Temario Técnico 2021 - Laboratorio 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 Subdirector Instituto Emiliani Somascos

Lic. Juan Carlos Morales Coordinador Académico

Prof. David Subuyuj Coordinador Técnico

Armando García Coordinación de Pastoral

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Perito en Electrónica y Dispositivos Digitales Carlos Amilcar Lara Asesor de Práctica Supervisada

Carlos Samuel Salcedo Asesor de Práctica Supervisada

Juan Pablo Polanco Asesor de Práctica Supervisada

Josué Francisco Bor Asesor de Práctica Supervisada

Wilson Manuel Santos Asesor de Práctica Supervisada

OS

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Promoción 2021 Sexto Electrónica A

NOMBRES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Luis Alexander Cristian Obed Pedro Pablo Luis Antonio Jonathan Gerardo Santos Elíseo Jordy Eduardo José Ariel Wesley Francisco Juan Carlos Pablo Sebastián José Carlos Joshua Javier Alberto Alexander Pedro José Javier Emanuel Erick Daniel Yosselyn Esther Jorge Geovanny Bryan Enmanuel Edison Omar Gerzon Estuardo José Emanuel Cristopher Alejandro

APELLIDOS Álvarez Culajay Argueta Palala Arrecis Ortiz Audón Pérez Azurdia Castañeda Baten Ixpec Carrillo Orozco Coc Apén Cocón Muj Cruz López De La Rosa Castillo De Paz Barreno Duarte Jerez Enríquez Sandoval Estrada Sazo Franco Chiroy García Cruz Gómez Pelicó Gutiérrez Santa Cruz Hernández González Hernández Suray Imul Cristóbal Jiménez Jacobo Jocol Hernández

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Promoción 2021 Sexto Electrónica B

NOMBRES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Angie Vanessa Jancarlo Saúl Nelson Eduardo Emanuel Alejandro Billy Fabricio Roger Eliezer Diego André Lester David Diego Brandon Antonio Kary Mabelly Francisco Diego Javier Samuel Jhoshua Marlon Alberto Oscar Alonso Manuel Alexandro José Zonia Alexsayda Kevin René Víctor Gabriel Katherine Adriana Kevin Estuardo Joseph Moisés Edilse Alejandra Oliver Laudini Kevin Misael Deyvid Alexander

APELLIDOS González Arreaga Juárez Reyes López Pirir López Velásquez Mendoza Tejada Merlos Pacheco Moran Jiménez Mota Núñez Ordoñez Ibarra Orellana Hernández Pérez Jocón Pineda Pérez Pirir García Pocón Toc Ramírez López Raxcacó Gómez Recinos Pérez Reyes Sarazúa Reynoso Ambrocio Saban Casuy Salazar Alvarado Solis Salinas Soto Azurdia Us Chanchavac Velásquez Bajxas

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Centenario Somasco en América El centenario Somascos en américa es la celebración de los 100 años de la presencia Somasca en este continente. 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 Compañía de los Servidores de los Pobres, suscitada en la Iglesia de Dios por San Jerónimo Emiliani, bajo la acción del Espíritu Santo.

Convertido a Dios y renovado profundamente por intercesión de María, 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, contagió a otros hombres, los cuales, por amor del Evangelio, se ofrecieron, junto con 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 los llamó: ‘Padres de las obras y de los pobres’.

De esta forma ya pasaron 100 años desde 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 el control de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente en el vacío y la materia. En el área de electrónica uno puede desenvolverse en el área que más le interese ya que sus competencias le permiten participar desde el invento o creación de un producto hasta el monitoreo de su funcionamiento. Este trata con los circuitos eléctricos que involucran los componentes eléctricos activos como tubos de vacío, transistores, diodos, circuitos integrados, optoelectrónica, sensores, entre otros, asociados con componentes eléctricos pasivos y tecnologías de interconexión.

La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los circuitos electrónicos ofrecen diferentes funciones para procesar esta información, incluyendo la amplificación de señales débiles hasta un nivel que se pueda utilizar ondas de radio, la extracción de información, como la recuperación de la señal de sonido demodulación; ondas senoidales; el control, como en el caso de introducir una señal de sonido a ondas de modulación, y operaciones lógicas, como los procesos electrónicos que tienen lugar en las computadoras y en Arduino. Los principales usos de los circuitos electrónicos son el control, el procesado, la distribución de información, la conversión y la distribución de la energía eléctrica en todo el mundo.

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Justificación La principal razón de este trabajo es mantener y llevar un orden conforme a los temas vistos durante la carrera técnica, así mismo tener la información impartida por los instructores del área de Perito Electrónica y Dispositivos Digitales. Proyectando la importancia de cada uno de los temimos ya que estos ofrecen mayor manejo dentro del ámbito electrónico tanto como practico y teórico. Obteniendo una realimentación de cada uno de los niveles técnicos, realizándolo por medio de un método investigativo y con la ayuda de los apuntes de cada estudiante.

Este método de estudio sirve para analizar punto por punto el contenido impartido, ayudando al estudiante para que pueda obtener un apoyo en conjunto con la motivación de saber aún más y no quedarse con lo mismo, ya que este método induce a buscar la relación entre la investigación, la práctica y el estado metodológico transmitido para que no sea tan monótono y pueda tener más relevancia en la vida laboral de cada estudiante, además de esto ayuda a los educadores a tener un mejor control dictaminando el apoyo de cada estudiante para que así se tenga un punto justo ya que cada educando aporto una parte de sus conocimientos para realizar este procedimiento.

Esto permite que cada estudiante tenga un mejor domino del contenido así mismo permita tener una mejor comprensión de temas que se han quedado algo olvidados teniendo en cuenta que debería tener todos los temas estudiados, los educandos gracias a estas prácticas obtienen otro punto de vista y un refuerzo. Justificado a la gran ayuda que brindan los educadores, brinda nuevas aptitudes y brindan versiones más aplicadas a cada punto de la carrera técnica, estas razones son las cuales se quieren dar a entender para tomarlo con gran estima por cada estúdiate.

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Objetivos 1. Introducir al alumno en el recorrido educativo en términos fundamentales, específicos, prácticos así mismo llevar un orden con cada tema para el estudio de cada concepto electrónico obteniendo

un

aprendizaje

puntual

de

la

carrera.

2. Desarrollar en el educando una forma crítica de investigación para el proceso de estudio el cual beneficia ambas partes tanto como al instructor ya que le ayuda a complementar el estudio dado con la autonomía de los estudiantes al investigar cada tema.

3. Obtener un mejor manejo de los conceptos inculcados del área, teniendo en claro cada término electrónico desde su inicio hasta su punto auge como es el caso de la historia de cada personaje importante

dentro

del

área

electrónica.

4. Contextualizar de una manera elocuente cada tema y subtema para llegar a un mejor COM prendimiento de los mismos, para que cada alumno entienda lo que se lleva estudiado hasta el momento.

5. Presentar un trabajo teniendo todos los puntos anteriormente establecidos para tener la aprobación de los altos mandos de la institución.

6. Focalizar el contexto de cada tema teniendo un pensamiento crítico, parafraseando cada cuestión dada por los dirigentes del área técnica.

7. Emplear bien los temas para que al momento de salir de la institución no pasar malos momentos en el área laboral por no contar con una buena manipulación de los términos electrónicos.

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Temas y Subtemas Cuarto Grado Electricidad Básica y Electromagnetismo

Capítulo I: Electricidad Básica 1.1 Historia de la Electricidad 1.2 Historia del Magnetismo 1.3 El átomo 1.4 Conceptos de Electricidad 1.5 Conceptos de Electrostática 1.6 Concepto de Campo eléctrico 1.7 Concepto de Energía Eléctrica 1.8 Concepto de Fuerza Electrostática 1.9 Carga Eléctrica 1.10 Potencia Eléctrica 1.11 Materiales Eléctricos 1.12 Ley de Coulomb 1.13 Magnitudes y Unidades de Medida 1.14 Diferencias de Potencial 1.15 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 Circuito capacitivo en Serie 2.9 Circuito capacitivo en Paralelo 2.10 Experimentación con Capacitores

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 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.

Capítulo IV: Leyes fundamentales de Electricidad 4.1 Ley de Ampere 4.2 Ley de Faraday 4.3 Ley de Oersted 4.4 Realización de proyecto demostrativo y elaboración de reportes utilizando formato IEEE

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Temas y Subtemas Cuarto Grado Taller Electrónica Analógica

Capítulo I: Herramientas y Dispositivos Electrónicos 1.1 Equipo y herramientas para electrónica 1.2 Clasificación del Equipo y Herramienta de taller 1.3 Valoración, mantenimiento y uso adecuado de la herramienta.

1.4 Mediciones básicas, voltaje, corriente, potencia

1.5 Dispositivos Pasivos 1.5.1 Resistencia 1.5.2 Condensador 1.5.3 Bobina 1.5.4 Fusibles 1.5.5 Transformadores 1.5.6 Cristal Oscilador 1.6 Dispositivos Activos 1.6.1 El diodo Semiconductor 1.6.2 El diodo Zener 1.6.3 Diodo Emisor de Luz 1.6.4 Diodo schottky 1.6.5 Diodo Túnel 1.6.6 Diodo avalancha 1.6.7 Diodo Varicap 1.6.8 Diodo Pin 1.6.9 Puente de Diodos 1.6.10 Transistores Bipolares 1.6.11 Transistores de Efecto de Campo 1.6.12 Regulador de Voltaje Fijos y Variables 1.7 Tipos de interruptores 1.7.1 Interruptor de Acción Permanente 1.7.2 Interruptor de Acción Momentánea 1.7.3 Interruptor de Acción Controlada 1.7.4 Simbología y Nomenclatura

Capítulo II: Diseño de Circuitos Electrónicos.

2.1 El ProtoBoard 2.2 Definición de soldadura y desoldadura 2.3 Técnicas de Soldadura y desoldadura 2.4 Clasificación de Dispositivos Electrónicos fundamentales 2.5 Interpretación de Diagramas 2.6 Interpretación de Parámetros de Funcionamiento 2.6.1 Aplicación de NTE 2.6.2 Lectura de Datasheet 2.7 Software de Simulación y Diseño de Circuitos Electrónicos 2.8 Técnicas de Elaboración de Circuitos Impresos 2.9 Análisis de diseño de circuitos electrónicos 2.10 Valoración y ventajas del uso de simuladores 2.11 Detección de Fallas en Circuitos electrónicos

Capitulo III: Sensores y fenómenos electrónicos 3.1 Fotorresistencias 3.2 Fotodiodos 3.3 Fototransistor

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3.4 Diodo Infrarrojo 3.4.1 Modulo infrarrojo CNY70 3.5 Termorresistencia 3.6 Sensor LM35 3.7 Dispositivos de 4 Capas 3.8 Circuitos integrados 3.8.1 Multivibrador 555

Capitulo IV: Osciladores y Amplificadores 4.1 Amplificadores operacionales 4.1.1 Aplicaciones y Configuraciones Principales 4.2 Osciladores 4.2.1 Pasivos 4.2.2 Activos 4.3 Definición de Microondas 4.4 Definición de Ultrasonido 4.5 Definición de Radio Frecuencia 4.6 Generadores de Radio Frecuencia 4.7 Técnicas de Reparación de Equipos Electrónicos

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Temas y Subtemas Cuarto Grado Electrónica Analógica

Capítulo I: Electrónica Básica 1.1 Definición de Seguridad Industrial en Electrónica 1.1 Tipos de Seguridad Industrial 1.2 Conceptos de Electrónica 1.3 Definición de Corriente Eléctrica, Voltaje, Resistencia Eléctrica, Ley de ohm 1.4 Características de la Electricidad 1.5 Clasificación de Circuitos Eléctricos 1.5.1 Circuitos en Serie 1.5.2 Circuitos en Paralelo 1.5.3 Circuitos Mixtos 1.6 Unidades de Medida 1.7 Deducción de las ecuaciones de la Ley de Ohm 1.8 Deducción de las ecuaciones de la Ley de Potencia

Capítulo II: Componentes de un Circuito Eléctrico Básico 2.1 Normas de Seguridad Industrial 2.1.1 Normas de Seguridad sobre el uso de herramientas.

2.1.2 Normas de Seguridad sobre Instalaciones Eléctricas 2.2 Materiales Eléctricos 2.2.1 Conductores 2.2.2 Conductividad 2.2.3 Aislantes (Malos conductores) 2.2.4 Resistividad 2.2.5 Tabla AWG 2.3 Resistencias 2.3.1 Tipos de Resistencias 2.3.2 Resistencias Variables 2.3.3 Resistencias Fijas 2.3.4 Resistencias Lineales 2.3.5 Código de colores 2.3.6 Factor de tolerancia 2.3.7 Técnicas de lectura 2.4 Conectores 2.4.1 Conectores de Corriente 2.4.2 Conectores de Audio 2.4.3 Conectores de Video

Capítulo III: Semiconductores 3.1 Áreas de Seguridad Industrial 3.1.1 Señalización de áreas.

3.1.2 Advertencias Visuales 3.1.3 Riesgos dentro de un taller.

3.2 El diodo.

3.2.1 El diodo ideal 3.2.2 Materiales Semiconductores 3.2.2.1 Extrínsecos 3.2.2.2 Intrínsecos Tipo P y N 3.2.3 Niveles de Energía

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3.2.4 Tipos de Diodos 3.2.5 Aplicaciones 3.2.5.1 Rectificadores de media onda 3.2.5.2 Rectificadores de onda completa 3.2.5.3 Zener como regulador 3.3 El transistor 3.3.1 Construcción y características 3.3.2 Operación 3.3.3 Configuración Base Común 3.3.4 Configuración Emisor Común 3.3.5 Configuración Colector Común 3.3.6 Acción amplificadora 3.3.7 Límites de operación 3.4 Polarización 3.4.1 Punto de Operación 3.4.2 Circuito de Polarización fija 3.4.3 Circuito de Polarización estabilizada en Emisor 3.4.4 Circuito divisor de voltaje

Capítulo IV: Leyes y Teoremas 4.1 Ley de Ohm 4.1.1 Circuitos en serie 4.1.2 Circuitos en paralelo 4.1.3 Circuitos delta 4.1.4 Circuitos estrella 4.2 Leyes de Kirchoff 4.1.1 Ley de mallas 4.1.2 Ley de nodos 4.3 Teoremas de Superposición 4.3.1 Teorema de Thévenin 4.3.2 Teorema de Norton 4.4 Experimentación demostrativa

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Electricidad básica y electromagnetismo

Cuarto Grado

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Capítulo I 1.1 Historia de la Electricidad.

Por: José Coc Según recursostic.educacion.es, Thales de Milethus (630−550 AC) fue el primero, que cerca del 600 AC, conociera el hecho de que el ámbar, al ser frotado adquiere el poder de atracción sobre algunos objetos.

Imagen: Thales de Milethus Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c6/Illustrerad_Verldshistoria_band_I_Ill _107.jpg

Sin embargo, fue el filósofo griego Theophrastus (374−287 AC) el primero, que en un tratado escrito tres siglos después, estableció que otras sustancias tienen este mismo poder, dejando así constancia del primer estudio científico sobre la electricidad.

En 1600, la Reina Elizabeth I ordena al Físico Real Willian Gilbert (1544−1603) estudiar los imanes para mejorar la exactitud de las Brújulas usadas en la navegación, siendo este trabajo la base principal para la definición de los fundamentos de la Electrostática y Magnetismo.Gilbert fue el primero en aplicar el término Electricidad del Griego "elektron" = ámbar.

Gilbert es la unidad de medida de la fuerza magnetomotriz.

En 1752, Benjamín Franklin (1706−1790) demostró la naturaleza eléctrica de los rayos. Desarrolló la teoría de que la electricidad es un fluido que existe en la materia y su flujo se debe al exceso o defecto del mismo en ella. Invento el pararrayos. En 1780 inventa los lentes Bifocales.

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Imagen: Pararrayos (Diseño de pararrayos con dispositivo de cebado no electrónico) Fuente: https://www.interempresas.net/FotosArtProductos/P39481.jpg

En 1776, Charles Agustín de Coulomb (1736−1806) inventó la balanza de torsión con la cual, midió con exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas y corroboró que dicha fuerza era proporcional al producto de las cargas individuales e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Coulomb es la unidad de medida de Carga eléctrica.

En 1800, Alejandro Volta (1745−1827) construye la primera celda Electrostática y la batería capaz de producir corriente eléctrica. Su inspiración le vino del estudio realizado por el Físico Italiano Luigi Galvani (1737−1798) sobre las corrientes nerviosas−eléctricas en las ancas de ranas.

Galvani propuso la teoría de la Electricidad Animal, lo cual contrarió a Volta, quien creía que las contracciones musculares eran el resultado del contacto de los dos metales con el músculo. Sus investigaciones posteriores le permitieron elaborar una celda química capaz de producir corriente continua, fue así como desarrollo la Pila. Volt es la unidad de medida del potencial eléctrico (Tensión).

Imagen: Pila de Volta (Celda electrostática capaz de producir corriente eléctrica) Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/92/Pile_de_Volta.jpg

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Desde 1801 a 1815, Sir Humphry Davy (1778−1829) desarrolla la electroquímica (nombre asignado por él mismo), explorando el uso de la pila de Volta o batería, y tratando de entender como ésta funciona En 1801 observa el arco eléctrico y conductor energizado con una batería.

la incandescencia en

un

Entre 1806 y 1808 publica el resultado de sus investigaciones sobre la electrólisis, donde logra la separación del Magnesio, Bario, Estroncio, Calcio, Sodio, Potasio y Boro.

En 1807 fabrica una pila con más de 2000 placas doble, con la cual descubre el Cloro y demuestra que es un elemento, en vez de un ácido.

En 1815 inventa la lámpara de seguridad para los mineros.

Sin ningún lugar a duda, el descubrimiento más importante lo realiza ese mismo año, cuando descubre al joven Michael Faraday y lo toma como asistente.

En 1819, El científico Danés Hans Christian Oersted (1777−1851) descubre el electromagnetismo, cuando en un experimento para sus estudiantes, la aguja de la brújula colocada accidentalmente cerca de un cable energizado por una pila voltaica, se movió. Este descubrimiento fue crucial en el desarrollo de la Electricidad, ya que puso en evidencia la relación existente entre la electricidad y el magnetismo. Oersted es la unidad de medida de la Reluctancia Magnética.

En 1823, André−Marie Ampere (1775−1836) establece los principios de la electrodinámica, cuando llega a la conclusión de que la Fuerza Electromotriz es producto de dos efectos: La tensión eléctrica y la corriente eléctrica. Experimenta con conductores, determinando que estos se atraen si las corrientes fluyen en la misma dirección, y se repelen cuando fluyen en contra. Ampere produce un excelente resultado matemático de los fenómenos estudiados por Oersted. Ampere es la unidad de medida de la corriente eléctrica.

En 1826, El físico Alemán Georg Simon Ohm (1789−1854) fue quien formuló con exactitud la ley de las corrientes eléctricas, definiendo la relación exacta entre la tensión y la corriente. Desde entonces, esta ley se conoce como la ley de Ohm. Ohm es la unidad de medida de la Resistencia Eléctrica.

R= V / I

Ohm = Volt / Amper

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Imagen: George Simón Ohm Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2a/Georg_Simon_Ohm3.jpg

En 1831, Michael Faraday (1791−1867) a los 14 años trabajaba como encuadernador, lo cual le permitió tener el tiempo necesario para leer y desarrollar su interés por la Física y Química. A pesar de su baja preparación formal, dio un paso fundamental en el desarrollo de la electricidad al establecer que el magnetismo produce electricidad a través del movimiento. Faradio es la unidad de medida de la Capacitancia Eléctrica.

La tensión inducida en la bobina que se mueve en campo magnético no uniforme fue demostrada por Faraday.

Imagen: Michael Faraday Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/88/M_Faraday_Th_Phillips_oil_1842.jpg

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En 1835, Simule F.B. Morse (1791−1867), mientras regresaba de uno de sus viajes, concibe la idea de un simple circuito electromagnético para transmitir información, El Telégrafo. En 1835 construye el primer telégrafo.

Imagen: El telégrafo y sus partes Fuente: http://3.bp.blogspot.com/-dgwSLsyUvC4/UvhbzwLZugI/AAAAAAAAAJU/pUySDHi6WU/s1600/telegrafomorse.jpg

En 1837 se asocia con Henry y Vail con el fin de obtener financiamiento del Congreso de USA para su desarrollo, fracasa el intento, prosigue solo, obteniendo el éxito en 1843, cuando el congreso le aprueba el desarrollo de una línea de 41 millas desde Baltimore hasta el Capitolio en Washington D.C. La cual construye en 1844.

En 1840−42, James Prescott Joule (1818−1889) Físico Inglés, quien descubrió la equivalencia entre trabajo mecánico y la caloría, y el científico Alemán Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz (1821−1894), quien definió la primera ley de la termodinámica demostraron que los circuitos eléctricos cumplían con la ley de la conservación de la energía y que la Electricidad era una forma de Energía.

Adicionalmente, Joule inventó la soldadura eléctrica de arco y demostró que el calor generado por la corriente eléctrica era proporcional al cuadrado de la corriente. Joule es la unidad de medida de Energía.

En 1845, Gustav Robert Kirchhoff (1824−1887) Físico Alemán a los 21 años de edad, anunció las leyes que permiten calcular las corrientes, y tensiones en redes eléctricas. Conocidas como Leyes de Kirchhoff I y II. Estableció las técnicas para el análisis espectral, con la cual determinó la composición del sol.

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Imagen: Circuito de leyes de Kirchhoff Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/46/KCL__Kirchhoff%27s_circuit_laws.svg/1200px-KCL_-_Kirchhoff%27s_circuit_laws.svg.png

En 1854, El matemático Inglés William Thomson (Lord Kelvin) (1824−1907, con su trabajo sobre el análisis teórico sobre transmisión por cable, hizo posible el desarrollo del cable transatlántico.

En 1851 definió la Segunda Ley de la Termodinámica.

En 1858 Inventó el cable flexible.

Kelvin es la unidad de medida de temperatura absoluta.

En 1870, James Clerk Maxwell (1831−1879) Matemático Inglés formuló las cuatro ecuaciones que sirven de fundamento de la teoría Electromagnética. Dedujo que la Luz es una onda electromagnética, y que la energía se transmite por ondas electromagnéticas a la velocidad de la Luz Maxwell es la unidad del flujo Magnético.

En 1879, el Físico Inglés Joseph John Thomson (1856−1940) demostró que los rayos catódicos estaban constituidos de partículas atómicas de carga negativas la cual el llamó ¨Corpúsculos¨ y hoy en día los conocemos como Electrones.

En 1881, Thomas Alva Edison (1847−1931) produce la primera Lámpara Incandescente con un filamento de algodón carbonizado. Este filamento permaneció encendido por 44 horas.

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Imagen: Bombilla con filamento de carbono Fuente: https://curiosoando.com/wpcontent/uploads/2013/05/bombilla_filamento_carbono.jpg

En 1881 desarrolló el filamento de bambú con 1.7 lúmenes por vatios.

En 1904 el filamento de tungsteno con una eficiencia de 7.9 lúmenes por vatios. En 1910 la lámpara de 100 w con rendimiento de 10 lúmenespor vatios.

Hoy en día, las lámparas incandescentes de filamento de tungsteno de 100 w tienen un rendimiento del orden de 18 lúmenes por vatios. En 1882 Edison instaló el primer sistema eléctrico para vender energía para la iluminación incandescente, en los Estados Unidos para la estación Pearl Street de la ciudad de New York. El sistema fue en CD tres hilos, 220−110 v con una potencia total de 30 kW.

En 1884, Heinrich Rudolf Hertz (1847−1894) demostró la validez de las ecuaciones de Maxwell y las reescribió, en la forma que hoy en día es conocida.

En 1888 Hertz recibió el reconocimiento por sus trabajos sobre las Ondas Electromagnéticas: propagación, polarización y reflexión de ondas.

Con Hertz se abre la puerta para el desarrollo de la radio.

Hertz es la unidad de medida de la frecuencia.

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Imagen: Heinrich Rudolf Hertz Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/30/HEINRICH_HERTZ.JPG/1200 px-HEINRICH_HERTZ.JPG

1.2

Historia del Magnetismo.

Por: José Coc. Según Wikipedia.com, 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.

v Imagen: Ciudad de Magnesia del Meandro en Asia Menor Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Magnesia_del_Meandro

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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. 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».

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.

Imagen: Shen Kua Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Shen_Kuo

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 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. En 1600 el médico y

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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.

Imagen: La tierra un gran imán Fuente: http://1.bp.blogspot.com/-Hc8YOxBXN0s/UQfikonN2MI/AAAAAAAAAEM/bYd0wd_eTk/s1600/iman+tierra.gif

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. Muchos otros experimentos siguieron con André-Marie Ampere, 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, 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: Campos eléctricos y campos magnéticos Fuente: https://www.areatecnologia.com/imagenes/campo-magnetico-electrico.jpg

1.3 El Átomo.

Por: José Coc. Según Wikipedia.com, el átomo es la unidad constituyente más pequeña de la materia que tiene las propiedades de un elemento químico.

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 (cien mil millonésima parte de un metro). 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 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.

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. 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 (anión 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 ciertas circunstancias, más acentuado cuanto mayor número de protones tenga el átomo, la fuerza electromagnética repelente se vuelve más fuerte que la fuerza

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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: por ejemplo, todos los átomos de cobre contienen 29 protones. El número de neutrones define el isótopo del elemento. 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.

También existe la antimateria, la cual está compuesta también por átomos pero con las cargas invertidas; los protones tienen carga negativa y se denominan antiprotones, y los electrones tienen una carga positiva y se denominan positrones. Es muchísimo menos frecuente en la naturaleza. Al entrar en contacto con la respectiva partícula (como los protones con los antiprotones y los electrones con los positrones) ambas se aniquilan generando un estallido de energía de rayos gamma y otras partículas.

No toda la materia del universo está compuesta de átomos; de hecho, solo el 5% o menos del universo está compuesto por estos. La materia oscura, que constituye según algunas estimaciones más del 20% del universo, no se compone de átomos, sino de partículas de un tipo actualmente desconocido. También cabe destacar la energía oscura, la cual es un componente que está distribuido por todo el universo, ocupando aproximadamente más del 70% de este.

Imagen: Representación de un átomo del elemento helio en la tierra.

Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/23/Helium_atom_QM.svg/220 px-Helium_atom_QM.svg.png

El concepto de átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo fue postulado por la escuela atomista en la Antigua Grecia, en el siglo V a. C., siendo Demócrito uno de sus exponentes.

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Aristóteles, posteriormente, postula que la materia estaba formada por cuatro elementos, pero niega la idea de átomo. La teoría atomista fue sin embargo mantenida por diversas escuelas filosóficas, entre ellas la epicúrea. Para Epicuro, los átomos son unidades indivisibles que poseen tres propiedades: forma, tamaño y peso. Se encuentran permanentemente en movimiento y se unen unos a otros en virtud de sus formas. Su número es infinito y la cantidad de sus formas también es muy grande (aunque no necesariamente infinita). Las propiedades de los cuerpos derivan de las propiedades atómicas.

Tras la Revolución científica, la escuela atomista griega fue reconsiderada por las nuevas generaciones de científicos de mediados del siglo XIX, cuando sus conceptos fueron introducidos para explicar las leyes químicas. Con el desarrollo de la física nuclear en el siglo XX se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas.

Los átomos son objetos muy pequeños con masas igualmente minúsculas: su diámetro y masa son del orden de los diez mil millonésimos parte de un metro y cuatrillonésima parte de un gramo. Solo pueden ser observados mediante instrumentos especiales tales como un microscopio de efecto túnel. Más de un 99,94 % de la masa del átomo está concentrada en su núcleo, en general repartida de manera aproximadamente equitativa entre protones y neutrones. El núcleo de un átomo puede ser inestable y sufrir una transmutación mediante desintegración radioactiva. Los electrones en la nube del átomo están repartidos en distintos niveles de energía u orbitales, y determinan las propiedades químicas del mismo. Las transiciones entre los distintos niveles dan lugar a la emisión o absorción de radiación electromagnética en forma de fotones, y son la base de la espectroscopia.

Imagen: Demócrito, máximo exponente de la escuela atomista griega (s. V a. C.). Retrato por Johannes Moreelse en la actitud jocosa con la que se identificó al filósofo.

Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9c/Democritus _by_Johannes_Moreelse_02.jpg/220px-Democritus_by_Johannes_Moreelse_02.jpg

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Partículas Subatómicas.

A pesar de que 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 1,67 · 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).10 El protón y el neutrón no 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: partículas subatómicas Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Atom.svg/250pxAtom.svg.png

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El Núcleo Atómico.

Los protones y neutrones de un átomo se encuentran ligados en el núcleo atómico, en la parte central del mismo. El volumen del núcleo es aproximadamente proporcional al número total de nucleones, el número másico A, lo cual es mucho menor que el tamaño del átomo, cuyo radio es del orden de 105 fm o 1 ángstrom (Å). Los nucleones se mantienen unidos mediante la fuerza nuclear, que es mucho más intensa que la fuerza electromagnética a distancias cortas, lo cual permite vencer la repulsión eléctrica entre los protones.

Los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones, que se denomina número atómico y se representa por Z. Los átomos de un elemento dado pueden tener distinto número de neutrones: se dice entonces que son isótopos. Ambos números conjuntamente determinan el nucleido.

El núcleo atómico puede verse alterado por procesos muy energéticos en comparación con las reacciones químicas. Los núcleos inestables sufren desintegraciones que pueden cambiar su número de protones y neutrones emitiendo radiación. Un núcleo pesado puede fisionarse en otros más ligeros en una reacción nuclear o espontáneamente. Mediante una cantidad suficiente de energía, dos o más núcleos pueden fusionarse en otro más pesado.

En átomos con número atómico bajo, los núcleos con una cantidad distinta de protones y neutrones tienden a desintegrarse en núcleos con proporciones más parejas, más estables. Sin embargo, para valores mayores del número atómico, la repulsión mutua de los protones requiere una proporción mayor de neutrones para estabilizar el núcleo.

Imagen: Núcleo atómico Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b9/Estructura_interna_atomo_ es.jpg/250px-Estructura_interna_atomo_es.jpg

Nube de Electrones.

Los electrones en el átomo son atraídos por los protones a través de la fuerza electromagnética. Esta fuerza los atrapa en un pozo de potencial electrostático alrededor del núcleo, lo que hace necesaria una fuente de energía externa para liberarlos. Cuanto más cerca está un electrón del núcleo, mayor es la fuerza atractiva, y mayor por tanto la energía necesaria para que escape.

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Los electrones, como otras partículas, presentan simultáneamente propiedades de partícula puntual y de onda, y tienden a formar un cierto tipo de onda estacionaria alrededor del núcleo, en reposo respecto de este. Cada una de estas ondas está caracterizada por un orbital atómico, una función matemática que describe la probabilidad de encontrar al electrón en cada punto del espacio. El conjunto de estos orbitales es discreto, es decir, puede enumerarse, como es propio en todo sistema cuántico. La nube de electrones es la región ocupada por estas ondas, visualizada como una densidad de carga negativa alrededor del núcleo.

Cada orbital corresponde a un posible valor de energía para los electrones, que se reparten entre ellos. El principio de exclusión de Pauli prohíbe que más de dos electrones se encuentren en el mismo orbital.

Pueden ocurrir transiciones entre los distintos niveles de energía: si un electrón absorbe un fotón con energía suficiente, puede saltar a un nivel superior; también desde un nivel más alto puede acabar en un nivel inferior, radiando el resto de la energía en un fotón. Las energías dadas por las diferencias entre los valores de estos niveles son las que se observan en las líneas espectrales del átomo.

Imagen: Nube de electrones Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0f/S-pOrbitals.svg/280px-S-p-Orbitals.svg.png

Propiedades del Átomo.

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.

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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, una mol de átomos de un cierto elemento pesa de forma aproximada tantos gramos como la masa atómica de dicho elemento.

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 estimándolo 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.

Los diversos métodos existentes arrojan valores para el radio atómico de entre 0,5 y 5 Å. Dentro de la tabla periódica de los elementos, el tamaño de los átomos tiende a disminuir a lo largo de un periodo —una fila—, para aumentar súbitamente al comienzo de uno nuevo, a medida que los electrones ocupan niveles de energía más altos.

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.

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, enumerables— , 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.

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 permite determinar la composición de una sustancia.

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Algunas líneas espectrales se presentan muy juntas entre sí, tanto que llegaron a confundirse con una sola históricamente, hasta que fue descubierta su subestructura o estructura fina. La causa de este fenómeno se encuentra en las diversas correcciones a considerar en la interacción entre los electrones y el núcleo. Teniendo en cuenta tan solo la fuerza electrostática, ocurre que algunas de las configuraciones electrónicas pueden tener la misma energía aun siendo distintas. El resto de pequeños efectos y fuerzas en el sistema electrón-núcleo rompe esta redundancia o degeneración, dando lugar a la estructura final. Estos incluyen las correcciones relativistas al movimiento de electrón, la interacción de su momento magnético con el campo eléctrico y con el núcleo, etc.

Además, en presencia de un campo externo los niveles de energía se ven modificados por la interacción del electrón con este, en general produciendo o aumentando la división entre los niveles de energía. Este fenómeno se conoce como efecto Stark en el caso de un campo eléctrico, y efecto Zeeman en el caso de un campo magnético.

Las transiciones de un electrón a un nivel superior ocurren en presencia de radiación electromagnética externa, que provoca la absorción del fotón necesario. Si la frecuencia de dicha radiación es muy alta, el fotón es muy energético y el electrón puede liberarse, en el llamado efecto fotoeléctrico.

Las transiciones a un nivel inferior pueden ocurrir de manera espontánea, emitiendo la energía mediante un fotón saliente; o de manera estimulada, de nuevo en presencia de radiación. En este caso, un fotón «entrante» apropiado provoca que el electrón decaiga a un nivel con una diferencia de energía igual a la del fotón entrante. De este modo, se emite un fotón saliente cuya onda asociada está sincronizada con la del primero, y en la misma dirección. Este fenómeno es la base del láser.

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.

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.

Evolución del modelo atómico: La concepción del átomo que se ha tenido a lo largo de la historia ha variado de acuerdo a los descubrimientos realizados en el campo de la física y la química. A continuación, se hará una exposición de los modelos atómicos propuestos por los científicos de diferentes épocas. Algunos de ellos son completamente obsoletos para explicar los fenómenos observados actualmente, pero se incluyen a manera de reseña histórica.

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Modelo de Dalton Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1803 por John Dalton, quien imaginaba a los átomos como diminutas esferas. Este primer modelo atómico postulaba: •

La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.

•

Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.

•

Los átomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en las reacciones químicas.

•

Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.

•

Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.

•

Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.

Sin embargo, desapareció ante el modelo de Thomson ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la presencia de los electrones (e-) o protones (p+).

Imagen: Modelo atómico de Dalton Fuente: https://ericthompsongallardo.files.wordpress.com/2016/05/dalton-2.jpg

Modelo de Thomson Luego del descubrimiento del electrón en 1897 por Joseph John Thomson, se determinó que la materia se componía de dos partes, una negativa y una positiva. La parte negativa estaba constituida por electrones, los cuales se encontraban, según este modelo, inmersos en una masa de carga positiva a manera de pasas en un pastel (de la analogía del inglés plum-pudding model) o uvas en gelatina. Posteriormente Jean Perrin propuso un modelo modificado a partir del de Thomson donde las «pasas» (electrones) se situaban en la parte exterior del «pastel» (protones).

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Para explicar la formación de iones, positivos y negativos, y la presencia de los electrones dentro de la estructura atómica, Thomson ideó un átomo parecido a un pastel de frutas. Una nube positiva que contenía las pequeñas partículas negativas (los electrones) suspendidos en ella. El número de cargas negativas era el adecuado para neutralizar la carga positiva. En el caso de que el átomo perdiera un electrón, la estructura quedaría positiva; y si ganaba, la carga final sería negativa. De esta forma, explicaba la formación de iones; pero dejó sin explicación la existencia de las otras radiaciones.

Imagen: Modelo atómico de Thomson Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/ff/Plum_pudding_atom.svg/20 0px-Plum_pudding_atom.svg.png

Modelo de Nagaoka Nagaoka rechazó el modelo de Thomson, debido a que las cargas son impenetrables por la opuesta de cada una. Debido a su disconformidad propuso un modelo alternativo en el que un centro de carga positiva estaba rodeado por un número de electrones que giraban, haciendo el símil con Saturno y sus anillos.

En 1904, Nagaoka desarrolló uno de los primeros modelos planetarios del átomo. 1 Tales como el Modelo atómico de Rutherford. El Modelo de Nagaoka estaba basado alrededor de la analogía con el planeta Saturno, y con las teorías que explicaban la estabilidad y relaciones gravitatorias entre este y sus anillos. La cuestión era esta: los anillos son muy estables porque el planeta que orbitan es muy masivo. Este modelo ofrecía dos predicciones: Un núcleo muy masivo (en analogía a un planeta muy masivo).

Electrones girando alrededor del núcleo atómico, atados a esa órbita por las fuerzas electrostáticas (en analogía a los anillos girando alrededor de Saturno, atados a este por su fuerza gravitatoria).

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Imagen: Modelo atómico de Nagaoka Fuente: https://i.ytimg.com/vi/_y87h3GGhMA/maxresdefault.jpg

Modelo de Rutherford Este modelo fue desarrollado por el físico Ernest Rutherford a partir de los resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento de Rutherford en 1911. Representa un avance sobre el modelo de Thomson, ya que mantiene que el átomo se compone de una parte positiva y una negativa. Sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra en un núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo, mientras que los electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un espacio vacío entre ellos. A pesar de ser un modelo obsoleto, es la percepción más común del átomo del público no científico.

Rutherford predijo la existencia del neutrón en el año 1920, por esa razón en el modelo anterior (Thomson), no se habla de este.

Por desgracia, el modelo atómico de Rutherford presentaba varias incongruencias: •

Contradecía las leyes del electromagnetismo de James Clerk Maxwell, las cuales estaban muy comprobadas mediante datos experimentales. Según las leyes de Maxwell, una carga eléctrica en movimiento (en este caso el electrón) debería emitir energía constantemente en forma de radiación y llegaría un momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la materia se destruiría. Todo ocurriría muy brevemente.

•

No explicaba los espectros atómicos.

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Imagen: Modelo atómico de Rutherford Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/92/Rutherford_atom.svg/3 00px-Rutherford_atom.svg.png

Modelo de Bohr Este modelo es estrictamente un modelo del átomo de hidrógeno tomando como punto de partida el modelo de Rutherford. Niels Bohr trata de incorporar los fenómenos de absorción y emisión de los gases, así como la nueva teoría de la cuantización de la energía desarrollada por Max Planck y el fenómeno del efecto fotoeléctrico observado por Albert Einstein.

«El átomo es un pequeño sistema solar con un núcleo en el centro y electrones moviéndose alrededor del núcleo en órbitas bien definidas». Las órbitas están cuantizadas (los electrones pueden estar solo en ciertas órbitas) •

Cada órbita tiene una energía asociada. La más externa es la de mayor energía.

•

Los electrones no irradian energía (luz) mientras permanezcan en órbitas estables.

•

Los electrones pueden saltar de una a otra órbita. Si lo hace desde una de menor energía a una de mayor energía absorbe un cuanto de energía (una cantidad) igual a la diferencia de energía asociada a cada órbita. Si pasa de una de mayor a una de menor, pierde energía en forma de radiación (luz).

El mayor éxito de Bohr fue dar la explicación al espectro de emisión del hidrógeno, pero solo la luz de este elemento proporciona una base para el carácter cuántico de la luz, el fotón es emitido cuando un electrón cae de una órbita a otra, siendo un pulso de energía radiada.

Bohr no pudo explicar la existencia de órbitas estables y para la condición de cuantización.

Bohr encontró que el momento angular del electrón es h/2π por un método que no pudo justificar.

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Imagen: Modelo atómico de Bohr Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d1/Modelo_de_Bohr.png

Modelo de Sommerfeld.

El modelo atómico de Bohr funcionaba muy bien para el átomo de hidrógeno, sin embargo, en los espectros realizados para átomos de otros elementos se observaba que electrones de un mismo nivel energético tenían distinta energía, mostrando que existía un error en el modelo. Su conclusión fue que dentro de un mismo nivel energético existían subniveles, es decir, energías ligeramente diferentes. Además, desde el punto de vista teórico, Sommerfeld había encontrado que en ciertos átomos las velocidades de los electrones alcanzaban una fracción apreciable de la velocidad de la luz. Sommerfeld estudió la cuestión para electrones relativistas.

El físico alemán finalmente Arnold Sommerfeld, con la ayuda de la teoría de la relatividad de Albert Einstein, hizo las siguientes modificaciones del modelo de Bohr: 1. Los electrones se mueven alrededor del núcleo, en órbitas circulares o elípticas.

2. A partir del segundo nivel energético existen dos o más subniveles en el mismo nivel.

3. El electrón es una corriente eléctrica minúscula.

En consecuencia, el modelo atómico de Sommerfeld es una generalización del modelo atómico de Bohr desde el punto de vista relativista, aunque no pudo demostrar las formas de emisión de las órbitas elípticas, solo descartó su forma circular.

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Imagen: Modelo atómico de Sommerfeld Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/75/Sommerfeld_ellipses.svg/25 0px-Sommerfeld_ellipses.svg.png

Modelo de Schrödinger.

Después de que Louis-Victor de Broglie propuso la naturaleza ondulatoria de la materia en 1924, la cual fue generalizada por Erwin Schrödinger en 1926, se actualizó nuevamente el modelo del átomo.

En el modelo de Schrödinger se abandona la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en torno al núcleo, que es una extrapolación de la experiencia a nivel macroscópico hacia las diminutas dimensiones del átomo. En vez de esto, Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce como orbital. La gráfica siguiente muestra los orbitales para los primeros niveles de energía disponibles en el átomo de hidrógeno.

Imagen: Modelo atómico de Schrödinger Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cf/HAtomOrbitals.png

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Modelo de Dirac.

El modelo de Dirac usa supuestos muy similares al modelo de Schrödinger aunque su punto de partida es una ecuación relativista para la función de onda, la ecuación de Dirac. El modelo de Dirac permite incorporar de manera más natural el espín del electrón. Predice niveles energéticos similares al modelo de Schrödinger proporcionando las correcciones relativistas adecuadas.

Imagen: Modelo atómico de Dirac Fuente: https://www.lifeder.com/wp-content/uploads/2017/05/Modeloat%C3%B3mico-de-Dirac-Jordan.jpg

Modelos posteriores.

