La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen de él Fuente: https://www.lifeder.com/leyes-kirchhoff/

Asignando el signo (+) a las corrientes entrantes, y el (–) a las salientes, la primera regla de Kirchoff establece que: I1 + I2 – I3 – I4 – I5=0 ⇒ I1 + I2 = I3 + I4 + I5

4.6.2 Segunda ley de Kirchoff Otros nombres para la segunda ley de Kirchoff son: ley de los voltajes, ley de las tensiones o ley de las mallas. En cualquier caso, establece que:La suma algebraica de las caídas de tensión a lo largo de una malla es igual a 0.

Esta es una forma de aplicar la conservación de la energía en el circuito, ya que el voltaje en cada elemento es el cambio de energía por unidad de carga.Por lo tanto, al recorrer una porción cerrada (una malla), la suma algebraica de las subidas y caídas de tensión es 0 y se puede escribir:

∑V=0 Ejemplo: En la siguiente figura se tiene la malla abcda, por la cual circula una corriente I en el sentido de las agujas del reloj y el recorrido se puede empezar en cualquier punto del circuito.

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Imagen: Ejemplo de malla recorrida en sentido horario, donde se muestran las subidas y caídas de potencial para aplicar la ley de las tensiones de Kirchoff Fuente: https://www.lifeder.com/leyes-kirchhoff/ .

También es necesario establecer una convención de signos al aplicar la regla de los voltajes de Kirchoff, al igual que se hizo con la regla de las corrientes. Lo usual es asignar como positiva la subida de tensión, es decir, cuando la corriente circula desde (−) a (+).

Entonces, la caída de tensión, que ocurre cuando la corriente va de (+) a (−), es negativa.

Iniciando el recorrido de la malla en el punto “a”, se encuentra la resistencia R1. En ella, las cargas experimentan una caída de potencial, simbolizada mediante los signos (+) a la izquierda y (−) arriba de la resistencia. Por lo tanto, el voltaje o tensión en R1 tiene signo negativo.

Seguidamente se llega a una fuente de voltaje directo, llamada ε1, cuya polaridad es de menos (−) a más (+). Allí las cargas eléctricas pasan por una subida de potencial y a esta fuente se la considera como positiva. Siguiendo este procedimiento para las restantes resistencias y la otra fuente, se obtiene como resultado la siguiente ecuación: −V1 + ε1 – V2 – V3 + ε2 = 0 Donde V1, V2 y V3 son las tensiones en las resistencias R1, R2 y R3. Dichas tensiones se pueden encontrar a partir de la ley de Ohm: V = I·R.

4.6.1 Ley de mallas Por: Lourdes Valle Según piensa 3D.com, Gustav Robert Kirchhoff (Königsberg, 12 de marzo de 1824 – Berlín, 17 de octubre de 1887) Físico prusiano cuyas principales contribuciones científicas estuvieron en el campo de los circuitos eléctricos, la teoría de placas, la óptica, la espectroscopia y la emisión de radiación de cuerpo negro.Es responsable de dos conjuntos de leyes fundamentales, en la teoría clásica de circuitos eléctricos y en la emisión térmica. Aunque ambas se denominan Leyes de Kirchhoff, probablemente esta

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denominación es más común en el caso de las Leyes de Kirchhoff de la ingeniería eléctrica, una de ellas es la ley de mallas.

Según Khan Academy.org, Una malla consiste en un conjunto de ramas que forman un camino cerrado y que no contienen ninguna otra línea cerrada en su interior, la ley de Kirchhoff establece que la suma algebraica de todos los voltajes alrededor de una malla eléctrica en un circuito es igual a cero, por lo que se le toma importancia a las polaridades y signos de las fuentes y caídas de tensión alrededor de la malla.

En los circuitos de una malla establece que la suma algebraica de las diferencias de potencial en cualquier malla debe ser igual a cero por lo que si dos resistencias están conectadas en serie, ambas son parte de la misma malla eléctrica por lo que la misma corriente debe fluir a través de cada resistencia. Se establecen las siguientes ecuaciones: Para Voltaje de salida: VS + (- I * R1) + (- I * R2) = 0 VS = I * R1 + I * R2 VS = I * (R1 + R2) Para la intensidad: I = VS / (R1 + R2) Para caída de tensión: VR1 = I * R1 = (VS * R1) / (R1 + R2) VR2 = I * R2 = (VS * R2) / (R1 + R2) Y sigue según las mallas del circuito

Pasos que se deben seguir para conseguir la corriente con la ley de mallas: • Identificar las mallas • Asignar una corriente a cada malla, teniendo en cuenta la dirección de la corriente con ayuda de las fuentes yendo de positivo a negativo.

• Escribir las ecuaciones con ayuda de los valores dados en el circuito.

• Resolver el sistema de ecuaciones.

• Si es necesario se puede calcular las corrientes de los componentes por medio de la ley de ohm.

Ejemplo:

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Imagen: Ejemplo del circuito a analizar Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=1NC9kGDn7Bg

Imagen: Ejemplo para identificar las mallas Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=1NC9kGDn7Bg Es importante tener en cuenta que la sumatoria de los voltajes nos debe dar igual a cero.

Imagen: Resolución de ecuación de la primera malla Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=1NC9kGDn7Bg

Imagen: Resolución de ecuación de la segunda malla Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=1NC9kGDn7Bg

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Imagen: Resolución de ecuaciones y comprobaciones Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=1NC9kGDn7Bg

4.6.2Ley de nodos Por: Lourdes Valle Según Khan Academy.org, La ley de nodos o primera ley de Kirchhoff: En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen.La ley de circuitos o segunda ley de Kirchhoff: La suma algebráica de las diferencias de potencial eléctrico en un circuito cerrado es igual a cero.Las leyes de Kirchhoff del voltaje y la corriente están en el corazón del análisis de circuitos. Con estas dos leyes, más las ecuaciones para cada componente individual (resistor, capacitor, inductor), tenemos el conjunto de herramientas básicas que necesitamos para comenzar a analizar circuitos.

Según piensa3D.com, La ley de la corriente de Kirchhoff dice que la suma de todas las corrientes que fluyen hacia un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen del nodo. Se puede escribir como: ∑i adentro=∑i afuera Ejemplo de dos nodos (uno a tierra):

Imagen: Encontrar el voltaje del nodo A Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=KiKMwEG-l3I

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Imagen: Encontrar corrientes y demás valores Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=KiKMwEG-l3I

4.7Teoremas de Superposición Por: Lourdes Valle Según mielectronicafacil.com, En principio, el teorema de superposición puede utilizarse para calcular circuitos haciendo cálculos parciales, pero eso no presenta ningún interés práctico porque la aplicación del teorema alarga los cálculos en lugar de simplificarlos.

Otros métodos de cálculo son mucho más útiles, en especial a la hora de tratar con circuitos que poseen muchas fuentes y muchos elementos, el verdadero interés del teorema de superposición es teórico. El teorema justifica métodos de trabajo con circuitos que simplifican verdaderamente los cálculos. Por ejemplo, justifica que se hagan separadamente los cálculos de corriente continua y los cálculos de señales (corriente alterna) en circuitos con Componentes activos (transistores, amplificadores operacionales, etc.). Los circuitos lineales cumplen la propiedad de superposición. Esto es, en un circuito con varias fuentes (de tensión y/o corriente), la respuesta se puede hallar sumando la respuesta del circuito a cada una de las fuentes (independientes) por separado.

El teorema de superposición ayuda a encontrar: •

Valores de tensión, en un nodo de un circuito, que tiene más de una fuente independiente.

•

Valores de corriente, en un circuito con más de una fuente independiente.

La principal ventaja de este método es que la mayoría de las veces no requiere deluso de una técnica matemática, como la de determinantes, para encontrar los voltajes o las corrientes requeridas. En su lugar, cada fuente se analiza de manera independiente y la suma algebraica se encuentra para determinar una cualidad desconocida de la red.