Tras el establecimiento de la ecuación de Dirac, la teoría cuántica evolucionó hasta convertirse propiamente en una teoría cuántica de campos. Los modelos surgidos a partir de los años 1960 y 1970 permitieron construir teorías de las interacciones de los nucleones. La vieja teoría atómica quedó confinada a la explicación de la estructura electrónica que sigue siendo explicada de manera adecuada mediante el modelo de Dirac complementado con correcciones surgidas de la electrodinámica cuántica. Debido a la complicación de las interacciones fuertes solo existen modelos aproximados de la estructura del núcleo atómico. Entre los modelos que tratan de dar cuenta de la estructura del núcleo atómico están el modelo de la gota líquida y el modelo de capas.

Posteriormente, a partir de los años 1960 y 1970, aparecieron evidencias experimentales y modelos teóricos que sugerían que los propios nucleones (neutrones, protones) y mesones (piones) que constituyen el núcleo atómico estarían formados por constituyentes fermiónicos más elementales denominados quarks. La interacción fuerte entre quarks entraña problemas matemáticos complicados, algunos aún no resueltos de manera exacta. En cualquier caso, lo que se conoce hoy en día deja claro que la estructura del núcleo atómico y de las propias partículas que forman el núcleo son mucho más complicadas que la estructura electrónica de los átomos. Dado que las propiedades químicas dependen exclusivamente de las propiedades de la estructura electrónica, se considera que las teorías actuales explican satisfactoriamente las propiedades químicas de la materia, cuyo estudio fue el origen del estudio de la estructura atómica.

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1.4

Conceptos de Electricidad.

Por: Wesley Francisco Cocón.

Conocemos como electricidad al fenómeno físico, que sufre la energía debido al comportamiento de los electrones, se presenta por medio de las cargas eléctricas, a su vez las cargas eléctricas producen variedad efectos, sobre distintos elementos, así como; fenómenos térmicos, mecánicos, luminosos, químicos, entre otros.

1.4.1 ¿Qué es electricidad?

(Arboleda, 2010, pág. 15) describe: La electricidad se produce por un fenómeno físico químico, el cual es el resultado de producen los electrones que orbitan en la capa de valencia, al trasladarse de un punto a otro.

La electricidad es el resultado de un fenómeno físico químico entre los electrones que orbitan sobre la capa de valencia, los cuales, al movilizarse con bastante fuerza, son capaces de trasladarse a otro punto.

Ilustración 1: Estructura Atómica Fuente: https://s1.significados.com/foto/atomo_bg.JPG

Según (Organización de Servicio - SEAT, S.A., 1996, pág. 4): La palabra electricidad, proviene del griego Elektron (ámbar), la electricidad comienza en el átomo (partícula elemental de la materia), el cual se compone por; núcleo (carga neutra), protones (cargas positivas) y electrones (carga negativa). El electrón órbita alrededor del núcleo y debido a la velocidad con la que se moviliza genera una cantidad considerable de energía, la carga de los electrones se repele entre sí, creando fuerzas de atracción cargando positivamente a los protones.

El Átomo puede poseer una amplia cantidad de electrones girando alrededor de su núcleo, sin embargo existen fenómenos donde otro átomo consigue arrancar un electrón de la capa de valencia (ultima orbita de un átomo) donde se genera lo que se conoce como movimiento de electrones libres, al momento de que un electrón es arrebatado queda un hueco sobre el espacio que ocupaba anteriormente, por lo que el átomo comienza a atraer a otro electrón cercano para estabilizarse, de este modo se genera una secuencia de este proceso. Es importante tomar en cuenta la composición de los materiales, ya que podemos encontrar entre sus propiedades eléctricas su capacidad para conducir energía, pues existen algunos elementos donde los electrones se desprende con mayor facilidad, también existen materiales que tienen las propiedades inversas ya que es difícil arrancar electrones.

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1.4.2

Materiales Conductores y Aislantes.

(Arboleda, 2010, pág. 22) describe: Los electrones de valencia son muy importantes en el área eléctrica, pues la capa de valencia definirá si es fácil o difícil el recorrido de los electrones que ahí orbitan, además por medio de estos podemos clasificar a los materiales según sus propiedades eléctricas, las cuales son: •

Conductores: Son buenos conductores de electricidad y están formados por átomos que poseen menos de 4 e de valencia, como los metales. Aquéllos que poseen un solo electrón de valencia son, en general, los mejores conductores, como el platino (Pt) o el cobre (Cu).

Ilustración 2: Material Conductor, alambre de cobre Fuente: https://n9.cl/3yvc /

•

Aislantes: son materiales que conducen mal la electricidad y están formados por átomos que poseen más de 4 e de valencia; como el azufre, el cloro, el fósforo, entre otros.

Ilustración 3: Material Aislante https://n9.cl/dzg3m

•

Semiconductores: son aquéllos cuyas propiedades eléctricas se encuentran entre las de conductores y aislantes. Están formados por átomos con 4 electrones de valencia, como el silicio o el germanio. Estos elementos resultan esenciales en la electrónica moderna. Los semiconductores son de gran importancia en el área de la electrónica, ya que son de gran importancia para la fabricación de dispositivos y componentes.

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Ilustración 4: Semiconductores Fuente: https://n9.cl/8eqwy

1.4.3

Electricidad Estática y Dinámica.

1.4.3.1 Electricidad Estática: Según (Ternium). Es la que se produce por acumulación de cargas, sobre algún material, es decir cuando los electrones viajan por un cuerpo y llegan al borde de sí mismo, se genera electricidad.

Ilustración 5: Representación de estática Fuente: https://n9.cl/uwyx7

1.4.3.2 Electricidad dinámica: (Arboleda, 2010, pág. 23) define como: Es aquella que se produce por medio de un generador, y se mantiene en constante movimiento, usualmente es cuando fluye por un cuerpo desde un extremo hacia el contrario.

Ilustración 6: Electricidad Dinamina Fuente: https://n9.cl/1t5v6

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1.5 Concepto de Electrostática.

Por: Wesley Cocón.

1.5.1 Cargas eléctricas: (Serway, 2008, págs. 4-6) plantea: Conocemos como carga eléctrica a la acumulación de energía, la cual tiene la propiedad de atraer y de repeler diferentes materiales, normalmente se produce de forma electromagnética. Los materiales que poseen la misma carga se repelen y las que poseen cargas distintas se atraen, se considera a la carga eléctrica como una medida de capacidad que posee una partícula, para intercambiar protones.

La carga eléctrica puede ser experimentada por las, personas, generalmente se genera cuando frotamos ciertos objetos con otros. Es posible demuestra por medio de experimentos la existencia de fuerzas y cargas eléctricas.

Ilustración 7: Interacción entre cargas iguales y diferentes Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica

1.5.1 Energía Electrostática Según (Redondo & Redondo, 2019, pág. 207): Se denomina electrostática al área de la física que permite el análisis de los efectos que se producen en los cuerpos como consecuencia de los de sus cargas eléctricas en equilibrio. Es el estudio de las cargas eléctricas en reposos.

Las cargas eléctricas tienen la propiedad de distribuirse al ejercer fuerza una sobre otra. Cuando aplicamos carga eléctrica con el mismo signo, esta fluye libremente, al aplicar una fuerza de repulsión se limita el trabajo. Finalmente, el trabajo acaba cuando las fuerzas que ejercen son iguales a cero Si las cargas son de signo diferente, existe atracción entre ambas cargas, lo que podría provocar que la carga de distribución sea negativa, de este modo pueden aumentar las distancias que existen entre el trabajo, en contra de las fuerzas atractivas.

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Ilustración 8: Cargas distintas e iguales, distribución de trabajo Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulomb

1.5.2 Ley de Coulomb Charles-Agustín, fue matemático, físico eh ingeniero francés. Se le atribuye la ley de atracción entre cargas eléctricas. Charles-Agustín de Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática.

(Hernández & Colmenar, 2014) define: F= Acción reciproca entre cargas eléctricas puntuales.

Q1 y Q2 = Consiste en la proporción de las cargas eléctricas. 𝐹=𝐾

𝑞1∗ 𝑞2 𝑑2

En la formula, la fuerza F se expresa en Newtons (N), las cargas 𝑞1∗ 𝑞2 las cargas culombios (C), la distancia 𝑑 en metros y K es una contante de proporcionalidad. 𝐾0 =

1 = 9 ∗ 109 4𝜋𝜖𝑂

Las fuerzas de Coulomb en otro medio son más pequeñas que en el vacío.

1 9 ∗ 109 )=( 𝑘 = 𝑘0 𝑘𝑟 = ( ) 4𝜋𝜀𝑟 𝜀0 𝜀𝑟 Es a través de estas ecuaciones que podeos medir el trabajo de las diferentes cargas, se pueden aplicar con ley de coulomb, el cual demuestra que campo electrostático aplica mayor cantidad de fuerza.

1.6 Concepto de Campo Eléctrico.

Por: Wesley Cocón.

1.6.1 ¿Qué es campo eléctrico?

Conocemos como campo eléctrico al espacio entre una carga eléctrica puntual, es un espacio que se modifica por la presencia de cargas eléctricas. Normalmente las cargas eléctricas alteran el espacio que le rodea, es decir que el campo eléctrico es un espacio donde se manifiestan las fuerzas eléctricas. Este proceso se demuestra por medio de la ley de Coulomb, si se posee una carga q1 al instalar una carga q2 a cierta distancia de d de ella, quedara sometida a la fuerza de atracción o repulsión F correspondiente.

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Ilustración 9: Descripción de campo eléctrico por Coulomb Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctrico

(Redondo & Redondo, 2019, pág. 10) Para expresar la magnitud del campo eléctrico creado por una carga puntual q1 se define la intensidad de campo eléctrico E, como la fuerza ejercida por la carga q1 sobre la unidad de carga eléctrica (q2 = l C), El campo eléctrico es creado por una carga q, tiene una distancia d, una intensidad de campo E 𝑞 𝐸=𝐾 2 𝑑 Si en el campo eléctrico anterior, situarnos a la distancia d una carga q ', quedará sometida a una fuerza de módulo: 𝑞 ∗ 𝑞2 𝐹= 𝑑2 Es decir 𝐹̅ = 𝐸̅ ⋅ 𝑞 ′

De la fórmula anterior se infiere que la unidad de campo eléctrico es (E = Flq') newton/culombio (N/C), pero en la práctica se expresa más, como se justifica en el apartado 1.9, en voltios/metro (V/rn)

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1.7 Concepto de Energía eléctrica.

Por: Juan Carlos Cruz López.

La energía eléctrica o electricidad es la energía que se origina de la diferencia De potencial eléctrico entre dos puntos determinados, cuando se pone en contacto Mediante un transmisor eléctrico. Este contacto provoca una corriente eléctrica que Consiste en la transmisión de cargas negativas o electrones a través de un material Propicio para ello desde un punto de su generación hasta el punto de consumo.

.

Fuente: https://n9.cl/fjbog

1.8

Concepto de Fuerza Electrostática.

Por: Juan Carlos Cruz López.

La Fuerza Electrostática es la que se produce cuando el protón y el electrón Tienen carga negativa, si estos dos electrones se colocan a una distancia, estos se repelerán con una fuerza, la fuerza dependerá de la distancia y será llamada Fuerza electrostática. Esta Fuerza Electrostática cambiara de repulsiva a atractiva, Si en vez de poner dos elementos de carga igual, se ponen cargas opuestas. Si en vez de utilizar electrones se utilizan protones, la fuerza será también de repulsión pues las cargas serán iguales en este caso positivas las dos.

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Fuente: https://s1.significados.com/foto/fuerzaselectrostaticas.png

1.9 Carga eléctrica.

Por: Juan Carlos Cruz López.

Una carga eléctrica es una cantidad escalar física que determina la capacidad de los cuerpos para ser una fuente de campos electromagnéticos y participar en la interacción electromagnética. La primera carga eléctrica se introdujo en la ley de coulomb en 1785.

Fuente: https://n9.cl/rg75y

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1.9.1 Quarks.

Los quarks son las partículas de las que protones y neutrones están hechos, así como otros tipos de partículas minúsculas llamadas hadrones.

1.9.2 La cuantización de la carga eléctrica.

Si no se consideran los quarks, no se ha descubierto ningún objeto con una carga inferior a la del electrón: por esta razón, el valor de su carga se considera la unidad fundamental de carga eléctrica, y todas las cantidades de carga son múltiples de carga de electrones.

Además de la carga eléctrica, también podemos definir una carga de color, que introduce un número cuántico adicional, utilizado para describir los quarks y gluones, junto con el sabor, en la teoría de la cromodinámica cuántica.

Fuente: 768x384.jpg

https://concepto.de/wp-content/uploads/2020/02/quarks-e1580601906174-

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1.10 Potencia eléctrica.

Por: Pablo de la Rosa.

La potencia eléctrica es la proporción por unidad de tiempo, o ritmo, con la cual la energía eléctrica es transferida por un circuito eléctrico, es decir, la cantidad de energía eléctrica entregada o absorbida por un elemento en un momento determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio o watt (W).

Cuando una corriente eléctrica fluye en cualquier circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las células fotoeléctricas. Por último, se puede almacenar químicamente en baterías.

La tensión eléctrica se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico entre dos puntos del campo eléctrico.

1.10.1

Potencia en corriente continua.

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,

donde I es el valor instantáneo de la intensidad de 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,

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1.10.2

Potencia en corriente alterna.

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 y valor de pico

con velocidad angular

de forma.

Esto provocará, en el caso de un circuito de carácter inductivo (caso más común), una corriente tensión aplicada:

desfasada un ángulo

respecto de la

Donde, 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:

Mediante trigonometría, la expresión anterior puede transformarse en la siguiente:

Y sustituyendo los valores del pico por los eficaces:

1.10.3

Componentes de la intensidad.

Consideremos un circuito de C. A. en el que la corriente y la tensión tienen un desfase φ. Se define componente activa de la intensidad, Ia, al componente de ésta que está en fase con la tensión, y componente reactiva, Ir, a la que está en cuadratura con ella (véase Figura 1). Sus valores son:

imagen: Componentes activa y reactiva de la intensidad; supuestos inductivo (izquierda) y capacitivo (derecha).

Página 1.1-52 de 408 Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/74/ComponentesIca.PNG/450 px-ComponentesIca.PNG

El producto de la intensidad, I, y las de sus componentes activa, Ia, y reactiva, Ir, por la tensión, V, da como resultado las potencias aparente (S), activa (P) y reactiva (Q), respectivamente:

1.10.4

Potencia aparente.

La potencia compleja de un circuito eléctrico de corriente alterna (cuya magnitud se conoce como potencia aparente y se identifica con la letra S), es la suma (vectorial) de la potencia que disipa dicho circuito y se transforma en calor o trabajo (conocida como potencia promedio, activa o real, que se designa con la letra P y se mide en vatios (W)) y la potencia utilizada para la formación de los campos eléctrico y magnético de sus componentes, que fluctuará entre estos componentes y la fuente de energía (conocida como potencia reactiva, que se identifica con la letra Q y se mide en voltiamperios reactivos (var)). Esto significa que la potencia aparente representa la potencia total desarrollada en un circuito con impedancia Z. La relación entre todas las potencias aludidas es:

Imagen: Relación entre potencia activa, aparente y reactiva.

Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/84/DiagramaPotenciasWPde.j pg/300px-DiagramaPotenciasWPde.jpg

Esta potencia aparente (S) no es realmente la "útil", salvo cuando el factor de potencia es la unidad (cos φ=1), y señala que la red de alimentación de un circuito no solo ha de satisfacer la energía consumida por los elementos resistivos, sino que también ha de contarse con la que van a "almacenar" las bobinas y condensadores. Se mide en voltamperios (VA), aunque para aludir a grandes cantidades de potencia aparente lo más frecuente es utilizar como unidad de medida el kilovoltio amperio (kVA).

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La fórmula de la potencia aparente es:

1.10.5 Potencia activa, potencia absorbida.

Potencia

media

consumida

o

Es la potencia capaz de transformar la energía eléctrica en trabajo.

Los diferentes dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos y, en consecuencia, cuando se habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar dicha demanda.

Se designa con la letra P y se mide en vatios —watt— (W) o kilovatios — kilowatt— (kW). De acuerdo con su expresión, la ley de Ohm y el triángulo de impedancias:

Resultado que indica que la potencia activa se debe a los elementos resistivos.

1.10.6

Potencia reactiva inductiva.

Esta potencia no se consume ni se genera en el sentido estricto (el uso de los términos "potencia reactiva generada" y/o "potencia reactiva consumida" es una convención) y en circuitos lineales solo aparece cuando existen bobinas o condensadores. Por ende, es toda aquella potencia desarrollada en circuitos inductivos.

Considérese el caso ideal de que un circuito pasivo contenga exclusivamente, un elemento inductivo (R = 0; Xc = 0 y Xl ≠ o) al cual se aplica una tensión senoidal de la forma u(t) = Umáx * sen w*t. En dicho caso ideal se supone a la bobina como carente de resistencia y capacidad, de modo que solo opondrá su reactancia inductiva a las variaciones de la intensidad del circuito. En dicha condición, al aplicar una tensión alterna a la bobina la onda de la intensidad de corriente correspondiente resultará con el máximo ángulo de desfasaje (90º). La onda representativa de dicho circuito es senoidal, de frecuencia doble a la de red, con su eje de simetría coincidiendo con el de abscisas, y por ende con alternancias que encierran áreas positivas y negativas de idéntico valor.

La suma algebraica de dichas sumas positivas y negativas da una potencia resultante nula, fenómeno que se explica conceptualmente considerando que durante las alternancias positivas el circuito toma energía de la red para crear el campo magnético en la bobina; mientras en las alternancias negativas el circuito la devuelve, y a dicha devolución se debe la desaparición temporaria del campo magnético. Esta energía que va y vuelve de la red constantemente no produce trabajo y recibe el nombre de "energía oscilante", correspondiendo a la potencia que varía entre cero y el valor (Umáx*Imáx)/2 tanto en sentido positivo como en negativo.

Por dicha razón, para la condición indicada resulta que P = 0 y por existir como único factor de oposición la reactancia inductiva de la bobina, la intensidad eficaz del circuito vale:

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Imagen: grafica del desfasaje Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e0/Pot enciareactivainductiva.jpg/500px-Potenciareactivainductiva.jpg

En circuitos inductivos puros, pese a que no existe potencia activa alguna igual se manifiesta la denominada "Potencia reactiva" de carácter inductivo que vale:

Siendo φ = 90º (Dado que la corriente atrasa con respecto de la tensión)

La potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo y se dice que es una potencia desvatada (no produce vatios), se mide en voltiamperios reactivos (var) y se designa con la letra Q. A partir de su expresión,

Lo que reafirma en que esta potencia se debe únicamente a los elementos reactivos.

Conceptualmente, la potencia reactiva es una potencia "de ida y vuelta"; es decir, cuando hay elementos que almacenan energía (condensadores y bobinas), estos están permanentemente almacenando y devolviendo la energía. El problema es que en "el viaje" se pierde algo. En un símil, como si un autobús de 50 plazas siempre estuviese ocupadas 30 y sólo 20 personas suben y bajan. El autobús resulta de 20 plazas, pero consume como uno de 50. Esas pérdidas del viaje son las que deben evitarse compensando la potencia reactiva inductiva con la capacitiva, lo más cercano al consumo. Así lograremos que no viaje esa energía y no se pierda en el camino nada. A eso se llama compensación del factor de potencia, que debe ser lo más cercano a 1 que se pueda.

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1.10.7

Potencia reactiva capacitiva.

Es toda aquella potencia desarrollada en un circuito capacitivo.

Considerando el caso ideal de que un circuito pasivo contenga únicamente un condensador (R = 0; Xl = 0; Xc ≠ 0) al que se aplica una tensión senoidal de la forma U(t) = Umáx*sen w*t, la onda correspondiente a la corriente I, que permanentemente carga y descarga al capacitor resultará 90º adelantada en relación a la onda de tensión aplicada.

Por dicha razón también en este caso el valor de la potencia posee como curva representativa a una onda senoidal de valor oscilante entre los valores cero y (Umáx*Imáx) /2 en sentido positivo y negativo.

Las alternancias de dicha onda encierran áreas positivas correspondientes a los períodos en que las placas del capacitor reciben la carga de la red; significando los períodos negativos el momento de descarga del capacitor, que es cuando se devuelve a la red la totalidad de la energía recibida. En esta potencia también la suma algebraica de las áreas positivas y negativas es nula dado que dicha áreas son de igual y opuesto valor. La potencia activa vale cero, y por existir como único factor de oposición la reactancia capacitiva del circuito la intensidad eficaz que recorre al mismo vale:

Siendo φ = 90º (La tensión atrasa respecto de la corriente)

Imagen: Diagrama de un circuito puramente capacitivo en el cual la tensión atrasa 90º respecto de la corriente.

Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/27/Potenciare activacapacitiva.jpg/500px-Potenciareactivacapacitiva.jpg.

En los circuitos capacitivos puros no existe potencia activa, pero si existe la potencia reactiva de carácter capacitivo que vale:

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1.10.8

Potencia de cargas reactivas e in-reactivas.

para calcular la potencia de algunos tipos de equipos que trabajan con corriente alterna, es necesario tener en cuenta también el valor del factor de potencia o coseno de phi ( que poseen. En ese caso se encuentran los equipos que trabajan con carga reactiva o inductiva, es decir, aquellos aparatos que para funcionar utilizan una o más bobinas o enrollado de alambre de cobre, como ocurre, por ejemplo, con los motores eléctricos, o también con los aparatos de aire acondicionado o los tubos fluorescentes.

Las cargas reactivas o inductivas, que poseen los motores eléctricos, tienen un factor de potencia menor que “1” (generalmente su valor varía entre 0,85 y 0,98), por lo cual la eficiencia de trabajo del equipo en cuestión y de la red de suministro eléctrico disminuye cuando el factor se aleja mucho de la unidad, traduciéndose en un mayor gasto de energía y en un mayor desembolso económico.

1.10.9

Potencia trifásica.

La representación matemática de la potencia activa en un sistema trifásico equilibrado (las tres tensiones de fase tienen idéntico valor y las tres intensidades de fase también coinciden) está dada por la ecuación:

Siendo la intensidad de línea y la tensión de línea (no deben emplearse para esta ecuación los valores de fase). Para reactiva y aparente:

1.11 Materiales Eléctricos.

Por: Pablo de la Rosa.

Materiales 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.

También se encuentran diferentes tipos de conductores o cables eléctricos, breakers, interruptores, tomacorrientes, focos y boquillas.

En la actualidad, se han presentado diferentes innovaciones eléctricas, resultado de la retroalimentación entre la investigación y su aplicación práctica en ingeniería, medicina, construcción, telecomunicaciones e informática.

Un ejemplo de innovación es el caso del científico de Nanotecnología Jayan Thomas y su alumno Zenan Yu, quienes han desarrollado una forma de transmitir y almacenar electricidad en un solo cable de cobre ligero.

Este alambre es el punto de partida, pero con el tiempo -dijo Thomas- como la tecnología mejora, fibras especiales podrían también desarrollarse con

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nanoestructuras para transmitir y almacenar energía. De esta manera, se facilitará la vida diaria de las personas.

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.

1.11.1

Metal.

Se denominan metales a los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad. Poseen alta densidad y son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio); sus sales forman iones electropositivos (cationes) en disolución.

La ciencia de materiales define un metal como un material en el que existe un solapamiento entre la banda de valencia y la banda de conducción en su estructura electrónica (enlace metálico). Esto le da la capacidad de conducir fácilmente calor y electricidad (tal como el cobre) y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo que le da su peculiar brillo.

En ausencia de una estructura electrónica conocida, se usa el término para describir el comportamiento de aquellos materiales en los que, en ciertos rangos de presión y temperatura, la conductividad eléctrica disminuye al elevar la temperatura, en contraste con los semiconductores. Reaccionan químicamente con no metales, no son reactivos entre sí la gran mayoría de las veces (aunque algunos formen aleaciones entre sí).

Dentro de los metales se encuentran los alcalinos (como el sodio) y los alcalinotérreos (como el magnesio) los cuales presentan baja densidad, son buenos conductores del calor y la electricidad, además de ser muy reactivos. También se incluyen los metales de transición (los cuales conforman la mayoría de los metales), los que se encuentran en diversos grupos y los lantánidos, actínidos y transactínidos. Teóricamente, el resto de elementos que queda por descubrir y sintetizar serían metales.

1.11.2

Semimetal.

Junto con los metales y los no metales, los semimetales (también conocidos como metaloides) comprenden una de las tres categorías de elementos químicos siguiendo una clasificación de acuerdo con las propiedades de enlace e ionización. Se caracterizan por presentar un comportamiento intermedio entre los metales y los no metales, compartiendo características de ambos.

Por norma general y en la mayoría de los casos, tienden a reaccionar químicamente con no metales, aunque hay ciertos compuestos formados por metal y semimetal como por ejemplo el boruro de magnesio. Pueden ser tanto brillantes como opacos, y su forma puede cambiar fácilmente.

Generalmente, los metaloides son mejores conductores de calor y de electricidad que los no metales, pero no tanto como los metales. No hay una forma unívoca de distinguir los metaloides de los metales verdaderos, pero generalmente se diferencian en que los metaloides son semiconductores antes que conductores. A diferencia de los metales, los cuales al aumentar la temperatura disminuye su conductividad eléctrica, en los semimetales aumentar la temperatura supone lo contrario, aumenta su conductividad eléctrica. Los no metales son opacos y de varios colores.

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Suelen ser utilizados en ocasiones para formar aleaciones. Pueden ser anfóteros o levemente ácidos.

Son considerados metaloides los siguientes elementos: • • • • • • •

Boro (B) Silicio (Si) Germanio (Ge) Arsénico (As) Telurio (Te) Polonio (Po) Antimonio (Sb)

1.11.3

Semiconductor.

Semiconductor (abreviadamente, SC) es un elemento que se comporta como un conductor o como un aislante dependiendo de diversos factores, por ejemplo: el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica se indican en la tabla adjunta.

El elemento semiconductor más usado es el Silicio, seguido del Germanio, aunque presentan un idéntico comportamiento las combinaciones de elementos de los grupos 12 y 13 con los de los grupos 16 y 15 respectivamente (Ga As, P In, As Ga Al, Te Cd, Se Cd y S Cd).

Posteriormente se ha comenzado a emplear también el Azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración electrónica s²p².

1.11.3.1

Tipos de semiconductores.

En 1727 Stephen Gray descubrió la diferencia entre conductores y aislantes. Después, el 1821, Georg Simon Ohm publica las leyes que llevan su nombre y que describen la proporcionalidad entre la corriente y el voltaje a un conductor y también es posible determinar la conductividad eléctrica de cualquier objeto.

1.11.3.2 Semiconductores intrínsecos.

Son los cristales de silicio o germanio que forma una estructura, tetraédrica similar a la del carbono mediante enlaces covalentes entre sus átomos, en la figura representados en el plano por simplicidad.

Cuando el cristal se encuentra a temperatura ambiente algunos electrones pueden absorber la energía necesaria para saltar a la banda de conducción dejando el correspondiente hueco en la banda de valencia.4 Las energías requeridas, a temperatura ambiente, son de 1,12 eV y 0,67 eV para el silicio y el germanio respectivamente.

El proceso inverso también se produce, de modo que los electrones pueden caer desde el estado energético correspondiente en la banda de conducción a un hueco en la banda de valencia, liberando así energía. Este fenómeno se conoce como "recombinación". A una determinada temperatura, las velocidades de creación de pares electrón-hueco, y de

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recombinación se igualan, de modo que la concentración global de electrones y huecos permanece constante. Sea "n" la concentración de electrones (cargas negativas) y "p" la concentración de huecos (cargas positivas), se cumple entonces que:4 ni = n = p donde ni es la concentración intrínseca del semiconductor, función exclusiva de la temperatura y del elemento en cuestión. Los electrones y los huecos reciben el nombre de portadores. La densidad o concentración intrínseca de portadores es muy baja. 4 Ejemplos de valores de ni a temperatura ambiente (27 ºC): ni (Si) = 1.5 1010cm-3 ni (Ge) = 2.4 1013cm-3 En los semiconductores, ambos tipos de portadores contribuyen al paso de la corriente eléctrica. Si se somete el cristal a una diferencia de potencial se producen dos corrientes eléctricas. Por un lado la debida al movimiento de los electrones libres de la banda de conducción, y por otro, la debida al desplazamiento de los electrones en la banda de valencia, que tenderán a saltar a los huecos próximos, originando una corriente de huecos con 4 capas ideales y en la dirección contraria al campo eléctrico cuya velocidad y magnitud es muy inferior a la de la banda de conducción.

1.11.3.3 Semiconductores extrínsecos.

Si a un semiconductor intrínseco, como el anterior, se le añade un pequeño porcentaje de impurezas, es decir, elementos trivalentes o pentavalentes, el semiconductor se denomina extrínseco, y se dice que está dopado. Las impurezas deberán formar parte de la estructura cristalina sustituyendo al correspondiente átomo de silicio.

1.11.3.3.1 Semiconductor tipo N. Un semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso negativos o electrones).

Cuando se añade el material dopante, aporta sus electrones más débilmente vinculados a los átomos del semiconductor. Este tipo de agente dopante es también conocido como material donante, ya que da algunos de sus electrones.

El propósito del dopaje tipo n es el de producir abundancia de electrones portadores en el material. Para ayudar a entender cómo se produce el dopaje tipo n considérese el caso del silicio (Si). Los átomos del silicio tienen una valencia atómica de cuatro, por lo que se forma un enlace covalente con cada uno de los átomos de silicio adyacentes. Si un átomo con cinco electrones de valencia, tales como los del grupo 15 de la tabla periódica —p. ej., fósforo (P), arsénico (As) o antimonio (Sb)—, se incorpora

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a la red cristalina en el lugar de un átomo de silicio, entonces ese átomo tendrá cuatro enlaces covalentes y un electrón no enlazado. Este electrón extra da como resultado la formación de "electrones libres", el número de electrones en el material supera ampliamente el número de huecos, en ese caso los electrones son los portadores mayoritarios y los huecos son los portadores minoritarios. A causa de que los átomos con cinco electrones de valencia tienen un electrón extra que "dar", son llamados átomos donadores. Nótese que cada electrón libre en el semiconductor nunca está lejos de un ion dopante positivo inmóvil, y el material dopado tipo N generalmente tiene una carga eléctrica neta final de cero.

1.11.3.3.2 Semiconductor tipo p.

Un semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso positivos o huecos).

Cuando se añade el material dopante libera los electrones más débilmente vinculados de los átomos del semiconductor. Este agente dopante es también conocido como material aceptor y los átomos del semiconductor que han perdido un electrón son conocidos como huecos.

El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de huecos.6 En el caso del silicio, un átomo tetravalente (típicamente del grupo 14 de la tabla periódica) se le une un átomo con tres electrones de valencia, tales como los del grupo 13 de la tabla periódica (ej. Al, Ga, B, In), y se incorpora a la red cristalina en el lugar de un átomo de silicio, entonces ese átomo tendrá tres enlaces covalentes y un hueco producido que se encontrará en condición de aceptar un electrón libre.

Así los dopantes crean los "huecos". No obstante, cuando cada hueco se ha desplazado por la red, un protón del átomo situado en la posición del hueco se ve "expuesto" y en breve se ve equilibrado como una cierta carga positiva. Cuando un número suficiente de aceptores son añadidos, los huecos superan ampliamente la excitación térmica de los electrones. Así, los huecos son los portadores mayoritarios, mientras que los electrones son los portadores minoritarios en los materiales tipo P. Los diamantes azules (tipo IIb), que contienen impurezas de boro (B), son un ejemplo de un semiconductor tipo P que se produce de manera natural.

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1.11.4

Dieléctrico.

Se denomina dieléctrico a un material con una baja conductividad eléctrica (σ << 1); es decir, un aislante, el cual tiene la propiedad de formar dipolos eléctricos en su interior bajo la acción de un campo eléctrico. Así, todos los materiales dieléctricos son aislantes, pero no todos los materiales aislantes son dieléctricos.

Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, el petróleo, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita. En cuanto a los gases se utilizan como dieléctricos sobre todo el aire, el nitrógeno y el hexafluoruro de azufre.

El término “dieléctrico” (del griego δια- dia-, que significa ‘a través de’) fue concebido por William Whewell en respuesta a una petición de Michael Faraday.

Imagen: material polarizado Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/Dielectric.p ng/220px-Dielectric.png

1.11.5

Conductor eléctrico.

Un conductor eléctrico 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

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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.

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.

Imagen: Conductor eléctrico de cobre.

Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/74/Stranded_lamp_wire.jpg/2 20px-Stranded_lamp_wire.jpg

1.11.6

Aislamiento eléctrico.

Un aislante eléctrico 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. La característica fundamental que distingue a los materiales aislantes es su alta resistividad comparada con los semiconductores y conductores.

El aislamiento eléctrico perfecto no existe; incluso el mejor aislamiento contiene pequeños portadores móviles (portadores de carga), capaces de transportar corriente. Por lo cual, cualquier tipo de aislamiento se vuelve conductor cuando se le aplica una tensión lo suficientemente alta como para que dispare electrones de los átomos que constituyen el material. Este valor se conoce como tensión de ruptura de un aislamiento. Comúnmente se atribuye como buen Aislante el vidrio, el papel y el teflón, los cuales cuentan con una alta resistividad. Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector). Un ejemplo de estos materiales son los polímeros similares al caucho, y la mayoría de plásticos que pueden ser de naturaleza termoestable o termoplástica.

El aislamiento se usa ampliamente en equipos eléctricos para separar conductores eléctricos y evitar que fluya corriente eléctrica entre ellos. El aislamiento se usa también para cubrir los cables eléctricos. El término

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aislador se refiere específicamente a los soportes aislantes usados para fijar las líneas de transmisión o de distribución a postes y torres de transmisión. Los aisladores soportan el peso de las líneas y evitan que fluya corriente a través de estas hacia la estructura que las soporta.

1.12 Ley de Coulomb.

Por: Pablo de la Rosa.

La ley de Coulomb, nombrada en reconocimiento del físico francés Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806), que enunció en 1785 y forma la base de la electrostática, puede expresarse como: (La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con las que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.)

La constante de proporcionalidad depende de la constante dieléctrica del medio en el que se encuentran las cargas.

1.12.1

Desarrollo de la ley

Charles-Augustin de Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. La ley de Coulomb también conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas.

Variación de la fuerza de Coulomb entre dos cargas puntuales en función de la distancia en la barra de la balanza, Coulomb colocó una pequeña esfera cargada y a continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera también cargada. Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la barra.

Dichas mediciones permitieron determinar que: La fuerza de interacción entre dos cargas y duplica su magnitud si alguna de las cargas dobla su valor, la triplica si alguna de las cargas aumenta su valor en un factor de tres, y así sucesivamente. Concluyó entonces que el valor de la fuerza era proporcional al producto de las cargas:

en consecuencia:

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Si la distancia entre las cargas es al duplicarla, la fuerza de interacción disminuye en un factor de 4 (2²); al triplicarla, disminuye en un factor de 9 (3²) y al cuadriplicar , la fuerza entre cargas disminuye en un factor de 16 (4²). En consecuencia, la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:

Asociando ambas relaciones:

Finalmente, se introduce una constante de proporcionalidad para transformar la relación anterior en una igualdad:

donde para el sistema internacional de unidades:

son el valor de las cargas en Coulombs (C). es la distancia que separa a las cargas en metros (m) es la fuerza de atracción o repulsión en Newtons (N) (cargas del mismo signo se repelen, cargas de signo opuesto se atraen)

1.12.1.1 Enunciado de la ley La ley de Coulomb es válida solo en condiciones estacionarias, es decir: Cuando no hay movimiento de las cargas o, como aproximación cuando el movimiento se realiza a velocidades bajas y en trayectorias rectilíneas uniformes. Es por ello que es llamada fuerza electrostática.

En términos matemáticos, la magnitud de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales ejerce sobre la otra separadas por una distancia se expresa como:

Dadas dos cargas puntuales separadas una distancia atraen o repelen entre sí con una fuerza cuya magnitud está dada por:

en el vacío, se

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La Ley de Coulomb se expresa mejor con magnitudes vectoriales

´ donde es un vector unitario (que va de la carga 1 a la carga 2), siendo su dirección desde la cargas que produce la fuerza hacia la carga que la experimenta; es el vector de separación entre las cargas. Al aplicar esta fórmula en un ejercicio, se debe colocar el signo de las cargas, según sean estas positivas o negativas.

El exponente de la distancia, de la ley de Coulomb es, hasta donde se sabe hoy en día, exactamente 2. Experimentalmente se sabe que, si el exponente fuera de la forma, entonces

Imagen: ley de coulomb Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/Ley_de_Coulomb.

PNG Obsérvese que esto satisface la tercera de la ley de Newton debido a que implica que fuerzas de igual magnitud actúan sobre La ley de Coulomb es una ecuación vectorial e incluye el hecho de que la fuerza actúa a lo largo de la línea de unión entre las cargas.

1.12.1.2 Constante de Coulomb.

La A

constante es la Constante de Coulomb y su valor para unidades SI es Nm²/C². su

vez

la

constante donde es la permitividad relativa, es la permitividad del vacío. Cuando el medio que rodea a las cargas no es el vacío hay que tener en cuenta la constante dieléctrica y la permitividad del material. La ecuación de la ley de Coulomb queda finalmente expresada de la siguiente manera:

La constante, si las unidades de las cargas se encuentran en Coulomb es la siguiente y su resultado será en sistema MKS En cambio, si la unidad de las cargas está en UES (q), la constante se expresa de la siguiente forma y su resultado estará en las unidades CGS

1.12.1.3 Potencial de Coulomb La ley de Coulomb establece que la presencia de una carga puntual general induce en todo el espacio la aparición de un campo de fuerzas que decae según la ley de la inversa del cuadrado. Para modelizar el campo

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debido a varias cargas eléctricas puntuales estáticas puede usarse el principio de superposición dada la aditividad de las fuerzas sobre una partícula. Sin embargo, matemáticamente el manejo de expresiones vectoriales de ese tipo puede llegar a ser complicado, por lo que frecuentemente resulta más sencillo definir un potencial eléctrico. Para ello a una carga puntual se le asigna una función escalar o potencial de Coulomb tal que la fuerza dada por la ley de Coulomb sea expresable como:

De la ley de Coulomb se deduce que la función escalar que satisface la anterior ecuación es:

donde:

es el vector posición genérico de un punto donde se pretende definir el potencial de Coulomb, y , es el vector de posición de la carga campo pretende caracterizarse por medio del

eléctrica potencial.

cuyo

1.12.1.4 Limitaciones de la ley de Coulomb La expresión matemática solo es aplicable a cargas puntuales estacionarias, y para casos estáticos más complicados de carga necesita ser generalizada mediante el potencial eléctrico. El campo eléctrico creado por una distribución de carga dada por

Cuando las cargas eléctricas están en movimiento es necesario reemplazar incluso el potencial de Coulomb por el potencial vector de Liénard-Wiechert, especialmente si las velocidades de las partículas son cercanas a la velocidad de la luz.

Para cargas a distancias pequeñas (del orden del tamaño de los átomos), la fuerza electrostática efectiva debe ser corregida por factores cuánticos.

Para campos muy intensos puede ocurrir el fenómeno de la creación espontánea de pares de partícula-an

Imagen: Ley de Coulomb expresando los signos de cargas f1 a f2 de diferente signo, y de cargas del mismo signo Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/07/Cou lombsLaw.svg/280px-CoulombsLaw.svg.png

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1.13 Magnitudes y unidades de medida.

Por: José de Paz. Una magnitud física es una cantidad medible de un sistema físico a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición o una relación de medidas. Se llama unidad de medida a una referencia convencional que se usa para medir la magnitud física de un determinado objeto, sustancia o fenómeno. Esta referencia se establece fijando por convención una cantidad estándar, la cual permite calcular las dimensiones de la materia.

Culombio (C, unidad de carga eléctrica) El culombio o coulomb es la unidad derivada del sistema internacional para la medida de la magnitud física de cantidad de electricidad. Nombrada en honor del físico francés Charles-Augustin de Coulomb.

Voltio (V, unidad de potencial eléctrico y fuerza electromotriz) El voltio o volt, por símbolo V, es la unidad derivada del Sistema Internacional para el potencial eléctrico, la fuerza electromotriz y la tensión eléctrica. Recibe su nombre en honor a Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la pila voltaica, la primera batería química.

Ohmio (Ω, unidad de resistencia eléctrica) El ohmio u ohm es la unidad derivada de resistencia eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades.

Su nombre se deriva del apellido del físico alemán Georg Simon Ohm, autor de la ley de Ohm. Siemens (S, unidad de conductancia eléctrica) Se denomina siemens a la unidad derivada del SI para la medida de la conductancia eléctrica, que se representa con el símbolo G. Se nombró así por el ingeniero alemán Werner Von Siemens. Su inversa es la resistencia eléctrica, que se representa por la letra R y cuya unidad es el ohmio.

Faradio (F, unidad de capacidad eléctrica) Unidad de capacidad eléctrica del sistema internacional, equivalente a la capacidad de un condensador eléctrico que, al ser cargado con una cantidad de electricidad de 1 culombio, adquiere una diferencia de potencial de 1 voltio, Recibe el nombre en honor a Michael Faraday.

Tesla (T, unidad de densidad de flujo magnético e inductividad magnética) El tesla es la unidad de inducción magnética del Sistema Internacional de Unidades. Fue nombrada así en 1960 en honor al ingeniero e inventor Nikola Tesla. El nombre de la unidad debe escribirse en minúsculas, mientras que su símbolo se escribe con mayúscula.

Weber (Wb, unidad de flujo magnético) l weber es la unidad de flujo magnético o flujo de inducción magnética en el Sistema Internacional de Unidades equivalente al 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) El henrio o henry es la unidad para la inductancia eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades, Su valor es igual a 109 unidades magnéticas. Se utiliza para medir el coeficiente de autoinducción (L) en las bobinas de los circuitos eléctricos, y el de inducción mutua (M) entre dos bobinas acopladas electromagnéticamente

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Fuente:https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.electrohobby.org%2Fu nidades-de-medida-enelectronica%2F&psig=AOvVaw01zXTcl20h14xxXjNC65hE&ust=1613512341037000&source=i mages&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCIiT173w7O4CFQAAAAAdAAAAABAD

Según Wikipedia: En este concepto también se pueden incluir los prefijos los prefijos del Sistema Internacional se utilizan para nombrar a los múltiplos y submúltiplos de cualquier unidad del SI, ya sean unidades básicas o derivadas. Estos prefijos se anteponen al nombre de la unidad para indicar el múltiplo o submúltiplo decimal de la misma; del mismo modo, los símbolos de los prefijos se anteponen a los símbolos de las unidades.

Los prefijos pertenecientes al SI los fija oficialmente la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (Bureau International des Poids et Mesures), de acuerdo con el cuadro siguiente:

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Prefijos_del_Sistema_Internacional

1.14 Diferencias de potencial.

Por Jose de Paz. La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro Su unidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el voltio.

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La tensión entre dos puntos A y B es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de dichos puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo.

Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.

Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un solo punto, o potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial se defina como cero.