Pasos para utilizar el teorema de superposición:

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•

Identificar las fuentes independientes.

•

Escoger una fuente y “apagar” las demás reemplazando todas las fuentes de corriente con un circuito abierto y fuentes de voltaje con un circuito cerrado.

•

Calcular el voltaje y la corriente.

•

Repetir los dos pasos anteriores para cada fuente independiente.

•

Realizar la sumatoria

Ejemplo de utilización del teorema:

Imagen: División de cada fuente Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=Ygx2dQIwe7Q

Imagen: Análisis por separado Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=Ygx2dQIwe7Q

4.8 Teorema de Thevenin Por: Jefferson Velásquez Según Teorema.top utilizando la teoría de circuitos, se pueden adquirir nociones para entender, diseñar y modificar circuitos eléctricos. Este se encuentra definido como la interconexión de distintos componentes, formando caminos a través de los cuales la corriente eléctrica realiza un recorrido. Para que se logre que estos funcionen correctamente, es necesaria la aplicación de leyes y teoremas que permiten su construcción, obteniendo los resultados adecuados. El teorema de Thevenin es uno de

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los enunciados básicos de la teoría de circuitos. A través de este, es posible calcular y simplificar un sistema eléctrico.

Aplicando este teorema, se puede convertir un circuito complejo, el cual cuenta con dos terminales, a uno simple, compuesto por una sola fuente de voltaje en serie con una resistencia

.

Imagen: Teorema de Thevenin Fuente: https://www.teorema.top/teorema-de-thevenin/

4.8.1 Calcular la resistencia de Thevenin Según miuniversoelectronico.com para obtener el valor de la resistencia de Thevenin (RTH), es necesario realizar reemplazar cada una de las fuentes de tensión que integran el circuito original a través de un cortocircuito, mientras que en el caso de las fuentes de corriente pasarán a ser circuito abierto. A partir de aquí se procede a calcular la resistencia total del circuito.

En el momento en que se vaya a realizar el cálculo de la resistencia de Thevenin, se pueden usar diversos métodos. El más común es agrupando las resistencias en paralelo, transformándolas en una sola. De esta manera, el circuito equivalente solo deberá contener resistencias en serie.

Ejemplo: Ra = R1 + R2 = 1 + 1 = 2 Ω Rb = (Ra*R4) / (Ra+R4) = (2*2) / (2+2) = 1 Ω Rab = Rb + R3 = 1 + 2 = 3 Ω Rth = Rab = 3 Ω

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4.9 Teorema de Norton Por: Jefferson Velásquez Según Areatecnologia.com es un teorema dual con el teorema de thevenin, es decir que sirven para lo mismo, simplificar un circuito muy grande para calcular valores entre 2 puntos del circuito donde tendremos la llamada Resistencia de Carga (R Load).

El teorema de Nortondice que podemos simplificar un circuito, por muy grande que sea, en un circuito con una fuente de intensidad de valor intensidad de Norton IN en paralelo con una resistencia llamada Resistencia de Norton.

Es muy similar al de thevenin, pero en este caso tenemos una fuente de intensidad y una resistencia en paralelo.

Para calcular la Resistencia de Norton es muy fácil, tiene el mismo valor que la de Thevenin.

Para calcular el valor de la fuente de intensidad de Norton se hace aplicando la ley de ohm en el teorema de thevenin, es decir, el valor de la Intensidad de la fuente de corriente del teorema de Norton es la tensión de thevenin dividido entre la resistencia de thevenin.

El Teorema de Norton es una forma de reducir una red a un circuito equivalente compuesto por una única fuente de corriente, resistencia paralela y carga paralela.

Imagen: Calculando el valor de la fuente de intensidad de Norton Fuente: https://www.circuitos-electricos.com/teorema-de-norton-ejemplos-yejercicios/ejemplo-tarea-de-teorema-de-norton/

Ejemplo: Ra = R1 + R4 + R2 = 8 + 4 + 8 = 20 Ω Rn = (Ra*R3) / (Ra+R3) = (20*5) / (20+5) = 4 Ω Rn = 4 Ω

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4.10 El protoboard, uso del protoboard Por: Jefferson Velásquez Según Laelectonica.com.gt se trata de una placa de prueba también conocida como Breadboard. Esta placa fue diseñada para realizar prototipos temporales de diseños electrónicos y de circuitos de prueba, para evitar o posponer el uso de soldadura hasta que sea necesario.

La mayoría de los componentes electrónicos pueden ser interconectados por medio de sus terminales. También podemos hacer uso de alambres o jumpers para otras conexiones cuando corresponda.

4.10.1 Función del protoboard Según Laelectonica.com.gt esta placa la podemos separar en 2 áreas, el área o buses de alimentación y el área de pruebas, cuenta con pistas ordenadas en base a una matriz, donde las filas son nombradas de “A” hasta “J” y columnas numeradas cada 5 unidades con una separación en el canal central.

La placa de prueba cuenta con conductores en su interior, las cuales están conformadas por tiras de metal debajo de sus terminales sobre las cuales podremos trabajar.

Debemos tener en cuenta que existen varios modelos, para este ejemplo el protoboard cuenta con una desconexión entre sus columnas de alimentación, para unirlas podemos hacer uso de cables, alambres o jumper, lo mismo aplica para llevar la alimentación hacia las filas o área de prueba.

Imagen: Partes de un protoboard Fuente:https://www.zonamaker.com/electronica/intro-electronica/instrumentacion/laprotoboard

4.11 Definición de soldadura y desoldadura Por Gustavo Villagran

4.11.1 Soldadura

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Según electrónica.ugr.esla soldadura se define como: El sistema más utilizado para garantizar la circulación de corriente entre los diferentes componentes de un circuito, es la soldadura con estaño o aleaciones de este, según las aplicaciones. Se consiguen uniones muy fiables y definitivas, que permiten además sujetar los componentes en su posición y soportan bastante bien los golpes y las vibraciones, asegurando la conexión eléctrica durante un tiempo prolongado También según kemppi.com la soldadura se define como; Implica la unión de dos elementos: lo habitual es que se realice a través de la fusión. Es frecuente que se añada un plástico o un metal que, cuando se funde, termina uniendo ambas piezas. Este material que se agrega hace que la unión quede fija al enfriarse. También la soldadura se refiere a la unión o fusión de piezas mediante el uso de calor y/o compresión para que las piezas formen un continuo. La fuente de calor en la soldadura suele ser una llama de arco producida por la electricidad de la fuente de potencia de soldadura. La soldadura basada en un arco se llama soldadura por arco.

Para lograr la fusión y realizar la soldadura, es posible apelar a un láser, al ultrasonido, a una llama generada con gas, al arco eléctrico o a un proceso de fricción, por citar algunas de las opciones disponibles. La fusión de las piezas puede ocurrir únicamente en base al calor producido por el arco para que las piezas de soldadura se fundan entre sí. Este método se puede utilizar en soldadura TIG, por ejemplo.

Para que la soldadura sea duradera, el baño de fusión debe protegerse de la oxidación y los efectos del aire circundante, por ejemplo, mediante gases de protección o escoria. El gas de protección se alimenta al baño de fusión mediante la pistola de soldar. El electrodo de soldadura también está revestido con un material que produce gas de protección y escoria sobre el baño de fusión.

Imagen: Soldadura por medio de estaño y cautín Fuente: https://actualidadaeroespacial.com/wp-content/uploads/2020/09/Soldaduraelectronica-140920.jpg

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Imagen: Soldando componentes en una placa.