En muchas ocasiones, se adopta como potencia nula al de la tierra.

Fuente:https://www.google.com/imgres?imgurl=http%3A%2F%2Feducativa.catedu.es%2F44700165%2Faula%2Farchivos%2Frepositorio%2F2750%2F2951%2Fht ml%2Fdiferencia_de_potencial.png

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 ddp (V) y a la carga, q (C), que pone en movimiento.

Fuente:https://images.app.goo.gl/YVaB8Vxf6XtRRncG8

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1.15 Resolución de problemas utilizando ecuaciones relacionadas con la electroestática.

Por Jose de Paz. La electrostática es la rama de la física que analiza los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de sus cargas eléctricas, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en equilibrio. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen. Históricamente, la electrostática fue la primera rama del electromagnetismo en desarrollarse. Con la postulación de la ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Maxwell concluyeron definitivamente su estudio y explicación, y permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos pueden ser analizadas en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.

1.15.1 aplicaciones -La electricidad estática se usa habitualmente 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 para descargar la electricidad estática que pudieran haber adquirido. Esto puede ocurrir a una persona por frotamiento de las suelas de los zapatos (de materiales como la goma) contra suelos de tela o alfombras, o por frotamiento de su vestimenta contra una silla de plástico. Las tensiones generadas así serán más altas en los días con baja humedad relativa ambiente. Hoy las alfombras y las sillas se hacen con materiales que generen poca electricidad por frotamiento. En los talleres de reparación o en fábricas de artefactos electrónicos se tiene el cuidado de evitar la generación o de descargar estas cargas electrostáticas.

-Al aterrizar un avión se debe proceder a su descarga por seguridad.

En los automóviles también puede ocurrir la electrificación al circular a gran velocidad en aire seco (el aire húmedo produce menores cargas), por lo que también se necesitan medidas de seguridad para evitar las chispas eléctricas.

Se piensa que la explosión en 2003 de un cohete en el Centro de Lanzamiento de Alcántara en Brasil, que mató a 21 personas, se debió a chispas originadas por electricidad estática.

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1.15.2 resolución con fórmulas.

Ley de coulomb.

La ecuación fundamental de la electroestática es la ley de coulomb, que describe la fuerza entre dos cargas puntuales Q1 y Q2 dentro de un medio homogéneo como es el aire, la relación se expresa como:

Fuente:https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/78a26e487b3faa225a8e b7eb235c8a62c51c9263

donde F es la fuerza, E es una constante característica del medio, llamada la permitividad. En el caso del vacío, se denota como E0. La permitividad del aire es solo un 0,5‰ superior a la del vacío, por lo que a menudo se usan indistintamente.

Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las cargas de signo opuesto 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.

La ley de Gauss establece 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 proporcionalidad es la permitividad del vacío.

Matemáticamente, la ley de Gauss toma la forma de una ecuación integral:

Fuente:https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/19af10bac2d5d 5f2daea79b95c7996f679e01537

Alternativamente, en forma diferencial, la ecuación es:

Fuente:https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2e95b6fe008feb55cecb 9d774db1559a2356f4c8

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Ecuación de poisson.

La definición del potencial electrostático, combinada con la forma diferencial de la ley de Gauss, provee una relación entre el potencial Φ y la densidad de carga ρ:

Fuente:https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/073e4b7e77f091dcfd34 a45c1de46cb19714281e

Esta relación es una forma de la ecuación de Poisson. Esta ecuación se usa en las aplicaciones y corresponde al campo electrostático creado por una distribución continua de carga.

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Capítulo II 2.1 Capacitancia Por: Joshua Javier Duarte Jerez 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 podemos entenderla como una medida de la capacidad para almacenar cargas eléctricas de un capacitor. El capacitor es un dispositivo que almacena energía en un campo electrostático. Por ejemplo, una lámpara requiere una breve ráfaga de energía eléctrica 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.

2.1.1 Los capacitores Consisten en dos placas de material conductor ubicado entre un aislador de cerámica, película, vidrio u otros materiales, incluso aire. El aislante también se conoce como un dieléctrico y aumenta la capacidad de carga de un capacitor.

Usualmente son llamados condensadores en la industria automotriz, marina y aereonáutica. Las placas internas están conectadas a dos terminales externos, que a veces son largos y finos, y se asemejan a diminutas antenas o patas metálicas. Estos terminales se pueden conectar a un circuito. Los capacitores y las baterías almacenan energía. La diferencia es que las baterías liberan energía poco a poco, los capacitores la descargan rápidamente.

2.1.2 Tipos de Capacitores Los capacitores comerciales suelen fabricarse utilizando laminas metálicas intercambiadas con delgadas hojas de papel impregnado de parafina o Mylar, los cuales sirven como material dieléctrico. Estas capas

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alternadas de hoja metálica y dieléctrico después se enrollan en un cilindro para formar un pequeño paquete.

Los capacitores de alto voltaje por lo común constan de varias placas metálicas entrelazadas inmersas en aceite de silicio (Fig. b) Los capacitores pequeños en muchas ocasiones se construyen a partir de materiales cerámicos. Los capacitores variables (por lo común de 10 a 500 pF) suelen estar compuestos de dos conjuntos de placas metálicas entrelazadas, uno fijo y el otro móvil, con aire como dieléctrico.

2.2 Unidades de medida Capacitancia

La capacitancia la podemos expresar como la relación entre la carga eléctrica que posee un conductor y la diferencia de potencial que esta presente entre conductores.

La unidad de la capacitancia la medimos en faradios, donde un faradio = Coulomb/Volts según el sistema Internacional de unidades y la podemos representar por la letra F, esto en honor al físico ingles 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 más cerca entre si la capacitancia aumenta y por lo contrario si se alejan las capacitancias disminuirá.

•

Las placas más grandes aumentan el valor de la capacitancia.

•

El material dieléctrico es un factor determinante y directamente defina la capacitancia.

2.2.2

Formula de la capacitancia La fórmula de la capacitancia en un conductor

𝐶=

𝑄 𝑉

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Donde

2.2.3

•

C es la capacitancia en Coulomb / Volt

•

Q es la carga eléctrica de un conducto en Coulomb

•

V es el potencial eléctrico medico en volts

Formula 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. 𝐼=

𝑑𝑄 𝑑𝑡

𝑑𝑉

= 𝐶 𝑑𝑡

Donde C es la capacitancia representada como 𝐶= 𝜀

𝐴 𝑑

En donde cada valor significa •

A es el área de las placas en metros cuadrados

• ε es la permitividad •

2.2.4

D es la distancia entre las placas en metros

Formula de la capacitancia en una esfera

Ahora, si lo que tenemos es una esfera conductora la formula de la capacitancia se expresa de la siguiente manera: 𝐶 = 4𝜋𝟄𝝄𝒓 Donde •

C es la capacitancia

•

εo = 8.85 x 10 -12 C2/ N.m2

•

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

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

Fuente: https://proyectofisica2.wordpress.com/tipos-de-capacitores/

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2.3 Características de los capacitores Por Alberto Enríquez Las características de un capacitor son las que definen su temperatura, capacidad de voltaje y su rango de capacitancia. Hay muchas características y especificaciones de los capacitores, podemos leer la información que esta impresa en el capacitor a veces puede identificarse con uso de colores o códigos de números.

Fuente: https://images.app.goo.gl/DTgq8fwxGzrJPK5f8

Cada familia de capacitores utiliza un conjunto de características para distinguirlo de los demás y sistema de identificación con sistemas fáciles de entender como repito el uso de letras, colores o símbolos.

La mejor forma para poder distinguir las características del capacitor primero hay que saber a qué familia de capacitores pertenece, ya sea de la familia de los cerámicos, de película, plástico o electrolíticos, y así será más fácil identificar las características particulares.

El capacitor como cualquier componente electrónico que existe viene con ciertas características, estas características siempre se pueden encontrar en las hojas de datos de los fabricantes del componente, de este modo que aquí están algunas de las características más importantes: 2.3.1 Capacitancia nominal: El valor nominal de la capacitancia se identifica con la letra (C) es una de las características más importantes de los capacitores. Este valor nominal se puede medir en pico-Farads (pF), nano-Farads (nF) o micro-Farads (μF) y está marcado en el capacitor con una serie de letras, números o colores.

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LA capacitancia de un capacitor puede cambiar el valor con la frecuencia de nuestro circuito (Hz) y con la temperatura del ambiente de donde nos encontremos. Los capacitores cerámicos son los más pequeños que podemos encontrar en cuanto el valor nominal tan bajo como un pico-Farad (1pF), mientras que los capacitores electrolíticos son los más grandes que podemos tener que pueden llegar al valor nominal de hasta un Farad, (1F).

2.3.2 Voltaje de trabajo: La tensión de trabajo se identifica con la iniciales (WV), esta define la tensión continua máxima, ya sea en DC o AC, que puede aplicarse al condensador sin fallas durante su vida de utilidad, generalmente el voltaje de trabajo está impreso en el capacitor.

Los valores de voltaje en DC y AC generalmente no son los mismos para un capacitor ya que el voltaje de AC se refiere al valor rms y no al valor máximo ni mínimo, que es 1.414 veces mayor, además la tensión de trabajo de DC esta validada dentro de un rango de temperatura normalmente de -30 ° C a + 70 ° C.

2.3.3 Tolerancia: Al igual que las resistencias los capacitores también tienen una clasificación de

tolerancia expresada como un valor de más o

menos en pico farad (± pF) para los capacitores de bajo valor generalmente menos de 100 pF, para los capacitores de mayor valor generalmente más alto que 100 pF. Los capacitores se clasifican de acuerdo con la proximidad de sus valores reales con respecto a la capacitancia nominal con bandas de colores o letras se utilizan para identificar su tolerancia real. La variación de tolerancia más común para los capacitores es de 5% o 10%, pero algunos capacitores de plástico tienen una clasificación tan baja como de ±1%.

2.3.4 Polarización: La polarización del capacitor generalmente se refiere algo s capacitores

de

tipo

electrolíticos,

pero

principalmente

los

electrolíticos que están hechos de aluminio, la mayoría de los

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capacitores electrolíticos son de tipo polarizados es decir la tensión conectada a los terminales del capacitor debe tener la polaridad correcta en resumen positivo y negativo.

L polarización incorrecta puede causar que la capa de óxido en el interior del capacitor se descomponga lo que da lugar a corrientes muy grandes que fluyen a través del dispositivo y provocan la destrucción

como

por

ejemplo

que

explote.

https://images.app.goo.gl/pfdocQA1emwydH1T8

2.3.5 Corriente de fuga: El dieléctrico es el material dentro del capacitor que se utiliza para separar las placas conductoras este no es un aislante tan bueno ya que resulta en una pequeña corriente que fluye en traducción que ese filtra a través del dieléctrico debido a la influencia de los campos eléctricos acumulados para la carga en las placas cuando aplicamos una tensión o sea alimentación constante.

Ese pequeño flujo de corriente está en la región de los nano-amperios se denomina corriente de fuga de los capacitores. La corriente de fuga es el resultado de electrones que se abren camino a través del dieléctrico, alrededor de los bordes o a través de sus cables y que con el tiempo descargan completamente el capacitor si se elimina la tensión de alimentación.

Fuente: https://images.app.goo.gl/QCyC1gPNgP4vgR9UA

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2.3.6 Temperatura de trabajo: Los cambios en la temperatura alrededor del capacitor afectan el valor de la capacitancia debido a cambios en las propiedades dieléctricas, si el aire o la temperatura del entorno se calienta o se enfría el valor de la capacitancia puede cambiar tanto como para afectar el funcionamiento del circuito. El rango de trabajo normal para la mayoría de los capacitores des de -30*C a 125*.

En general para los capacitores electrolíticos y especialmente los capacitores de aluminio a altas temperaturas más de 85*C los líquidos dentro del electrolítico se pueden evaporar y el cuerpo también especialmente los más pequeños pueden deformarse debido a la presión interna además los capacitores electrolíticos no pueden usarse a bajas temperaturas por debajo de -10*C ya que el líquido se congela.

2.3.7 Resistencia equivalente en serie: La resistencia equivalente de un capacitor es la impedancia de CA del capacitor cuando se usa frecuencias muy altas e incluye la resistencia del material dieléctrico la resistencia e CC de las terminales, la resistencia de CC de la conexión al dieléctrico y resistencia de la placa del capacitor todo esto está medido en una frecuencia y temperatura particular.

Fuente: https://images.app.goo.gl/dv9J1cAbdxkNNfy78

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2.4 Relación capacitor / Voltaje Por Alberto Enríquez Según: https://unicrom.com/relacion-carga-voltaje-capacidad-encapacitor-condensador/ La corriente por un conductor es un flujo orientado de cargas eléctricas. Si un capacitor es conectado a una fuente de corriente continua, éste recibe carga eléctrica.

El valor de la carga almacenada se obtiene multiplicando la corriente entregada por la fuente por el tiempo durante el cual la fuente estuvo conectada al capacitor. Entonces: Q = I x t (carga = corriente x tiempo). donde: •

Q: está en coulombios

•

I: está en amperios

•

t: está en segundos

Experimentalmente se puede comprobar que la carga almacenada en un capacitor es directamente proporcional al voltaje aplicado entre sus terminales. Entonces: Q = C x V (carga = capacidad x voltaje), donde: •

Q: está en coulombios

•

C: está en faradios

•

V: está en voltios

Igualando la última ecuación con la primera se tiene que: Q = I x t = C x V, despejando: V = I x t / C. Si se mantiene el valor de la corriente “I” constante y como el valor de “C” también es constante, el voltaje “V” es proporcional al tiempo. Entonces se puede decir que: Cuando un capacitor se carga a corriente constante, el voltaje entre sus terminales es proporcional al tiempo de carga.

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Si se mantiene el valor de la corriente “I” constante y como el valor de “C” también es constante, el voltaje “V” es proporcional al tiempo. Entonces se puede decir que: Cuando un capacitor se carga a corriente constante, el voltaje entre sus terminales

es

proporcional

al

tiempo

de

carga.

2.5 Ecuaciones para calcular capacitancia Por Alberto Enríquez LA definición de la ecuación para la capacitancia es donde la C es la capacitancia mediada en Faradios, Q es igual a la carga y esta medida en culombios, dividida la tensión o el voltaje V mediada en voltios, tenemos el siguiente ejemplo si se conecta una batería de 12V a un capacitor, y esa batería tiene una carga del capacitor de 4 culombios debe tener una capacitancia de 4/12 que son 0.33 faradios.

C=Q/V Si el capacitor tuviera una mayor capacitancia, almacenaría más carga cuando se conecte con la batería.

Debido a esta ecuación

podemos ver que la capacitancia es por lo tanto mediada en colombos dividido voltio. Por lo tanto, representa cuantos Columbus de carga se almacenan en el capacitor por cada voltio que se coloque en la batería.

¿Pero qué hace que un condensador en particular tenga una capacitancia diferente? ¿Qué es lo que decide la cantidad de carga que almacena?

Esto se basa en las características físicas reales del capacitor, tenemos otra ecuación para la capacitancia que es esta:

C=(a)/d Un capacitor de placa paralela, capacitor simple que son solo dos placas paralelas separadas por una distancia es igual a la permisividad relativa del material entre los lugares, multiplicada por la permisividad del espacio libre épsilon-cero que siempre es igual a 8.854*10^-12 multiplicada

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por el área de las placas medida en metros cuadrados dividida por la distancia entre los lugares mediada también en metros.

Según: http://agora.ucv.cl/docs/592/libro2/index15.htm

En esta sección nos propondremos calcular la capacitancia de un capacitor a partir de su geometría. Esto lo realizamos por medio del siguiente procedimiento: 1) primero obtendremos el campo eléctrico en la región entre las placas, aplicando métodos como los descritos en la sección de campo eléctrico.

2) Integrando el campo eléctrico a lo largo de una trayectoria adecuada que las conecte:

https://lh3.googleusercontent.com/Med87VYCJQ 0AL9TeRzmeJInia1VaqjeLy83Fjmbsp33Gcm0oAsDgLYRrzsb72_fxFB=s170 3) El resultado de la ecuación anterior incluirá la magnitud de la carga q en el lado derecho. Con la definición de carga en función de la capacitancia podemos encontrar que C=q/∆V.

Tal como lo hemos definido, ∆V es un número positivo. La capacitancia C siempre será positiva, pues q es magnitud absoluta. una sección transversal de un capacitor esférico, donde el conductor interno es una esfera sólida de radio a y el conductor externo un cascarón esférico hueco de radio interno b. Suponemos que la esfera interna transporta una carga +q y que la externa tiene una carga -q.

El análisis de los conductores que cumplen la ley de Gauss indica que la carga en el conductor interno se halla en su superficie y que la del conductor externo está en su superficie interna. (Dibuja una superficie gaussiana de radio un poco mayor que b; la superficie se encuentra enteramente en el conductor externo, de modo que E = 0 en toda la superficie y que el flujo que pasa por esa es cero. En consecuencia, la superficie no encierra carga neta alguna, como se aprecia en la figura.

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En la región a < r < b, usamos la ley de Gauss para determinar que, en la región situada entre los conductores, el campo eléctrico depende exclusivamente de la carga de la esfera y que este campo es igual al de una carga puntual en su centro. Así pues, tenemos

Al sustituir el campo eléctrico por esta expresión en la ecuación y al integrar a lo largo de la trayectoria de la figura de la placa positiva a la negativa, obtenemos

Puesto que la trayectoria de integración sigue la dirección radial, tenemos E ds = E ds y ds = dr.

Con el uso de C = q/∆V encontramos ahora

Nótese que una vez más la capacitancia tiene la forma de ε0 multiplicada por una cantidad con la dimensión de longitud.

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2.6 Resolución de placas paralelas, área, Distancia, Constante dieléctrica Por: Pedro Estrada

Dos placas paralelas de igual área “A” están separadas una distancia “d” como en la figura. Una placa tiene carga +Q y la otra, carga -Q.

Imagen: Placas paralelas cargadas Fuente: http://docencia.udea.edu.co/regionalizacion/irs404/contenido/capitulo6.html

Según Fisica.ucn.cl Utilizando el Teorema de Gauss, la carga por unidad de área encada placa es Q/A. Si las placas están muy cercanas una de la otra, podemos despreciar los efectos de los extremos y suponer que el campo eléctrico es uniforme entre las placas y el campo eléctrico entre las placas está dado por:

La diferencia de potencial entre las placas es igual a Ed; por lo tanto,

Sustituyendo este resultado, encontramos que la capacitancia está dada por :

Esto significa que la capacitancia de un condensador de placas paralelas es proporcional al área A de éstas e inversamente proporcional a la separación d entre él, Si el espacio entre las placas es llenado por un dieléctrico de constante dieléctrica K, entonces la capacidad con dieléctrico Cd, será

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2.6.1

Calculo de la capacitancia

Según docencia.udea.edu.co Para el cálculo de la capacitancia se supone que el condensador ha sido conectado a los bornes de una batería, de tal manera que, hay una carga +q en una placa y una carga –q en la otra.

2.6.2

Ejemplo 1

Las placas de un ondensador de placas paralelas están separadas una distancia d=1.0mm. ¿Cuál debe ser el área de cada placa si la capacitancia es de 1F?.

De la ecuación se despeja A y se obtiene

Esto corresponde a un cuadrado de aproximadamente 10km de lado. Por eso el faradio es una unidad muy grande. La tecnología actual hace posible construir "supercondensadores" de 1F de pocos centímetros de lado, que se usan como fuentes de voltaje para computadoras; como soporte para mantener la memoria de los computadores cuando hay una falla de energía bastante prolongada (Aproximadamente 30 días).

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2.7 Capacitancia equivalente Por: Pedro Estrada

Según web-robotica.com la capacitancia equivalente, Ceq del circuito en el que los condensadores se conectan en paralelo es igual a la suma de todas las capacidades individuales de los condensadores. Esto se debe a la parte superior de cada condensador en el circuito está conectado a la placa superior de los condensadores adyacentes. De la misma manera la placa inferior de cada condensador en el circuito está conectado a la placa inferior de los condensadores adyacentes.

Los siguientes circuitos muestran la conexión en paralelo entre los grupos de condensadores. Figura 1 tiene N-número de condensadores y la figura 2 tiene dos condensadores conectados en paralelo.

Conexión en paralelo de dos condensadores

En la figura de encima la carga total (Q) a través del circuito se divide entre los dos condensadores, significa la carga Q se distribuye entre los condensadores conectados en paralelo. Debido a que la caída de tensión en los condensadores individuales es igual y también es igual a la tensión total aplicada al circuito. Pero la carga total Q es igual a

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la suma de todos las cargas de los condensadores individuales conectados en paralelo.

Ahora vemos la capacitancia equivalente de los condensadores C1 y C2 conectados en paralelo que se muestra en la figura anterior.

2.7.1 • • • •

2.7.2

Formulas Q = C eq V T Aquí, Q = Q 1 + Q 2 VyT=V1=V2 C eq = Q / V T = (Q 1 + Q 2 ) / V T = (Q 1 / V T ) + (Q 2 / V T )

Ecuación de condensadores en paralelo

C eq = C 1 + C 2 + C 3 + —- + C N La capacitancia equivalente de los condensadores que están conectados en paralelo es igual a la suma de las capacitancias de los condensadores individuales en el circuito.

De la figura 4, el valor de la capacitancia equivalente (CEQ) es igual a la suma de ambos los valores de capacitancia de C1 y C2, la expresión se muestra a continuación.

CEQ = C1 + C2

2.7.3

Condensadores en paralelo ejemplo 1

Tenga en cuenta los valores de capacidad de los dos condensadores C 1 = 0.2uF y C 2 = 0.3uF que se muestra en la figura anterior 2. Ahora hay que calcular la capacitancia equivalente del circuito.

Sabemos que la capacitancia equivalente es: C eq = C 1 + C 2 C eq = 0.2uF + 0.3uF C eq = 0.5uF Un punto importante que hay que recordar acerca de los circuitos de condensadores conectados en paralelo, la capacitancia equivalente (C eq ) de dos o más condensadores conectados en paralelo siempre será mayor que el valor delos más grande de condensadores del circuito. Así que en nuestro ejemplo anterior C eq = 0.5uF mientras que el condensador de valor más grande en el circuito sólo es 0.3uF.

2.7.4

Condensadores en paralelo ejemplo 2

Calcular la capacidad equivalente de dos condensadores en paralelo que se muestran en la figura 2.

(A) un condensador de 0.1uF conectado en paralelo con 0.2uF. (B) un condensador de 750 nF conectado en paralelo con 0,5 uF. (A) capacidad equivalente,

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C eq = C 1 + C 2 C eq = 0.1uF + 0.2uF C eq = 0.3uF (B) capacidad equivalente,

C eq = C 1 + C 2 C eq = 750NF + 0.5uF C eq = 750NF + 500nF C eq = 1,250 nF = 1.25uF En los dos casos anteriores se observó que el valor de la capacitancia equivalente de los dos condensadores conectados en paralelo es mayor que el valor de la más grande de condensadores en el circuito ya que estamos añadiendo juntos los valores. En la sección (a) el valor de C eq = 0.3uF mientras que el condensador de valor más grande es solamente 0.2uF. En la sección (b) el valor de C eq = 1.25uF mientras que el condensador de valor más grande en el circuito sólo es 0.5uF.

2.8 Circuito capacitivo en serie Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Los condensadores en serie son dos o más condensadores que están conectados en una sola linea. El positivo de un condensador está conectado a la placa negativa del siguiente condensador. Todos los condensadores en serie tienen la misma carga (Q) y la corriente de carga igual (Ic).

Considere números N- de condensadores están conectados en serie, a continuación, Q T = Q 1 = Q 2 = Q 3 = —- = Q N IC=I1=I2=I3=—=IN

2.8.1

Condensadores en una conexión en serie

Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://www.web-robotica.com/taller-de-webrobotica/electronica/componentes-electronicos/condensadores-en-serie-y-en-paralelo

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Conexión en serie de n-número de condensadores

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://www.web-robotica.com/taller-de-webrobotica/electronica/componentes-electronicos/condensadores-en-serie-y-en-paralelo

Conexión en serie de dos condensadores

En este circuito la carga (Q) almacenada en todos los condensadores es igual porque cada condensador tiene la carga que fluye desde el condensador adyacente. La caída de tensión en todos los condensadores es diferente el uno del otro. Sin embargo, la caída de tensión total aplicada entre las líneas de entrada y salida del circuito es igual a la suma de todas las caídas de tensión individuales de cada condensador. La capacitancia equivalente del circuito es Ceq = Q / V.

2.8.2

Ecuaciones de los condensadores en serie

Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

VT=V1+V2 C eq = Q / V 1 + Q / V 2 1 / C eq = (V 1 + V 2) / Q V T = Q / C eq = Q / C 1 + Q / C 2 1 / Ceq = 1 / C1 + 1 / C2 + ……… + 1 / CN Cuando los condensadores están en conexión en serie el inverso de la capacitancia equivalente es igual a la suma de los inversos de las capacidades individuales de los condensadores en el circuito.

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2.8.3

Ejemplo de un circuito de capacitores en serie

Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://capacitores.net/capacitores-en-serie-y-paralelo/

Para que te sea mucho más sencillo este proceso, te guiaré a través de pequeños pasos hasta llegar a nuestra capacitancia equivalente: Tienes que sustituir los valores de cada capacitor en la expresión para calcular la capacitancia total del circuito. Entonces vas a tener lo siguiente:

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://capacitores.net/capacitores-en-serie-y-paralelo/

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Ahora solo debemos aplicar algunos conceptos de matemáticas básicas como es la suma de fracciones y obtenemos lo siguiente:

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://capacitores.net/capacitores-en-serie-y-paralelo/

2.8.4

Ejemplo 2

Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

Suponemos que los valores de dos condensadores en las Figura 2 anteriores son 0.4uF y 0.5uF respectivamente. Ahora podemos calcular la capacitancia equivalente para los dos condensadores en serie como: 1 / C eq = 1 / C 1 + 1 / C 2 1 / C eq = (C 1 + C 2 ) / C 1 C 2 C eq = (C 1 C 2 ) / (C 1 + C 2 ) C eq = (0.4uF * 0.5uF) / (0.4uF + 0.5uF) C eq = 0.22uF

2.9 Circuito capacitivo en paralelo Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

La capacitancia equivalente del grupo de condensadores que están conectados en paralelo es igual a la suma de capacidades de los condensadores individuales. es decir, C eq = C 1 + C 2.

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El flujo de corriente de carga en el circuito se distribuye a todos los condensadores en el circuito. Pero la corriente total de carga es igual a la suma de todas las corrientes de carga individuales de los condensadores en el circuito. es decir, i C = i 1 + i 2 etc.

2.9.1 Ecuación de los condensadores en paralelo Por: Javier Emanuel Franco Chiroy C eq = C 1 + C 2 + C 3 + —- + C N La capacitancia equivalente de los condensadores que están conectados en paralelo es igual a la suma de las capacitancias de los condensadores individuales en el circuito.

De la figura 4, el valor de la capacitancia equivalente (CEQ) es igual a la suma de ambos los valores de capacitancia de C1 y C2, la expresión se muestra a continuación.

CEQ = C1 + C2

2.9.2 Condensadores en parale Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Todos los condensadores que están conectados en paralelo tienen la misma tensión y es igual a la VT aplicada entre los terminales de entrada y de salida del circuito.

Los siguientes circuitos muestran la conexión en paralelo entre los grupos de condensadores. Figura 3 tiene N-número de condensadores y la figura 4 tiene dos condensadores conectados en paralelo

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información)

Página 1.1-94 de 408 Fuente:https://www.web-robotica.com/taller-de-web-robotica/electronica/componenteselectronicos/condensadores-en-serie-y-en-paralelo

Conexión en paralelo de dos condensadores

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://www.web-robotica.com/taller-de-webrobotica/electronica/componentes-electronicos/condensadores-en-serie-y-en-paralelo

2.9.3 Ejemplo Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Tenga en cuenta los valores de capacidad de los dos condensadores C 1 = 0.2uF y C 2 = 0.3uF que se muestra en la figura anterior 4. Ahora hay que calcular la capacitancia equivalente del circuito.

Sabemos que la capacitancia equivalente es: C eq = C 1 + C 2 C eq = 0.2uF + 0.3uF C eq = 0.5uF

2.9.4 Ejemplo 2 Por: Javier Emanuel Franco Chiroy

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Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://capacitores.net/capacitores-en-serie-y-paralelo/

Sustituimos los valores de cada capacitor en nuestra expresión para calcular la capacitancia total.

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://capacitores.net/capacitores-en-serie-y-paralelo/

Realizar los respectivos cálculos.

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://capacitores.net/capacitores-en-serie-y-paralelo/

2.10 Experimentacion con capacitores Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Tenga en cuenta los valores de capacidad de los dos condensadores C 1 = 0.2uF y C 2 = 0.3uF que se muestra en la figura anterior 4. Ahora hay que calcular la capacitancia equivalente del circuito.

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A este tipo de circuitos se les denomina RC (Resistencia-Condensador) y el más sencillo es aquel que se compone de una resistencia y un condensador, en nuestro caso de 1K y un 1uF.

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente:

https://weblab.deusto.es/olarex/cd/UD/OhmLaw_ES_Final/experimentos_con_condensadores_e n_alterna_circuitos_rc.html

2.10.1

Comportamiento

Por: Javier Emanuel Franco Chiroy El circuito se compone de 1K y 1 uF, la entrada es una senoidal de f=1KHz (w=2·π·f T=1/f) y Vpp=10 V. La salida puede verse en el osciloscopio adjunto (se han ajustado cuidadosamente las escalas de tiempo y amplitud).

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente:

https://weblab.deusto.es/olarex/cd/UD/OhmLaw_ES_Final/experimentos_con_condensadores_e n_alterna_circuitos_rc.html

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2.10.2

Ejemplos

Por: Javier Emanuel Franco Chiroy En este experimento se analiza el efecto de conectar condensadores en serie y en paralelo, mostrado en los esquemas de las figuras a continuación.

Se conectó la batería con el medidor de capacitancia y el voltímetro.

Materiales capacitores {1,3.3,10} (1.257,2.313,13.94) 1 Batería 6V 2 cables 1 voltímetro 1 medidor de capacitancia (AC/DC Electronics Lab [Pasco EM-8656]} Una fuente de voltaje

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: https://www.pasco.com/products/lab-apparatus/electricity-and-magnetism/circuits-

and-components/em-8656

2.10.3

Ejemplos

Por: Javier Emanuel Franco Chiroy Demostración experimental de una de las propiedades de los capacitores: LA -

CAPACITANCIA Capacitancia Tipos

de

de

los

Uniones

Capacitores entre

y

Uso

Capacitores:

del Serie

Capacímetro y

Paralelo

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- CAPACITORES EN SERIE, Trabajo experimental con el Capacímetro y Teórico-Matemático.

Diseño

y

obtención

de

una

capacidad

resultante/equivalente - Cuyo valor total es MENOR al menor valor de los capacitores

de

la

unión.

- CAPACITORES EN PARALELO, Trabajo experimental con el Capacímetro y Teórico-Matemático.

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente:

https://www.golectures.com/index.php?go=search&q=CAPACITORES%20en%20SERIE%20y%20PA RALELO.%20La%20CAPACITANCIA.%20Para%20disfrutar

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Capítulo III 3.1

Conceptos de electromagnetismo

Por: Erick Garcia

Según Significados.de https://www.significados.com/electromagnetismo/ El electromagnetismo es el estudio de las cargas y la interacción entre electricidad y magnetismo. La electricidad y el magnetismo son aspectos de un único fenómeno físico estrechamente ligados por el movimiento y atracción de las cargas en la materia.

La rama de la física que estudia la interacción entre los fenómenos eléctricos y magnéticos también se conoce como electromagnetismo.

La palabra "electricidad" fue propuesta por el inglés William Gilbert (1544-1603) a partir del griego elektron (especie de ámbar que atrae objetos cuando se frota con varias sustancias). Por otro lado, "magnetismo" probablemente surgió de una región turca con yacimientos de magnetita imantada (Magnesia), donde habitaba una antigua tribu griega conocida como los Magnetes.

Sin embargo, fue hasta 1820 que Hans Christian Oersted (1777-1851) consigue demostrar el efecto de una corriente eléctrica sobre el comportamiento de una brújula, naciendo así el estudio del electromagnetismo.

3.1.1

Conceptos básicos de electromagnetismo

Los imanes y la electricidad han sido objeto de fascinación de la humanidad desde siempre. Su abordaje inicial tomó cursos diferentes que llegaron a un punto de encuentro a finales del siglo XIX. Para poder entender de qué va el electromagnetismo, repasemos algunos conceptos básicos.

3.1.2

Carga eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad fundamental de las partículas que constituyen la materia. La base de todas las cargas eléctricas reside en la estructura atómica. El átomo concentra en el núcleo protones positivos, y rodeando al núcleo se mueven electrones negativos. Cuando el número de electrones y protones es igual, tenemos un átomo con carga neutra.

Cuando el átomo gana un electrón queda con una carga negativa (anión), y cuando pierde un electrón queda con carga positiva (catión).

Entonces se considera la carga del electrón como la unidad básica o quanta de la carga eléctrica. Esta es equivalente a 1,60 x 10 -19 coulomb

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(C), que es la unidad de medida de las cargas, en honor al físico francés Charles Augustin de Coulomb.

3.1.3

Campo eléctrico y campo magnético

Un campo eléctrico es un campo de fuerza que rodea a una carga o partícula cargada. Esto es, una partícula cargada afecta o ejerce una fuerza sobre otra partícula cargada que se encuentre en las inmediaciones. El campo eléctrico es una cantidad vectorial representada por la letra E cuyas unidades son voltio por metro (V/m) o newton por coulomb (N/C).

Por otro lado, el campo magnético se produce cuando hay un flujo o movimiento de cargas (una corriente eléctrica). Podemos decir entonces que es la región en donde actúan las fuerzas magnéticas. Así, un campo eléctrico rodea cualquier partícula cargada, y el movimiento de la partícula cargada crea un campo magnético.

Cada electrón en movimiento produce un diminuto campo magnético en el átomo. Para la mayoría de los materiales, los electrones se mueven en diferentes direcciones por lo que los campos magnéticos se anulan. En algunos elementos, como el hierro, el níquel y el cobalto, los electrones se mueven en una dirección preferencial, produciendo un campo magnético neto. Los materiales de este tipo son llamados ferromagnéticos.

3.1.4

Imanes y electroimanes

Un imán es el resultado de la alineación permanente de los campos magnéticos de los átomos en una pieza de hierro. En un pedazo ordinario de hierro (u otro material ferromagnético) los campos magnéticos están orientados al azar, por lo que no actúa como un magneto. La característica clave de los imanes es que poseen dos polos: norte y sur.

Un electroimán consiste de una pieza de hierro dentro de una bobina de alambre a través de la cual se puede hacer pasar una corriente. Cuando la corriente está encendida, los campos magnéticos de cada átomo que forman la pieza de hierro se alinean con el campo magnético producido por la corriente en la bobina de alambre, aumentando la fuerza magnética.

3.1.5

Inducción electromagnética

La Inducción electromagnética, descubierta por Joseph Henry (17971878) y Michael Faraday (1791-1867), es la producción de electricidad por medio de un campo magnético en movimiento. Al hacer pasar un campo

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magnético por una bobina de alambre u otro material conductor, se provoca un flujo de carga o corriente cuando el circuito está cerrado.

La inducción electromagnética es la base de los generadores y prácticamente de toda la potencia eléctrica producida en el mundo.

Fuente: https://www.researchgate.net/figure/Figura-1-Representacion-de-la-induccionmagnetica-por-iman_fig4_331302944

3.2 Unidades de medida y cuantificación de magnetismo.

Por: Erick Garcia Según Unidades industriales de Andalucia, S.A https://www.veiasa.es/metrologia/utilidades/unidades_derivadas/electrici dad_magnetismo

MAGNITUD

UNIDAD NOMBRE

FUNDAMENTALES U OTRAS UNIDADES

SÍMBOLO

ELECTRICIDAD-MAGNETISMO cantidad de electricidad, carga eléctrica

culombio

C

s.A

intensidad de campo eléctrico

voltio por metro

V/m

m.kg.s-2.A-1

tensión eléctrica, diferencia de potencial, fuerza electromotriz

voltio

V

m2.kg.s-3.A-1

capacidad

faradio

F

m-2.kg-1.s4.A2

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intensidad de campo magnético

amperio por metro

A/m

m-1.A

inducción magnética

tesla

T

kg.s-2.A-1

flujo de inducción magnética

weber

Wb

m2.kg.s-2.A-1

Inductancia, permeancia

henrio

H

m2.kg.s-2.A-2

reluctancia

por henrio

H-1

m2.kg-1.s2.A2

resistencia, impedancia, reactancia

ohmio

Ω

m2.kg.s-3.A-2

conductancia, admitancia, susceptancia

siemens

S

m-2.kg-1.s3.A2

resistividad

ohmiometro

Ω/m

m3.kg.s-3.A-2

conductividad

siemens por metro

S/m

m-3.kg-1.s3.A2

Fuente: https://www.veiasa.es/metrologia/utilidades/unidades_derivadas/electricidad_magnetismo.com

3.3 Funcionamiento y características de los imanes Por: Erick Garcia Según Concepto.de https://www.veiasa.es/metrologia/utilidades/unidades_derivadas/electrici dad_magnetismo

Se conoce como imán a un cuerpo de cualquier material capaz de producir un campo magnético y atraer hacia sí o ser atraído hacia otro imán o hacia cualquier otro cuerpo de hierro, cobalto u otros metales ferromagnéticos. Es un material con propiedades ferromagnéticas naturales o artificiales, que generan un campo magnético continuo.

Los imanes son algunas de las primeras manifestaciones que el ser humano descubrió del magnetismo, conocido desde la antigüedad clásica pero comprendido recién en el siglo XIX, cuando se supo que la mayoría de los elementos y compuestos conocidos demostraban un cierto nivel de magnetismo.

Página 1.1-103 de 408

3.3.1

Características de un imán

Los imanes son cuerpos que generan un campo magnético a su alrededor orientado en base a dos polos: negativo (Sur) y positivo (Norte).

Estos polos se atraen con sus opuestos (positivo-negativo) pero repelen a sus iguales (positivo-positivo o negativo-negativo). La línea que junta ambos polos se llama eje magnético.

Las propiedades magnéticas de los imanes se mantienen intactas a menos que se les apliquen fuerzas magnéticas opuestas, se les aumente de temperatura (por encima de la Temperatura de Curie o Punto de Curie, distinto según el elemento), o si se les somete a golpes fuertes o de mucha altura. Por otro lado, estas propiedades pueden transferirse temporalmente a un material sensible, por contacto (magnetización).

Fuente:

https://concepto.de/iman/#:~:text=Los%20imanes%20son%20cuerpos%20que,polos%20se% 20llama%20eje%20magn%C3%A9tico.

3.3.2

¿Cómo funcionan los imanes?

El magnetismo de los imanes es producto de una disposición particular de los electrones (partículas subatómicas con carga negativa) que componen la materia.

Estos poseen una rotación intrínseca sobre su propio eje, que se denomina spin. Las cargas en movimiento generan campos magnéticos. Por lo tanto, los electrones rotando, o sea, cargas en movimiento, también generan un campo magnético. La introducción de energía en la materia (por ejemplo, la aplicación de un magnetismo intenso de tipo contrario o calor que eleve mucho la temperatura) destruye el magnetismo, ya que altera el delicado balance de los electrones.

En el caso de los imanes inducidos (las sustancias magnetizadas) el efecto es similar: al someterse a un campo magnético por contacto, sus electrones se ordenan un mismo sentido y reproducen el campo magnético durante algún tiempo.

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3.3.3

Tipos de imanes Existen tres tipos de imanes, clasificados de acuerdo a su naturaleza en:

•

Imanes naturales. Compuestos generalmente por mezclas de magnetita (ferrofelita o morpholita, compuesta por óxidos férricos) y otros minerales terrestres, poseen naturalmente propiedades magnéticas. Los principales yacimientos de magnetita se hallan en Suecia (Falun, provincia de Dalarna), Noruega (Arendal), Francia (Plestin-lesGréves, Bretaña) y Portugal (Sao Bartolomé, Nazaré).

•

Imanes artificiales permanentes. Materiales sensibles al magnetismo que, tras ser frotados con magnetita, replican sus propiedades ferromagnéticas durante un largo período de tiempo hasta eventualmente perderlas.

•

Imanes artificiales temporales. Materiales sensibles al magnetismo que, tras ser frotados con magnetita, replican sus propiedades ferromagnéticas, solo que por un período muy breve de tiempo.

•

Electroimanes. 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 alrededor. El núcleo magnético de hierro concentra el flujo magnético y hace un imán más potente. Este fenómeno dura únicamente mientras circule la electricidad.

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

3.3.4

Campo magnético de un imán

Un campo magnético es la región del espacio alrededor de un imán en la cual se manifiestan y actúan sus fuerzas magnéticas, interactuando (atrayendo o repeliendo) objetos ferromagnéticos, corrientes eléctricas y otros imanes que se encuentren dentro del campo.

Usualmente se representa mediante líneas de fuerza, que son flechas curvas que indican la dirección vectorial de la fuerza magnética del campo. La forma y dirección de dichas líneas dependerá de la forma del imán, y tienen su mayor intensidad en la región de los polos.

Nuestro planeta Tierra posee un campo magnético semejante al de los imanes, ya que su núcleo de hierro actúa como una gran masa de partículas cargadas en movimiento. Por esa razón se alinean con el polo

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norte las agujas de las brújulas. Este campo magnético terrestre, además, nos defiende de las emisiones electromagnéticas solares, conocidas como «viento solar».

3.3.5 Aplicaciones de los imanes Los imanes han desempeñado diversos papeles en nuestra civilización desde tiempo antiguos y hoy en día son un elemento indispensable en la electrónica y la electricidad. Algunas de sus aplicaciones más conocidas son: •

•

•

•

•

3.4

Fabricación de cintas magnéticas. En la industria electrónica y de la computación, el magnetismo permite el almacenamiento de información a través de óxidos de hierro cuyas partículas, susceptibles al ordenamiento por el campo magnético, pueden leerse con el código binario.

Transformadores eléctricos. Empleando bobinas y electroimanes, puede modularse la corriente eléctrica para cambiar de manera rápida los campos electromagnéticos. Este principio es fundamental en la transmisión eléctrica moderna y se aplica también a los radios, altavoces y otros aparatos.

Motores de corriente alterna. Estos motores son un tipo de electroimán, dado que imanes rotativos movilizan los rotores con sus campos magnéticos.

Suspensión magnética. Grandes y poderosos imanes se emplean en la suspensión magnética de trenes y otros vehículos, así como en las grúas magnéticas industriales.

Uso artesanal. Los imanes suelen ser adheridos a diversas artesanías o suvenires turísticos para su venta, bajo la premisa de que al volver a casa los turistas lo colocarán en la superficie metálica de su refrigerador.