Fuente: https://www.prometec.net/wpcontent/uploads/2018/02/HTB1nSZPQXXXXXcCXpXXq6xXFXXXC-1.jpg

4.11.2 De soldadura La desoldadura consiste en separar dos fragmentos de metal (habitualmente cobre, latón o hierro) por medio de una fuente de calor (habitualmente un desoldador) con el fin de procurar que se corte una continuidad eléctrica entre los metales que se van a separar. Esta separación debe ofrecer la menos parar todo lo posible al paso de la corriente eléctrica.

Por lo que existen algunas herramientas que nos ayudan con el proceso en donde podemos encontrar a un desoldador que es un aspirador de estaño siendo una herramienta de apoyo al proceso de desoldadura. Tiene forma cilíndrica, con un pistón en el centro del cilindro tensado por un muelle helicoidal. En un extremo tiene la punta de succión de teflón (en general reemplazable). En el lado opuesto hay un mango para empujar el muelle con su fiador de disparo. En medio hay un depósito donde se hace el vacío que recoge el estaño.

Imagen: Retiro de Soldadura por un desoldador-fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/50/Solder_sucker2.JPG/800 px-Solder_sucker2.JPG

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Imagen: Desoldando componentes con un desoldador y cautín.

Fuente: https://i.ytimg.com/vi/JkbtpOLcJ58/maxresdefault.jpg

4.12 Técnicas de soldadura y desoldadura Por Gustavo Villagran

4.12.1 Técnicas de soldadura Según tallerelectronica.com la función de la soldadura electrónica es fijar los componentes entre sí o sobre placas de circuito impresoy, sobre todo, asegurar su perfecto contacto eléctrico.

El modelo de soldador (también llamada cautín en el continente americano) será de más o menos potencia y con un determinado modelo de punta dependiendo del tipo de componentes a soldar. No obstante, y de manera genérica, se puede recomendar un soldador tipo lápiz de en torno a 60 Watios, y si estamos tratando de soldar componentes electrónicos de uso normal, una punta mediana o fina.

Además del soldador, necesitaremos el estaño para fundir y soldar. El estaño que usemos debe tener un color plateado brillante, en ningún caso mate. Pudiera parecer caro gastar unos 9 euros por un rollo de 100 gr. de estaño de alta calidad. Sin embargo, a la larga se agradece el resultado, y con 100 gr. hay cantidad suficiente para realizar muchas soldaduras. Este tipo de estaño para soldadura electrónica en realidad es una aleación de en torno al 60% estaño y el 40% plomo.

Para saber si una soldadura es correcta sólo es necesario mirar su aspecto. Si ha quedado de color plateado brillante (el mismo color del estaño con el que soldamos) y en forma cónica en caso de soldaduras en placas de circuito impreso, o alargada en caso de soldadura entre componentes, la soldadura es correcta.

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Imagen: Soldadura correcta FUENTE: https://tallertronica.files.wordpress.com/2014/11/soldadura71.jpg

Para alcanzar la máxima estabilidad mecánica p.e. para asegurar la durabilidad de la unión de soldadura, la zona de difusión no debe ser ni muy fina ni muy ancha.

Lo ideal es 0.5 µm. La formación de la zona de difusión dependerá de la temperatura, el tiempo de soldadura y la aleación utilizada. Si la zona de difusión es muy estrecha la unión de soldadura será frágil y porosa, además la formación de una zona que sea muy fina indica que se ha creado una conexión insuficiente o no mecánica.

4.12.2 Preparación También antes de empezar a soldar, las puntasdeben limpiarse en caliente con una esponja húmeda o bien con la esponja metálica para limpieza en seco. No cubra las puntas como haría con las de cobre ya que esto dañaría la capa protectora y reducir la vida útil de la punta.

4.12.3 Tiempo de la soldadura El proceso de soldadura debe completarse en no menos de 2 y un máximo de 5 segundos si utilizamos una punta de soldadura adecuada. Al soldar componentes electrónicos con soldadura sin plomo, la experiencia dice que se necesita más tiempo.