Polos positivos y negativos del electromagnetismo

Por: Yosselyn Esther Gómez Pelicó

Según electromagnetismo: Cualquier partícula material, además de tener masa (y ser sensible, por tanto, a la interacción gravitatoria) contiene cargas eléctricas positivas y negativas (denominación atribuida a Benjamín Franklin) que como es sabido son portadas por los protones y electrones. La existencia de la carga eléctrica da lugar a una nueva interacción fundamental en la naturaleza ya que existe una fuerza de atracción entre cargas de distinto signo, mientras que la interacción se vuelve repulsiva si las cargas tienen signo idéntico. 500 años antes de nuestra era, en Grecia y en China se hace referencia a un material capaz de atraer al hierro: se trata de la magnetita, un óxido de hierro. Hacia el siglo XII se comprobó que un trozo de este material se orientaba para marcar el norte geográfico de la Tierra, con lo que nacieron las primeras brújulas.

Según tecnoprofes33.com: los imanes son cuerpos que generan un campo magnético a su alrededor orientado en base a dos polos: negativo (Sur) y positivo (Norte). Estos polos se atraen con sus opuestos (positivo-negativo) pero repelen a sus iguales (positivo-positivo o negativo-negativo). La línea

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que junta ambos polos se llama eje magnético. Estas zonas o regiones del espacio en la que se dejan notar los efectos de una masa, una carga o un imán, en Física se denominan campos, y se representan mediante vectores que indican el sentido y la magnitud de la fuerza que se ejercería sobre otro objeto de prueba. Para visualizar este efecto se dibujan unas líneas de campo mediante líneas tangentes a los vectores. De hecho, el imán del polo norte (positivo) de la Tierra se encuentra, geográficamente, en su polo sur. La aguja de un compás apunta hacia el norte, pero si colocas la aguja del compás cerca de un imán, siempre apuntará LEJOS del polo norte (positivo) del imán.

Los tres campos fundamentales son: Campo gravitatorio, Campo eléctrico, Campo magnético:

3.4.1 Campo gravitatorio: En cada punto del espacio, la fuerza que sufre una masa de prueba siempre está orientada hacia la masa generadora del campo, y tiene un valor: Formula de campo gravitatorio: Campo gravitatorio= G*M/r²

3.4.2 Campo eléctrico:

De una carga o de un sistema de cargas: Una carga positiva genera una fuerza de repulsión sobre la carga positiva de prueba. 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. 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 para un sistema formado por una carga positiva y otra negativa, las líneas de campo eléctrico tienen la distribución del dibujo.

A este sistema formado por una carga positiva y otra negativa se le denomina dipolo eléctrico.

Fuente: https://sites.google.com/site/tecnorlopez33/tema4-maquinas-electricas/01electromagnetismo

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3.4.3 Campo Magnético: Cada vector indica la orientación de un imán de prueba. Las líneas de campo son muy parecidas a las que se obtienen en un dipolo eléctrico.

El conocimiento del magnetismo se mantuvo limitado a los imanes, hasta que en 1820, Hans Christian Orsted 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. La aguja se colocaba siempre perpendicular al cable, lo que demuestra que las líneas de campo magnético son circunferencias perpendiculares al cable.

Fuente: https://sites.google.com/site/tecnorlopez33/tema4-maquinas-electricas/01-

electromagnetismo

3.5 Campo Magnético, Intensidad Por: Yosselyn Esther Gómez Pelicó

El Físico Danés Hans Christian Oersted descubrió casualmente en 1819 que una corriente eléctrica originaba un campo magnético. En general, una carga eléctrica en movimiento es la causa del magnetismo. Una vez alcanzada una cabal comprensión de este fenómeno sabemos que: 1-Hay dos polos magnéticos llamados norte y sur.

2-Polos de igual nombre se repelen, polos de diferentes nombres se atraen.

3-La interacción magnética es de naturaleza diferente que la eléctrica.

4-Los polos magnéticos son inseparables.

5-Las líneas del campo magnético son cerradas; es decir, no tienen ni principio ni fin .6-El campo magnético es vectorial no conservativo, de modo que es muy diferente de los campos gravitacional y eléctrico.

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

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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 que 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/μm = B/μ0 - M 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 = μ0(H + M) H y M tendrán las mismas unidades, amperios/metro. Para distinguir aún mas 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 mH Donde μ = μm = Kmμ0 Siendo μ0 la permeabilidad magnética del vacío y Km la permeabilidad relativa del material.

Si el material no responde al campo magnético externo, no produciendo ninguna magnetización, entonces Km = 1. Otro cantidad magnética comúnmente usada es la susceptibilidad magnética, la cual especifica en cuanto difiere de 1, la permeabilidad relativa.

3.5.1 Unidad de medida CGS: El descubrimiento de Oersted motivó una gran investigación en Europa habiendo sido los físicos franceses quienes triunfaron en esta carrera, entre ellos Ampère, Laplace, Biot y Savart. Precisamente estos dos últimos determinaron la expresión para el diferencial de intensidad de campo magnético, H, utilizando montajes. Encontraron que dH es proporcional al segmento ld, a la intensidad de corriente I, al ángulo en la forma Sen, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. El Oersted es una unidad más antigua de intensidad de campo magnético: 1 A/m = 0.01257 Oersted En un punto de un campo es la fuerza que el campo ejerce sobre la unidad de polo magnético N colocado en dicho punto.

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Fuentes: https://www.slideshare.net/OriolSaulVidalTrejo/campo-magnetico-intensidad

3.7 Fuerza Electromagnética Por: Bryan Enmanuel Hernández Gonzalez Según wikipedia.org La fuerza magnética o electromagnética es la parte de la fuerza de Lorentz que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo.

Las fuerzas magnéticas entre imanes y/o electroimanes es un efecto residual de la fuerza magnética entre cargas en movimiento. Esto es porque en el interior de los imanes al otro polo.

Un conductor puede ser un cable o alambre por el cual circula una corriente eléctrica. Una corriente eléctrica es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento. Ya que un campo magnético ejerce una fuerza lateral sobre una carga en movimiento, es de esperarse que la resultante de las fuerzas sobre cada carga resulte en una fuerza lateral sobre un alambre por el que circula una corriente eléctrica.

Fuente: https://images.app.goo.gl/wEEkcvyujVWEx3te8

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Según fundacionendesa.org Cuando una carga eléctrica está en movimiento crea un campo eléctrico y un campo magnético a su alrededor. Este campo magnético realiza una fuerza sobre cualquier otra carga eléctrica que esté situada dentro de su radio de acción. Esta fuerza

que

ejerce

un

campo

magnético

será

la fuerza

electromagnética.

Si tenemos un hilo conductor rectilíneo por donde circula una corriente eléctrica y que atraviesa un campo magnético, se origina una fuerza electromagnética sobre el hilo. Esto es debido a que el campo magnético genera fuerzas sobre cargas eléctricas en movimiento.

Si en lugar de tener un hilo conductor rectilíneo tenemos un espiral rectangular, aparecerán un par de fuerzas de igual valor, pero de diferente sentido situadas sobre los dos lados perpendiculares al campo magnético. Esto no provocará un desplazamiento, sino que la espira girará sobre sí misma.

Fuente: https://images.app.goo.gl/A9oQX87eXZKEbT3f9

La dirección de esta fuerza creada se puede determinar por la regla de la mano izquierda. Si la dirección de la velocidad es paralela a la dirección del campo magnético, la fuerza se anula y la trayectoria de la partícula será rectilínea. Si la dirección de la velocidad es perpendicular al campo magnético la fuerza vendrá dada por la expresión: F = Q · V· B En caso de que esta fuerza sea perpendicular al plano formado por la velocidad y el campo magnético, la partícula describirá una trayectoria circular. Si la dirección de la velocidad es oblicua a la del campo magnético, la partícula describirá una trayectoria en espiral.

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Fuente: https://images.app.goo.gl/CzHiM1QYf612rXxk6

3.8 Histéresis Por: Bryan Enmanuel Hernández Gonzalez Según sites.google.com 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 sólo de las circunstancias actuales, sino también de como se ha llegado a esas circunstancias. En física se encuentra, por ejemplo, magnética si al magnetizar un ferro magneto (fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido) éste mantiene la señal magnética tras retirar el campo magnético que la ha inducido.

Según wikipedia.org 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.

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Fuente: https://images.app.goo.gl/CWEfLLHyV3uCQpZAA

3.8.1

La Histéresis magnética En física se

encuentra,

por

ejemplo,

histéresis

magnética

si

al magnetizar un ferro magneto 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 proporcionarle al material ferromagnético los cambios senoidales de la corriente eléctrica para modificar el sentido de los imanes.

Fuente: https://images.app.goo.gl/qr33ftA4kyodCRCR7

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3.8.2

Histéresis en transición de espín En magneto

química,

encontramos

histéresis

en compuestos con equilibrio de espín cuyo paso entre alto espín y bajo espín se

produzca con cooperatividad (esto

es,

que el estado de

un complejo influya en el estado de nuestros vecinos).

Fuente: https://images.app.goo.gl/jXCbBWDpDEQqDzU88

3.8.3

Histéresis de transición de fase En química, podemos encontrar compuestos cuyo cambio de fase no

se produzca a la misma temperatura en ambos sentidos. Los geles de agar, por ejemplo, se licúa a cierta temperatura, y no vuelve a gelificar hasta a la no baja de otra temperatura, que puede ser 10 o 20 grados Celsius inferior.

A temperaturas intermedias entre la temperatura de licuefacción y la de gelificación, el estado dependerá de su historia térmica.

Fuente: https://images.app.goo.gl/t6VbAiYKB63iStip6

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3.8.4

Histéresis en el potencial químico del agua en los suelos El potencial químico del agua en el suelo, a iguales contenidos

de humedad, dependerá del sentido en que se siga la curva (de absorción o desorción respectivamente). Para un potencial mátrico dado, la cantidad de agua retenida por un suelo es mayor cuando el suelo se encuentra en proceso de desecación que cuando se encuentra en humedecimiento.

3.8.5

Curva de histéresis La curva de histéresis muestra la curva de magnetización de un

material. Sea cual sea el material específico, la forma tiene características similares. Al principio, la magnetización requiere un mayor esfuerzo eléctrico.

Este intervalo es la llamada zona reversible. En un determinado punto, la magnetización se produce de forma proporcional. En ese punto se inicia la denominada zona lineal. Finalmente, se llega un instante a partir del cual, por mucha fuerza magnética que induzcamos al material, ya no se magnetiza más. Este es el llamado punto de inducción de saturación, que determina el inicio de la llamada zona de saturación.

3.9

Dirección de la fuerza electromagnética.

Por Edison Hernandez 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 que se mueve a una velocidad constante

en un campo magnético uniforme. 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: F=qv×B

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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 (180) entre el vector de velocidad y el vector de campo magnético: F=qvBsinθ

3.9.1

Regla de la palma derecha Esta regla describe la dirección de la fuerza como la dirección

de una "palmada" con la mano derecha. Como en la regla del agarre de la mano derecha, los dedos apuntan en la dirección del campo magnético y el pulgar apunta en la dirección en la que se mueve la carga positiva. Si la carga es negativa (por ejemplo, un electrón), entonces necesitas invertir la dirección de tu pulgar, pues la fuerza apunta en la dirección opuesta.

Alternativamente, puedes usar tu mano izquierda para una carga negativa en movimiento.

A veces queremos encontrar la fuerza que actúa sobre un alambre por el que pasa una corriente “I” que se encuentra dentro de un campo magnético. Podemos lograrlo al reordenar la expresión previa. Si recordamos que la velocidad es la distancia dividida entre el tiempo, entonces, si el alambre tiene longitud “L”, escribimos: qv = {qL}/{t} y puesto que la corriente es la cantidad de carga que fluye por segundo, qv = IL y por lo tanto: F=BILsinθ Regla de la palma derecha

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3.9 Tecnica de la mono derecha.

Por Edison Omar Hernandez Suray Es un método para determinar direcciones vectoriales, y tiene como base los planos cartesianos. Se emplea prácticamente en dos maneras; la primera principalmente es para direcciones y movimientos vectoriales lineales, y la segunda para movimientos y direcciones rotacionales.

3.9.1

Primera Ley de la mano derecha

Si un cable conductor está en un campo magnético, se ejerce una fuerza sobre el cable de una magnitud dada por la siguiente fórmula: F = iBLsenα Donde: i = corriente que circula por el cable B = campo magnético L = longitud del cable α = ángulo entre la dirección de la corriente y la dirección del campo magnético, como se muestra en la figura 1.

Si por el cable circula una corriente (i) en el sentido que muestra el dedo pulgar en la figura y el campo magnético (B) tiene el sentido que muestra el dedo índice, se ejercerá sobre el cable que conduce la corriente (i) una fuerza (F) que tiene la dirección mostrada por el dedo medio. En el caso que existiesen N cables en presencia de un campo magnético, la fuerza magnética inducida será la fuerza en un cable multiplicado por N. Por lo tanto la fórmula será: F = NiBLsenα

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3.9.2

Segunda ley de la mano derecha

Si Cuando una corriente alterna o corriente continua viaja por un conductor (cable), genera a su alrededor un efecto no visible llamado campo electromagnético. Este campo forma unos círculos alrededor del cable como se muestra en la figura 2. Hay círculos cerca y lejos del cable en forma simultánea.

El campo magnético es más intenso cuanto más cerca está del cable y esta intensidad disminuye conforme se aleja de él, hasta que su efecto es nulo.

Se puede encontrar el sentido que tiene el flujo magnético si se conoce la dirección que tiene la corriente en el cable y se utiliza la Segunda ley de la mano derecha.

Segunda ley de la mano derecha

En la imagen se puede ver cómo se obtiene el sentido del campo magnético con la ayuda de la segunda ley de la mano derecha Este efecto es muy fácil visualizar en corriente continua.

La fórmula para obtener el campo magnético en un conductor largo es: B = mI/(2 p d ) Donde: - B: campo magnético - m: es la permeabilidad del aire - I: corriente por el cable - p: Pi = 3.1416 - d: distancia desde el cable.

Si existieran N cables juntos el campo magnético resultante sería: B = N m I/(2 p d)

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El campo magnético en el centro de una bobina de N espiras circulares es: B = N m I/(2R) Donde: R es el radio de la espira Nota: es importante mencionar que: - Una corriente en un conductor genera un campo magnético.

- Un campo magnético genera una corriente en un conductor.

Sin embargo, las aplicaciones más conocidas utilizan corriente alterna. Por ejemplo: - Las bobinas; donde la energía se almacena como campo magnético.

- Los transformadores; donde la corriente alterna genera un campo magnético alterno en el bobinado primario, que induce en el bobinado secundario otro campo magnético que a su vez causa una corriente, que es la corriente alterna de salida del transformador.

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Capítulo IV 4.1 Ley de Ampere Por: Jose Jimenez Según: https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Amp%C3%A8re En física del magnetismo, la ley de Ampère, modelada por el francés André-Marie Ampère en 1831, relaciona un campo magnético estático con la causa, es decir, una corriente eléctrica estacionaria.

La ley de Ampère explica que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es proporcional a la corriente que recorre en ese contorno.

4.1.1

Historia

Según el libro La enseñanza basada en preguntas: la ley de Ampère y el término de Maxwell; en 1823 el astrónomo francés Felix Savart (1797-1841) y el profesor de Matemáticas y Física Jeand-Firmin De Montferrand (17951844) lograron una deducción de la ley de Biot-Savart, a partir de los trabajos de Ampère (Pérez y Varela, 2003; Reitz, Milford y Christy, 1996). Con esto se daba certeza y veracidad a las investigaciones experimentales y matemáticas realizadas por Ampère. Mediante esta ley se había logrado expresar la relación existente entre la corriente eléctrica estacionaria 𝐼𝐼 y la magnitud del campo magnético 𝐵𝐵, que dicha corriente crea a una cierta distancia 𝑟𝑟, de la misma. cuya expresión matemática es la siguiente: B=µI/2π*r (1) donde 𝜇𝜇 es una cantidad constante conocida como la permeabilidad magnética. Entonces, Ampère, a partir de esa expresión, dedujo una relación general entre las dos magnitudes. Sea cual sea la forma del conductor por el que circula la corriente de intensidad constante 𝐼𝐼. Es esta:

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Fuente: http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbasees/magnetic/imgmag/amlaw.gif

(2) La ecuación nos dice que la integral de trayectoria cerrada (circulación) del campo vectorial, es igual al producto de la permeabilidad magnética μ, por la intensidad de corriente eléctrica resultante creadora de dicho campo (suma algebraica de las intensidades de corriente que atraviesan la superficie limitada por esa línea cerrada).

4.1.2

Aplicaciones

Según astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/amplaw.html

http://hyperphysics.phy-

1. Campo Magnético de un Solenóide: Tomando un camino rectangular sobre el que evaluar la ley de Ampere tal, que la longitud del lado paralelo al campo magnético sea L nos da una contribución interior en la bobina BL. El campo es esencialmente perpendicular a los laterales del camino, por lo que nos da una contribución despreciable. Si se toma el extremo de la bobina tan lejos, que el campo sea despreciable, entonces la contribución

dominante la proporciona la longitud interior de la bobina.

Fuente: http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbasees/magnetic/imgmag/solamp.png

2. Campo Magnético de un Toróide: La obtención del campo magnético interior de un toróide, es un buen ejemplo del alcance de la ley de Ampere. La corriente delimitada por la línea de puntos, es exactamente el número de vueltas por la corriente en cada una

de ellas.

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Fuente: http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbasees/magnetic/imgmag/tor.png

3. Campo Magnético por Corriente: Las líneas de campo magnético alrededor de un cable largo que lleva una corriente eléctrica, forman círculos concéntricos alrededor del cable. La dirección del campo magnético es perpendicular al cable y está en la dirección que apunta los dedos de la mano derecha si ellos envolvieran el cable, con el pulgar señalando la dirección de la corriente

Fuente: http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbasees/magnetic/imgmag/magcur.png

4.2 Ley de Faraday Por: Cristopher Alejandro Jocol Hernández

Segun Wikipedia.com La ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente ley de Faraday) establece que la tensión inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:

∮𝐸⃗ ⋅ 𝑑𝑒 = − 𝑐

𝑑 ⃗ ⋅ 𝑑𝑆 ∫𝐵 𝑑𝑡 𝑠

Donde: • • • •

𝐸⃗ es el campo eléctrico 𝑑𝑒 es el elemento infinitesimal de longitud del circuito representado por el contorno C ⃗ es el campo magnético 𝐵 𝑆 es una superficie arbitraria, cuyo borde es C. Las direcciones del contorno C y de 𝑑𝑆 están dadas por la regla de la mano derecha.

Esta ley fue formulada a partir de los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831, y tiene importantes aplicaciones en la generación de electricidad.

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Imagen1: Experimento que muestra la inducción entre dos bobinas Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Induction_experiment.png

4.2.1

¿Qué es la ley de Faraday?

La Ley Induccion electromagnética de Faraday, Tambien conocida simplemente como Ley de Faraday, fue formulada por el científico británico Michel Faraday en 1831. La cual es el proceso por el cual se puede inducir una corrientepor medio de un cambio en el campo magnético en otras palabras cuantifica la realcion de un campo magnético cambiante en lel tiempo el el campo eléctrico creado por estos cambios.

Según Concepto.de.com El enunciado de dicha ley sostiene: “La tensión inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la razón de cambio en el tiempo del flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito mismo como borde”.

Para entender esto cabalmente, hará falta revisar el experimento de Faraday: una batería aportaba corriente a una bobina pequeña, creando un campo magnético a través de las espiras de la bobina (cables metálicos enrollados sobre su propio eje). Cuando esta bobina se movía dentro y fuera de una más grande, su campo magnético (cambiante en el tiempo por el movimiento) generaba un voltaje en la bobina grande que podía medirse con un galvanómetro.

De este experimento y la formulación de la ley de Faraday se desprenden numerosas conclusiones respecto a la generación de energía eléctrica, que fueron clave para la Ley de Lenz y para el manejo moderno de la electricidad.

4.2.2

Historia de la ley de Faraday Segun Concepto.de.com

Michael Faraday (1791-1867) fue el creador de ideas centrales en torno a la electricidad y el magnetismo.

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Faraday se entusiasmó enormemente cuando el físico danés Oersted demostró empíricamente la relación entre la electricidad y el magnetismo en 1820, constatando que un hilo conductor de corriente podía mover una aguja imantada de una brújula.

Faraday diseñó múltiples experimentos. Por ejemplo, enrolló dos solenoides de alambre alrededor de un aro de hierro y vio que cuando, por medio de un interruptor, hacía pasar corriente por uno de los solenoides, una corriente era inducida en el otro. Faraday atribuyó la aparición de corriente a los cambios del flujo magnético en el tiempo.

En consecuencia, Faraday fue el primero en demostrar la relación entre campos magnéticos y campos eléctricos, como se desprende de los dos experimentos descriptos. De hecho, la ecuación de la Ley de Faraday se convirtió en parte de los enunciados de las leyes de Maxwell.

Imagen: Michael Faraday Fuente: https://concepto.de/wp-content/uploads/2019/07/ley-de-faraday-historiae1562282458371.jpg

4.2.3

Formula de la Ley de Faraday Segun Concepto.de.com

La ley de Faraday usualmente se expresa mediante la siguiente fórmula:

FEM (Ɛ) = dϕ/dt

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En donde FEM o Ɛ representan la Fuerza Electromotriz inducida (la tensión), y dϕ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético ϕ.

4.2.4

Ejemplos de Aplicación de Ley de Faraday Según Concepto.de.com

Prácticamente toda la tecnología eléctrica se basa en la ley de Faraday, especialmente lo referido a generadores, transformadores y motores eléctricos.

Por ejemplo, el motor de corriente continua se basó en el aprovechamiento de un disco de cobre que rotaba entre los extremos de un imán, generando una corriente continua.

De este principio aparentemente simple se desprende la invención de cosas tan complejas como un transformador, un generador de corriente alterna, un freno magnético o una cocina eléctrica Según Ejemplos.co.com Timbres. El mecanismo de esos aparatitos tan cotidianos, implica la circulación de una carga eléctrica por un electroimán, cuyo campo magnético atrae un martillo metálico diminuto hacia una campanilla, interrumpiendo el circuito y permitiendo que vuelva a iniciar, por lo que el martillo la golpea repetidamente y produce el sonido que llama nuestra atención.

Almacenamiento digital en cintas magnéticas. Clave en el mundo de la informática y las computadoras, permite guardar grandes cantidades de información en discos magnéticos cuyas partículas están polarizadas de un modo específico y descifrable por un sistema computarizado. Estos discos pueden ser removibles, como los pendrives o los ya extintos disquetes, o pueden ser permanentes y de mayor complejidad, como los discos duros.

Teléfono. La magia detrás de este aparato tan cotidiano no es otra que la capacidad de convertir ondas sonoras (como la voz) en modulaciones de un campo electromagnético que puede transmitirse, inicialmente por un cable, hasta un receptor en el otro extremo que es capaz de verter el proceso y recuperar las ondas sonoras contenidas electromagnéticamente.

4.3 Ley de Oersted.

Por Joseph Salazar En 1820 Hans Christian Oersted, un científico danés, realizó un experimento crucial en la historia de la Física, ya que con él se demostró la unión entre electricidad y magnetismo.

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4.3.1

Hans Christian Oersted Oersted nació en Dinamarca el 14 de agosto de 1777. Influido por su

padre, que era farmacéutico, al cumplir los veinte años en 1797 se orientó por los estudios de farmacia. Tres años después, se licenció en medicina. En 1820 descubrió la relación entre la electricidad y el magnetismo demostrando empíricamente que un hilo conductor de corriente puede mover la aguja imantada de una brújula. Puede, pues, haber interacción entre las fuerzas eléctricas por un lado y las fuerzas magnéticas por otro, lo que en aquella época resultó revolucionario.

Imagen: Ejemplo de experimento de Oersted Fuente:https://es.wikipedia.org/wiki/Hans_Christian_%C3%98rsted#/media/Archivo:Oersted _discovers_electromagnetism.jpg

4.3.2

Experimento de Oersted El experimento realizado por Oersted fue el siguiente: 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.

Imagen: Ejemplo de experimento de Oersted Fuente:http://elfisicoloco.blogspot.com/2013/02/experimento-de-oersted.html

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4.3.3

Ley de Oersted Oersted no realizo ecuaciones matemáticas para definir qué

ocurre exactamente en sus experimentos no fue hasta que conoció a Ampere en 1820 y le mostro sus experimentos que realizaba esto dio paso después a Ampere a realizar la teoría que sería el punto de partida del electromagnetismo donde Oersted dijo las corrientes eléctricas generan campos magnéticos, demostrando la relación entre corrientes eléctricas y campos magnéticos.

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Taller de Electrónica Digital

Cuarto Grado

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Capítulo I 1.13 Equipo y Herramientas para electrónica Por: Angie Vanessa González Arreaga

Equipo de Soldadura Consiste en provocar la fusión de dos o más materiales, metálicos o termoplásticos, mediante la aplicación conveniente de calor y la adición de un material de aporte para obtener una unión en las piezas más fuertes y resistentes.

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Cautín: Un cautín calienta y derrite el estaño y solda los componentes electrónicos.

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- Imagen: Ejemplo de estación de soldadura Fuente: https://www.finaltest.com.mx/product-p/art-5.htm

Equipo de Medida Según https://es.wikipedia.org el equipo de media son el conjunto de equipos que se utilizan para realizar mediciones de dispositivos eléctricos o electrónicos. Pueden servir para crear estímulos, para capturar respuestas, para enrutar la señal, diagnosticar fallas en los teléfonos, tabletas, ordenadores de mesa y portátiles. Estos son algunos equipos de medida: -

Multímetro: Dispositivo eléctrico que permite medir distintas magnitudes eléctricas de un circuito, como corrientes, potencias, resistencias, capacidades, entre otras.

-

Osciloscopio: Instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo.

-

Analizador de baterías: Son herramientas de comprobación para realizar mantenimiento, solucionar problemas, y hacer pruebas a

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baterías individuales y bancos de baterías que se utilizan para el almacenamiento de energía.

Imagen: Ejemplo de Multímetro Fuente: https://toolboom.com/es/digital-multimeter-uni-t-ut61e/

Herramientas Manuales Son utensilios metálicos de acero, madera, fibra, plástico o goma, que se utiliza para ejecutar de manera más apropiada, sencilla y con el uso de menor energía, tareas constructivas o de reparación. Algunas de las herramientas manuales más utilizadas en electrónica son: -

Pinzas, pinzas de corte y Alicates: Se emplean para sujetar pequeños componentes y situarlos donde se precise.

-

Destornilladores: Plano, Estrella o Phillips, Pozidriv, Hexagonales, Cuadrada, Torx, de vaso o de copa, entre otros. Herramienta que consiste en una barra metálica sujetada a un mango y terminada en un extremo que se adapta a la cabeza del tornillo.

-

Protoboard: Es una de las herramientas más útiles y usadas en electrónica. Facilita la realización de montajes y funcionamiento de algún proyecto electrónico.

Imagen: Ejemplo de Herramientas básicas de electrónica Fuente: https://www.cursoderobotica.com/herramientas-para-electronica/

Fuente de Alimentación Dispositivo que convierte la corriente alterna en una o varias corrientes continuas, que alimentan distintos circuitos del aparato electrónico al que se conectan.

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Imagen: Ejemplo de Fuente de Poder Fuente: https://toolboom.com/es/dc-power-supply-uni-t-utp3705/

Aparatos Ópticos Los microscopios para reparación contienen un espacio más grande entre el objetivo y la superficie observada, que permite realizar operaciones de soldadura y ensamblaje con el cautín, pistola de aire caliente u otras herramientas.

Imagen: Ejemplo de Microscopio para reparación Fuente: https://m.media-amazon.com/images/I/41oBmcPwLCL.jpg

Pulsera Antiestática Consiste en una cinta conectada a tierra que permite descargar cualquier acumulación de electricidad estática en el cuerpo o equipos sensibles.

Imagen: Ejemplo de Pulsera Antiestática Fuente:https://cdn.shortpixel.ai/spai/w_700+q_+ret_img+to_webp/http://www.rinconingeni eril.es/ingenieros/wp-content/uploads/2016/04/pulsera-antiestatica.jpg

Extractor de Estaño Es un succionador mecánico para estaño, es una herramienta de apoyo para la remoción de soldadura en tarjetas electrónicas.

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Imagen: Ejemplo de Extractor de estaño.

Fuente:https://cdn.shortpixel.ai/spai/w_700+q_+ret_img+to_webp/http://www.rinconingeni eril.es/ingenieros/wp-content/uploads/2016/04/bomba-desoldar.jpg

Guantes Antiestáticos Los

guantes

antiestáticos

protegen

contra

descargas

electrostáticas, son conocidos como guantes de protección ESD. Protegen tanto al usuario, como los componentes electrónicos de alguna descarga invisible.

Imagen: Ejemplo de Guantes ESD Fuente: https://m.media-amazon.com/images/I/51AqbMPo+zL.jpg

Kit de Componentes Electrónicos Los transistores, diodos, leds, capacitores, resistencias, potenciómetros y reguladores son componentes que forman parte de los circuitos electrónicos, y es importante contar con un kit de componentes para reparaciones y mantenimientos.

Imagen: Ejemplo de Kit de Componentes Fuente: https://m.media-amazon.com/images/I/61I4-hQd8oL.jpg

Multiherramienta Rotativa Herramienta para cortar, pulir, cepillar, taladrar, entre otras. Es la base para poder hacer PCB.

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Imagen: Ejemplo de Multiherramienta Rotativa Fuente:https://varocdn.blob.core.windows.net/articles/general/8917/gallery/7c8358738ab 4451c9d0df308b92387a4.jpg

Líquidos de Limpieza El Alcohol Isopropílico, no es contaminante, ni tóxico y es un líquido que tiene propiedades de secado rápido y no deja humedad para quitar residuos de grasa o impurezas que afecten al circuito.

Imagen: Ejemplo de Alcohol Isopropílico Fuente: https://www.cursoderobotica.com/wp-content/uploads/2018/03/alcohol300x254.png

1.14 Clasificación del Equipo y Herramienta de Taller Por: Angie Vanessa González Arreaga

Herramientas para Medir y comprobar: -

Cinta métrica: Este medidor tiene marcada la longitud de un metro y sus divisiones, sirve para medir distancias o longitudes.

Imagen: Ejemplo de cintra métrica Fuente:https://d254m61ueq2zlm.cloudfront.net/media/catalog/product/cache/3/image/ 17f82f742ffe127f42dca9de82fb58b1/6/2/628425.jpg

-

Regla: Instrumento para medir y trazar líneas rectas, consiste en una barra rectangular y plana graduada en centímetros y milímetros.

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Imagen: Ejemplo de Regla Fuente: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/W6gpWJlcX2PLZJpSLWoMoiq42XutDZP_4XhyAr8vJVfu5CuPYWfGdCekMNhW9d-rEAcfaP1swc3U-NEA6NKXM9z5mtT73ImBRxBbIUGrE

-

Calibre o Pie de Rey: Sirve para medir exteriores, interiores y profundidades.

Imagen: Ejemplo de Calibre Fuente: https://www.monografias.com/trabajos91/clasificacionherramientas/image003.jpg

Herramientas de Sujeción: -

Tornillo de Banco: Va fijado a una mesa de trabajo y sirve para sujetar en él piezas u herramientas de trabajo.

Imagen: Ejemplo de Tornillo de Banco Fuente: https://www.monografias.com/trabajos91/clasificacionherramientas/image007.jpg

-

Sargento o gato: Se utiliza para sujetar piezas grandes o para mantener unidas dos piezas.

Imagen: Ejemplo de Sargento Fuente:http://2.bp.blogspot.com/_zJFzw9PqEWQ/ShbI9dEIfHI/AAAAAAAAAB4/POEJHRajm 4A/s320/sargentocantos

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-

Mordazas: Son utilizadas para sujetar piezas que se van a taladrar.

Imagen: Ejemplo de Mordaza Fuente: http://tornillosypernos.com/wp-content/uploads/2020/11/mordaza_grande.png

-

Alicate: Se usan para sujetar piezas pequeñas que se puedan doblar, cortar, o soldar.

Imagen: Ejemplo de Alicate Fuente: https://www.monografias.com/trabajos91/clasificacionherramientas/image008.jpg

-

Tenazas: Es una herramienta que se utiliza para sacar clavos.

Imagen: Ejemplo de Tenaza Fuente: https://www.monografias.com/trabajos91/clasificacionherramientas/image009.jpg

Herramientas de Corte: -

Tijera de Electricista: Contiene una muesca que permite pelar o cortar cables.

Imagen: Ejemplo de Tijera de Electricista

Página 1.1-135 de 408 Fuente:https://espacioindustria.com/pub/media/catalog/product/cache/image/700x560/ e9c3970ab036de70892d86c6d221abfe/w/o/wolfer-ti-001-wolfer-ti-001-image-es_arecommerce-tijera%20para%20electricistas%20wolfer%201.jpg

-

Alicate de corte: Funcionan para cortar alambres o cables.

Imagen: Ejemplo de Alicate de corte Fuente: https://www.aibitech.com/35247-thickbox_default/alicate-de-corte-diagonalelectricista-aislado-7-1000v-comfort-grip-acero-al-cromo-vanadio-t202-7x-12349-truper.jpg

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Cuchilla: Se usa para cortar material, haciendo presión manual sobre ella.

Imagen: Ejemplo de Cuchillas Fuente: https://www.ecured.cu/images/4/40/Cuclhillas_variedades.JPG

Herramientas para serrar: -

Sierra: Herramienta que sirve para cortar madera y otros cuerpos duros. Está formada por una hoja de acero con dientes al borde y sujeta a un mango.

Imagen: Ejemplo de Sierra Fuente: https://static3.depositphotos.com/1002997/156/i/600/depositphotos_1563641stock-photo-hand-saw.jpg

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Serrucho: Es una sierra de hoja ancha y un mango que se usa para cortar madera.

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Imagen: Ejemplo de Serrucho Fuente: https://images-na.ssl-imagesamazon.com/images/I/31S3a%2ByGJGL._AC_SX355_.jpg

Herramientas para rebajar o trocear: -

Formón: Herramienta de corte y filo horizontal muy fino que sirve para hacer huecos en madera.

Imagen: Ejemplo de Formón Fuente:http://cdn.shopify.com/s/files/1/1431/6668/products/34517635053_45a83aff71_gran de.jpg?v=1497890380

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Escoplo: Es un formón fino especial para hacer agujeros rectangulares o escopladuras o cajas.

Imagen: Ejemplo de Escoplo Fuente: https://assets.leroymerlin.es/is/image/lmes/15329412-0100/juego-5-gubiasmanuales-proxxon.jpg?$lmesBgTablet$&fit=constrain,0

-

Cincel: Es una herramienta de corte que se utiliza para trocear, rebajar o hacer huecos en metales.

Página 1.1-137 de 408 Imagen: Ejemplo de Cincel Fuente: https://promart.vteximg.com.br/arquivos/ids/502115-10001000/14163.jpg?v=637320820838970000

Herramientas para limar: -

Lima: Son herramientas cuyo fin es desgastar y pulir los metales.

Imagen: Ejemplo de Lima Fuente: https://www.demaquinasyherramientas.com/wp-content/uploads/2011/09/tiposde-limas.jpg

-

Escofina: Es una lima especial para limar madera.

Imagen: Ejemplo de Escofina Fuente: https://como-funciona.co/wp-content/uploads/2020/03/Escofinaherramienta.jpg

Herramientas para Taladrar: -

Barreno: Se utiliza para hacer pequeños agujeros en madera.

Imagen: Ejemplo de Barreno Fuente: https://www.comelasa.com/wp-content/uploads/2018/05/YT-82794e1587394418910.jpg

Herramientas de golpear: -

Martillo: Sirve para golpear y con ello transmitir una fuerza a otro elemento o herramienta.

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Imagen: Ejemplo de Martillo Fuente: https://www.monografias.com/trabajos91/clasificacionherramientas/image019.jpg

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Botador: Es la herramienta que se utiliza para introducir los clavos dentro de la madera de forma que no se vea la cabeza.

Imagen: Ejemplo de Botador Fuente: https://assets.tramontina.com.br/upload/tramon/imagens/GAR/44471206PDM001G.jpg

Herramientas para Atornillar o Desatornillar: -

Destornillador: Utilizado para apretar o soltar tornillos y tirafondos.

Imagen: Ejemplo de destornillador Fuente: https://www.monografias.com/trabajos91/clasificacionherramientas/image021.jpg

-

Llaves: Se utilizan para apretar o aflojar tuercas y tornillos.

Imagen: Ejemplo de Llaves Fuente:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Gedore_No._7_co mbination_wrenches_6%E2%80%9319_mm.jpg/1200pxGedore_No._7_combination_wrenches_6%E2%80%9319_mm.jpg

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Herramientas para Soldar: -

Soldador Eléctrico: Consiste en la unión de dos metales por medio de la fusión de estaño, plomo o una aleación de los dos.

Imagen: Ejemplo de Soldador eléctrico Fuente: https://thexelastore.com.gt/wp-content/uploads/2020/03/Soldadorele%CC%81ctrico-Power-Built-90-amp.jpg

1.15 Valoración, Mantenimiento y Uso adecuado de la

Herramienta Por: Angie Vanessa González Arreaga

1. Utilizar transporte adecuado: Al transportar las herramientas, se debe asegurar de utilizar el método adecuado, una caja de herramientas es suficiente para transportar algunas herramientas. Para casos más profesionales se puede utilizar un maletín. Si se debe de transportar herramientas pesadas, utilizar una caja con ruedas. En caso de trabajar en un taller utilizar un carro de herramientas que permitirá transportarlas con facilidad y mantenerlas ordenadas. Es recomendable que el contenedor de herramientas esté dividido en compartimentos para evitar roce y choques entre herramientas ya que esto las podría dañar.

Imagen: Ejemplo de Kit de Herramientas Fuente: https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/71lXfPJhCVL._AC_SY450_.jpg

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2. Almacenamiento en un lugar de baja humedad: El óxido puede dañar demasiado las herramientas, y puede aparecer en las herramientas si se dan las condiciones adecuadas de humedad. Por este motivo es importante evitar guardar las herramientas en un lugar con una humedad ambiental alta. Algunos de los lugares adecuados para guardar herramientas pueden ser el garaje, el sótano o algún cobertizo siempre que la humedad sea baja.

Para prevenir la oxidación en las herramientas se deben guardar junto con un paquete de tiza. La tiza es un absorbente de la humedad y evitará el desarrollo de óxido.

Imagen: Ejemplo de Oxido en las Herramientas Fuente:https://t2.uc.ltmcdn.com/images/2/9/4/como_quitar_el_oxido_de_las_herramienta s_con_vinagre_50492_0_600.jpg

3. Limpiar las herramientas después de la utilización: Dedicar unos minutos a limpiar las herramientas después de su utilización, puede alargar significativamente la vida útil de estas. En general va a ser suficiente utilizar un trapo, a veces será necesario utilizar productos profesionales para obtener una limpieza total.

En el caso de las herramientas punzantes y cortantes es importante afilarlas cada cierto tiempo y guardarlas con algún tipo de protección para evitar que se dañen durante su transporte.

Imagen: Ejemplo de Cuidado y mantenimiento de Herramientas Fuente: https://www.skil.es/media//contentmanager/items/stepbystep/o/n/onderhoud_tuingeree dschap-2600_600.png

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4. Utilizar cada herramienta para su función: Cada herramienta está diseñada para una función específica.

Utilizarlas para otras finalidades puede dañar rápidamente la herramienta.

Si no se dispone de una herramienta adecuada para una tarea, la mejor opción a largo plazo siempre será comprar la herramienta que falta. Evitar comprar herramientas de baja calidad.

Imagen: Ejemplo de mantenimiento y uso adecuado: Fuente:https://www.revista.ferrepat.com/herramientas/mantenimiento-y-reparacion-deherramientas-electricas/

1.16 Mediciones Básicas, Voltaje, Corriente y Potencia

Mediciones básicas La tecnología moderna tiene la necesidad de desarrollar técnicas e instrumentos de medición para diseño, ajuste, mantenimiento preventivo

de

sistemas

eléctricos

o

electrónicos.

Esto

implica

el

conocimiento de técnicas e instrumentos de medición para lograr una medición precisa y adecuada.

El uso correcto de instrumentos y mediciones pueden producir: - Determinación de Errores y su propagación.

- Mediciones en Corriente Continua y Corriente Alterna con Multímetros Analógicos y Digitales - Medición de Impedancia - Medición de Potencia en dB. - Mediciones con Osciloscopios: Medición de Tensión, Corriente, Impedancia, Potencia, Frecuencia, entre otras.

- Mediciones de Potencia Monofásica y Trifásica - Mediciones con Transformadores de Medición.

- Mediciones Magnéticas y Determinación de Pérdidas en Núcleos Ferromagnéticos.

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- Mediciones de Resistencia del Terreno y Puesta a Tierras.

Imagen: Ejemplo de Medidores Fuente: https://herramientas.tv/herramientas-que-necesitas-para-taller-de-electronica/

Voltaje El voltaje es la capacidad física que tiene un circuito eléctrico, debido a que impulsa a los electrones a lo extenso de un conductor, esto quiere decir, que el voltio conduce la energía eléctrica con mayor o menor potencia, debido a que el voltaje es el mecanismo eléctrico entre los dos cuerpos, basándose a que si los dos puntos establecen un contacto de flujo de electrones puede suceder una transferencia de energía de ambos puntos, porque los electrones son cargas negativas y son atraídas por protones con carga positiva, además los electrones son rechazados entre sí por tener la misma carga.

Imagen: Ejemplo Voltaje Fuente: https://www.pngwing.com/es/free-png-srptl

Corriente El termino corriente eléctrica se emplea para describir el flujo de carga que pasa por alguna región de espacio. La mayor parte de las aplicaciones prácticas de la electricidad tienen que ver con corrientes eléctricas. Una gran variedad de aparatos domésticos funcionan con corriente alterna. El flujo de carga fluye por un conductor, un alambre de cobre. También es posible que existan corrientes fuera de un conductor, un haz de electrones en el tubo de imagen de una TV constituye una corriente.

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Imagen: Ejemplo de corriente Fuente:https://www.monografias.com/trabajos11/coele/Image4786.gif

Potencia La potencia eléctrica asociada con un circuito eléctrico completo o con un componente del circuito, representa la tasa a la cual la energía se convierte de, energía eléctrica del movimiento de cargas a alguna otra forma, tales como calor, energía mecánica o energía almacenada en campos magnéticos o campos eléctricos. Para un resistor en un circuito DC, la potencia está dada por el producto del voltaje aplicado y la intensidad de corriente eléctrica.

Imagen: Ejemplo de Potencia Fuente:http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//500/524/html/Unid ad_02/pagina_16.html

1.17 Dispositivos Pasivos Por: Jancarlo Saúl Juárez Reyes

Según Wikipedia.com, Según Elementos de computación.com, los elementos pasivos son aquellos que no tienen la capacidad de controlar la corriente por medio de otra señal eléctrica. Ejemplos de componentes electrónicos pasivos son

condensadores,

resistencias,

inductores,

transformadores y diodos.

1.5.1 Resistencia Según Wikipedia.com, Según Elementos de computación.com, se le denomina resistencia eléctrica 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 omega (Ω),

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en honor al físico alemán Georg Simon Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.

Imagen: Tabla de valores por color de una resistencia Fuente: https://www.planetaelectronico.com/resistencia-43r-2w-carbon-p-9148.html

1.5.2 Condensador Según Wikipedia.com, Según Elementos de computación.com, un condensador eléctrico es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.

Imagen: Capacitor Electrolítico Fuente: http://www.teslaelectronics.cl/componentes-electronicos/16-condensadorelectrolitico.html

1.5.3 Bobina Según Wikipedia.com, Según Elementos de computación.com, un inductor, bobina o reactor es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético

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Fuente: https://www.amazon.es/Bobina-magn%C3%A9tica-toroidal-inducci%C3%B3nhorizontal/dp/B07KR8KXFM

1.5.4 Fusibles Según Wikipedia.com, Según Elementos de computación.com. en la electricidad, se denomina fusible a un dispositivo constituido por un soporte adecuado y un filamento o lámina de un metal o aleación de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda (por efecto Joule) cuando la intensidad de corriente supere (por un cortocircuito o un exceso de carga) un determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos.

Fuente: https://www.steren.com.gt/fusible-europeo-de-1-6-a-250-vca.html

1.5.5 Transformadores Según Wikipedia.com, Según Elementos de computación.com, se denomina transformador a un elemento eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, es igual a la que se obtiene a la salida.

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Fuente: https://www.steren.com.gt/transformador-de-24-vca-2-amperes-con-tapcentral.html

1.5.6 Cristal Oscilador Según Wikipedia.com, Según Elementos de computación.com, un oscilador de cristal es un circuito oscilador electrónico que utiliza la resonancia mecánica de un cristal vibratorio de material piezoeléctrico para crear una señal eléctrica con una frecuencia precisa.

Fuente: https://teslabem.com/tienda/oscilador-de-cristal-de-20mhz/

1.6 Dispositivos Activos Por: Nelson Eduardo López Pirir Los dispositivos ya sean activos o pasivos juegan un papel importante en el funcionamiento de cualquier dispositivo electrónico.

Enfocándonos en los activos, son los que no pueden controlar la corriente por medio de otra señal eléctrica. Por ejemplo: Los diodos y los transistores.

1.6.1 El diodo Semiconductor Es el dispositivo que permite el paso de la corriente en una y única dirección, consta de dos partes una llamada N y otra llamada P, separados por una juntura Llamada barrera o unión. Según Electrónica unicrom.com Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el diodo germanio y de 0.7 Voltios en el de silicio. El diodo consta de dos Regiones: de bajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto y por encima de ella como un corto circuito con pequeña resistencia eléctrica.

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Representación de un diodo (Ánodo y Cátodo) Fuente: https://images.app.goo.gl/2HdLDvTCEwVEZHJP7

1.6.2 Diodo Zener El diodo Zener es prácticamente igual que el diodo semiconductor, pero este está especialmente diseñado para aprovechar una configuración de la polarización Inversa. La característica que más destaca de este diodo es que a diferencia de un diodo convencional que bloquea cualquier flujo de corriente de sí mismo cuando esta Polarizado al revés, cuando la tensión inversa alcanza un valor determinado, el diodo Zener comienza a conducir en la dirección inversa. La corriente que fluye en ese punto aumenta drásticamente el valor máximo del circuito. El punto de tensión en el que el voltaje se estabiliza se llama “tensión Zener” Vz.

Símbolo del Diodo Zener.

Fuente: https://images.app.goo.gl/BhKZDUXK5TwQzxsZ8

1.6.3 Diodo Emisor de Luz También llamado LED, es un tipo especial de diodo, eléctricamente el diodo se comporta igual que un diodo silicio o germanio, el LED trabaja como un diodo común, pero al ser atravesado por la corriente, emite luz. Existen LED de varios colores que depende del material con el cual fueron construidos, hay de color rojo, azul, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre otros.

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LED: Ánodo y cátodo Fuente: https://images.app.goo.gl/k8JwT5Qxs4AsavKH8

1.6.4 Diodo schottky También conocido como Diodo de barrera, según Electrónica Unicrom.com Tiene una unión Metal-N. Estos diodos se caracterizan por su velocidad de comunicación y una baja caída de voltaje cuando esta polarizado directo (0.25 a 0.4 voltios). Una de las características del diodo schotty es que tiene poca capacidad de conducción de corriente en directo (en sentido de la flecha) esta característica no permite que sea utilizado como diodo rectificador, también no acepta grandes voltajes que lo polaricen inversamente. Se puede utilizar para proteger los circuitos reguladores contra la aplicación accidental de la polaridad inversa en la entrada.

Símbolo de Diodo Schotty Fuente: https://images.app.goo.gl/RztTsxktYdptWKC46

1.6.5 Diodo Túnel Según Wikipedia.com el diodo Túnel tiene una unión PN con lo cual el efecto túnel que da origen a una conductancia diferencial negativa en un cierto intervalo de la corriente-tensión. La presencia del tramo de resistencia negativa permite su utilización como componente activo.

(Amplificador/oscilador).

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Los diodos en efecto túnel poseen una juntura delgada que permite a los portadores cruzar con muy bajos voltajes de polarización directa y tiene resistencia negativa esto es porque la corriente disminuye a medida que aumenta el voltaje aplicado.

Símbolo de Diodo Túnel Fuente: https://images.app.goo.gl/bRb7aA24bTQeBAQeA

1.6.6 Diodo Avalancha Este diodo está diseñado para trabajar la tensión inversa, los diodos avalancha son comúnmente utilizados como fuentes de ruido en equipos de radio frecuencia también son usados como fuentes de ruido en los analizadores de antena y como generadores de ruido blanco. Según ecured.com cuando la tensión en polarización inversa alcanza el valor de la tensión de ruptura, los electrones que han saltado a la banda de conducción por efecto de la temperatura se cancelará debido al campo eléctrico incrementando su energía cinética, de forma que al colisionar con electrones de valencia los liberan, y estos a su vez colisionan con otros electrones de valencia liberándolos también, produciendo una AVALANCHA de electrones.

Símbolo de Diodo Avalancha Fuente: https://images.app.goo.gl/GzaRnB3N1GSdD6XN9

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1.6.7 Diodo Varicap También conocido como diodo de capacidad variable o varactor, este diodo aprovecha algunas técnicas constructivas para comportarse, ante la variación de tensión aplicada. El diodo se basa su funcionamiento en un fenómeno que anchura de la barrera de potencial en la unión de Pn varie en función de la tensión inversa aplicada en sus extremos, una utilidad al diodo varicap está en los circuitos de sintonización electrónica, como los sintonizadores de la televisión. El voltaje de control DC varía la capacidad del diodo varicap.

Símbolo de Diodo Varicap Fuente: https://images.app.goo.gl/VzH8gHbQYmSA6gtJ7

1.6.8 Diodo Pin El diodo pin tiene una estructura de 3 capas, siendo el intermedio semiconductor intrínseco y las externas, tipo P y tipo N, de ahí viene su nombre PIN, Los diodos pin son utilizados como: Conmutador de RF, resistencia variable, protector de sobretensiones foto detector y atenuador. Según Ecured.com Su función se puede comparar a llenar un cubo de agua con un agujero en el lado. Una vez que el agua alcanza el nivel Del agujero en el que comenzara a derramar. Del mismo modo, el diodo conducirá la corriente una vez que en los electrones y los huecos inundados llegan a un punto equilibrado, donde el número de electrones sea igual al número de agujeros en la región intrínseca.

Símbolo de Diodo PIN Fuente: https://images.app.goo.gl/dzUWhqUgJjEiRckYA

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1.6.9 Puente de diodos Llamado puente rectificador o puente de Graetz, es el que transforma la Corriente alterna (AC) en corriente continua (DC). Son cuatro diodos comunes en uso general, que convierte la señal con partes positivas y negativas en una señal solo en negativo. Un diodo se quedará con la parte positiva, pero el puente permite utilizar también la parte negativa.

Símbolo de Puente de diodos Fuente: https://images.app.goo.gl/TXUovB53njGbiapL7

1.6.10

Transistores bipolares

Sus siglas BJT (Bipolar Juction Transistor). Dispositivo solido que que consta de dos uniones PN muy cercanas entre sí. Eso hace que la corriente aumente y disminuya el voltaje, también puede controlar el paso de la corriente a través de sus terminales, entre las terminales de colector (c) y emisor (E) se aplica la potencia regulada, y en la terminal de base (B) se aplica la señal de control. Con pequeñas variaciones de corriente a través de la terminal base, se consigue grandes variaciones a través de las terminales de colector y emisor. Si se coloca una resistencia se puede convertir esta variación de corriente en variación de tensión según sea necesario.

Símbolo de BJT Fuente: https://images.app.goo.gl/D5dXxcEEhcQfzjWr9

1.6.11

Transistores de Efecto de Campo

Este transistor controla la forma y por lo tanto la conductividad de un canal transporta solo un tipo de carga, por eso también es conocido como transistor unipolar

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Los tipos de transistores de efecto de campo son: FET, JFET, MOST, MOSFET o IGFET. Los efectos de campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante una Tensión, cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida a la tensión aplicada a la entrada.

Algunas de sus características seria que por el terminal de control no se absorbe corriente, una señal debí puede controlar al componente, la tensión de control se emplea para crear un campo eléctrico.

Símbolo deJFET y MOSFET Fuente: https://images.app.goo.gl/vAUp2ikyinzc3RGk9

1.6.12

Reguladores de voltaje Fijos y variables

Los reguladores de voltajes fijos, sirven para reducir, tumbar, hacer caer el voltaje proveniente de una batería, de un circuito de rectificador y filtrado o de una línea de tensión de DC. Los reguladores de voltaje variables, su función es proteger los aparatos eléctricos y electrónicos sensibles a las variaciones de diferencial de potencial o voltaje y ruido existente en la corriente alterna de la distribución eléctrica.

Reguladores de voltaje Fijos Fuente: https://images.app.goo.gl/FZEUJ7gUozLKKBb28

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1.7 Tipos De Interruptores Por: Jancarlo Saúl Juárez Reyes Según Wikipedia.com, Según Elementos de computación.com, un interruptor eléctrico es un dispositivo que permite desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. En el mundo moderno sus tipos y aplicaciones son innumerables, desde un simple interruptor que apaga o enciende una bombilla, hasta un complicado selector de transferencia automático de múltiples capas, controlado por computadora.

1.7.1 Interruptor De Acción Permanente Según Wikipedia.com, Según Elementos de computación.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 que hay que mantenerlos pulsados para que circule la corriente.

Imagen: Componente electrónico de 4 capas Fuente: https://www.ingmecafenix.com/electronica/triac/

1.7.2

Interruptor De Acción Momentánea

Según Wikipedia.com, Según Elementos de computación.com, también llamados interruptores momentáneos. Este tipo requiere que el operador mantenga la presión sobre el actuante para que los contactos estén unidos. Un ejemplo de su uso lo podemos encontrar en los timbres de las casas o apartamentos.

Fuente: https://www.directindustry.es/prod/boltek-plastik/product-211045-2169193.html

1.7.3

Interruptor De Acción Controlada

El rectificador controlado de silicio es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP.

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El nombre proviene de la unión de Tiratrón y Transistor. Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador_controlado_de_silicio

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Capítulo II 2.1 El Protoboard Por: Emanuel Alejandro López Velásquez

El protoboard, (también conocido como placa de pruebas, breadboard o galleta) es una herramienta que se usa comúnmente en el área de electrónica, se utiliza para realizar pruebas de distintos circuitos.

Según wikipedia.org el protoboard es un tablero con orificios que se encuentran conectados eléctricamente entre sí de manera interna, habitualmente siguiendo patrones de líneas, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el armado y prototipado de circuitos electrónicos y sistemas similares. Uno de sus usos principales son la creación y comprobación de prototipos de circuitos electrónicos antes de llegar a la impresión mecánica del circuito en sistemas de producción comercial.

Imagen: Ejemplo de protoboard Fuente: http://www.madnesselectronics.com/wp-content/uploads/2014/09/featured.jpg

Según wikipedia.org el protoboard está compuesto por varios bloques de plástico perforados y numerosas láminas delgadas, de una aleación de cobre, estaño y fósforo, que unen dichas perforaciones, creando una serie de líneas de conducción paralelas.

Imagen: Patrón típico de disposición de las láminas de material conductor en un protoboard.

Fuente: https://i0.wp.com/chuperfantasticarduinos.files.wordpress.com/2009/09/breadboard.jpg

Según wikipedia.org las líneas se cortan en la parte central del bloque para garantizar que dispositivos en circuitos integrados de tipo DIP

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puedan ser insertados perpendicularmente y sin ser tocados por el proveedor a las líneas de conductores.

Imagen: Ejemplo de cómo colocar un DIP Fuente: https://cdn.sciencebuddies.org/Files/7352/7/breadboard-DIP.jpg

En la cara opuesta se coloca un forro con pegamento, que sirve para sellar y mantener en su lugar las tiras metálicas.

Imagen: Parte trasera de un protoboard.

Fuente: https://saisac.pe/wp-content/uploads/2020/03/400-PUNTOS2E-600x600.jpg

El protoboard tiene la ventaja de que si la prueba resulta satisfactoria el circuito se construye de una forma más permanente para evitar el riesgo de que algún componente pueda desconectarse. En caso de que la prueba no sea satisfactoria, puede modificarse el circuito fácilmente.

Según blog.330ohms.com entre las desventajas del protoboard es que no están diseñadas para trabajar con componentes de gran potencia. La corriente con la que puede operar una Protoboard varía entre 3 y 5 A, y esto depende del fabricante. Suelen operar a bajas frecuencias, entre 10 – 20 MHz. El precio del protoboard cambia conforme al fabricante, un buen protoboard cuesta entre Q. 40.00 – Q. 60.00, un protoboard de 1/2 galleta cuesta alrededor de Q. 30.00.

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2.2 Definición de soldadura y desoldadura En la electrónica es de mucha importancia la soldadura y desoldadura, la soldadura nos sirve para fijar los componentes en una placa y lograr así la continuidad del circuito. La desoldadura nos ayuda para quitar y reemplazar componentes inservibles o dañados para poder colocar otro componente nuevo o mejor. La soldadura puede definirse como: Según Wikipedia.org la soldadura es un proceso de fijación en el cual se realiza la unión de dos o más piezas de un material.

Imagen: Ejemplo de soldadura con cautín Fuente: https://cautinelectrico.com/wp-content/uploads/2018/07/Soldador-elecctricoprecios-economicos.jpg

La desoldadura puede definirse como: Según definiciona.com desoldar hace alusión en extraer, quitar, sacar o despojar la soldadura, ligazón o unión de cualquier elemento o cosa, en despejar o desunir de ella.

Imagen: Ejemplo de desoldadura con extractor de estaño Fuente: https://tutallerdebricolaje.com/wpcontent/gallery/obtener_componentes_electronicos/cache/1-10.jpg-nggid03719ngg0dyn-640x360x100-00f0w010c010r110f110r010t010.jpg

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2.3 Técnicas de soldadura y desoldadura En la electrónica se usa la soldadura blanda, ya que esta permite que los componentes al soldar no se derritan o se dañen internamente. Existen varias técnicas para la soldadura y la desoldadura, las cuales son Según wikipedia.org la soldadura blanda por olas es una técnica de soldadura para producción a gran escala en el que los componentes electrónicos son soldados a la placa de circuito impreso. El nombre proviene del uso de olas de pasta de soldadura fundida para unir el metal de los componentes a la placa del PCB. El proceso utiliza un tanque que contiene una cantidad de soldadura fundida. Los componentes se insertan en o se colocan sobre el PCB y ésta atraviesa una cascada de fluido soldante. Las zonas metálicas quedan expuestas creando una conexión eléctrica.

Imagen: Técnica de soldadura por olas Fuente: https://img.directindustry.es/images_di/photo-g/36120-9414393.jpg

Según interempresas.net la soldadura por radiación infrarroja se trata de un procedimiento de ensamblaje sin contacto, en el que las zonas de soldadura de las piezas a unir son fundidas mediante el calor de las radiaciones que son aportadas por radiadores IR de onda larga de lámina de metal y que se adaptan a los contornos de las piezas.

Imagen: Técnica de soldadura por radiación infrarroja Fuente: https://f00.psgsm.net/content/11233/IR6500.jpg

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La soldadura blanda con pasta es la conocida y usada en la electrónica, se trata en la aplicación de pasta compuesta principalmente de estaño. Este tipo de soldadura tiene distintas técnicas que veremos a continuación.

Según ehowenespanol.com la soldadura con cautín es la usada comúnmente para soldar componentes en PCBs. Generalmente, el hierro se calienta a una temperatura de aproximadamente 420 grados C, que es suficiente para derretir rápidamente el estaño de la soldadura. Un breve toque de este cable en la interfaz con la punta caliente del cautín derrite el estaño. El estaño derretido fluye en la base y cubre el pin del componente.

Después de solidificarse, crea una unión fuerte entre el pin y la base.

Imagen: Técnica de soldadura con cautín Fuente: https://medias.eprenda.com/wp-content/uploads/2019/11/08023643/comoprender-a-sodar_portada_2-1.jpg

La soldadura con pistola de calor es utilizada para que el trabajo sea más rápido.

Según briconsola.com A diferencia del soldador, la pistola de calor calienta alrededor de donde estemos aplicando aire, por lo que deberemos ser muy cautos con ella ya que podemos llegar a torcer, o incluso fundir, la propia placa electrónica o hacer estallar componentes como los condensadores.

La mayoría son graduables, por lo que se puede escoger más o menos la temperatura del calor y varias intensidades de aire.

Imagen: Técnica de soldadura con pistola de calor Fuente: https://image.jimcdn.com/app/cms/image/transf/none/path/s02b1b9f4342d557e/image/i aae5d1fef29e0973/version/1418059944/image.jpg

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Las técnicas de desoldadura sirven si es una de las soldaduras blandas por pasta. A continuación, veremos las técnicas.

La desoldadura por extractor de estaño, se trata de que el extractor succione el estaño. Una punta caliente de cautín es colocada primero en el estaño sólido hasta que se derrita. El succionador de estaño es colocado luego directamente en el estaño derretido y un botón es presionado a un lado para succionar rápidamente el estaño.

Imagen: Desoldadura por extractor de estaño Fuente: https://i.ytimg.com/vi/JkbtpOLcJ58/maxresdefault.jpg

Desoldadura por malla para desoldar, se trata de una trenza de cobre. Se coloca sobre el estaño sólido y luego presionar con el cautín. El cautín derrite el estaño que rápidamente se une en la malla de cobre. Es un método eficiente pero muy lento.

Imagen: Técnica de desoldadura por malla para desoldar Fuente: https://mx.techspray.com/content/images/thumbs/0001598_desolderingbraid_245.jpeg

Desoldadura por pistola de calor, se usa cuando se quiere realizar un trabajo rápido o para desoldar componentes SMD. La pistola de calor es apuntada directamente a los componentes que deben ser desoldados por algunos segundos. Esto derrite rápidamente el estaño en las bases, aflojando los componentes. Luego son levantados inmediatamente con la ayuda de unas pinzas. La desventaja de este método es que puede derretir la soldadura de bases cercanas, lo que puede dislocar componentes que no deben ser desoldados.

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Imagen: Desoldadura con pistola de calor Fuente: https://i.ytimg.com/vi/4JVA0G0agmk/maxresdefault.jpg

2.4 Clasificación fundamentales 2.5

de

dispositivos

electrónicos

Existen diferentes criterios para clasificar a los dispositivos electrónicos.

Según wikipedia.org mencionaremos las más aceptadas. a)

Según su estructura física: • Discretos: son aquellos que están encapsulados uno a uno, pueden ser las resistencias, capacitores, diodos, etc.

Imagen: Los capacitores están encapsulados Fuente: https://www.hioki.com/image.jsp?id=34097 • Integrados:

forman conjuntos más complejos, pueden contener

desde unos pocos componentes discretos hasta millones de ellos.

Son los denominados circuitos integrados.

Imagen: Circuito integrado NE555 Fuente: https://agelectro904833371.files.wordpress.com/2020/01/proyectoscon-ic-555.jpg?w=624

Página 1.1-162 de 408

b) Según su funcionamiento: • Activos: son aquellos que son capaces de controlar el flujo de corriente de los circuitos o de realizar ganancias. Por ejemplo, el diodo Zener (regula el voltaje), el transistor (amplifica o conmuta).

Imagen: Los diodos rectifican y regulan señales Fuente: https://img.directindustry.es/images_di/photo-m2/140897-11960313.jpg

• Pasivos: son los encargados de la conexión entre los diferentes componentes activos, asegurando la transmisión de las señales eléctricas o modificando su nivel. Por ejemplo, las resistencias.

Imagen: Las resistencias dividen o limitan la intensidad Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/75/ElectronicAxial-Lead-Resistors-Array.jpg

c) Según el tipo de energía: • Electromagnéticos:

son

aquellos

que

aprovechan

las

propiedades electromagnéticas de los materiales.

Imagen: Las bobinas aprovechan el electromagnetismo Fuente: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/nucleode-aire.png • Electroacústico:

viceversa.

•

transforman la energía acústica en eléctrica y

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Imagen: Las bocinas generar energía acústica Fuente: https://www.revistadecaraudio.com/wpcontent/uploads/2019/04/partes-importantes-de-una-bocina.jpg

• Optoelectrónicos: transforman la energía lumínica en eléctrica y viceversa.

Imagen: Los diodos LEDs generan energía lumínica Fuente: http://www.siled.com.mx/imagenes/blog/tipos-variedades-luces-ledsiled-mexico-1200x630.jpg

3.9 Interpretación de Diagramas Por: Billy Mendoza Cuando se quiere representar un circuito eléctrico, se hace mediante un diagrama. El diagrama es un dibujo simplificado en el que los distintos elementos del circuito se representan mediante símbolos normalizados. Los símbolos normalizados son dibujos simples ya consensuados y regulados mediante normas específicas. No necesariamente se parece al elemento que representan, el esquema que se realice empleando símbolos normalizados puede ser interpretado por personas de cualquier país.

Las conexiones de alimentación y de señal entre los distintos dispositivos. El arreglo de los componentes e interconexiones en el diagrama generalmente no corresponde a sus ubicaciones físicas en el dispositivo terminado.

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Imagen: Ejemplo de simbología de componentes Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_electr%C3%B3nico#/media/Archivo:Circuit_eleme nts_es.svg

En un esquemático, los componentes se identifican mediante un descriptor o referencia que se imprime en la lista de partes. Por ejemplo, C1 es el primer condensador, L1 es el primer inductor, Q1 es el primer transistor, y R1 es el primer resistor o resistencia.

Imagen: Ejemplo Diagrama Fuente: http://electronica-diagramas-circuitos.blogspot.com/2013/08/circuito-basico-dereceptor-am.html

3.10 Interpretación de Parámetros de Funcionamiento Un componente circuital es el elemento físico con el cual contamos para montar un circuito. Ahora bien, todo componente circuital presenta una

serie

de

características

eléctricas:

resistencia,

capacitancia,

inductancia, etc. Estas características eléctricas son los parámetros del componente con el cual contamos.

Clasificación General de los Parámetros Los parámetros se clasifican de acuerdo con cuatro aspectos diferentes, a saber: ➢ Concentrados o distribuidos ➢ Activos o pasivos ➢ Variables o invariables con el tiempo ➢ Lineales o no lineales

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• Parámetros Concentrados o Distribuidos Un parámetro concentrado es aquél cuyas magnitudes físicas son tales que podemos considerarlo ubicado en un punto del espacio. Por otra parte, un parámetro distribuido es aquél que como su nombre lo indica, se encuentra distribuido en una región del espacio.

El criterio que nos permite determinar si es un parámetro concentrado o distribuido es por la frecuencia de operación del sistema.

Imagen: Ejemplo Parámetro Concentrado o Distribuido Fuente: http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/Lab_Circ_Electronicos_Guia_Teorica/Cap4.p df

• Parámetros Activos o Pasivos Los elementos activos son aquéllos capaces de entregar energía neta al circuito donde están conectados, mientras que los elementos pasivos son aquéllos que reciben energía neta del circuito en el que se encuentran. Si en un momento dado un elemento de los clasificados como pasivos le entrega cierta cantidad de energía al sistema, es porque previamente la recibió y almacenó durante un cierto período de tiempo.

Imagen: Ejemplo Parámetros Activos y Pasivos Fuente: http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/Lab_Circ_Electronicos_Guia_Teorica/Cap4.p df

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• Parámetros Variables o Invariables con el tiempo Los parámetros Invariables con el tiempo son aquéllos cuyo valor no cambia con el transcurso del mismo. Por otra parte, los parámetros Variables con el tiempo son aquéllos que no poseen la propiedad antes enunciada.

• Parámetros Lineales o No Lineales Los elementos Lineales son aquéllos que cumplen con las propiedades de superposición y homogeneidad, mientras que los No Lineales son aquéllos que no poseen estas propiedades.

Imagen: Ejemplo de Propiedad de superposición Fuente: http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/Lab_Circ_Electronicos_Guia_Teorica/Cap4.p df

Imagen: Ejemplo de Propiedad de Homogeneidad Fuente: http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/Lab_Circ_Electronicos_Guia_Teorica/Cap4.p df

3.10.1

Aplicación NTE

NTE tiene como finalidad de ayudar a cualquier ingeniero o electricista para buscar alguna pieza que pertenezca a algún aparato en reparación.

El manual NTE es una guía alfanumérica en la cual los fabricantes indican los parámetros eléctricos de los diferentes dispositivos semiconductores como diodos, transistores, tiristores, reguladores, circuitos integrados analógicos y digitales.

• Nomenclatura NTE

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La nomenclatura NTE es la codificación base de un manual de reemplazos.

Es una referencia rápida ya que nos muestra los parámetros más importantes del dispositivo y nos indica en que parte del manual se encuentra la hoja de especificación con los parámetros eléctricos generales.

Una vez ubicado el código se nos indica la página donde se encuentra la hoja de especificación, el diagrama, y una descripción del dispositivo.

Imagen: Ejemplo Diagrama Fuente:http://electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso0304/cce/practicas/encaps ulados/encapsulados.htm

3.10.2

Lectura de DataSheet

Una hoja de datos, o datasheet es un manual de instrucciones de componentes electrónicos. La idea es que buscando en un datasheet puedes

saber

exactamente

cómo

funciona

un

dispositivo.

Lamentablemente los datasheets normalmente son escritos por ingenieros y para ingenieros, así que al principio son difíciles de leer, pero con un poco de práctica se puede sacar mucho provecho de estos textos, que son el mejor lugar donde encontrar detalles para diseñar o reparar un circuito. Otra cosa que puede desanimar a algunos al ver un datasheet por primera vez es que están en inglés, pero muchas veces el idioma no es tan terrible porque es algo técnico en lo que se repiten palabras y muchas veces uno busca valores de ciertos parámetros de nombres conocidos.

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• Página de Resumen Al abrir un datasheet normalmente nos encontraremos con una página de resumen como la que está bajo este texto, en ella se da una

idea

general

de

qué

hace

el

componente

y

sus

características, entre las características se muestra los distintos encapsulados, la función que cumple cada pin o algún diagrama de bloques del funcionamiento, a veces hay toda una familia de componentes parecidos que comparten un mismo datasheet.

Imagen: Ejemplo de Pagina de Resumen de Datasheet Fuente: https://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/22614/STMICROELECTRONICS/L7800.html

• Margen de operación Es una tabla donde algunas veces se indican otras cantidades también, es importante conocer estos parámetros o tener una idea del rango en que puede funcionar nuestro equipo, sino ¡podríamos quemarlo! Siempre hay que fijarse en el rango de los voltajes de operación y nunca excederlo, esto es no conectarlo a un voltaje demasiado alto, pero también hay que fijarse el máximo voltaje en inversa (negativo) que soporta el componente.

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Imagen: Ejemplo de Margen de operación Fuente:https://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/22614/STMICROELECTRONICS/L7 800.html

• Gráficos Para saber cómo se comportará el equipo bajo distintas condiciones de operación es útil revisar la sección de gráficos del datasheet, bajo estas líneas un gráfico muestra cómo cambia la corriente máxima entregada en función de la diferencia de voltaje entre la salida y la entrada. También que hay

varias

curvas

dibujadas

simultáneamente,

que

corresponden a distintas temperaturas.

Imagen: Ejemplo de Gráficos Fuente:https://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/22614/STMICROELECTRONICS/L7 800.html

•

Circuitos de ejemplo Se incluyen circuitos de ejemplo para distintas formas en que puede funcionar el componente.

Imagen: Ejemplo de Circuitos Fuente:https://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/22614/STMICROELECTRONICS/L7 800.html

Página 1.1-170 de 408

• Datos Mecánicos y de encapsulado Información específica de la forma, dimensiones y otras características del encapsulado del componente, así como de otras consideraciones de montaje, disipación de calor y cosas de ese estilo.

Imagen: Ejemplo de dimensiones Fuente:https://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/22614/STMICROELECTRONICS/L7 800.html

Componentes digitales Hay algunas secciones que son específicas de los circuitos digitales, las dos más relevantes, que son las tablas de verdad y los diagramas de tiempo.

•

Tablas de verdad Nos muestran cómo cambian las salidas en función de las entradas, para circuitos lógicos recordemos que las señales pueden ser 0 o 1, o lo que es lo mismo verdadero o falso, de aquí viene el nombre de estas tablas.

Imagen: Ejemplo de Tablas de verdad Fuente: https://html.alldatasheet.com/htmlpdf/80317/ATMEL/ATTINY2313/2943/22/ATTINY2313.html

Página 1.1-171 de 408 •

Diagramas de tiempo Finalmente, este tipo de diagramas resultan de gran utilidad

si

queremos

entender

más

profundamente

el

funcionamiento de alguna etapa de un circuito digital.

Imagen: Ejemplo de Diagramas de Tiempo Fuente: https://cursos.mcielectronics.cl/2019/06/18/como-leer-una-hoja-de-datos/

2.7 Software de Simulación y Diseño de Circuitos Electrónicos Por: Roger Merlos 6TRO B Según tecnologiailimitada.com: Hay varios tipos de software de simulación de circuitos que serán mencionados en la siguiente lista. Algunos son simuladores de circuitos eléctricos, otros son simuladores de circuitos electrónicos, algunos simuladores de circuitos de especias y algunos simuladores de circuitos electrónicos de potencia.

Tina-TI Según tecnologiailimitada.com Tina-TI es un software gratuito de simulación de circuitos que puede ser usado para diseñar y simular circuitos.

También puede comprobar si un circuito tiene errores antes de simularlo.

Lleva a cabo análisis de DC, análisis de AC, análisis de transitorios, análisis de Fourier, análisis de ruido, etc. después de diseñar un circuito. Tina-TI es un simulador de circuitos eléctricos y también permite simular circuitos Spice.

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Fuente: tina-ti-analog-spice-simulation.png (841×513) (bp.blogspot.com)

Proteus Desing Suite Según bes.wikipedia.org: Proteus Design Suite es software de automatización de diseño electrónico, desarrollado por Labcenter Electronics Ltd., que consta de los dos programas principales: Ares e Isis, y los módulos VSM y Electra. Isis es donde se realiza los esquemas electrónicos, y en Ares es donde se llevan a cabo para lograr pasarlos a físico.

Fuente: Proteus parallel circuit - Proteus Design Suite - Wikipedia, la enciclopedia libre

NI Multisim Según multisim.softonic.com: NI Multisim (antes conocido como Electronic Workbench) es el entorno por excelencia para diseñar circuitos electrónicos y realizar simulaciones. Con NI Multisim podrás diseñar un circuito electrónico desde cero. Permite crear un circuito utilizando todo tipo de componentes, simular su funcionamiento y analizar cada una de sus secciones.

Página 1.1-173 de 408

Imagen: Ejemplo del tamaño solicitado (información) Fuente: ni-multisim-9083-1.jpg (1023×725) (malavida.com)

2.8 Técnicas de Elaboración de Circuitos Impresos Por: Roger Merlos 6TRO B

Según fii.gob.ve: Hay diversos métodos de fabricación de circuitos impresos, entre los más comunes se tienen: Impresión Serigráfica, Insoladora, Impresión en metal termosensible y Fresadora CNC.

Impresión Serigráfica Según fii.gob.ve: Se utilizan tintas especiales para realizar un patrón del circuito en la capa de cobre, una vez seca la tinta la placa se sumerge en cloruro férrico para que el ácido quite el cobre restante.

Fuente: maxresdefault.jpg (1280×720) (ytimg.com)

Página 1.1-174 de 408

Insoladora Según fii.gob.ve: Este proceso de fabricación de PCB requiere de una caja que dispone de varios tubos fluorescentes de luz ultra violeta separados de la superficie por un cristal esmerilado, efectuando así la transferencia del patrón del circuito a la placa, luego se sumerge en cloruro férrico.

Fuente: Insoladora.jpg (450×338) (fii.gob.ve)

2.8.3 Impresión en metal termosensible Según fii.gob.ve: Técnica que consiste en aplicar calor para transferir el patrón del diseño del circuito desde un material termosensible a la placa virgen.

Comúnmente se le conoce como método del “planchado”, es uno de los más utilízalos por estudiantes.

Fuente: maxresdefault.jpg (1280×720) (ytimg.com)

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Fresadora CNC Según fii.gob.ve: Es una máquina de Control Numérico Computarizado (CNC) tipo plotter que hace un “dibujo” sobre la placa empleando fresas que eliminan el cobre de la misma, esta también puede hacer los agujeros. Evita el uso de ácidos corrosivos y dañinos.

Fuente: Fresadora-CNC-5-ejes-FlexCinco-Industrias-Viwa1-GR.png (600×400)

(metalmecanica.com)

2.9

Análisis de diseño de circuitos

Por: Roger Merlos 6TRO B

Según es.wikipedia.org: El diseño de circuitos es la parte de la electrónica que estudia distintas metodologías con el fin de desarrollar un circuito electrónico, que puede ser tanto analógico como digital.

En función del número de componentes que forman al ser integrados se habla de diferentes escalas de integración. Las fronteras entre las distintas escalas son difusas, pero se denominan SSI (Small Scale of Integration) los circuitos de baja complejidad (algunas docenas de componentes en un mismo chip), MSI (Medium Scale of Integration) y LSI (Large Scale Integration) los circuitos de media y alta complejidad, y finalmente VLSI (Very Large Scale Integration) para circuitos extraordinariamente complejos, hasta cientos de millones de transistores. En esta última categoría entrarían los microprocesadores modernos.

Fuente: Integrated circuit on microchip - Diseño de circuitos - Wikipedia, la enciclopedia libre

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2.10 Valoración y ventajas del uso de simuladores Por: Roger Merlos 6TRO B Según udgvirtual.udg.mx: Los simuladores constituyen un procedimiento tanto para la formación de conceptos y construcción de conocimientos, en general, como para la aplicación de éstos a nuevos contextos, a los que, por diversas razones, el estudiante no puede acceder desde el contexto metodológico donde se desarrolla su aprendizaje. De hecho, buena parte de la ciencia de frontera se basa cada vez más en el paradigma de la simulación, más que en el experimento en sí. Mediante los simuladores se puede, por ejemplo, desarrollar experimentos de química en el laboratorio de informática con mayor seguridad.

Por ejemplo, podemos hablar del programa Proteus, el cual ha facilitado la vida de muchos electrónicos, ya que, al momento de tener un simulador de circuitos, han podido ir probando cual es la mejor forma de realizarlo, para que, al momento de pasarlo a físico, no tenga nada de errores, ya que el simulador es para eso, para lograr minimizar los errores en los circuitos electrónicos.

Ventajas •

Existen ya programas de simuladores proyectados a todos los niveles educativos, sobre todo a nivel universitarios.

•

Bajo costo además de programas libres los cuales son de muy fácil instalación.

•

Hacer un gran número de ensayos en cada simulación.

•

Los egresados estarán mejor preparados al adquirir experiencia con la utilización de simuladores.

•

Promueven aprendizaje por reforzamiento interactividad que muestra el programa.

positivo

Fuente: maxresdefault.jpg (1280×720) (ytimg.com)

con

la

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2.11 Detección de Fallas en Circuitos electrónicos Por: Roger Merlos 6TRO B

Según unicrom.com: Las medidas a comparar serían voltajes, resistencias y corrientes (en ese orden). Hay que acordarse que las mediciones de tensión se pueden hacer directamente en el circuito en funcionamiento Este es el método más utilizado y el que normalmente indica donde pueden estar los problemas.

Una vez detectado un problema a veces es necesario comprobar elementos individuales. (Revisar valores de resistores, comprobar inductores / bobinas y capacitores).

Para medir corriente hay que abrir el circuito en la parte por donde esta circula y para medir resistores lo ideal es separarlos del circuito donde están.

Localizar componentes Variados Según: unicrom.com: Este caso se puede presentar cuando uno o más de los elementos de un circuito se hayan calentado. Algunas veces se puede observar a simple vista la resistencia que se calienta, porque su color es diferente.

Esta circunstancia se puede dar también cuando el circuito se ha cableado de manera Incorrecta (se han colocado las resistencias de valor equivocado) tomar en cuenta que en este caso las medidas serán diferentes en todo el circuito y si la resistencia variada no es detectable a simple vista, habrá que medir todas las resistencias.

Fuente: probando-circuitos.jpg (402×299) (unicrom.com)

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Localizar conexiones defectuosas Cuando las conexiones no están bien hechas (ejemplo: mal soldadas) la corriente que por ellas encuentra una resistencia (oposición al paso de la corriente) no esperada.

Esto causa que las mediciones de tensión en los componentes sean diferentes a las esperadas. Realizar prácticas de soldadura es una buena idea para evitar este problema.

Fuente: probando-circuitos.jpg (402×299) (unicrom.com)

Multímetro Es el dispositivo que se utiliza para medir diferentes magnitudes eléctricas, como por ejemplo tensión, intensidad y resistencia. Entre sus funciones principales, destacan las Siguientes: • Medir la resistencia • Prueba de continuidad • Medir tensiones entre corriente alterna y continua • Medir intensidad entre corriente alterna y continua • Detectar una corriente alterna • Medir la frecuencia • Medir la capacidad eléctrica

Fuente: como-usar-un-pulsímetro-digital-1.jpg (640×646) (sebastiansalazar.com)

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Capítulo III 3.1

Fotorresistencias.

Por: Luis Alvarez.

Según: https://curiosidades.top/como-funciona-un-ldr/ Una resistencia dependiente de la luz (LDR) también se llama fotorresistencia o célula de sulfuro de cadmio (CdS). También se le llama fotoconductor. Básicamente es una fotocélula que funciona según el principio de la fotoconductividad. El componente pasivo es básicamente una resistencia cuyo valor de resistencia disminuye cuando disminuye la intensidad de la luz. Aquí vamos a ver cómo funciona un LDR y las aplicaciones tecnológicas que tiene.

Este dispositivo optoelectrónico se utiliza principalmente en circuitos de sensores con variación de luz y circuitos de conmutación activados por luz y oscuridad. Algunas de sus aplicaciones incluyen medidores de luz de cámara, farolas, radios de reloj, alarmas de haz de luz, alarmas de humo reflectantes y relojes para exteriores.

Fuente: https://curiosidades.top/como-funciona-un-ldr/ Los LDR de fotorresistencia son dispositivos dependientes de la luz cuya resistencia disminuye cuando la luz cae sobre ellos y aumenta en la oscuridad. Cuando una resistencia dependiente de la luz se mantiene en la oscuridad, su resistencia es muy alta. Esta resistencia se llama resistencia oscura. Puede llegar a 1012 Ohmios y si se permite que el dispositivo absorba luz, su resistencia disminuirá drásticamente. Si se le aplica un voltaje constante y la intensidad de la luz aumenta, la corriente comienza a aumentar.

Cuando la luz incide en una fotocélula, el cambio de resistencia tarda entre 8 y 12 milisegundos, mientras que la resistencia tarda uno o más segundos en volver a su valor inicial después de eliminar la luz. Este fenómeno se llama tasa de recuperación de resistencia. Esta propiedad se usa en compresores de audio.

Los fotorresistores (LDR) se pueden clasificar en dos tipos dependiendo de los materiales utilizados para construirlos. Los dos tipos de fotorresistores incluyen:

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Los fotorresistores (LDR) tienen una estructura simple y de bajo costo y a menudo se usan como sensores de luz. Otras aplicaciones de fotorresistores son las siguientes: 1. Se usa para detectar ausencias o presencias de luz como en un medidor de luz de cámara.

2. Se utiliza en el diseño del alumbrado público.

3. En relojes de alarma.

4. En circuitos de alarma antirrobo.

5. Se usan como parte de un sistema SCADA para realizar funciones como contar el número de paquetes en una cinta transportadora en movimiento.

6. En circuitos simples de alarma contra incendios.

3.2

Fotodiodos.

Por: Luis Alvarez.

Según: https://es.wikipedia.org/wiki/Fotodiodo Un fotodiodo es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz. Debido a su construcción, los fotodiodos se comportan como células fotovoltaicas, es decir, iluminados en ausencia de una fuente exterior de energía generan una corriente muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Fotodiodo Un fotodiodo es una unión PN o estructura P-I-N. Cuando un haz de luz de suficiente energía incide en el diodo, excita un electrón dándole movimiento y crea un hueco con carga positiva.

Los diodos tienen un sentido normal de circulación de corriente, que se llama polarización directa. En ese sentido el diodo deja pasar la corriente eléctrica y prácticamente no lo permite en el inverso. En el fotodiodo la corriente (que varía con los cambios de la luz) es la que circula en sentido inverso al permitido por la juntura del diodo.

Fotodiodos de avalancha Tienen una estructura similar, pero trabajan con voltajes inversos mayores. Esto permite a los portadores de carga fotogenerados ser multiplicados en la zona de avalancha del diodo, resultando en una ganancia interna, que incrementa la respuesta del dispositivo. Todo esto se basa en el manual del fabricante. otodiodos de avalancha Tienen una estructura similar, pero trabajan con voltajes inversos mayores. Esto permite a los portadores de carga fotogenerados ser multiplicados en la zona de avalancha del diodo,

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resultando en una ganancia interna, que incrementa la respuesta del dispositivo. Todo esto se basa en el manual del fabricante.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Fotodiodo

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Fotodiodo

3.3

Fototransistor.

Por: Luis Alvarez.