Pero incluso en ese caso, no se necesitarán más de 5 segundos, si ocurriera, sería indicativo de que o bien la temperatura seleccionada es muy baja o el soldador no tiene la potencia adecuada.

4.12.4 Flux El flux se usa para conseguir la mejor unión posible entre soldador y metal. Limpia las superficies metálicas para soldarse, elimina óxidos y otros contaminantes además de prevenir la oxidación durante el proceso de soldadura. La diferencia está en utilizar productos ácidos (como en fontanería) y sin ácidos (como los usados en electricidad y electrónica). Lo habitual es utilizar hilo de soldadura con uno o más núcleos de flux en producción de electrónica, mientras que la barra se utiliza en fontanería y otros trabajos más duros.

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La técnica para realizar una correcta soldadura se resume en tres pasos: − Paso 1: Calentar con el soldador los elementos a soldar. − Paso 2: Aplicar estaño en su justa medida. − Paso 3: No retirar el soldador hasta que el estaño se extienda.

Imagen: Técnica de soldadura FUENTE: https://tallertronica.files.wordpress.com/2014/11/soldadura00_zpscf10de061.png

4.12.5 Técnicas de desoldadura Según el Manual de Soldadura Ersa algunas técnicas de desoldadura que se aplican son: Para reparar una unión de soldadura defectuosa no es recomendable recalentarla. Es mejor extraer la soldadura y volver a soldar. Cuando se usa una bomba de desoldadura, la soldadura tiene que calentarse con el soldador hasta que se funda.

Entonces se retira la punta y se coloca la bomba de succión en la unión para retirar la soldadura. Utilizando una herramienta de desoldadura caliente, la boquilla desoldadora se coloca en la unión a repararse, asegurándonos de que existe un buen contacto térmico. Una vez que la soldadura está líquida se extrae.

La desoldadura depende también de la correcta elección de la boquilla desoldadora.

Por ejemplo, Desoldadura con bomba de succión utilizando estaciones de desoldadura con herramienta con control de temperatura (ver también pág. 24/25). Básicamente se ha distinguido entre la desoldadura de componentes through-hole y componentes SMD. Desoldadura con herramienta con control de temperatura el diámetro interno de la boquilla debe ser del mismo tamaño que el diámetro del pin o incluso ligeramente mayor (máx. 0.3 mm vea las imágenes siguientes). Los mejores resultados en desoldadura, y que menos daño producen a las PCBs o a los componentes, se consiguen

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Imagen: Técnica de desoldadura con un desoldador Fuente: https://robots-argentina.com.ar/didactica/imagenes/desarme000.jpg

Imagen: Uso de un desoldador mecánico Fuente: https://i.ytimg.com/vi/uu8AerDJSOc/maxresdefault.jpg

4.12.6 Desoldadura de SMD Para desoldar o reparar un componente SMD dañado, se requieren las herramientas adecuadas para poder retirar el componente de la tarjeta. Al usar unas pinzas desoldadoras es muy importante la elección de las puntas adecuadas. Tras desoldar el componente, debemos limpiar los pads de la soldadura residual (con una punta adecuada y usando malla desoldadora no-clean). Después posicionaremos y soldaremos el Malla desoldadora Punta de soldadura Puntas desoldadoras Algunos ejemplos de diferentes tipos de puntas desoldadoras Para desoldar y extraer MELF’s Para desoldar y extraer SOIC’s Para desoldar y extraer componentes QFP y PLCC componente. La mesa de calentamiento IR es un accesorio muy útil especialmente en aplicaciones de soldadura manual sin plomo.

4.13 Software de simulación.

Por Gustavo Villagran Según capterra.es definelos productos de software de simulación ayudan a los ingenieros a imitar un fenómeno real antes de fabricar el producto diseñado. Este tipo

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de software puede utilizarse en investigación, pruebas o formación. Este software genera datos críticos en casi cualquier tipo de proyecto antes de la fase de prototipado. El software de simulación guarda relación con el CAD de ingeniería.