Según: https://es.wikipedia.org/wiki/Fototransistor Un fototransistor es un transistor sensible a la luz, normalmente a los infrarrojos. La luz incide sobre la región de base, generando portadores en ella. Esta carga de base lleva el transistor al estado de conducción.1 El fototransistor es más sensible que el fotodiodo por el efecto de ganancia propio del transistor.

Un fototransistor es igual a un transistor común, con la diferencia que el primero puede trabajar de 2 formas: 1. Como transistor normal con la corriente de base Ib (modo común).

2. Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las veces de corriente de base. Ip (modo de iluminación).

Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fototranzystor.jpg Se utilizan ampliamente encapsulados conjuntamente con un LED, formando interruptores ópticos (opto-switch), que detectan la interrupción del haz de luz por un objeto. Existen en dos versiones: de transmisión y de reflexión.

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Es difícil definir las características de los materiales que se usan para hacer un fotodiodo, ya que solo fotones con suficiente energía como para excitar a los electrones producirán una fotocorriente significante. Este contenido también es accesible desde la página sobre el fotodiodo. Los fotodiodos pueden ser de silicio, germanio, arseniuro de galio o sulfuro de plomo II.

Para obtener un circuito equivalente de un fototransistor, basta agregar a un transistor común un fotodiodo, conectando en el colector del transistor el cátodo del fotodiodo y el ánodo a la base.

Los pares de electrones huecos se mueven bajo la influencia del campo eléctrico y proporcionan la corriente de base, haciendo que los electrones se inyecten en el emisor. Como resultado, la corriente de fotodiodo se multiplica por la ganancia de corriente del transistor.

3.4

Diodo Infrarrojo.

Por: Luis Alvarez.

Según: https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_infrarrojo Particularmente, el sensor infrarrojo es un dispositivo optoelectrónico capaz de medir la radiación electromagnética infrarroja de los cuerpos en su campo de visión. Todos los cuerpos emiten una cierta cantidad de radiación, esta resulta invisible para nuestros ojos pero no para estos aparatos electrónicos, ya que se encuentran en el rango del espectro justo por debajo de la luz visible.

Los rayos infrarrojos (IR) entran en el fototransistor donde encontramos un material piroeléctrico, natural o artificial, normalmente formando una lámina delgada dentro del nitrato de galio [Ga(NO3)3], nitrato de Cesio (CsNO3), derivados de la fenilpirazina, y ftalocianina de cobalto.

Normalmente están integrados en diversas configuraciones (1,2,4 píxeles de material piroeléctrico). En el caso de parejas se acostumbra a dar polaridades opuestas para trabajar con un amplificador diferencial, provocando la auto-cancelación de los incrementos de energía de IR y el desacoplamiento del equipo.

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Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sensor_infraroig.JPG Los sensores infrarrojos están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas.

Fuente: https://www.google.com/search?q=diodo+infrarrojo&source=lmns&bih=695 &biw=1366&hl=es&sa=X&ved=2ahUKEwiH2LrAyezuAhUfQEIHHWP1CGEQ_AU oAHoECAEQAA

3.4.1

Modulo Infrarrojo CNY70.

Según: https://www.geekfactory.mx/tienda/sensores/cny70-sensor-opticode-reflexion/ El sensor CNY70 este compuesto de un diodo emisor de infrarrojo y un fototransistor. Permite la detección de objetos a corta distancia.

El sensor CNY70 permite la detección de objetos a corta distancia por el fenómeno de reflexión. Dentro del encapsulado plástico encontramos un diodo emisor de infrarrojo y una foto transistor con filtro para luz visible.

Este sensor se ha vuelto muy popular en robótica, principalmente para robots seguidores de lineas, ya que es capaz de distinguir si la superficie colocada frente al sensor es de color blanco o negro, pero puede utilizarse en otras aplicaciones como sensores ópticos de posición, encoders, etc.

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Fuente: https://www.geekfactory.mx/wp-content/uploads/2016/02/cny70-sensor-opticode-reflexion.jpg

Caracteriscas: 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Tipo de paquete: con terminales para soldar.

Tipo de detector: foto transistor.

Dimensiones: 7 x 7 x 6 mm.

Distancia de operación máxima: 5mm.

Longitud de onda del emisor: 950 nm.

Filtro de luz de día Corriente máxima del led: 50 mA. Corriente máxima de la foto transistor: 50 mA

Fuente: https://i.ytimg.com/vi/IkW5-hjZ7XM/mqdefault.jpg

3.5 Termoresistencias.

Por: Pedro Arrecis.

Según: Termorresistencia - EcuRed Termorresistencia, consiste en una resistencia especialmente diseñada para trabajar según el principio de que en la medida que varía la temperatura, su resistencia se modifica, y la magnitud de esta modificación puede relacionarse con la variación de temperatura.

Conocidas también como termómetros de resistencia, las termorresistencias de uso más común se fabrican de alambres finos soportados por unos materiales aislantes y luego encapsulados. El elemento encapsulado se inserta luego dentro de una vaina o tubo metálico cerrado en un extremo que se llena con un polvo aislante y se sella con cemento para impedir que absorba humedad.

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3.5.1

Funcionamineto.

Según: Microsoft PowerPoint - S0307MedicionTemperatura2.ppt (uba.ar) La termorresistencia trabaja según el principio de que en la medida que varía la temperatura, su resistencia se modifica, y la magnitud de esta modificación puede relacionarse con la variación de temperatura.

Las termorresistencias de uso más común se fabrican de alambres finos soportados por un material aislante y luego encapsulados.

El elemento encapsulado se inserta luego dentro de una vaina o tubo metálico cerrado en un extremo que se llena con un polvo aislante y se sella con cemento para impedir que absorba humedad.

3.5.2

Material de fabricación.

Según: Microsoft PowerPoint - S0307MedicionTemperatura2.ppt (uba.ar) El platino encuentra aplicación dentro de un amplio rango de temperaturas y es el material más estable y exacto, la relación resistenciatemperatura correspondiente al alambre de platino es tan reproducible que la termorresistencia de platino se utiliza como estándar internacional de temperatura desde -260ºC hasta 630ºC.

3.5.3

Rango de operación (ºC).

Según: Microsoft PowerPoint - S0307MedicionTemperatura2.ppt (uba.ar) Platino -200 a 950 Níquel -150 a 300 Cobre -200 a 120

Fuente: qué son las termorresistencias - Bing images

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3.6 Sensor LM35.

Por Pedro Arrecis.

Según: Sensor LM35: ¿Qué es?, ¿Cómo funciona?, Características - Actualidad Tecnologica LM35 es un sensor de temperatura, uno de los componentes más utilizados a la hora de medir los cambios térmicos en un cuerpo u objeto. El LM35 tiene el aspecto de un transistor común de baja potencia en encapsulado TO-92, además puede adquirirse también en encapsulados TO-46, SO-8 y TO-220.

LM35 es un circuito integrado de precisión que actúa como un sensor de temperatura calibrado directamente en grados centígrados, por cada grado centígrado medido, entregara en su salida un valor de voltaje de 10 mV, Puede medir temperatura en un rango comúnmente de -55 a +150 ºC. Aunque según sea su encapsulado, el LM35 puede ser diferente en su escala de temperatura.

3.6.1

Principales Caracterisitcas.

Según: Sensor LM35: ¿Qué es?, ¿Cómo funciona?, Características - Actualidad Tecnologica -

La tensión de salida es proporcional a la temperatura.

-

Tiene una precisión garantizada de 0.5°C a 25°C.

-

Opera entre 4 y 30 voltios de alimentación con fuente doble o simple.

-

Baja impedancia de salida 0,1Ω para 1mA.

-

Baja corriente de alimentación 60µA.

-

Adecuado para aplicaciones remotas.

Fuente: sensor LM35 - Bing

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3.6.2

Consideraciones respecto a la selección del LM35.

Según: Sensor LM35: ¿Qué es?, ¿Cómo funciona?, Características - Actualidad Tecnologica -

Sensibilidad: Se refiere al valor mínimo de temperatura que el sensor podrá percibir

-

Rango de valores: Margen de medidas de temperatura que un sensor puede abarcar.

-

Precisión: Nivel de error respecto al valor real, este tiene a cero ante mayor precisión.

-

Resolución: Cambio mínimo en la salida, es determinado por la unidad mínima magnitud registrable.

-

Tiempo de respuesta: Cantidad de tiempo que le toma al sensor arrojar un valor de salida diferente.

3.7 Dispositivos de cuatro capas.

Por Pedro Arrecis.

Según: que son los dispositivos de 4 capas - Bing Una familia de dispositivos conocidos como tiristores se construye con cuatro capas semiconductoras (pnpn). Estos dispositivos actan como circuitos abiertos capaces de soportar cierto voltaje nominal hasta que son disparados. Cuando son disparados, se encienden.

3.8 Circuitos Integrados.

Por Pedro Arrecis.

Según: Qué son los circuitos integrados? - 330ohms Un circuito integrado, también conocido como chip o microchip, es una estructura de pequeñas dimensiones de material semiconductor, normalmente silicio, de algunos milímetros cuadrados de superficie, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado plástico o de cerámica.

El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre el circuito integrado y un circuito impreso.

Los circuitos integrados digitales operan a sólo unos pocos niveles o estados muy definidos, en vez de en un rango de amplitud de señal. Estos dispositivos se utilizan en los ordenadores, modems, redes de ordenadores y contadores de frecuencia.

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Fuente: que son los circuitos integrados - Bing

3.8.1

Multivibrador 555.

Por Pedro Arrecis.

Según: Circuito Integrado 555 — MecatrónicaLATAM (mecatronicalatam.com) El circuito integrado 555 es un temporizador eléctrico y se le conoce como maquina del tiempo por la gran variedad de tareas que se pueden realizar con respecto al tiempo. El 555 tiene internamente una conbinacion de circuitos digitales y análogos, se utiliza comúnmente para propocionar retardos de tiempo, como oscilardor a uan determinada frecuencia, y como un circuito integrado flip-flop El multivibrador monoestable con 555 entrega a su salida un solo pulso de un ancho establecido por el diseñador (tiempo de duración). El esquema de conexión y las formas de onda de la entrada y salida se muestran en los siguientes gráficos Ver que el tiempo en nivel alto de la salida de multivibrador monoestable depende de la resistencia y el condensador.

Fuente: Funcionamiento del circuito integrado 555 como multivibrador astable | CIRCUITOS ELECTRONICOS

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3.8.2

Multivibrador astable 555

Según: Circuito Integrado 555 — MecatrónicaLATAM (mecatronicalatam.com) La configuración astable se caracteriza por una salida continua con froma de onda cuadradad o rectangular dependiendo de la frecuencia que se especifique por parte del programador.

Las conecciones para realizar un generador de tren de puso de la coneccion astable del circuito integado es la siguiente:

Fuente: Circuito Integrado 555 — MecatrónicaLATAM (mecatronicalatam.com) 3.8.3

Aplicaciones para el circuito integrado 555

Según: Circuito Integrado 555 — MecatrónicaLATAM (mecatronicalatam.com) Interruptor Temporizador en cascada Osciladores contolador por voltaje Generador de pulsos (PWM) Destelladores de luz Atenuador de luz Comparador de tencion

Fuente: Circuito Integrado 555 | Los mejores enlaces de la web (masdelaweb.com)

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Capítulo IV 4.1 Amplificadores Operacionales.

Por: Luis Audón.

Según: Panamá.HITEK Por lo general, el amplificador operacional se utiliza para proporcionar cambios en la amplitud de voltaje y cambios de la polaridad en osciladores, en circuitos de filtro y en muchos tipos de circuitos de instrumentación. Un amplificador operacional es un componente electrónico que requiere alimentación de corriente directa para poder funcionar. El nombre de amplificador operacional se le dio por haberse aplicado inicialmente en las calculadoras analógicas para efectuar operaciones aritméticas como la suma, la resta, la derivación y la integración en dispositivos como computadoras Los Amplificadores Operacionales de propósito general fueron diseñados para optimizar o incorporar ciertas características. Es un circuito amplificador de alta ganancia de voltaje, normalmente viene encapsulado en una forma modular o circuito integrado. En los amplificadores operacionales se cumplen algunas condiciones: La impedancia entre las entradas inversora y no inversora es infinita, por lo que no hay corriente de entrada; La diferencia de potencial entre las terminales inversora y no inversora es, o debe ser nula; No hay corriente entrando o saliendo de las patas inversora y no inversora. Se caracteriza por tener cuatro etapas principales que son: Dos entradas desfasadas 180º (Amplificador diferencial con fuente de corriente constante) Una etapa amplificadora de alta ganancia. Generalmente otro amplificador diferencial. Un circuito desplazador de nivel tal como el amplificador cascodo. Una etapa amplificadora de pequeña potencia en configuración push-pull o simetría complementa. En los amplificadores operacionales se cumplen algunas condiciones: La impedancia entre las entradas inversora y no inversora es infinita, por lo que no hay corriente de entrada. La diferencia de potencial entre las terminales inversora y no inversora es, o debe ser nula. No hay corriente entrando o saliendo de las patas inversora y no inversora.

Los amplificadores operacionales se caracterizan por su entrada diferencial y una ganancia muy alta. El nombre de Amplificador Operacional proviene de una de las utilidades básicas de este, como lo son realizar operaciones matemáticas en computadores analógicos (características operativas). El OA real tiene unas limitaciones y especificaciones que pueden ser importantes en algunas aplicaciones. En este apartado se presentan las especificaciones más importantes en dominio DC, transitorio y frecuencias propias de cualquier OA.

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Imagen: Diagrama en bloque de un amplificador operacional típico Fuente: https://www.viasatelital.com/proyectos_electronicos/amplif16.gif

Según el libro amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales, El símbolo del amplificador operacional es un triangulo que apunta en la dirección del flujo de señal. Este componente tiene un número de identificación de parte (NIP) Simbolo de circuito para un amplificador operacional de propósito general. La numeración de las terminales se refiere a un encapsulado mini DIP de 8 terminales. Los Amplificadores operacionales tienen cinco terminales básicas: dos para alimentación de corriente, dos para señales entrada y de salida. El amplificador ideal tiene una ganacia infinita y respuesta a la frecuencia infinita. Las terminales de entrada no toman corriente de señal ni de polirazación, y presentan una resistencia de entrada infinita.

La impedancia de salida es de cero ohms y los voltajes de la fuente de poder no tiene límite. Los amplificadores operacionales se fabrican en un diminuto chip de silicio y se encapsula en una caja adecuada. Los tres encapsulados más comunes de amplificadores opracionales son: encapsulados dobles de línea, de 8 y 14 terminales. Respecto a los circuitos integrados de gran densidad muestran un ecapsulado de monataje de superficie.

Imagen: Diagrama amplificador operacional y encapsulados de amplificadores más comunes Fuente: 907515e2-8715-49fa-876c-36e7a25c0378.PNG (848×384) (emaze.com)

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Según amplificador opracional: Fundamentos y aplicaciones básicas. los OA son diseñados para tener alta ganancia con un ancho de banda elevado, características que les hacen ser inestables con tendencia a la oscilación. Para asegurar estabilidad en su operación es preciso utilizar técnicas de compensación internas y/o externas que limitan su operación.

Otro parámetro que refleja la capacidad del OA para manejar señales variables en el tiempo es el slew-rate (SR) definido como la máxima variación de la tensión de salida con el tiempo que puede proporcionar la etapa de salida del OA; se mide en V/µs. Al intentar variar la tensión de salida con un valor mayor que el SR se producirá una distorsión o recorte de esa señal y el OA perdería sus características lineales. En vez de obtener una onda sinusoidal se produce una especie de onda triangular cuya pendiente es efectivamente el valor de SR. Es importante determinar las condiciones a las cuales aparece el SR

4.1.1

Aplicaciones y Configuraciones Principales.

Por Luis Audon.

Según: Modos de Operación y Aplicaciones: el amplificador operacional es un dispositivo que puede aumentar cualquier tipo de señal, sea de voltaje o de corriente, de corriente alterna o de corriente directa. Existen diversos circuitos básicos en lo que se conectan los amplificadores operacionales, tales como un amplificador inversor, amplificador no inversor, seguidor de voltaje, fuente de corriente. Los amplificadores operacionales son muy útiles en los circuitos electrónicos ya que tienen muchas aplicaciones útiles que llegan a ser de la vida diaria de las personas, por ejemplo, se utilizan en las calculadoras análogas, en filtros, en los preamplificadores de audio y video, en reguladores de tensión o de corriente, en convertidores análogo a digital, entre otras muchas más en el área de la electrónica. Se concluye que los amplificadores operacionales tienen su comportamiento propio por lo que se tiene que revisar sus principios para poder ser capaces de analizar y diseñar circuitos electrónicos. Existen diversos circuitos básicos en lo que se conectan los amplificadores operacionales, tales como un amplificador inversor, amplificador no inversor, seguidor de voltaje, fuente de corriente.

Según Amplificadores operacionales y Circuitos integrados lineales, los circuitos integrados de función especial que contienen más de algún amplificador operacional se desarrollan para llevar a cabo funciones complejas como, por ejemplo: 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Capacidad de alta corriente, alto voltaje o ambos Modulo para sonar de emisión y recepción Amplificadores multiples Amplificador de ganancia programable Instrumentación y control automotriz Circuitos integrados para comunicación Circuitos integrados de radio/audio/video

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Imagen: Voltimetro de alta resistencia de entrada Fuente: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/IuzHcjLrf4qUmN3GNTdhe9hzWDFHV8HuGQtgA2 dsNlbNT5wY23DPom6se8C67om-f4rRr8jFUYLnD2CN00mYIlh1Lbvu5vXnTc3MeoW2h3yJ8L5Q8o

Unas de las configuraciones con las que se puede trabajar este dispositivo son: El Amplificador Operacional como comparador, Una de las funciones principales del amplificador operacional es la de comparador. Una de las condiciones que se debe cumplir para utilizar el amplificador operacional es que el voltaje entre la entrada inversora y no inversora debe ser cero. Si establecemos un voltaje fijo en la terminal inversora, pero en la no inversora tenemos un voltaje menor a dicho potencial, la salida del amplificador será nula, es decir, no habrá voltaje en la salida. Si igualamos el voltaje en las terminales inversora y no inversora, la salida de voltaje será efectiva.

El Amplificador Operacional no inversor, Esta configuración permite aumentar el nivel del voltaje en una señal de entrada de tal forma que la señal que entra en la no inversora sale amplificada del dispositivo.

El Amplificador Operacional como inversor, logra invertir un voltaje de entrada a la vez que lo amplifica. El análisis es simple. Una vez más el voltaje en la para inversora y en la no inversora es el mismo.

El Amplificador Operacional como sumador inversor, permite al

usuario sumar varios niveles de voltaje a la vez que se invierte el signo del voltaje.

Amplificador Restador, Este amplificador usa ambas entradas invertida y no invertida con una ganancia de uno, para producir una salida igual a la diferencia entre las entradas. Es un caso especial del amplificador diferencial. Se pueden elegir tambien las resistencias para amplificar la diferencia.

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Amplificador integrador, Un amplificador integrador realiza la función matemática de la integración es decir la señal de salida es la integral de la señal de entrada.

Amplificador Diferenciador, Este circuito amplificador operacional realiza la operación matemática de diferenciación, es decir, " produce una salida de voltaje que es directamente proporcional a la tasa de cambio del voltaje de entrada con respecto al tiempo ". En otras palabras, cuanto más rápido o más grande sea el cambio en la señal de voltaje de entrada, mayor será la corriente de entrada, mayor será el cambio de voltaje de salida en respuesta, volviéndose más en forma de "pico".

Imagen: Configuraciones básicas de Amplificadores Operacionales Fuente: https://tallertronica.files.wordpress.com/2018/01/configuraciones-bc3a1sicas-deamplificadores-operacionales.png

4.2 Osciladores.

Por: Jonathan Azurdia Según Wikipedia.com en electrónica un oscilador es un dispositivo capaz de convertir la energía de corriente continua en corriente alterna de una determinada frecuencia. Dicho de otra forma, es un circuito que es capaz de convertir la corriente continua en una corriente que varia de forma periodica en el tiempo: estas oscilaciones pueden ser sinusoidales, cuadradas, triangulares, etc., dependiendo de la forma que tenga la onda producida. Un oscilador de onda cuadrada suele denominarse multivibrador y por lo tanto, se les llama osciladores solo a los que funcionan en base al principio de oscilación natural, constituidos por una bobina L y un condensador C, mientras que a los demás se le asignan nombres especiales.

A pesar de no ser un oscilador electrónico tal y como se ha definido antes, la primera oscilación a tener en cuenta es la producida por un alternador, el cual, al estar compuesto por una espira que gira alrededor de su eje longitudinal en el interior de un campo magnético, produce una corriente eléctrica inducida en los terminales de la espiral. Esta corriente

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eléctrica, si el campo magnético es homogéneo, tiene forma senoidal. Así, si la espira gira a 3000 rpm, la frecuencia de la corriente alterna inducida es de 50 Hz. El circuito integrado oscilador más usado por principiantes, es el 555, también el 4069 y otros.

En un oscilador electrónico lo que se pretende es obtener un sistema de oscilación que sea estable y periódico, manteniendo una frecuencia y una forma de onda constante. Para ello se aprovecha el proceso natural de oscilación amortiguada que poseen los circuitos compuestos por elementos capacitivos o inductivos. Estos elementos tienen la capacidad de almacenar carga eléctrica en su interior (cargarse eléctricamente) y descargarse cuando la carga que los alimentaba ha desaparecido.

El ejemplo más simple de oscilador es el compuesto por una bobina, un condensador, una batería y un conmutador. Inicialmente el conmutador se halla en su posición izquierda, de forma que el condensador C se carga con la corriente que proporciona la batería V.

Fuente: https://unicrom.com/osciladores-electronicos/

4.2.1

Pasivos.

Por Jonathan Azurdia.

Según Wikipedia.com un circuito oxcilador electrónico que utiliza una resonancia mecánica de un cristal vibratorio de material piezoeléctrico para crear una señal eléctrica con una frecuencia precisa. Esta frecuencia se utiliza comúnmente para controlar el tiempo, como en los relojes de cuarzo, para proporcionar una señal de reloj estable para circuitos integrados digitales y para estabilizar las frecuencias de los transmisores y receptores de radio. El tipo mas común de resonador piezoeléctrico utilizado es el cristal de cuarzo, por lo que los circuitos osciladores que los incorporan se conocieron como osciladores de cristal, pero exixten otros materiales piezoeléctricos como las cerámicas policristalinas que se utilizan en ciercuitos similares.

Según tutorialesdeelectronicabasica.com para obtener un nivel muy alto de estabilidad del oscilador, generalmente se utiliza un Cristal de cuarzo como dispositivo de determinación de frecuencia para producir

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otros tipos de circuito oscilador conocido generalmente como Oscilador de cristal de cuarzo (XO).

Cuando se aplica una fuente de voltaje a una pequeña pieza delgada de cristal de cuarzo, comienza a cambiar de forma produciendo una característica conocida como efecto piezoeléctrico. Este efecto piezoeléctrico es la propiedad de un cristal por el cual una carga eléctrica produce una fuerza mecánica al cambiar la forma del cristal y viceversa, una fuerza mecánica aplicada al cristal produce una carga eléctrica.

Entonces, los dispositivos piezoeléctricos pueden clasificarse como transductores, ya que convierten la energía de un tipo en energía de otro (eléctrica a mecánica o mecánica a eléctrica). Este efecto piezoeléctrico produce vibraciones u oscilaciones mecánicas que se pueden usar para reemplazar el circuito estándar del tanque LC en los osciladores anteriores.

Existen muchos tipos diferentes de sustancias cristalinas que pueden usarse como osciladores, siendo los más importantes para los circuitos electrónicos los minerales de cuarzo, debido en parte a su mayor resistencia mecánica.

El cristal de cuarzo utilizado en un oscilador de cristal de cuarzo es una pieza muy pequeña, delgada o una oblea de cuarzo cortado con las dos superficies paralelas metalizadas para realizar las conexiones eléctricas requeridas. El tamaño físico y el grosor de una pieza de cristal de cuarzo están estrechamente controlados, ya que afectan la frecuencia final o fundamental de las oscilaciones. La frecuencia fundamental generalmente se llama los cristales "frecuencia característica".

Una vez cortado y moldeado, el cristal no se puede usar en ninguna otra frecuencia. En otras palabras, su tamaño y forma determinan su frecuencia de oscilación fundamental.

La característica o frecuencia característica de los cristales es inversamente proporcional a su espesor físico entre las dos superficies metalizadas. Un cristal que vibra mecánicamente puede representarse mediante un circuito eléctrico equivalente que consiste en baja resistencia R, una gran inductancia L y una pequeña capacitancia C como se muestra a continuación.

El circuito eléctrico equivalente para el cristal de cuarzo muestra un circuito RLC en serie, que representa las vibraciones mecánicas del cristal, en paralelo con una capacitancia, Cp, que representa las conexiones eléctricas al cristal. Los osciladores de cristal de cuarzo tienden a operar hacia su "resonancia en serie".

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Fuente: http://vivasupri.blogspot.com/2020/10/osilator-kristal-kuarsa.html

4.2.2

Activos.

Por Jonathan Azurdia.

Según hebergementwebs.com los osciladores sintonizados en circuito son los circuitos que producen oscilaciones mediante circuitos de sintonizacion. Los circuitos de sintonizacion constan de un inductor L y un condensador C. Tambien se denominan osciladores LC, osciladores de circuito resonante u osciladores de circuito de deposito.

Los osciladores de circuito sintonizado se utilizan para producir salidas con frecuencias que van desde 1 MHz a 500 MHz, por lo que tambien se conocen como Osciladores de RF. Un BJT o FET se utiliza como amplificador con osciladores de circuito sintonizados. Con un amplificador y un circuito tanque LC, podemos retroalimentar una senal con una amplitud y fase adecuadas para mantener las oscilaciones.

Los osciladores de colector sintonizado se denominan asi porque el circuito sintonizado se colocaen el colector del amplificador de transistor.

La combinacion de L y C forma el circuito sintonizado o el circuito de determinacion de frecuencia.

Las resistencias R 1, R 2 y R E se utilizan para proporcionar polarizacion de corriente continua al transistor. Los condensadores C E y C son los condensadores de derivacion. El secundario del transformador suministra corriente alterna. el voltaje de retorno que aparece a traves de la union base-emisor de R 1 y R 2 esta en corriente alterna. masa debido al condensador de bypass C. En caso de que el condensador este ausente, parte de la tension inducida en el secundario del transformador descenderia en R 2 en lugar de ir completamente a l 'entrada del transistor.

Como el transistor CE configurado proporciona un cambio de fase de 180 o, el transformador proporciona otro cambio de fase de 180 o ur, que hace un cambio de fase de 360 o entre los voltajes de entrada y salida. El siguiente diagrama de circuito muestra la disposicion de un circuito colector sintonizado.

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Fuente: https://www.hebergementwebs.com/image/22/22044a23bb26ec75ad9c46b3c8f6dbe1.w ebp/oscillateurs-de-circuit-regles-0.webp

4.3 Definición de Microondas.

Por: Eliseo Baten Según: https://html.rincondelvago.com Un microondas es un electrodoméstico destinado a cocinar o calentar alimentos que actúa calentando el agua que contienen o los líquidos que se añaden. Funciona mediante la generación de ondas de radio de alta frecuencia. El agua, las grasas y otras sustancias presentes en los alimentos absorben la energía producida por los microondas en un proceso llamado calentamiento dieléctrico (conocido también como calentamiento electrónico, calentamiento por RF, calefacción de alta frecuencia o diatermia). Hay moléculas, como la del agua, cuya estructura forma dipolos eléctricos, lo que significa que tienen una carga positiva parcial en un extremo y una carga negativa parcial en el otro, y por tanto oscilan en su intento de alinearse con el campo electromagnético alterno de los microondas. Al rotar, se producen rozamientos y choques, que son los que elevan la temperatura.

Los hornos de microondas funcionan de la siguiente manera: un aparato llamado magnetrón convierte la energía eléctrica en energía de microondas, que en esta forma alcanza el alimento. Las ondas electromagnéticas agitan las moléculas bipolares presentes en los alimentos, especialmente las del agua, y estas son las que elevan la temperatura. Esta agitación es un mecanismo físico, simple movimiento de las moléculas al ritmo de la frecuencia, y no provoca ningún tipo de alteración en la composición química.

El calentamiento por microondas es más eficiente en el agua líquida que en el agua congelada, ya que en el estado sólido del agua el movimiento de las moléculas está más limitado. También es menos eficiente en grasas y azúcares porque tienen un momento dipolar molecular menor que el agua líquida.

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A veces se explica el calentamiento por microondas como una resonancia de las moléculas de agua, pero esto es incorrecto, ya que esa resonancia solo se produce en el vapor de agua y a frecuencias mucho más altas (a unos 20 GHz). Por otra parte, los grandes hornos de microondas industriales que operan generalmente en la frecuencia de 915 MHz (longitud de onda de 32,8 milímetros) también calientan el agua y los alimentos de forma efectiva.

Fuente: https://comofuncionaque.com/wpcontent/uploads/2016/02/microondas1-700x390.jpg

4.4 Definición de Ultrasonido.

Por Eliseo Baten.

Según: https://www.radiologyinfo.org El ultrasonido utiliza ondas sonoras para producir fotografías de las estructuras internas del cuerpo. Se utiliza para ayudar a diagnosticar las causas de dolor, hinchazón e infección en los órganos internos del cuerpo, y para examinar al bebé en una mujer embarazada, y el cerebro y las caderas en los niños pequeños. También se utiliza para ayudar a guiar biopsias, diagnosticar condiciones del corazón y evaluar el daño luego de un ataque al corazón. El ultrasonido es seguro, no es invasivo y no utiliza radiación ionizante.

Este procedimiento requiere poco o nada de preparación especial. El doctor le dará instrucciones sobre cómo prepararse, incluyendo si debe abstenerse de comer o beber de antemano. Deje las joyas en casa y vista ropa suelta y cómoda. Se le podría pedir que se ponga una bata.

1.1 general?

¿En qué consiste el diagnóstico por imágenes con ultrasonido

El ultrasonido es seguro e indoloro. Produce imágenes del interior del organismo usando ondas de sonido. Las imágenes por ultrasonido también son conocidas como exploración por ultrasonido o ecografía. Utiliza una pequeña sonda denominada transductor y un gel que se coloca

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directamente sobre la piel. Ondas sonoras de alta frecuencia viajan desde la sonda a través del gel y hacia adentro del cuerpo. La sonda recoge los sonidos que rebotan. Una computadora utiliza esas ondas sonoras para crear una imagen. Los exámenes por ultrasonido no utilizan radiación como (como la que se usa en los rayos X). Debido a que las imágenes se capturan en tiempo real, pueden mostrar la estructura y el movimiento de los órganos internos del cuerpo. También pueden mostrar la sangre fluyendo por los vasos sanguíneos.

Las imágenes por ultrasonido es un examen médico no invasivo que ayuda a los médicos a diagnosticar y tratar condiciones médicas.

El ultrasonido convencional presenta las imágenes en secciones delgadas y planas del cuerpo. Los avances en la tecnología con ultrasonido incluyen el ultrasonido tridimensional (3-D) que transforma los datos de ondas acústicas en imágenes de 3-D, Un estudio con ultrasonido Doppler puede ser parte de un examen con ultrasonido.

Fuente: https://diplomadomedico.com/wp-content/uploads/2018/12/adenoma22.png

4.5 Definición de Radio Frecuencia.

Por Eliseo Baten.

Según: https://telectronica.com Las ondas de radiofrecuencia (RF) se generan cuando una corriente alterna pasa a través de un conductor. Las ondas se caracterizan por sus frecuencias y longitudes. La frecuencia se mide en hercios (o ciclos por segundo) y la longitud de onda se mide en metros (o centímetros). Las ondas de radio son ondas electromagnéticas y viajan a la velocidad de la luz en el espacio libre.

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La ecuación que une a la frecuencia y la longitud de onda es la siguiente: velocidad de la luz (c) = frecuencia x longitud de onda. Se observa partir de la ecuación que, cuando la frecuencia de RF se incrementa, su longitud de onda disminuye.

La tecnología RFID utiliza cuatro bandas de frecuencia: baja, alta, muy alta y microondas. La baja frecuencia utiliza la banda de 120-140 kilo hertzios. La alta frecuencia utiliza la tecnología RFID en 13,56 MHz. En ultra alta frecuencia RFID utiliza la gama de frecuencias de 860 a 960 mega hertz.

La RFID de microondas en general utiliza las frecuencias de 2,45 Giga Hertz y superiores. Para las cuatro bandas de frecuencia utilizadas en RFID, las frecuencias de microondas tienen la menor longitud de onda.

Las ondas electromagnéticas se componen de dos diferentes (pero relacionados campos) un campo eléctrico (conocido como el campo “E”), y un campo magnético (conocido como el campo “H”). El campo eléctrico se genera por las diferencias de voltaje. Dado que una señal de radiofrecuencia es una alternancia, el constante cambio de tensión crea un campo eléctrico que aumenta y las disminuye con la frecuencia de la señal de radiofrecuencia. El campo eléctrico irradia desde una zona de mayor tensión a una zona de menor voltaje.

En RFID, es importante ser conscientes de los dos campos que componen las ondas electromagnéticas. Esto se debe a que los tags RFID van a utilizar tanto el campo eléctrico como el campo magnético para comunicar su información, dependiendo de la frecuencia que los tags RFID estén utilizando. Los tags RFID en las bandas de frecuencia LF y HF utilizan el campo magnético, mientras que los tags RFID UHF y microondas utilizan el campo eléctrico.

Cuando un lector emite señales de radiofrecuencia, provoca variaciones en los campos eléctricos y magnéticos. Cuando un conductor, como la antena de un tag, se encuentra dentro del mismo campo variable, se genera una corriente en su antena.

Cuando un tag está cerca del campo de un lector, el acoplamiento de la antena del tag con el campo magnético de un lector genera corriente. Este acoplamiento es conocido como acoplamiento inductivo. El acoplamiento inductivo es el proceso de comunicación utilizado por tags pasivos LF y HF. En el caso de los tags UHF y microondas, los tags modulan y reflejan la señal del lector para comunicarse con el lector. A esto se le llama comunicación pasiva backscatter (o modulación backscatter).

El término «energía» se refiere a la fuerza de la señal de radiofrecuencia. Puede considerarse como la suma de RF que se transmite, o la fuerza de la señal en el receptor. La unidad básica de energía es el watt.

Sin embargo, en el mundo de RF, hablamos de poder en términos de milivatios, abreviado como mW. Un mW = .001 Watt.

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Realizar cálculos utilizando la forma decimal de milivatios puede llegar a ser engorroso, por lo que la convención es hacer cálculos en términos de decibelios, o potencias de diez. La abreviatura “dB” se utiliza cuando se utiliza decibelios.

En el caso de cálculos RF, normalmente se menciona a los niveles de energía con decibeles 1mW, y se utiliza la abreviatura «dBm».

Fuente: https://radio-waves.orange.com/wpcontent/uploads/sites/24/2020/02/schemas_03_es.png

4.6 Generadores de Radio Frecuencia.

Por: Jordy Carrillo.

Según: https://www.sairem.com/es/industrial-radio-frequency-generators/ Un generador de radiofrecuencia está diseñado para generar y enviar energía de radiofrecuencia. Esta energía de radiofrecuencia se utiliza para calentar productos, y los generadores de radiofrecuencia se utilizan, por lo tanto, principalmente en procesos térmicos. Pueden utilizarse en varios sectores para muchas aplicaciones, como en la industria alimentaria para temperar y descongelar alimentos o en laboratorios para crear plasma.

Utilizados principalmente en procesos térmicos industriales, los generadores de radiofrecuencia son útiles para muchas aplicaciones diferentes, como el calentamiento o el secado de productos industriales o alimenticios. Las características del generador de radiofrecuencia se adaptan a las necesidades de todo tipo de sectores y aplicaciones.

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Imagen: Generador de Radio Frecuencia Fuente: https://www.sairem.com/es/industrial-radio-frequency-generators/

¿Cómo funciona un generador de radiofrecuencia?

La "pérdida dieléctrica" está en el corazón de la tecnología de radiofrecuencia: este fenómeno es causado por la vibración y la rotación de las moléculas polarizadas dentro del material, inducida por la rápida inversión de la polaridad del campo electromagnético (un millón de veces por segundo).

Un sistema de radiofrecuencia consiste en un generador de RF que transforma la energía eléctrica en ondas de radiofrecuencia, y en electrodos que aseguran la transmisión de las ondas al producto.

Imagen: Función de un generador de Radio Frecuencia Fuente:https://www.sairem.com/es/industrial-radio-frequency-generators/

¿Por qué usar un generador de RF? Los generadores de RF pueden ofrecer la solución perfecta para mejorar los procesos térmicos en diferentes sectores industriales. También representan una fuente de energía que puede ser utilizada para aplicaciones científicas.

Los generadores de radiofrecuencia son ideales para mejorar los procesos de calentamiento y secado. En la industria alimentaria, permiten templar o descongelar rápidamente los productos alimenticios; pero también pueden utilizarse en el sector industrial para calentar o secar diferentes tipos de materiales (cerámica, madera, polvo, textiles...) y para procesos químicos como la vulcanización o la polimerización.

Dependiendo de las aplicaciones y beneficios buscados, la energía de radiofrecuencia puede ser suministrada a través de diferentes sistemas de RF: generadores, horno industrial o túneles de radiofrecuencia.

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Imagen: Funcionamiento de un generador de Radio Frecuencia Fuente:https://www.sairem.com/es/industrial-radio-frequency-generators/

4.7 Técnicas de Reparación de Equipos Electrónicos.

Por: Jordy Carrillo

Según: http://myelectronic.hostfree.pw/reparacion/Reparacion_de_equipos_electr onicos.pdf Existe una Clasificación de las averías en los equipos electrónicos: Atendiendo a su naturaleza: 1. Eléctricas: las debidas a componentes puramente electrónicos (resistencias, condensadores, diodos, transistores, etc.) y a las conexiones entre ellos.

2. Mecánicas: las debidas a componentes mecánicos (correas de transmisión, engranajes, poleas, etc.).

3. Electromecánicas: las debidas a componentes electromecánicos (motores, interruptores, electroimanes…).

Atendiendo a su manifestación en el tiempo: 5. Fijas: se manifiestan durante todo el tiempo que el equipo está conectado.

6. Intermitentes: la avería se manifiesta intermitentemente, de forma más o menos aleatoria.

Atendiendo a la tecnología usada en el equipo averiado: nos determinará el tipo de aparato de medida necesario para la localización de la avería.

8. Analógicas: Las que afectan a equipos con tecnología exclusivamente analógica.

9. Digitales: Las que se producen en equipos digitales.

10. Mixtas: Actualmente son las más frecuentes junto con las anteriores, ya que la tecnología digital se ha impuesto con fuerza en todos los campos de la electrónica.

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Si se dispone del manual de servicio del aparato averiado:

Estaríamos en el caso más favorable desde el punto de vista de la localización de la avería. De forma general, habría que seguir los siguientes pasos (estrategia descendente): 1. Estudio de los diagramas de bloques (si los hubiere) y de los esquemas eléctricos. Hay que llegar a entender cómo funciona el equipo.

2. Identificación de los síntomas de la avería: el estudio que de los síntomas se haga es fundamental para orientarnos en la resolución de la avería. No hay que hacer excesivo caso de lo que el usuario del equipo diga sobre el comportamiento anómalo del aparato. Los síntomas hay que verificarlos personalmente.

3. A partir de los síntomas ya identificados, intentar localizar el bloque o bloques que están fallando, justificando cómo dichos bloques pueden producir los síntomas de la avería.

4. Trabajando a nivel de bloques, donde cada uno presentará de ninguna a varias entradas y de una a varias salidas, realizar mediciones en los puntos clave que permitan confirmar o desmentir nuestras sospechas. Si ocurre esto último, habría que reelaborar la teoría de qué está fallando, para lo que se pueden aprovechar, si es posible, las medidas ya tomadas. Una vez hecho esto, habría que volver a tomar medidas y repetir el proceso hasta que se tengan claramente identificado el bloque o los bloques causantes del fallo.

5. Bajar al nivel de los circuitos internos de cada bloque y, en esencia, repetir el punto anterior, pero para los componentes del circuito. Esto habrá que repetirlo hasta dar con el componente o componentes causantes de la disfunción. En esta fase del proceso es normal tener que extraer componentes fuera de la PCB para proceder a su comprobación (ver anexo sobre comprobación de componentes electrónicos).

6. Como último paso, sólo queda efectuar la sustitución de aquellos elementos que estén averiados y, en algunos casos, el ajuste de los parámetros correctos de funcionamiento del equipo (tensiones en determinados puntos, corrientes de polarización, niveles de señal, etc.).

Puede ocurrir que el punto 5 no sea adecuado si el equipo electrónico tiene una PCB de tipo modular. En este caso se procede a sustituir el módulo averiado, no perdiéndose tiempo en buscar los componentes averiados (el tiempo es dinero, más, quizás, que el módulo que se sustituye). Si con la técnica de localización de averías propuesta (estrategia descendente) no se consigue localizar la fuente del problema, siempre se pude aplicar otra técnica diferente consistente en tomar medidas aleatorias, tanto a nivel de bloques como de circuitos, hasta dar con medidas defectuosas que nos permitan guiar nuestras pesquisas. Una variante de esta técnica, aplicada ya a nivel de circuitos, es la de comprobar componentes de forma más o menos aleatoria hasta encontrar los defectuosos.

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Imagen: Proceso de reparación de un computador portátil Fuente: https://www.tiendamicro.com/servicios/reparacion-de-computadoras/

Únicamente se dispone de los esquemas del aparato averiado: El procedimiento a seguir es similar al anterior, pero será algo más trabajoso al tener que ir identificando los componentes directamente sobre la PCB. Si la PCB viene serigrafiada el problema es mínimo. No ocurre así si la serigrafía es inexistente. Esto último puede llegar a dificultar mucho el proceso de localización de la avería sobre la PCB. Es conveniente, por tanto, llevar a cabo una localización previa de los bloques del esquema eléctrico sobre la PCB.

Imagen: PCB Serigrafiada Fuente: https://www.elektor.com/9-ch-relay-board-with-pc-interface-bare-pcb-130549-1

No se dispone de ningún tipo de documentación técnica del aparato: No suele ser rara esta circunstancia, aunque hoy en día, gracias a Internet, siempre es posible intentar encontrar documentación técnica. Si aun así no conseguimos el manual de servicio o, al menos, los esquemáticos, es evidente que estaríamos ante el peor de los casos que se pueden presentar respecto a la localización de una avería. Para poder acometer con ciertas garantías de éxito este tipo de reparaciones es necesario

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conocer el diagrama de bloques genérico correspondiente al tipo de aparato que se está intentando reparar. También Internet puede ser muy útil gracias a la facilidad que brinda para obtener los datasheets de los componentes, en especial integrados. Es muy común que los ingenieros que diseñaron el equipo que estemos intentando reparar hayan usado los circuitos de aplicación que el fabricante suele incluir en los datasheets de sus dispositivos, con modificaciones mínimas. Si esto es así, tendremos una base esquemática sobre la que apoyar nuestra reparación.

Imagen: Datasheet de componentes Fuente: https://rufianenlared.com/como-leer-datasheet/

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Electrónica Analógica

Cuarto Grado

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Capítulo I 1.1 Definición de seguridad Industrial en la electrónica. – Por Diego André Morán Jiménez

La seguridad industrial es aquella que se encarga de prevenir la mayor parte de accidentes e incidentes dando reglas o advirtiéndonos de varias formas. Procura velar por la seguridad y la salud de los individuos para la mayor eficiencia y siempre tener capacitado a todo trabajador como debe y en donde debe de usar su equipo de seguridad, como ejemplo tenemos los siguientes casos: • No introducir alimentos y bebidas al taller.

• No correr dentro del taller.

• Mantener limpio y ordenado tu lugar de trabajo Manejar los aparatos del taller con el mayor cuidado posible, siguiendo las indicaciones del profesor.

• Ser puntual al momento de comenzar la práctica.

• Todos los alumnos deberán tratar con respeto a todas las personas que se encuentren en el taller, evitar decir palabras soeces.

• Guardar los instrumentos, herramientas, dispositivos en genera l al momento de terminar la práctica.

• Evitar el portar celulares y reproductores de audio/video y juegos, así como el uso de joyas en la práctica de Taller.

• Todos los alumnos deberán conocer la ubicación y control de la energía eléctrica del taller, con la finalidad de des energizar el taller en una situación de emergencia.

• Las herramientas eléctricas no deben ser operadas a menos que se tengan las instrucciones de operación por parte del profesor, la ropa o el cabello suelto pueden quedar atrapados en maquinaria en movimiento, por lo cual deberán tomarse las medidas correspondientes cuando se maneje este tipo de equipo. Usar anteojos de seguridad o gafas al taladrar o cortar con herramientas eléctricas.

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El cautín (aparato para soldar) es otro instrumento que puede causar accidentes si seemplea en forma descuidada. Los cautines calientes desatendidos pueden quemar a personas desprevenidas o pueden prender fuego a sus alrededores. Para evitar a c c i d e n t e s c o n c a u t i n e s s i e m p r e s e d e b e d e c o l o c a r e l c a u t í n e n u n l u g a r s e g u r o , t a m b i é n asegurarse de apagar el cautín después de usarlos. Se debe tener cuidado en el uso y la forma de desechar sustancias químicas.

Medidas de seguridad 1. Usar guantes, ropa especial y gafas para protegerse contra las salpic aduras y contaminación de sustancias químicas 2. Cuando se tiran las sustancias corrosivas en los drenajes se debe permitir que fluya un gran volumen de agua para diluir las propiedades peligrosas.

1. Guarda ordenadamente los materiales y herramientas. No los dejes en lugares inseguros.

2. No obstruyas los pasillos, escaleras, puertas o salidas de emergencia Lo que se busca con la seguridad es prevenir y asegurar la vida humana del trabajador y siempre tener en cuenta que lo primordial debe de ser la salud y evitar el riesgo del ser humano.

Aparte del equipo de seguridad debemos de tener en cuenta que los accidentes suceden por negligencia propia ya que podemos erradicar un 80% los accidentes si siempre tomamos nuestras medidas adecuadas.

También debemos de tener en cuenta las señalizaciones en nuestro entorno y debemos de respetar cada una ya que nos dan la idea de cuáles son los riesgos en ese momento y que podemos tener las medidas necesarias para erradicar los accidentes. Existen diferentes clases de señales algunas son de obligación las cuales dan órdenes, están las preventivas que como su nombre indica nos advierte de los riesgos que pueden existir, están las de evacuación estas son de color verde las cuales nos dirigen las rutas de evacuación o las zonas de reunirse al haber un desastre natural.

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Fuente: https://www.google.com/imgres?imgurl=https%3A%2F%2Frhpositivo.net%2Fwpcontent%2Fuploads%2F2012%2F02%2FLa-seguridad-industrial-comocultura.jpg&imgrefurl=https%3A%2F%2Frhpositivo.net%2Fla-seguridad-industrial-como-

1.1.1 Tipos de seguridad industrial Seguridad industrial: Es una disciplina que establece, principios leyes, criterios y normas cuyo objetivo es controlar los riesgos de accidente y daños, tanto a la persona como a los equipos y materiales que intervienen en el desarrollo de una actividad productiva Las situaciones de riesgo pueden generar daños a las personas, afectar a la producción, provocar averías, errores, y otros muchos incidentes todos de elevado coste.

1. Riesgos Físicos: Están constituidos por factores inherentes a las operaciones realizadas en el puesto de trabajo y sus alrededores, producto de las instalaciones y los equipos. Incluyen ruidos, radiaciones, temperaturas extremas, presión barométrica y humedad extrema, iluminación, vibración, microondas, rayos láser, radiación infrarroja y ultravioleta, y electricidad.

Fuente: https://www.google.com/imgres?imgurl=https%3A%2F%2Fi1.wp.com%2Friesgoslaborales.info%2Fwpcontent%2Fuploads%2F2019%2F12%2Fagentes-de-riesgos-

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2. Riesgos Químicos: Están constituidos por todas las sustancias químicas y materiales que se encuentran en las áreas de trabajo o en sus alrededores, por cuyo contacto o exposición en concentraciones mayores de las permisibles pueden causar alteraciones en la salud. Se incluyen vapores, neblinas, gases, humos metálicos, polvos, líquidos y pastas.

Fuente https://www.google.com/imgres?imgurl=x-raw-

3. Riesgos Biológicos: Están relacionados con las condiciones de saneamiento básico de la empresa o de las operaciones y procesos que utilicen agentes biológicos, refiriéndose a aquellos agentes infecciosos que puede resultar un riesgo potencial para la salud personal. Incluye insectos, moho, hongos, bacterias, virus, parásitos gastrointestinales y otros agentes.

Fuente: https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.archivonacional.gob.cl%2F61 6%2Fw3-article-

4. Riesgos Psicosociales: Son aquellos factores psicológicos y sociales relacionados con el puesto de trabajo y que provocan tensión en el trabajador. Se deben a: trabajar bajo condiciones poco racionales; relaciones deficientes con los supervisores y otros trabajadores; y aburrimiento y poca motivación.

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Fuente: https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fdiarioroatan.

5. Riesgos Ergonómicos: La Ergonomía es la ciencia del hombre en el trabajo y cuya preocupación fundamental es hacer la zona de interacción hombre/máquina/ambiente, tan segura, eficiente y cómoda como sea posible. Se interesa por: -

diseño del lugar de trabajo;

-

posición en el trabajo;

-

manejo manual de materiales;

-

ciclos de trabajo/descanso

-

asientos; etc.

Fuente: tunosdiferencias.wordpress.com

1.2 conceptos de la electrónica Por Diego André Morán Jiménez Se llama electrónica a una disciplina técnica y científica, considerada como una rama de la física y como una especialización de la ingeniería, que se dedica al estudio y la producción de sistemas físicos basados en la conducción y el control de un flujo de electrones o de partículas cargadas eléctricamente.

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Para ello, la electrónica se sirve no solo de ciertos principios teóricos básicos como el electromagnetismo, sino también de la ciencia de los materiales y otras formas de aplicación práctica del conocimiento científico. Sus resultados son de especial interés para otros campos del saber especializado, como la informática o la ingeniería de sistemas.

Entre las aplicaciones contemporáneas de la electrónica se encuentran: Sistemas de control. Permiten poner en marcha o detener procesos, como es el caso de los circuitos de luz en nuestros hogares y pueden adquirir incluso cierto grado de automatización.

Electrónica de potencia. Se basa en el empleo de dispositivos electrónicos para regular potencia y voltaje eléctrico, sobre todo a niveles significativos, lo cual es clave en la distribución de la energía y en otros procesos industriales contemporáneos.

Telecomunicaciones. Es una de las áreas más amplias del desarrollo tecnológico de la electrónica tiene que ver con las bases de datos y sistemas de información digital, como Internet. ¿Para qué sirve la electrónica?

Gracias a la electrónica revolucionamos nuestra capacidad tecnológica.

La electrónica sirve para un sinfín de aplicaciones en el mundo contemporáneo. Prácticamente todos los implementos que usamos a diario (computadoras, calculadoras, celulares, relojes digitales, circuitos eléctricos, controles remotos, televisores, radios) tienen su origen en el desarrollo de la electrónica, en el mejoramiento en sus mecanismos de conducción y en sus materiales. Gracias a la electrónica hemos revolucionado nuestra capacidad tecnológica.

Importancia de la electrónica La electrónica permite construir implementos complejos y herramientas autónomas.

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La electrónica es fundamental en la capacidad del ser humano de construir implementos complejos y herramientas autónomas que le permiten comunicarse a lo largo de enormes distancias, automatizar diversas tareas de su cotidianidad o hacérselas en todo caso más fácil.

La capacidad de construir mecanismos lógicos que funcionen a partir de circuitos cerrados de electricidad ha sido fundamental para engendrar una nueva generación de artefactos más potentes e inteligentes y, sin duda, ofrece un gran campo de estudio El campo de la electrónica abarca una gran cantidad de ciencias como las matemáticas la química la física etc.

La palabra electrónica proviene de la mecánica de electrones, lo que significa aprender cómo se comporta un electrón en diferentes condiciones de campos aplicados externamente. Los fundamentos de la electrónica son el tema central en todas las ramas de la ingeniería en la actualidad.

La electrónica comprende la física, la ingeniería, la tecnología y las aplicaciones que tratan con la emisión, el flujo y el control de electrones en el vacío y la materia. La identificación del electrón en 1897, junto con la invención del tubo de vacío, que podía amplificar y rectificar pequeñas señales eléctricas, inauguró el campo de la electrónica y la edad de los electrones.

Fuente: https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fes.wikipedia.org%2Fwiki%2FElectr%2 5C3%25B3nica&psig=AOvVaw0uA_UCkJHt07rshjqLNN3S&ust=1613594678800000&source=i mages&cd=vfe&ved=2ahUKEwiNnrPeou_uAhXUeDABHYfYDe4Qr4kDegUIARDrAQ

1.3 Definición de corriente eléctrica, voltaje, resistencia electrónica, ley de ohm Por Diego André Morán Jiménez

Corriente Eléctrica Llamamos corriente eléctrica a aquella magnitud física que nos indica la cantidad de electricidad que recorre un conductor,

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durante una unidad de tiempo determinada. El mencionado flujo de intensidad eléctrica, de acuerdo a lo establecido por el Sistema Internacional de Unidades, se mide en lo que se denomina amperios.

Fuente: https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.flaticon.es%2Ficonopremium%2Fcorriente-

Por caso, la corriente eléctrica es la consecuencia del movimiento que presentan los electrones que se hayan dispuestos en el interior del material. Por este movimiento de cargas que provoca, es habitual que la corriente eléctrica desencadene lo que se conoce como campo magnético.

Existe un instrumento de uso muy extendido a partir del cual se puede efectuar la medición de una corriente eléctrica y es el galvanómetro. El mismo genera una deformación en cuanto a la rotación de la aguja cuando detecta la presencia de la corriente eléctrica en su bobina.

Cuando el galvanómetro se halla calibrado en amperios se lo conoce como amperímetro, o sea, que se trata de un galvanómetro tradicional pero que se presenta calibrado en la unidad de intensidad de corriente eléctrica de amperio.

El amperio, simbolizado a partir de la letra mayúscula A, es la unidad de intensidad de la corriente eléctrica constante. Se decidió denominar a la misma de ese modo en homenaje al físico francés, André-Marie Ampere, por sus notables aportes en esta materia.

Cabe destacarse que además nos podremos encontrar con otros dos tipos de corriente, la corriente alterna y la corriente continua. La primera se caracteriza por ser una corriente eléctrica en la que tanto la magnitud como la dirección oscilarán de modo cíclico, y a propósito

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resulta ser la más conocida para nosotros porque es la manera en la cual la electricidad entra en nuestras casas o trabajos.

Y por su lado, la corriente continua es el tipo de corriente eléctrica que no modificará su sentido, aún con el paso del tiempo, y fluye siempre en la misma dirección.

Voltaje El voltaje es la magnitud que da cuenta de la diferencia en el potencial eléctrico entre dos puntos determinados. También llamado diferencia de potencial eléctrico o tensión eléctrica, es el trabajo por unidad de carga eléctrica que ejerce sobre una partícula un campo eléctrico, para lograr moverla entre dos puntos determinados.

Fuente: https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.variacionesdevoltaje.com%2Fblog%2Faltovoltaje&psig=AOvVaw06ztK9g73Kr9ytRPHkUax&ust=1613594864771000&source=images&cd=vfe&ved=2ahUKEwiUi4q3o_uAhVGV1kKHRPVClgQr4kDegUIARCxAg

Cuando se unen dos puntos que presentan diferencia de potencial eléctrico con un material conductor, se producirá un flujo de electrones, lo que se conoce como corriente eléctrica, que llevará parte de la carga desde el punto de mayor al de menor potencial.

Cuando se habla del voltaje de un solo punto, se lo refiere en comparación con cualquier otro cuerpo con el que entre en contacto y cuyo potencial se asume igual a cero.

Para entender el voltaje se emplea a menudo una metáfora hidráulica (con agua). Imaginemos un recorrido circular de tuberías por las que circula el agua (equivalente en este caso al flujo de electrones). Las tuberías amplias serán materiales conductores, las estrechas serán aislantes o resistencias. Este recorrido estará movilizado por una bomba hidráulica (que, para el ejemplo, equivale a la fuente de voltaje) empujando el agua

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en base a una diferencia de presión respecto a otro punto de la tubería.

Esta diferencia de presión es equivalente a la tensión eléctrica.

Tipos de Voltaje •

Voltaje inducido. Se llama así a la fuerza electromotriz o voltaje inducido necesario para generar energía eléctrica dentro de un circuito, es decir, para generar una diferencia de potencial. En un circuito abierto dicha fuerza puede mantener la tensión eléctrica entre dos puntos, en un circuito cerrado, generará un flujo de corriente.

•

Voltaje alterno. Se representa por las letras VA, con valores positivos y negativos en un eje cartesiano, dado que se considera una onda sinusoidal. Es el voltaje más usual en las tomas de corriente porque es el más fácil de generar y transportar. Como su nombre lo indica, es un voltaje con valores alternos, no constante en el tiempo y su frecuencia dependerá del país o de la región específica

•

Voltaje de corriente directa. Es usual en motores y baterías, y se obtiene de la transformación de la corriente alterna en corriente más o menos continua, con pequeñas crestas, mediante fusibles y transformadores.

Resistencia eléctrica La resistencia eléctrica es la fuerza que rechaza

o se opone a los electrones que se desplazan en algún material.

La resistencia eléctrica es importante en la electricidad, ya que ayuda a limitar y controlar el voltaje y la corriente eléctrica en un sistema. Se utilizan resistores para regular la resistencia eléctrica en un sistema. Por ejemplo, para conectar una lámpara LED de 3 voltios en una ranura de USB de 5 voltios, se debe usar una resistencia de -2 voltios para que la luz no se queme.

Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=aBwTRKG24ZA

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La resistencia eléctrica se mide en Ohm (Ω). Una de las propiedades físicas de los materiales es su resistencia física a la electricidad. Según su resistencia se dividen en dos tipos: •

Aislantes: son materiales con gran resistencia eléctrica como lo son, por ejemplo, el plástico y la cerámica.

•

Conductores: permiten el libre flujo de los electrones debido a su baja resistencia eléctrica. Los metales, en general, son grandes conductores.

La resistencia eléctrica varía dependiendo de otras características

físicas del producto como: •

El grosor: mientras más grueso el conductor menor es la resistencia.

•

La largura: mientras más largo, mayor es la resistencia.

•

La conductividad: mientras menor es la resistividad, mayor será la conductividad.

•

La temperatura: a mayor temperatura, mayor será la resistencia.

Ley de Ohm George Ohm descubrió al principio del siglo XIX

que la corriente a través de un metal era directamente proporcional al voltaje o diferencia de potencial eléctrico por el metal. El descubrimiento de Ohm condujo a la idea de la resistencia en los circuitos.

La ley de Ohm expresada en forma de ecuación es V=RI, donde V es el potencial eléctrico en voltios, I es la corriente en amperios y R es la resistencia en ohm. El triángulo de Ohm, donde se observan las relaciones entre voltaje, corriente y resistencia.

Para entender la ley de Ohm, necesitamos aclarar los conceptos de carga, corriente y voltaje.

1.2 Conceptos claves de la ley de Ohm 1.2.1 Carga La fuente de todas las cargas eléctricas reside en la estructura atómica. La carga de un electrón es la unidad básica de la carga. La medida para la carga es el coulomb (C) en honor al físico francés Charles Agustín de Coulomb. La carga de un electrón es igual a 1,60 x10-19 C. Esto significa que una carga de 1 C es igual a la carga de 6,25x1018 electrones.

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1.2.2 Conductores Aquellas sustancias por donde las cargas se mueven fácilmente se llaman conductores. Los metales son excelentes conductores debido a la descolocación o movimiento de sus electrones en su estructura cristalina atómica.

Por ejemplo, el cobre, que es usado comúnmente en cables y otros dispositivos eléctricos, contiene once electrones de valencia. Su estructura cristalina consta de doce átomos de cobre unidos a través de sus electrones descolocados. Estos electrones pueden ser considerados como un mar de electrones con la capacidad de migrar por el metal.

Fuente: https://tallerelectronica.com/2015/03/07/la-ley-de-ohm-con-ejemplos-practicos/

1.4

Características de la Electricidad

Por: Lester Mota Según

Wikipemia.com

Es

el

conjunto

de

fenómenos

físicos

relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. Es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: transporte, climatización, iluminación y computación.

La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas: •

Carga eléctrica: una propiedad de algunas partículas subatómicas, que

determina

su interacción

electromagnética.

La

materia

eléctricamente cargada produce y es influida por los campos electromagnéticos.

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•

Corriente eléctrica: el flujo de electrones que circula por un conductor en un determinado momento. Se mide en amperios.

•

Campo eléctrico: un tipo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica, incluso cuando no se está moviendo. El campo eléctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Además, las cargas en movimiento producen campos magnéticos.

•

Potencial eléctrico: es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para atraer una carga positiva unitaria que desde el punto de referencia hasta el punto considerado, va en contra de la fuerza eléctrica y a velocidad constante.

•

Magnetismo: la corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica.

Imagen: Imtrumentos que se usaba para la electricidad Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Amber_hg.jpg

Según concepto.com La resistividad es una magnitud inversa a la conductividad, aludiendo al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos, dando una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor.

Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura.

1.2.3 Origen de la electricidad Según concepto.com La electricidad ha estado presente en el mundo desde siempre. El hombre primitivo pudo percibirla mediante fenómenos visibles como los relámpagos, o experimentarla a través de

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peces eléctricos como los Tronadores del río Nilo, descritos por los antiguos egipcios.

La electricidad estática que surge, por ejemplo al frotar una barra de ámbar con lana o piel fue descubierta por los antiguos griegos alrededor del año 600 a. C. Los primeros experimentos serios con electricidad tuvieron lugar alrededor del siglo XVII. El campo creció con los estudios y aportes de Cavendish, Du Fray, van Musschenbroek y Watson durante el siglo XVIII, y durante el siglo XIX se desarrolló una teoría unificadora de la electricidad y el magnetismo: las ecuaciones de Maxwell en 1865.

La generación de electricidad como actividad industrial empezó casi en el siglo XX, luego de que Morse demostrara en 1833 cómo la electricidad podía revolucionar el campo de las comunicaciones a distancia, y de que se comprobara la posibilidad de generar luz mediante un tendido eléctrico, reemplazando el de gas.

Finalmente las investigaciones de Tesla y Edison impulsaron la electricidad como un requerimiento básico de la innovación científica y tecnológica en el marco de la Segunda Revolución Industrial.

Fuente: https://concepto.de/wp-content/uploads/2018/10/electricidad1e1539808206708.jpg

Según Concepto.com Las propiedades eléctricas de los materiales conocidos dependen de la configuración de los electrones de sus átomos.

El grafeno, la plata y el cobre son hasta la fecha los más potentes conductores de energía eléctrica disponibles, mientras que otros materiales como el vidrio, la lucita o la mica son grandes aislantes.

Según Concepto.com Si bien la electricidad se conoce desde tiempos antiguos, sobre todo a partir del descubrimiento del ámbar, material susceptible de ser cargado eléctricamente, su estudio formal

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inició en los siglos XVII y XVIII, y apenas a finales del XIX se la pudo aprovechar industrial y domésticamente.

Importancia de la electricidad Según Concepto.com La electricidad es una fuente versátil y transformadora, capaz de aprovecharse de distintos modos: •

Generar luz. Las lámparas y bombillas permiten aprovechar el flujo eléctrico en el vacío para irradiar luz, iluminando distintos ambientes y extendiendo la vida diurna más allá de la caída del sol.

•

Generar calor. El efecto Joule describe cómo el paso de los electrones por un conductor genera energía calórica, que puede ser aprovechada mediante resistencias para calefaccionar, soldar o incluso cocinar.

•

Generar movimiento. Diversos tipos de aparatos son activados mediante electricidad para generar movimiento, como los motores y rotores, que convierten la energía eléctrica en mecánica. Por otro lado, la energía eléctrica se puede almacenar, por ejemplo, mediante pilas o baterías, y ser utilizada cuando se lo requiera para generar movimiento, por ejemplo.

•

Transmitir datos. Mediante sistemas electrónicos, circuitos eléctricos o redes de cableado, la electricidad permite activar componentes de diversa naturaleza a lo largo de distancias enormes.

Fuente: https://concepto.de/electricidad-2/#ixzz6mfG6HIhk

Fuente https://concepto.de/wp-content/uploads/2018/10/electricidad2e1539808442543.jpg

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•

Características de la electricidad Según concepto.com La electricidad consiste en la transmisión

de electrones de la última capa de los átomos (la más lejana) a la de un átomo siguiente, fluyendo a lo largo de la materia conductora y alterando en el camino ciertas propiedades de la misma.

Por otro lado, la electricidad es acumulable, para lo cual se inventaron las pilas o baterías acumuladores, capaces de absorber corriente eléctrica y almacenarla en su contenido químico, para ser recuperada posteriormente.

1.2.4 1.5

Clasificación de Circuitos Eléctricos

Por: Lester Mota Según tutareaescolar.com Se conoce como circuito eléctrico, al

conjunto de elementos que se conectan entre sí sea con o sin la misma salida o entrada, por donde suele circular los electrones, o sea, es un conducto de corriente eléctrica, que le da paso solo si el circuito es cerrado

Partes de un circuito eléctrico •

Generador: se encarga de producir y mantener la corriente eléctrica. Puede emplear pilas y baterías para producir corriente continua; y alternadores para generar corriente alterna.

•

Receptor: se encargan de transformar la corriente eléctrica en otro tipo de energía. Ejemplo: los bombillos transforman la electricidad en luz.

•

Conductor: es la parte por donde pasa la corriente de un elemento a otro. Estos son elaborados de aluminio o de cobre, y son excelentes transmitiendo la electricidad.

•

Interruptor: es un elemento de mando de control con el cual se logra interrumpir el paso de la corriente eléctrica.

•

Fusible: elemento que ofrece protección a los usuarios cuando la corriente eléctrica presenta una gran irregularidad.

Según tutareaescolar.com El circuito eléctrico se presenta

como un conjunto de elementos eléctricos como condensadores, inductancias, resistencias, electrónicos y fuentes, que se conectan uno a los

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otros eléctricamente, con el fin de producir, transportar y cambiar señales eléctricas

Fuente

https://www.tutareaescolar.com/tipos_de_circuitos_electricos.html#ixzz6mf Kgpm6e Según areatecnologia.com Los circuitos eléctricos son muy importantes ya que con eso es lo que se usa para darle potencia a los objetos eléctricos y en todo tipo de aparatos electrónicos se usa este tipo de circuitos La corriente eléctrica es un movimiento de electrones, por lo tanto, cualquier circuito debe permitir el paso de los electrones por los elementos que lo compone

1.5.1 Circuito en Serie Según tutareaescolar.com Se refiere al circuito donde dos o una serie de elementos se predisponen donde la salida de uno llega a ser la entrada del otro. En cada uno de los elementos que le componen se llega a presentan la misma corriente eléctrica circulando por ellos.

En estos la intensidad de corriente eléctrica que pasa por ellos es la misma y es igual a la corriente total de todo el circuito, lo cual llega a ser el resultado de la suma de todas las resistencias de los receptores, que es expresado con la fórmula: Rt= R1 + R2.

A través de la formula Ct = V1 + V2, se puede obtener la tensión total, donde V es la tensión de cada receptor. Estos receptores funcionan en conjunto, por lo tanto al desconectar uno, todos dejarán de funcionar.

Según concepto.com Si lo explicamos con una metáfora hidráulica, tendremos dos o más depósitos de agua dispuestos de manera tal que la tubería de salida de uno es la de entrada del siguiente, y así sucesivamente.

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Los circuitos en serie suministran a los terminales la misma cantidad de corriente en la misma idéntica intensidad, y provee al circuito de una resistencia equivalente igual a la suma de las resistencias de cada terminal conectado, pero siempre más alta que la mayor de ellas; esto significa que a medida que añadimos terminales, la resistencia incrementa (en vez de disminuir, como en los circuitos en paralelo).

Los circuitos en serie son útiles porque permiten la suma del voltaje, sobre todo en lo referido a generadores; esto es, permiten acumular la potencia de la red. Por eso ciertos aparatos emplean un número determinado de baterías para alimentarse: porque sólo así pueden alcanzar el voltaje requerido. Caso contrario requeriríamos una sola pila más potente y costosa.

Imagen: Ejemplo de circuito en serie Fuente: https://concepto.de/wp-content/uploads/2018/09/circuito-paralelo-1e1536062476142.jpg

• Ejemplo de circuito en serie Según fisimat.com En el siguiente circuito, a) Calcule la resistencia total del circuito en serie, b) la corriente de la fuente c) Determine los voltajes V1, V2, y V3, d) calcule la potencia disipada por R1, R2 y R3, e) Determine la potencia entregada por la fuente y determine el resultado con el Inciso c)

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Lo primero que debemos observar en ese circuito es que tenemos solamente tres resistencias eléctricas de 2, 1 y 5 ohms, a su vez tenemos una fuente de tensión “voltaje” de 20 Volts, y por ella pasa una intensidad de corriente la cual no sabemos y tenemos que calcular.

Inciso a) – Resistencias total del circuito.

Para poder calcular la tenemos que sumar, sumar las resistencias porque éstas se encuentran en serie, entonces:

Esto significa que la Resistencia total equivale a 8 Ohms, y con ello resolvemos el inciso a).

Simplemente sumamos las resistencias que hay dentro.

Inciso b) – Corriente de la fuente Para poder encontrar la corriente de la fuente, tenemos que relacionar las variables de tensión y resistencias equivalentes (la total), así que aplicamos la Ley del Ohm para poder resolver este inciso.

Como nuestra tensión “voltaje” de la fuente es de 20 V, y la R equivalente es de 8 ohms, entonces;

Por lo que a través del circuito tenemos una corriente de 2.5 Amperes, a su vez sabemos que por regla tenemos 2.5 Amperes en cada resistencia, o sea en la de 2, 1 y 5 ohms.

Inciso c) – Voltajes en V1, V2 y V3 Ahora para el cálculo del voltaje o tensión en cada resistencia es muy fácil, simplemente aplicaremos la fórmula de la Ley del Ohm, pero despejando a “V” en función de sus otras dos variables, quedando de la siguiente forma.

Aplicamos en cada resistencia.

Listo, con esto obtenemos el voltaje que hay en cada resistencia, ahora algo muy importante.

Sumemos todos los voltajes obtenidos.

La suma individual de la tensión en cada resistencia es igual a la fuente principal.

Inciso d) – Potencia disipada por cada resistencia

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Para realizar el cálculo debido a la potencia disipada de cada resistencia, aplicamos la fórmula que se vio en el tema de Potencia Eléctrica ya que lo hayas comprendido es momento de calcular las potencias individuales.

La suma individual de las potencias nos da lo siguiente:

Un total de 50 Watts en la suma de cada una de las potencias.

Inciso e) – Potencia total de la fuente.

Si observamos la potencia total es igual a la suma de las potencias individuales, por lo que podemos decir que en un circuito de resistencias en serie es posible calcular la potencia total a través del paso anterior. Y listo, problema resuelto.

1.5.2 Circuito en Paralelo Según tutareaescolar.com En este tipo de circuito todos los elementos que le forman se ubican en una posición, donde todos tienen la misma entrada y la misma salida. En estos tanto las entradas como las salidas están unidas por cada lado.

En este la tensión total del circuito es la misma que las tensiones de los receptores, lo cual se expresa con la siguiente fórmula: Vt= V1= V2.

La intensidad total del circuito es la suma de la intensidad que pasa por cada receptor, donde: It = I1 +I2. Para conocer la resistencia total de un circuito se parte de la fórmula 1/Rt= 1/R1 + 1/R2, que al despejarla resulta: Rt= 1(1/R1+1/R2) En este tipo de circuito no importa si se retira un receptor, ya que la corriente eléctrica seguirá su curso normal.

Según concepto.com El circuito en paralelo es el modelo empleado en la red eléctrica de todas las viviendas, para que todas las cargas tengan el mismo voltaje. Si lo entendemos usando la metáfora de una tubería de agua, tendríamos dos depósitos de líquido que se llenan simultáneamente desde una entrada común, y se vacían del mismo modo por un desagüe compartido.

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Este tipo de circuitos permiten reparar alguna conexión o dispositivo sin que se vean afectados los demás, y además mantiene entre todos los dispositivos la misma exacta tensión, a pesar de que mientras más dispositivos sean más corriente deberá generar la fuente eléctrica.

Además, la resistencia obtenida de esta manera es menor que la sumatoria de las resistencias del circuito completo: mientras más receptores, menor resistencia.

La gran ventaja de los circuitos en paralelo es esa: la independencia de cada estación de la red, cuya posible falla no alteraría en absoluto la diferencia de potencial que hay en los extremos del circuito. Esta es su principal diferencia de uso con los circuitos en serie.

Imagen: Ejemplo de circuito en paralelo Fuente: https://concepto.de/wp-content/uploads/2018/09/circuito-paralelo2e1536056778918.jpg

• Ejemplo de circuito en Paralelo Según fisimat.com. En el siguiente circuito determine la resistencia tota

Imagen: Ejemplo de circuito en paralelo

Para poder solucionar este problema, es realmente muy sencillo, porque observamos de primera instancia que las tres resistencias están completamente en paralelo, para ello aplicamos la fórmula de sumar resistencias en paralelo.

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Si dispone de una calculadora como la CASIO fx-82MS o cualquier otro modelo.

Basta con colocar lo siguiente:

Y con eso obtenemos la resistencia total equivalente de la reducción.

1.5.3 Circuito en Mixto Según mielectronicafacil.com Existen dos formas básicas de conectar componentes eléctricos en un circuito: se pueden conectar mediante conexiones en serie o mediante conexiones en paralelo. Una tercera forma de circuito implica el uso dual de conexiones en serie y en paralelo; dichos circuitos se denominan circuito mixto o circuito combinado Un circuito mixto es una combinación de varios elementos conectados tanto en serie como en paralelo. Sus propiedades y características son una combinación de ambos tipos de conexión.

Los dos tipos de conexión presentes en los circuitos mixtos son la conexión en serie y la conexión en paralelo.

En 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.

Imagen: Ejemplo de circuito mixto Fuente: https://mielectronicafacil.com/wp-content/uploads/2019/09/Funcionamientocircuito-mixto.png

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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.

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 Los circuitos mixtos son más complejos ya que en la combinación de en serie y paralelo la mayoría de circuitos en los aparatos electrónicos los usan, a pesar de que al principio parezca un circuito muy complejo y difícil de analizar, no hay que temer ya que abarca estos circuitos en lo que respecta los cálculos matemáticos.

• Ejemplo de circuito Mixco

Imagen: Ejemplo de circuito mixto Fuente: https://www.areatecnologia.com/electricidad/imagenes/como-resolver-circuitos-

mixtos.jpg

Según areatecnologia.com Reducimos a una sola la rama de 3 resistencias en paralelo mediante la fórmula de resistencias en paralelo que ya deberías saber.

A su equivalente la llamamos R123.

Ahora nos queda un circuito con R123 en serie con R4 de 2 ohmios.

Las sumamos y ya tenemos la resistencia total del circuito o también llamada equivalente, que en este caso es de 3,2 ohmios.

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1.6 Unidades de Medida Por: Lester Mota

Según Wikipedia.com Las mediciones eléctricas son los métodos, dispositivos y cálculos usados para medir cantidades eléctricas.

La medición de cantidades eléctricas puede hacerse al medir parámetros eléctricos de un sistema. Usando transductores, propiedades físicas como la temperatura, presión, flujo, fuerza, y muchas otras pueden convertirse en señales eléctricas, que pueden ser convenientemente registradas y medidas.

En laboratorios de alta precisión, se realizan mediciones de cantidades eléctricas para determinar propiedades físicas fundamentales como la carga de un electrón o la velocidad de la luz, así como la definición de las unidades para las mediciones eléctricas, con precisión de algunas partes por millón. Diariamente se requieren mediciones eléctricas menos precisas en el sector industrial. Las mediciones eléctricas son una rama de la metrología.

• Culombio (C, unidad de carga eléctrica) Según Wikipedia.com 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) en honor a Charles-Augustin de Coulomb, primero que midió directamente la fuerza entre cargas eléctricas.

• Voltio (V, unidad de potencial eléctrico y fuerza electromotriz) Según Wikipedia.com 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) Según Wikipedia.com 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

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produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 amperio, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor.

• Siemens (S, unidad de conductancia eléctrica) Según Wikipedia.com 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) Según Wikipedia.com 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.

• Tesla (T, unidad de densidad de flujo magnético e inductividad magnética) Según Wikipedia.com 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) Según Wikipedia.com 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) 1.2.5 Según Wikipedia.com 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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Instrumentos de Medida Según Wikipedia.com

Se denominan instrumentos de mediciones

eléctricas a todos los dispositivos que se utilizan para medir las magnitudes eléctricas y asegurar así el buen funcionamiento de las instalaciones y máquinas eléctricas. La mayoría son aparatos portátiles de mano y se utilizan para el montaje; hay otros instrumentos que son conversores de medida y otros métodos de ayuda a la medición, el análisis y la revisión. La obtención de datos cobra cada vez más importancia en el ámbito industrial, profesional y privado. Se demandan, sobre todo, instrumentos de medida prácticos, que operen de un modo rápido y preciso y que ofrezcan resultados durante la medición.

• Galvanómetro Según Wikipedia.com Los galvanómetros son aparatos que se emplean para indicar el paso de corriente eléctrica por un circuito y para la medida precisa de su intensidad. Suelen estar basados en los efectos magnéticos o térmicos causados por el paso de la corriente.

En un galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que se encuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente que tratamos de medir y que crea un campo magnético que, dependiendo del sentido de la misma, produce una atracción o repulsión del imán proporcional a la intensidad de dicha corriente.

En el caso de los galvanómetros térmicos, lo que se pone de manifiesto es el alargamiento producido al calentarse, por el Efecto Joule, al paso de la corriente, un hilo muy fino arrollado a un cilindro solidario con la aguja indicadora.

Imagen: Ejemplo de Galvanómetro Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tongtester.jpg

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• Osciloscopio Según Wikipedia.com Se denomina osciloscopio a un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo, que permite visualizar fenómenos transitorios así como formas de ondas en circuitos eléctricos y electrónicos y mediante su análisis se puede diagnosticar con facilidad cuáles son los problemas del funcionamiento de un determinado circuito. Es uno de los instrumentos de medida y verificación eléctrica más versátiles que existen y se utiliza en una gran cantidad de aplicaciones técnicas. Un osciloscopio puede medir un gran número de fenómenos, si va provisto del transductor adecuado.

Según Wikipedia.com El osciloscopio presenta los valores de las señales eléctricas en forma de puntos clave 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 Z" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza. El funcionamiento del osciloscopio está basado en la posibilidad de desviar un haz de electrones por medio de la creación de campos eléctricos y magnéticos. Las dimensiones de la pantalla del TRC están actualmente normalizadas en la mayoría de instrumentos, a 10 cm en el eje horizontal (X) por 8 cm en el eje vertical (Y).

Imagen: Ejemplo de Oscilloscope Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tektronix_465_Oscilloscope.jpg

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1.7 Deducción de las ecuaciones de la ley de ohm Por DIEGO ORDOÑEZ

En su formulación más sencilla, esta ley afirma que la intensidad de la corriente (I) que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional

a

la

diferencia

de

potencial

(V)

y,

paralelamente,

inversamente proporcional a la resistencia (R). Como podemos saber, el voltaje y la resistencia afectan la intensidad de corriente en un circuito, y que el voltaje cae a través de una resistencia. Las relaciones básicas de la intensidad de la corriente, voltaje y resistencia son las siguientes mencionadas: •

La intensidad de corriente de un circuito aumenta cuando se aumenta el voltaje sin variar la resistencia.

•

La intensidad de corriente de un circuito disminuye cuando se aumenta la resistencia sin variar el voltaje.

Estas dos relaciones constituyen la Ley de Ohm, que es la ley

más básica de los circuitos eléctricos y que suele enunciarse de la siguiente manera:

FUENTE: https://www.logicbus.com.mx/imagenes/articulo/Resistencia1.jpg

La intensidad de corriente de un circuito varía en forma directamente proporcional a la variación del voltaje e inversamente proporcional a la variación de la resistencia.

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FORMULA DE LA LEY DE OMH Si en un circuito pasa cierta cantidad de corriente, este paso se debe a que cierta fuerza electromotriz, o voltaje, o tensión, la obliga a hacerlo, y que la intensidad de la corriente está limitada por la resistencia del circuito. En efecto, la cantidad de corriente depende de la magnitud de tensión eléctrica, o voltaje, y de la cantidad de resistencia.

Una de las maneras más comunes de expresar La Ley de Ohm es que la intensidad de corriente que pasa por un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia. Dándole en forma matemáticamente a esta relación verbal, es la siguiente:

FUENTE: https://www.logicbus.com.mx/imagenes/articulo/ohm1.jpg

La Ley de Ohm también puede expresarse de otras maneras:

Fórmula de la Intensidad Se explica mediante V = I*R V= tensión eléctrica entre dos puntos (volt). I = intensidad eléctrica que recorre los dos puntos (ampere). R= resistencia eléctrica entre los dos puntos (ohm).

FUENTE: https://www.logicbus.com.mx/imagenes/articulo/FORMULA1.jpg

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Fórmula de Voltaje Esto le permitirá hallar el voltaje conociendo la intensidad de corriente y la resistencia. Si se conoce el voltaje y la intensidad de la corriente, se podrá calcular entonces la resistencia aplicando simplemente la siguiente forma de la Ley de ohm:

FUENTE: https://www.logicbus.com.mx/imagenes/articulo/ohm.jpg

FORMULA DE LA RESISTENCIA Si conoces la corriente total y el voltaje del circuito completo, puedes calcular la resistencia total utilizando la Ley de Ohm: R = V

FUENTE: https://www.wikihow.com/images/thumb/6/64/Calculate_Total_Resistance_in_Circuits_Ste p_8_Version_2-ES.png/728px-Calculate_Total_Resistance_in_Circuits_Step_8_Version_2ES.png

1.8 Deducción de las ecuaciones de la ley de potencia Por DIEGO ORDOÑEZ Normalmente se analiza la Ley de Ohm como una relación entre el voltaje, la corriente y el valor de una resistencia / resistor. Una forma más completa de expresar la Ley de Ohm es incluyendo la fórmula de potencia eléctrica.

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Si se utiliza la conocida fórmula de potencia (con unidad de watts o vatios): P = V x I, (potencia = voltaje x corriente) y sus variantes: V = P/I e I = P/V Las nuevas ecuaciones permiten obtener los valores de potencia, voltaje, corriente y resistencia, con solo dos de las cuatro variables.

Solo es necesario escoger una de las cuatro incógnitas que aparecen en el círculo central y se observan 3 diferentes fórmulas que permiten obtenerla

FUENTE: https://unicrom.com/wp-content/uploads/Circulo_ley_ohm.gif

•

Despejando para P (potencia en watts o vatios) se obtiene: P = V2 / R, P = I2 x R, P = V x I

•

Despejando para I (corriente en amperios) se obtiene: I = V / R, I = P / V, I = (P / R)1/2

•

Despejando para R (resistencia en ohmios) se obtiene: R = V / I, R = V2 / P, R = P / I2

•

Despejando para V (voltaje en voltios) se obtiene: V = (P x R)1/2, V = P / I, V = I x R

Problema: uso de la Ley de Ohm y la potencia eléctrica Encontrar la potencia disipada en la resistencia R = 6 ohmios conectada a la batería de 12 voltios.

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FUENTE: https://unicrom.com/wp-content/uploads/circuito-ley-de-ohm.png

Resolviendo el problema con la fórmula de potencia: P = I2 x R. La corriente eléctrica que fluye por el circuito es: I = 12 voltios/6 ohms = 2 amperios. Se puede obtener la potencia disipada en calor en la resistencia usando la fórmula: P = I2 x R = 22x6 = 24 watts.

Resolviendo el problema con la fórmula de potencia: P = V x I Se obtiene la corriente de la misma manera que en el punto 1 y se obtiene la potencia disipada en la resistencia usando la fórmula: P = VxI = 12 x 2 = 24 watts Resolviendo el problema con la fórmula de potencia: P= V2/R. De la misma manera, se puede obtener la potencia disipada en la resistencia usando la fórmula: P = V2/R = 122 / 6 = 24 watts. Usando esta fórmula, no es necesario encontrar la corriente que circula por el circuito.

Ley de Watt entre la ley de potencia La Ley de Watt hace referencia a la potencia eléctrica de un componente electrónico o un aparato y se define como la potencia consumida por la carga es directamente proporcional al voltaje suministrado y a la corriente que circula por este. La unidad de la potencia es el Watt. El símbolo para representar la potencia es “P”.

Para encontrar la potencia eléctrica (P) podemos emplear las siguientes formulas Conociendo el voltaje y corriente: P=VxI

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Conociendo la resistencia eléctrica y corriente: P = R x I2 Conociendo el voltaje y la resistencia eléctrica:

En las anteriores fórmulas únicamente se sustituyeron las incógnitas correspondientes empleando la fórmula de la ley de Ohm. Si la potencia eléctrica es positiva (+P) quiere decir que el componente electrónico está consumiendo energía. Si la potencia eléctrica es negativa (-P) quiere decir que el componente electrónico produce o genera energía

TRIÁNGULO DE LA LEY DE WATT El triángulo de la ley de watt permite obtener las ecuaciones dependiendo de la variable a encontrar, es una forma visual y fácil de interpretar.