Según la.mathworks.com el software de simulación ayuda a predecir el comportamiento de un sistema. El software de simulación se puede utilizar para evaluar un diseño nuevo, diagnosticar problemas de un diseño existente y probar un sistema en condiciones que son difíciles de reproducir, como por ejemplo un satélite en el espacio exterior. Para ejecutar una simulación, se necesita un modelo matemático del sistema, que se puede expresar como un diagrama de bloques, un esquema, un diagrama de estados o incluso código. El software de simulación calcula el comportamiento del modelo a medida que las condiciones evolucionan con el tiempo o a medida que se producen eventos. El software de simulación también incluye herramientas de visualización, tales como data displays y animación 3D, para contribuir a supervisar la simulación a medida que se ejecuta.

Los ingenieros y los científicos utilizan el software de simulación por diversas razones: • Crear • Se

y simular modelos es más barato que construir y probar prototipos de hardware.

puede utilizar el software de simulación para probar distintos diseños antes de crear

uno en hardware.

•

Es posible conectar el software de simulación al hardware para probar la integración del diseño completo.

4.13.1 Tipos de software de simulación Según astridmll.wordpress.com dice que los tipos de software de simulación son:

4.13.1.1 GASP IV Es una colección de subrutinas FORTRAN, diseñadas para facilitar la simulación de secuencia de eventos y procesos. Algunas de sus rutinas y funciones son: gestión de listas de eventos futuros, adición y remoción de entidades, colección de estadísticas, generadores de variables aleatorias y reporte estándar.

Usado para programadores de simulación discretos, continuos y combinados.

Requerimientos recomendables: Sistema Operativo: Windows 7 32bit, 64bit, Windows 8 Disco duro: 1 GB espacio disponible Memoria: 4 GB RAM Comercial

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Imagen: Plataforma de Presentación de GASP IV Fuente: https://astridmll.files.wordpress.com/2016/09/iv.png 4.13.1.2 SIMSCRIPT II.5 Es un lenguaje de simulación con orientación al evento y al proceso, es híbrido porque posee facilidades para simulación de sistemas discretos y continuos. Está basado en entidades, atributos y conjuntos.

Utilizado para modelos no orientados a colas; por ejemplo modelos de combates militares.

Es conectado solo en plataforma Windows versión 2000/NT, Unix/PC Linux Comercial. (en un principio fue de dominio público).

Imagen: Plataforma de desarrollo de SIMSCRIPT II.5 Fuente: https://astridmll.files.wordpress.com/2016/09/ss3_2.gif?w=432&h=429 ´

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4.13.1.3 SIMAN Modela un sistema discreto usando la orientación al proceso, se estudian las entidades que se mueven a través del sistema. Una entidad para SIMAN es un cliente, un objeto que se mueve en la simulación y que posee características únicas conocidas como atributos. Los procesos denotan la secuencia de operaciones o actividades a través del que se mueven las entidades, siendo modeladas por el diagrama de bloques.

Utilizado principalmente en Contabilidad Electrónica.

Modela un sistema discreto.TIPO DE LICENCIA:Comercial

Imagen: interfaz grafica de SIMAN Fuente: https://astridmll.files.wordpress.com/2016/09/sinam11.png

4.13.1.4 CONTROLP Pueden simularse procesos en realimentación simple, en control en cascada y en control en adelanto (feedforward). Para cada uno de estos procesos, el programa facilita el diagrama de bloques de un sistema preconfigurado y totalmente operativo.

No se precisa efectuar ningún tipo de programación ni de diseño gráfico.

Proporciona respuesta temporal o frecuencial según lo configure el usuario. El usuario puede componer, configurar o modificar el sistema mediante los cuadros de diálogo desplegables del diagrama de bloques.

Apropiado para analizar procesos industriales y sistemas controlados.

Compatible con cualquier versión de Windows.

Requiere unos 3,3 MB de espacio libre en disco (o pendrive o disco duro externo). La cantidad de memoria RAM es irrelevante. TIPO DE LICENCIA:Libre

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Imagen: Programa CONTROL P Interfaz gráfica FUENTE:https://astridmll.files.wordpress.com/2016/09/control1.png?w=551&h= 345

4.13.1.5 CHEMSEP Integra cálculos de flash, modelo clásico de columna en la fase equilibrio y modelos de no equilibrio “base-porción”, permite simular cualquier problema en minutos y exportar resultados en una gran variedad de formatos, hoja de cálculo, texto, y html.

Excelente para la solución de problemas de separación de multicomponentes, procesos de destilación, absorción y extracción.

Compatible con cualquier versión de Windows. TIPO DE LICENCIA:Libre

Imagen: Programa CHEMSEP Plataforma de presentación FUENTE:https://astridmll.files.wordpress.com/2016/09/chemsep_2.png?w=504 &h=358

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4.13.1.6 STELLA Sirve para hacer modelos matemáticos, crear sistemas, modelar eventos, predecir posibles catástrofes, modelos hidrodinámicos ect. El área de trabajo de STELLA cuenta con: una interface, que crea el proyecto final de la interpretación del modelo; mapa, es donde se crea el modelo; modelo, es donde se signa los valores del modelo o sistema dinámico y ecuaciones, para asignar el modelo y verificar que la ecuación cumpla con sus características correctas.

Utilizado principalmente en simulación de sistemas de líneas de espera.

Compatible con AcornOS, AmigaOS, DOS, FreeBSD, IRIX, Linux, OS/2, MacOS, Unix, GP2X y Windows Suficiente RAM para el sistema operativo: + 16MB de RAM para la emulación.TIPO DE LICENCIA: Comercial

Imagen: Programa STELLA Interfaz gráfica FUENTE:https://astridmll.files.wordpress.com/2016/09/stella4d_screenshot_trun cated_tesseract.png?w=526&h=362

4.13.1.7 PROMODEL Puedes simular Justo a Tiempo, Teoría de Restricciones, Sistemas de Empujar, Jalar, Logística, etc. Una vez hecho el modelo, éste puede ser optimizado para encontrar los valores óptimos de los parámetros claves del modelo. Algunos ejemplos incluyen determinar la mejor combinación de factores para maximizar producción minimizando costo, minimizar el número de camiones sin penzliar el servicio, etc.

Permite simular cualquier tipo de sistemas ya sea manufactura, logística, manejo de materiales entro otros, también se pueden simular bandas de transporte, grúas viajeras, ensamblaje, corte talleres, logística, entre otros.

Compatible con: Windows XP, Windows 2000, Windows 98, o Windows ME.

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Microsoft Visio 2000, Visio 2002, Visio 2003.

Requerimientos recomendados: 32 Megabytes en RAM. 65 Megabytes de Espacio libre en Disco Duro.

TIPO DE LICENCIA:Comercial

Imagen: Programa PROMODEL Plataforma de presentación FUENTE:https://astridmll.files.wordpress.com/2016/09/promodel.jpg?w=524&h= 318

4.13.1.8 ARENA Es un sistema que probé un entorno de trabajo integrado para construir modelos de simulación en una amplia variedad de campos; integra, en un ambiente fácilmente comprensible, todas las funciones necesarias para el desarrollo de una simulación exitosa (animaciones, análisis de entrada y salida de datos y verificación del modelo).

Arena cuenta con una excelente capacidad gráfica, ofrece gran versatilidad, pues se puede modelar desde una fábrica automotriz hasta una sala de espera de un hospital.

Es útil en simulación de eventos discretos. Es compatible con productos Microsoft office.

Requerimientos recomendables: Hard drive con 4GB de espacio libre (o mas) 4GB RAM (o mas) TIPO DE LICENCIA:Libre

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Imagen: Programa ARENA interfaz gráfica FUENTE:https://astridmll.files.wordpress.com/2016/09/simulacionagv.png?w=532&h=371

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