FUENTE: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/teoria/ley-de-watt/

La unidad de la potencia es el Watt, y es el producto del voltaje del circuito por el amperaje: P = VI V = P/I I = P/V

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FUENTE: https://www.ejemplode.com/images/uploads/fisica/ley-de-watt1.jpg

Ejemplos de la Ley de Watt Ejemplo 1: Calcular la potencia de un motor eléctrico que tiene una alimentación de 120 Volts y una corriente de 3.5 Amperes.

La potencia consumida es de 420 Watts

Ejemplo 2: Calcular el voltaje que recibe un circuito que consume 4 W, con una corriente de 150 mA.

El voltaje del circuito es de 26.66 V. Ejemplo 3: Calcular el amperaje que circula por un foco de 75 W, con un voltaje de 120 V, y su consumo durante 15 minutos.

Calculamos el amperaje:

La corriente del circuito del foco es de 0.625 A

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Ahora calculamos el consumo:

El consumo del foco es de 18.75 W/h, igual a 0.01875 kW/h.

FUENTE: https://4.bp.blogspot.com/5u0eyPSqwi4/WsBrDeQ7cGI/AAAAAAAAA38/xAxePrwEOQQ6T1noR68jrHtAiJ6LJvbKACLcB GAs/s1600/portada%2Bpara%2Bla%2Bley.jpg

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Capítulo II 2.1 Normas de seguridad industrial Por: Francisco Diego Javier Pérez Jocón

Según lifeder: Las normas de seguridad industrial son esenciales para crear un ambiente laboral seguro para los trabajadores y para su bienestar físico y mental. Esto se logra estructurando una normativa dentro de las instalaciones de cumplimiento obligatorio, que está diseñada para la prevención de accidentes en el área de trabajo.

1- Protección personal para los trabajadores A los trabajadores se les debe proveer de todos los instrumentos que le aseguren su bienestar. Entre estos se incluye un uniforme que cumpla con las especificaciones para su uso.

Además, debe estar en un espacio de trabajo que conozca con seguridad. Así sabrá como desplazarse en casos de emergencias.

Equipo de Protección Personal (EPP) Fuente:https://www.lifeder.com/wp-content/uploads/2017/12/8-uniform.jpg

2- Señales y avisos de seguridad e higiene Las instalaciones de trabajo deben estar bien señalizadas. De esta manera todos los individuos sabrán moverse en el espacio en caso de imprevistos, ya sea para buscar ayuda o salir con urgencia.

También deben explicar con claridad las normativas de vestimenta e interacción en el espacio.

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Señales y avisos de seguridad e higiene Fuente: https://i.pinimg.com/originals/c4/28/69/c42869c118567b952212946fe90fba47.png

3- Prevención y protección para incendios Toda instalación debe tener por obligación un sistema contra incendios. Este atiende dos puntos básicos. El primero es que el espacio esté protegido en la medida de lo posible para evitar un incendio. El segundo es que debe estar equipado con herramientas para controlar un incendio.

Prevención y protección para incendios Fuente: https://www.lifeder.com/wp-content/uploads/2017/12/8-fire-300x266.jpg

4- Dispositivos de protección y sistemas de seguridad Toda instalación industrial debe tener un plan para casos de emergencias. Incluso cada plan debe adaptarse al tipo de emergencias.

Deben tener rutas de escape y herramientas de contención de peligro. Además, sus trabajadores deben estar preparados para enfrentar tales situaciones.

Dispositivos de protección y sistemas de seguridad Fuente: https://www.domodesk.com/images/content/2/cajasproteccion.jpg

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5- Dispositivos de seguridad en maquinarias y equipos Los trabajadores deben estar entrenados y capacitados para su uso adecuado, de esta forma se evitan accidentes que pueden ser fatales.

Dispositivos de seguridad en maquinarias y equipos https://www.infoplc.net/media/k2/items/cache/fe6cc669a15dbbc1909dc b69da12eda0_XL.jpg

6- Personal de seguridad y proteccón Algunas empresas, al trabajar con productos que pueden ser peligrosos o son propensos a ser robados por su valor, requieren de la protección de miembros de seguridad capacitados ante posibles hurtos o manipulaciones que causen un daño mayor en la empresa o incluso sociedad.

Personal de seguridad y protección https://image.freepik.com/vector-gratis/persona-su-equipo-proteccionpersonal-e-iconos-seguridad-industrial_20187-364.jpg

7- Normativas y protocolos de seguridad Al igual que puede ocurrir con las normas de tráfico, en ciertos trabajos es necesario tener algunas prevenciones y normas que eviten un daño causado por poca concentración o un mal protocolo de actuación.

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Normativas y protocolos de seguridad https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0e/Prevencio nderiesgoslaborales.jpg/1200px-Prevencionderiesgoslaborales.jpg

8- Materiales y personal de primeros auxilios Siempre hay posibilidades de accidentes en ambientes laborales con riesgos, aun cuando los sistemas de prevención sean perfectos.

Las industrias también deben estar preparadas para estos casos, equipadas con primeros auxilios y herramientas para salvaguardar el bienestar de los trabajadores.

Materiales y personal de primeros auxilios https://cdn.botiquin.org/wp-content/uploads/2010/06/kit-botiquinbasico.jpg

Tipos de protección que usan los trabajadores Tipos de EPP que pueden utilizarse Para los ojos Peligros Salpicaduras, polvo, proyecciones, gases y vapores, y radiaciones procedentes de productos químicos o metales Opciones Lentes protectores, gafas protectoras, mascarillas faciales, caretas de protección y viseras.

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Protección para los ojos Fuente: https://image.slidesharecdn.com/proteccinparalosojosymanos130814073206-phpapp01/95/proteccin-para-los-ojos-y-manos-13638.jpg?cb=1376465608

Para la cabeza y el cuello Peligros Impacto de objetos que caen o salen proyectados, riesgo de sufrir un golpe en la cabeza, de que el pelo se enrede en la máquina, de recibir gotas o salpicaduras de productos químicos, el clima o la temperatura.

Opciones Cascos de seguridad profesionales, gorras antigolpes, redecillas para el pelo y cascos de bombero.

Protección Para la cabeza y el cuello Fuente: https://image.slidesharecdn.com/eppcaraycuello-130815114159phpapp01/95/epp-cara-y-cuello-2-638.jpg?cb=1376566973

Para los oídos Peligros Ruido: Una combinación del nivel del sonido y de la duración de la exposición, los sonidos muy altos son un peligro, aunque su duración sea corta.

Opciones Tapones para los oídos, orejeras y auriculares semi-insertos.

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Protección Para los oídos Fuente: http://www.dotamoseguridad.com/Sitio/images/productos/Proteccion%20 auditiva.png

Para las manos y los brazos Peligros Abrasiones, temperaturas extremas, cortes y pinchazos, impactos, productos químicos, descargas eléctricas, radiaciones, agentes biológicos e inmersión prolongada en agua.

Opciones Guantes, guantes con puño protector, guantes largos y fundas que cubran todo el brazo o parte.

Protección Para las manos y los brazos fuente: http://solucionesdps.com/wp-content/uploads/2018/05/R67888.jpg

Para los pies y las piernas Peligros La humedad, el calor y el frío, las descargas electroestáticas, los resbalones, los cortes y los pinchazos, la caída de objetos, las cargas pesadas, la proyección de residuos de metales y la salpicadura de productos químicos, los vehículos.

Opciones Calzado de seguridad con punteras protectoras y resistentes a las penetraciones, botas de goma de media suela y calzado específico (por ejemplo, botas de fundición y botas protectoras para trabajar con motosierras).

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Protección Para los pies y las piernas fuente: https://image.slidesharecdn.com/equipodeproteccionpersonalpies131126205930-phpapp02/95/equipo-de-proteccionpersonal-pies-9638.jpg?cb=1385499665

Para los pulmones Peligros La humedad, el calor y el frío, las descargas electroestáticas, los resbalones, los cortes y los pinchazos, la caída de objetos, las cargas pesadas, la proyección de residuos de metales y la salpicadura de productos químicos, los vehículos.

Opciones Calzado de seguridad con punteras protectoras y resistentes a las penetraciones, botas de goma de media suela y calzado específico (por ejemplo, botas de fundición y botas protectoras para trabajar con motosierras).

Protección industrial Para los pulmones Fuente: https://img.interempresas.net/fotos/1717912.jpeg

Para el cuerpo Peligros Altas temperaturas, proyección de partículas de metal o salpicaduras de productos químicos, pulverización de fugas de presión o pistolas pulverizadoras, impactos o penetraciones, y desgaste o enganche de las prendas de vestir.

Opciones

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Monos de trabajo convencionales o desechables, batas, delantales y ropa de protección química.

Protección para el cuerpo Fuente: https://toledosteeven1a.files.wordpress.com/2014/07/facebook1.jpg

Equipos de emergencia Una selección minuciosa, un mantenimiento adecuado y una formación regular y práctica de los operadores, son necesarios para un buen uso de los equipos de emergencia, en particular, los aparatos respiratorios por evacuación de aire comprimido, los respiradores y las cuerdas y arneses de seguridad.

2.1.1 Normas de seguridad sobre el uso de herramientas.

Medidas de prevención Según construmatica: 1.

No se llevarán las llaves y destornilladores sueltos en el bolsillo, sino en fundas adecuadas y sujetas al cinturón.

2.

No sujetar con la mano la pieza en la que se va a atornillar.

3.

No se emplearán cuchillos o medios improvisados para sacar o introducir tornillos.

4.

Las llaves se utilizarán limpias y sin grasa.

5.

No utilizar las llaves para martillear, remachar o como palanca.

6.

No empujar nunca una llave, sino tirar de ella.

7.

Emplear la llave adecuada a cada tuerca, no introduciendo nunca cuñas para ajustarla.

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Manejo de herramientas punzantes Causas de los riesgos: 1.

Cabezas de cinceles y punteros floreados con rebabas.

2.

Inadecuada fijación al astil o mango de la herramienta.

3.

Material de calidad deficiente.

4.

Uso prolongado sin adecuado mantenimiento.

5.

Maltrato de la herramienta.

6.

Utilización inadecuada por negligencia o comodidad.

7.

Desconocimiento o imprudencia de operario.

8.

Medidas de protección

9.

Para el uso de llaves y destornilladores utilizar guantes de tacto.

10.

Para romper, golpear y arrancar rebabas de mecanizado, utilizar gafas anti impactos.

Medidas de prevención 1.

En cinceles y punteros comprobar las cabezas antes de comenzar a trabajar y desechar aquellos que presenten rebabas, rajas o fisuras.

2.

se lanzarán las herramientas, sino que se entregarán en la mano.

3.

Para un buen funcionamiento, deberán estar bien afiladas y sin rebabas.

4.

No cincelar, taladrar, marcar, etc. nunca hacia uno mismo ni hacia otras personas. Deberá hacerse hacia afuera y procurando que nadie esté en la dirección del cincel.

5.

No se emplearán nunca los cinceles y punteros para aflojar tuercas.

6.

El vástago será lo suficientemente largo como para poder cogerlo cómodamente con la mano o bien utilizar un soporte para sujetar la herramienta.

7.

No mover la broca, el cincel, etc. hacia los lados para así agrandar un agujero, ya que puede partirse y proyectar esquirlas.

Herramientas punzantes

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Fuente: https://i.ytimg.com/vi/AX4NJaJTqMY/maxresdefault.jpg

Manejo de herramientas de percusión Causas de los riesgos: 1.

Mangos inseguros, rajados o ásperos.

2.

Rebabas en aristas de cabeza.

3.

Uso inadecuado de la herramienta.

4.

Medidas de prevención

5.

Rechazar toda maceta o martillo con el mango defectuoso.

6.

No tratar de arreglar un mango rajado.

7.

El martillo se usará exclusivamente para golpear, y siempre con la cabeza.

8.

Las aristas de la cabeza han de ser ligeramente romas.

9.

Medidas de protección

10.

Empleo de prendas de protección adecuadas, especialmente gafas de seguridad o pantallas faciales de rejilla metálica o policarbonato.

11.

Las pantallas faciales serán preceptivas si en las inmediaciones se encuentran otros operarios trabajando.

Herramientas de percusión Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/82/Hand_tools.jpg

2.1.2 Normas de seguridad sobre instalaciones Eléctricas Según forodeseguridad: Los riesgos representados por la electricidad son de diversos tipos. Entre ellos merecen citarse: a) La descarga a través de ser humano. b) La producción de un incendio o explosión

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El peligro de una descarga de electricidad a través de ser humano Si el individuo no aislado toca uno de los polos de un conductor la electricidad de descargará a tierra a través de su cuerpo. En cambio, si el contacto de realiza simultáneamente con los dos polos del conductor, el cuerpo del individuo servirá para cerrar el circuito.

La magnitud del daño producido por una descarga eléctrica depende de la intensidad de la corriente (amperaje), de la duración de la misma y de la trayectoria recorrida en el cuerpo del sujeto.

Dado que en el momento de la descarga eléctrica el individuo pasa a formar parte del circuito hay que tener en cuenta otros factores tales como su mayor o menor conductividad, por ejemplo, el estado de humedad de la piel influye, ya que si ésta está mojada disminuye su resistencia al pasaje de la corriente, es decir que el sujeto se vuelve mejor conductor.

El peligro de muerte es mayor cuando la corriente eléctrica atraviesa órganos vitales en su paso por el individuo: corazón (fibrilación), pulmones, sistema nervioso (paro respiratorio).

El peligro de una descarga de electricidad a través de ser humano Fuente: https://thumbs.dreamstime.com/z/descarga-el%C3%A9ctrica27426576.jpg

El peligro de producción de un incendio o explosión Se ha visto que uno de los fenómenos que acompaña el pasaje de corriente a través de un conductor es la producción de calor (efecto Joule), que es mayor cuanto más grande sea la resistencia del conductor.

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Si este fenómeno se produce en instalaciones eléctricas de gran resistencia y tamaño se lleva al aumento de la temperatura en un área, lo que es particularmente peligroso si estén en la misma materiales fácilmente inflamables. Otro peligro es la producción de chispas entre dos conductores.

El peligro de producción de un incendio o explosión Fuente: https://www.assiteca.it/wp-content/uploads/2017/01/incendiocaso.jpg

Medidas de Seguridad en instalaciones eléctricas Al realizar una instalación eléctrica deben tenerse en cuenta los dos peligros principales enunciados: descarga eléctrica e incendio o explosión. Afortunadamente en los últimos años han aparecido nuevos materiales y dispositivos que han perfeccionado los sistemas de seguridad.

- Los equipos e instalaciones eléctricas deben construirse e instalarse evitando los contactos con fuentes de tensión y previendo la producción de incendio. Al seleccionar los materiales que se emplearán hay que tener en cuenta las tensiones a que estarán sometidos.

- El control de estas operaciones, así como la puesta en funcionamiento de estos equipos, debe estar a cargo de personal con experiencia y conocimientos. Especialmente cuando se trate de instalaciones de alta tensión eléctrica es necesario impedir que accidentalmente alguna persona o material tome contacto con los mismos. Esto puede lograrse ya sea cercando el lugar peligroso o instalando en lugares elevados o en locales separados a los cuales sólo tengan acceso ciertas personas. Debe ponerse atención a este peligro cuando se realicen trabajos de reparación, pintura, etc.

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- Al instalar los equipos eléctricos debe dejarse lugar suficiente alrededor de los mismos como para permitir no sólo el trabajo adecuado sino también el acceso a todas las partes del equipo para su reparación, regulación o limpieza.

- Los lugares donde existan equipos de alta tensión no deben usarse como pasaje habitual del personal.

- Los conductores se señalarán adecuadamente, de manera que sea fácil seguir su recorrido. Deben fijarse a las paredes firmemente y cuando vayan dentro de canales, caños, etc., tendrán, a intervalos regulares, lugares de acceso a los mismos.

- Los conductores estarán aislados mediante caucho, amianto, cambray, etc. en el caso de que no puedan aislarse completamente, por ejemplo: cables de troles, los conductores deben protegerse para impedir contactos accidentales.

- Es preferible que el conductor se ubique dentro de canales, caños, etc. para impedir su deterioro.

- Es necesario que los fusibles estén también resguardados. Esto puede hacerse de varias formas, por ejemplo: encerrándolos o permitiendo el acceso a las cajas sólo al personal autorizado.

- Cuando los fusibles funcionen con alto voltaje es conveniente que estén colocados dentro de un receptáculo o sobre un tablero de distribución y sean desconectables mediante un conmutador. Estos conmutadores podrán accionarse desde un lugar seguro, teniendo un letrero que indique claramente cuando de conectan o desconectan los fusiles.

- Los conmutadores deben instalarse de manera tal que impidan su manipulación accidental.

- Los tableros de distribución se utilizan para controlar individualmente los motores. Para evitar accidentes conviene que estén blindados, encerrados los elementos conectados a fuentes de alta tensión eléctrica para evitar el acceso de

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personas no autorizadas. El piso alrededor de los mismos debe estar aislado y aquellos elementos conectados a fuentes de alta tensión deben tener pantallas aislantes que permitan su reparación o regulación sin tocarlos.

- Los circuitos de cada uno de los elementos del tablero deben ser fácilmente individualizables y de fácil acceso. Es conveniente poner a tierra las manivelas.

- Para realizar reparaciones debe cortarse el pasaje de electricidad.

- Los motores eléctricos deben aislarse y protegerse, evitando que los trabajadores puedan entrar en contacto con ellos por descuido. Cuando funcionen en lugares con exceso de humedad, vapores corrosivos, etc., deben protegerse con resguardos adecuados.

- Si bien es preferible no utilizar lámparas eléctricas portátiles, cuando no sea posible reemplazarlas por sistemas eléctricos fijos se las proveerá de portalámparas aislados con cables y enchufes en perfectas condiciones y los mismos deberán ser revisados periódicamente.

- Los aparatos para soldadura y corte mediante arco eléctrico deben aislarse adecuadamente, colocando los armazones de los mismos conectados a tierra. Las ranuras para ventilación no deben dejar un espacio tal que permita la introducción de objetos que puedan hacer contacto con los elementos a tensión.

Seguridad en instalaciones eléctricas Fuente: https://siesa.com.ar/wp-content/uploads/2015/05/riesgoelectrico783x303.jpg

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2.2 Materiales Eléctricos Por: Francisco Diego Javier Pérez Jocón

Según prodimic: Los materiales eléctricos más utilizados y sus características

Tomacorriente: Esta pieza eléctrica se encarga de establecer una conexión segura con un enchufe (macho) para completar una función; es llamada también hembra y se aplica de forma externa o empotrada. Este tipo de piezas o material se puede mezclar fácilmente con la decoración del lugar donde se instale ya que muchas de sus presentaciones cuentan con un diseño estético; consta de 2 trozos metálicos como mínimo que complementan la conexión con el enchufe y permiten la circulación de corriente.

Tomacorriente Fuente: https://laelectronica.com.gt/image/cache/catalog/Productos/Conexion es/tomacorriente-1200x1200.jpg

Interruptor: Este dispositivo se encarga de interrumpir el curso de la corriente, su presentación básica consiste en 2 contactos de un metal inoxidable y el ejecutante, estos contactos pasan de estar separados (la corriente no pasa) y el ejecutante o switch al ser presionado hacia una de sus posiciones une con presión a los contactos para que la corriente circule. Existen diseños que se acoplan a la decoración del lugar, así como también, aplicaciones dimeables para ajustar la intensidad de luz e incluso existen aplicaciones tecnológicas para controlarlo de manera remota.

Interruptor

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Fuente: https://ae01.alicdn.com/kf/H3863c393018d4f9a9604260eab05fe642.jpg_q5 0.jpg

Bombilla: Se trata de un dispositivo de producción que se encarga de producir luz por medio del calentamiento de los filamentos de metal hasta llevarlos a color blanco por medio del paso de corriente. También existen bombillas ahorradoras y bombillas led que son la tecnología que más beneficios trae cuando de calidad y durabilidad se trata.

Bombilla Fuente: https://images-na.ssl-imagesamazon.com/images/I/51EgACuIT9L._AC_SX522_.jpg

Sócate: Este material se fabrica en cerámica, plástico u otros materiales no conductores y es la base de instalación para la bombilla.

Sócate Fuente: https://static.educalingo.com/img/es/minis_800/s/socate.jpg

Conductor o Cable eléctrico: Es el encargado de conducir la corriente eléctrica y se fabrica usualmente en cobre o aluminio, ofreciendo el cobre una mejor calidad respecto a ventajas mecánicas y eléctricas. Y es precisamente dependiendo de los requerimientos eléctricos y mecánicos de la instalación que se elegirá que tipo de cable usar, para ello, este material que se considera la base de toda instalación, viene en diferentes presentaciones que ofrecen mayor o menor capacidad de transformación de energía, resistencia al desgaste y flexibilidad.

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Conductor o Cable eléctrico Fuente: https://www.areatecnologia.com/electricidad/imagenes/cablesconductores.jpg

Balastro Electrónico: Es un dispositivo que limita el flujo de corriente evitando los picos que puedan afectar a las lámparas y bombillas, se conoce también como balasto y es quien regula la corriente a un valor determinado dependiendo de cada tipo de lámpara; lo que nos indica que es el encargado de proporcionar tensión de arranque y el comportamiento permanente de una lámpara.

Balastro Electrónico Fuente: https://cr.epaenlinea.com/pub/media/version20200605/catalog/product/ cache/a83b746ef25730b9cb1cc414bac0f04a/1/6/1662000_12.jpg

Breaker: Es un dispositivo esencial para cualquier instalación que se haga con cables o conductores ya que, si existen picos de electricidad que puedan dañar u ocasionar lesiones, es el breaker quien interrumpe el flujo de energía mientras se solventa el problema, además de ser quien activa también el paso de la misma. Sin este dispositivo el uso cotidiano de la electricidad sería peligroso ya que no tendríamos como controlar el paso general de corriente eléctrica que llega hasta nuestro hogar o empresa.

Breaker Fuente: https://www.aireslg.com/wpcontent/uploads/2018/07/breakercostarica.jpg

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2.2.1 Conductores Según gemsaid: Los conductores eléctricos pueden ser definidos como materiales con poca resistencia al paso de la electricidad, debido a esta característica son capaces de transmitir la energía recibida a través de ellos.

Si bien es cierto que la energía circula fácilmente por estos conductores, estos también deben poseer la capacidad de impedir el paso de la electricidad, ser flexibles y resistentes para su utilización.

Mientras que los aislantes no son útiles para la transferencia de carga, tienen un papel crucial en experimentos electrostáticos y manifestaciones. Los objetos conductores son a menudo montados sobre objetos aislantes. Esta disposición de un conductor en la parte superior de un aislante evita que la carga sea transferida desde el objeto conductor con su entorno evitando así accidentes como los cortocircuitos o que nos electrocutemos, nos permite entonces manipular un objeto conductor, pero sin tocarlo.

Tipos de conductores eléctricos Cobre: es el conductor eléctrico más utilizado por su bajo costo, posee una alta conductividad y funciona para cualquier instalación de uso doméstico e industrial. Es altamente maleable y se puede encontrar mayormente en cableados y componentes eléctricos.

Cobre Fuente: https://concepto.de/wp-content/uploads/2018/10/cobre2e1539900947758.jpg

Plata: es el mejor conductor de electricidad, sin embargo, posee un alto costo por lo que su uso industrial y doméstico es reducido en comparación con otros conductores metálicos. Es utilizado en fusibles para cortocircuitos, instrumentos eléctricos en medicina e interruptores de bajas densidades.

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Plata Fuente: https://mineriaenlinea.com/wpcontent/uploads/2019/05/plata.jpg

Oro: posee una alta resistencia eléctrica, aunque es un poco menor al cobre, es inalterable por el aire, el calor, la humedad y la mayoría de los agentes químicos. Se utiliza en conectores eléctricos y bornes de baterías.

Oro Fuente: https://www.mascontainer.com/wpcontent/uploads/2020/07/Onza-de-Oro.jpg

Aluminio: está más indicado para el uso de líneas aéreas, representa un 63% de conductividad con respecto al cobre.

Aluminio Fuente: https://www.mecanizadossinc.com/wp-content/uploads/bfi_thumb/Elaluminio-y-sus-aleaciones-se-mecanizanokmap31yv7alwjjdqio8w02dqlbam15b9mkrhtovbo.jpg

Grafito: posee una conducción baja, por lo que es considerado un semiconductor. Se utiliza para la fabricación de electrodos.

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Grafito Fuente: https://geologiaweb.com/wp-content/uploads/2020/04/grafito.jpg

Soluciones salinas: poseen una conducción de clase iónica. Esto significa que las sustancias deben atravesar una disociación total o parcial, para dar lugar a la formación de iones positivos o negativos, los cuales se encargan de portar las cargas. Un ejemplo de aplicación serían las plantas eléctricas con agua de mar.

Soluciones salinas Fuente: https://image.slidesharecdn.com/presentacion02sepsoluciones160919041051/95/soluciones-1-638.jpg?cb=1474258270

Partes de los Conductores Eléctricos Los conductores eléctricos, ya sean hilos o cables, están formados por 3 partes: - Alma conductora: fabricado de cobre y por donde circula la corriente eléctrica.

Alma conductora Fuente: https://www.areatecnologia.com/electricidad/imagenes/partesconductores.jpg

- Aislante: material por el que no puede pasar la corriente eléctrica y que envuelve al alma conductora para que la corriente no salga fuera de la misma. Normalmente suele ser de un material polímero, es decir de plástico. Los más usados son el Policloruro de Vinilo (PVC), el Caucho Etileno-Propileno (EPR) y el Polietileno Reticulado (XLPE).

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Aislante Fuente: https://www.ejemplos.co/wp-content/uploads/2015/12/fibra-vidrioaislante-electrico.jpg

- Cubierta protectora: sirve para proteger mecánicamente al cable o hilo. Protege al alma y al aislante de daños físicos y/o químicos como el calor, la lluvia, el frío, raspaduras, golpes, etc. Se suelen construir de nailon, aunque no todos los conductores tienen está cubierta, a veces el propio aislante hace las veces de aislante y cubierta protectora.

Cubierta protectora Fuente https://www.steren.com.gt/media/catalog/product/cache/b69086f136192bea7 a4d681a8eaf533d/image/15721cafd/cubierta-protectora-para-conector-rj45gris.jpg

2.2.2 Conductividad Según definicion.de/conductividad/: Conductividad es la propiedad de aquello que es conductivo (es decir, que tiene la facultad de conducir). Se trata de una propiedad física que disponen aquellos objetos capaces de transmitir la electricidad o el calor.

La conductividad eléctrica, por lo tanto, es la capacidad de los cuerpos que permiten el paso de la corriente a través de sí mismos.

Esta propiedad natural está vinculada a la facilidad con la que los electrones pueden atravesarlos y resulta inversa a la resistividad.

Es importante diferenciar entre la conductividad y la conductancia (la aptitud de un cuerpo para conducir la corriente entre distintos puntos). La conductancia es la propiedad de la resistencia.

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La conductividad eléctrica Fuente: https://www.experimentoscientificos.es/wpcontent/uploads/2018/02/descarga-1.jpg

En los líquidos la conductividad está vinculada a la existencia de sales en etapa de solución ya que, con su disociación, se producen iones negativos y positivos que pueden trasladar la energía eléctrica cuando el líquido es sometido a un campo eléctrico. Dichos conductores iónicos reciben el nombre de electrolitos.

Conductividad liquida Fuente: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/v61HkXxmryvUv7ztlwSn68RLK7QW kkOI8RqwVeluGbuYsvmcyNrME6KIEBmhlz_mAUSIAKtSd2J8Qi5ye8CX3cGt1WnntNhWPhuY5 mQzbqjhLN57aDNl0eoZMUwP1TR3Q

En el caso de los sólidos, los materiales con capacidad de conductividad son los que tienen bandas de valencia que se superponen con la conducción y crean una nube de electrones libres que generan la corriente al estar sometidos al campo eléctrico.

Conductividad solida Fuente: https://0901.static.prezi.com/preview/v2/4y6bg5sgwftdslazod7i7vkdt36jc3s achvcdoaizecfr3dnitcq_3_0.png

La conductividad térmica, por último, es la propiedad de los cuerpos capaces de conducir el calor. El proceso implica la transferencia de la energía cinética de molécula a molécula. La propiedad inversa a la conductividad térmica recibe el nombre resistencia térmica (la capacidad de un material para generar oposición al transporte del calor).

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La conductividad térmica Fuente: https://concepto.de/wpcontent/uploads/2018/10/conductividad-termica1-e1538513547344.jpg

A la hora de ensamblar un ordenador o de reemplazar alguno de sus componentes, uno de los elementos más ignorados e incomprendidos es la llamada pasta, silicona o grasa térmica, entre otros nombres que suele recibir en el mercado. Se trata de un material que ayuda a aumentar el nivel de conductividad térmica que tiene lugar entre dos o más superficies que, por distintas razones, no logren unirse por completo.

Una de las causas de la falta de contacto puede ser la irregularidad de alguna de las partes.

2.2.3 Aislantes (malos conductores) Según definicion.de/aislante/: Un aislante eléctrico 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. La característica fundamental que distingue a los materiales aislantes es su alta resistividad comparada con los semiconductores y conductores.

El aislante eléctrico: Es el material que se utiliza para recubrir algún elemento de una instalación eléctrica. Como el aislante no es conductor de la electricidad (ya que no permite el paso de la corriente), se usa para impedir que la corriente salga del circuito o que entren en contacto las distintas partes conductoras. De esta manera se refuerza la seguridad de la instalación. La cinta aislante que se emplea para recubrir los cables es uno de los aislantes eléctricos más populares.

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El aislante eléctrico Fuente: https://electromundo.pro/wp-content/uploads/2020/02/portada3.jpg

El aislante térmico: En cambio, se caracteriza por su elevada resistencia térmica, lo que dificulta que el calor entre o salga de un sistema. En dos medios diferentes, el calor suele propagarse y la temperatura tiende a igualarse. Lo que hace el aislante térmico es imposibilitar u obstaculizar dicho proceso.

aislante térmico fuente: https://yumbolon.com/wp-content/uploads/2020/03/Aislantetermico.jpg

Otro tipo de aislante es el aislante acústico, cuya función es impedir que el sonido entre o salga de un medio. El material, por lo tanto, se usa para reflejar o absorber la energía, según el caso. Es habitual que se utilicen aislantes acústicos en los estudios de radio (para impedir que ingresen ruidos del exterior y se filtren en los micrófonos) o en las discotecas (para que el elevado sonido de la música no moleste a los vecinos).

Aislante acústico Fuente: https://www.europeanacustica.com/images/acustica/Aislamientoacustic o/en-materiales-acusticos-mas-importantes.jpg

2.2.4 Resistividad Según acmax.mx: La resistividad eléctrica hace referencia a un punto en específico del material. Así que lo que se busca definir es la

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densidad de corriente en el material resistivo causado por el campo eléctrico en el punto. Así que todos los materiales cuentan con una resistividad característica a temperatura ambiente. También, para facilitar las mediciones, se consideran materiales isotrópicos, es decir, tienen las mismas propiedades eléctricas en cualquier dirección.

Resistividad Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/32/Resistividad_electrica.png

2.2.5 Tabla AWG Según comunidadelectronicos: En muchos sitios de la Internet y también en libros y manuales, especialmente de origen norteamericano, es común encontrar la medida o calibre de los conductores eléctricos, ya sean cables (flexibles) o alambres (conductores rígidos) indicados con la referencia AWG (American Wire Gauge). La escala de medidas o calibres AWG para conductores eléctricos fue creada en 1857 por la compañía J.R. Brown & Sharpe y se adoptó como el estándar en EEUU y algunos países de Latinoamérica. Esta tabla de conversión les permitirá saber el diámetro y superficie o área de sección del conductor, conociendo el número AWG.

Tabla AWG Fuente: https://www.electricasas.com/wp-content/uploads/2019/11/awga-mm2-tabla-de-conversion.jpg

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2.3 – Resistencias Por Sámuel Jhoshua Pineda Pérez Las resistencias son componentes electrónicos que impiden de forma parcial el flujo de corriente en un circuito, así mismo evita que la corriente Vcc haga contacto con la GND para que no exista una especie de corto circuito.

Según https://es.wikipedia.org/wiki/Resistor.

En otros casos,

como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando el efecto Joule. Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente.

Según https://definicion.de/resistencia-electrica/. Es importante tener en cuenta que todos los materiales ejercen una cierta resistencia al paso de la corriente eléctrica. Esto quiere decir que la totalidad de las sustancias se oponen, con mayor o menor éxito, a la circulación de la corriente.

Como todo componente electrónico las resistencias poseen un símbolo esquemático, pero este puede variar según la región en donde se represente, pero la resistencia solo posee dos símbolos distintos oficialmente, uno perteneciente a Norteamérica que consiste en una línea quebrada con terminales rectas y el más reciente que consiste en un rectángulo que mayormente es utilizado en Europa y Asia.

Símbolo europeo Símbolo norteamericano

Según https://electromundo.pro/ La unidad o resistor es el Ohm, Ω y los valores de resistores se pueden ver en términos de Ohms – Ω, miles de Ohms o kilohms – kΩ y millones de Ohms, megohms, MΩ.

Según https://electromundo.pro/ Los resistores eléctricos se miden en ohmios. Un ohmio es la resistencia que ocurre cuando una corriente de un amperio pasa a través de un resistor con una caída de un voltio a través de sus terminales. La corriente es proporcional al voltaje a través de los extremos del terminal. Esta relación está representada por la ley de Ohm. Fórmula con la ley de ohm: R = V / I

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Según la ley de Ohm: la resistencia es el resultado de dividir la corriente al voltaje(R=V/I), el voltaje es el producto de la resistencia y la corriente(V=R*I), y el resultado de la división del voltaje y la resistencia es la corriente (I=V/R), a estás tres ecuaciones son agrupadas para una mejor comprensión en el Triángulo de la ley de ohm.

Triangulo de ohm

Anterior mente mencionaba que las resistencias impiden de forma parcial el flujo de corriente en un circuito, y evita que Vcc haga contacto con GND, pero también las resistencias se emplean para generar calor como en el caso de planchas, cautines, secadoras o tostadoras; y según https://electromundo.pro/ los circuitos de coincidencia y carga, la ganancia de control y las constantes de tiempo fijo también son un propósito y/o función de las resistencias.

Si hablamos de resistencias, debemos de mencionar su composición, y esta puede variar según sea el uso que se le quiera dar.

También depende si se quiere una resistencia para SMD (Surface Mounted Device/Montaje superficial) o THT (Through Hole Technology/Agujeros pasantes o de inserción) porque así sea para cada una de las tecnologías empleadas cambia la composición y la estructura de misma Los materiales con los que componen algunas resistencias son: •

Película de carbono

•

película de óxido de metal

•

película metálica

•

Bobinado

2.3.1 Tipos de resistencias Las resistencias pueden ser fijas, variables o lineales según sea el caso, las fijas mantienen su resistencia eléctrica sin variar, las resistencias variables, como su nombre lo dice pueden variar su resistividad por distintas razones, ya sea temperatura, iluminación, tensión, presión, humedad o se pueden modificar manualmente, estas últimas son más conocidos como potenciómetros.

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Según https://curiosidades.top/. Existen varios tipos de resistencias, entre estas: Resistencias de composición de carbono, termistores, resistencias de alambre enrollado, resistencias de película de metal, potenciómetros, varistores y fotoceldas.

2.3.2 Resistencias Variables.

Como se mencionó con anterioridad, las resistencias variables son aquellas que cambian su resistividad debido a diferentes factores ya sea intervención humana o intervención ocasional.

Las resistencias cuyo valor óhmico ajustamos nosotros son: 1) Potenciómetros: Estos pueden ser lineales o radiales constan de tres terminales y un controlador de resistividad, la cual se puede desplazar o girar dependiendo del diseño del potenciómetro para la modificación del ohmeaje.

2) Trimmers: Según https://www.enerxia.net/portal. Su finalidad y forma de operar es la misma que la de los potenciómetros, con una excepción: Suelen ser más pequeños y carecen del mando para accionarlos. Para ajustarlos se usa una herramienta que recuerda a un destornillador. Van montados en el interior de los equipos y el usuario no tiene acceso a ellos desde el exterior. Esto quiere decir que un trimmer regula un asunto que escapa a la competencia del usuario, estando más bien dedicados a un técnico o personal cualificado.

3) Reostato:

Según

http://tutorialesdeelectronicabasica.blogspot.com. Los reóstatos son un dispositivo de dos o tres terminales que se utiliza para el propósito de limitación actual de forma manual. Los reóstatos también se conocen como resistencias roscadas o resistencias de alambre variable . Para hacer un reóstato, enrollan la resistencia de nicromo alrededor de un núcleo de cerámica y luego se ensamblan en una carcasa protectora. Una banda de metal se envuelve alrededor del elemento de resistencia y se puede usar como

un

potenciómetro

o

reóstatos.

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Imagen de un reóstato y su forma esquemática

Las resistencias cuyo valor óhmico no ajustamos nosotros son: 1) Termistores: Una de sus formas es parecida a un condensador cerámico. Según https://es.wikipedia.org/wiki/Termistor. Es un tipo de resistencia cuyo valor varía en función de la temperatura de una forma más acusada que una resistencia común. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. Este componente se usa frecuentemente como sensor de temperatura o protector de

circuitos

contra

excesos

de

corriente.

Existen dos tipos de termistores, estos son NTC y PTC y reaccionan de manera distinta a la temperatura, según su composición.

Según

https://www.digikey.com.mx/es/blog/basics-of-ntc-and-

ptc-thermistors. Un NTC, o coeficiente de temperatura negativo, el valor de la resistencia del termistor disminuye a medida que la temperatura aumenta y un PTC, o coeficiente de temperatura positivo, el valor de la resistencia del termistor aumenta a medida que

la

temperatura

se

eleva.

2) Varistor: El varistor cambia su resistencia dependiendo del voltaje y

según

https://www.areatecnologia.com/electronica/varistor.html.

También se suele llamar por su abreviatura VDR (Voltaje Dependent Resistor). El tipo más común de varistor es el de óxido metálico llamado MOV el cual contiene una masa cerámica de granos de óxido de zinc, en una matriz de otros óxidos metálicos (como pequeñas cantidades de bismuto, cobalto, manganeso) intercalados entre dos placas de metal (los electrodos).

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3) Fotocelda: Sus nombres más comunes son Fotoresistor o LDR (LightDependent

Resistor,

resistor

dependiente

de

la

luz)

Según https://es.wikipedia.org/wiki/Fotorresistor. Un Fotoresistor o fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia se modifica, (normalmente disminuye) con el aumento de intensidad de luz incidente.

Puede también ser llamado fotoconductor,

célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz. Su cuerpo está formado por una célula fotorreceptora y dos terminales.

Esquematico de una fotocelda

Según http://robots-argentina.com.ar/ . Los LDR se fabrican con un cristal semiconductor fotosensible como el sulfuro de cadmio (CdS). Estas celdas son sensibles a un rango amplio de frecuencias lumínicas, desde la luz infrarroja, pasando por la luz visible, y hasta la ultravioleta. Las fotorresistencias elaboradas con sulfato de cadmio son extremadamente sensibles al rango de radiaciones luminosas que son visibles en el espectro del ser humano. Las fotorresistencias

elaboradas

con

sulfato

de

plomo

son

especialmente sensibles a las radiaciones infrarrojas.

Las células de sulfuro del cadmio se basan en la capacidad del cadmio de variar su resistencia según la cantidad de luz que incide en la célula. Cuanta más luz incide, más baja es la resistencia.

Según

https://como-funciona.co.

Las

fotorresistencias

están

conformadas por un semiconductor de alta resistencia, esta resistencia varía entre 1MΩ, cuando hay mucha oscuridad y 100Ω con altas intensidades de luz y el tiempo de respuesta es de una décima de segundo cuando varia la intensidad lumínica.

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2.3.3 Resistencias Fijas.

Las resistencias fijas, ya mencionadas con anterioridad son las que no cambian su valor de ohmeaje a menos que se dañen.

Según https://electromundo.pro/tipos-de-resistencias-fijas/. Existen seis tipos de resistencias fijas, las cuales se utilizan en distintas situaciones:

Fuente: https://www.areatecnologia.com/electricidad/resistenciaelectrica.html

2.3.4 Resistencias Lineales Las resistencias lineales o axiales se definen por su forma de conexión en el circuito, por ejemplo, si hablamos de las resistencias lineales encontrada en el documento podemos mencionar a las resistencias de película de carbón, de bobina, película metálica, reóstatos algunos termistores, y los potenciómetros.

2.3.5 Código de colores Es una manera de codificar valores y para poder descifrar este código debemos de memorizarnos lo que representa cada uno de los colores, es utilizado para codificar el ohmeaje de las resistencias en su mayoría lineales, en la siguiente tabla se muestra el valor de cada color, así mismo como cada posición de las barras de la resistencia ya que pueden significar otro valor, la primera y segunda banda solo representa un número, la tercera banda representa el número de veces que se multiplicará por diez los números anteriores y la cuarta banda que indica la tolerancia de la resistencia.

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Color de la banda

Valor de la Valor de la Coeficiente 1°cifra 2°cifra Multiplicador Tolerancia de significativa significativa temperatura

Negro

0

0

1

-

-

Café

1

1

10

±1%

100ppm/°C

Rojo

2

2

100

±2%

50ppm/°C

Naranja

3

3

1 000

-

15ppm/°C

Amarillo

4

4

10 000

±4%

25ppm/°C

Verde

5

5

100 000

±0,5%

20ppm/°C

Azul

6

6

1 000 000

±0,25%

10ppm/°C

Morado

7

7

10 000 000

±0,1%

5ppm/°C

Gris

8

8

100 000 000

±0.05%

1ppm/°C

Blanco

9

9

1 000 000 000

-

-

Dorado

-

-

0,1

±5%

-

Plateado

-

-

0,01

±10%

-

Ninguno

-

-

±20%

-

-

Tabla extraída de https://es.wikipedia.org/wiki/ 2.3.6 Factor de tolerancia Podemos definir que el valor de tolerancia en una resistencia es como el margen de error de la misma, es decir que porcentaje del valor que muestra la resistencia puede variar ya sea mayor o menor al valor ya dicho.

Según https://www.ecured.cu/. Valores típicos de tolerancia son 5%, 10% y 20%, pero también hay de 0.1%, 0.25%, 0.5%, 1%, 2%, 3% y 4% y la representación de la tolerancia en un resistor se puede ver en el código de colores de las resistencias.

Extraído de https://brainly.lat/tarea si una resistencia indica que tiene una tolerancia del 10% esto significa que su valor real puede ser el valor de la resistencia ± 10%.

Ejemplo: para una resistencia de 100Ω y tolerancia de 10% Valor máximo = (1+0,10) ×100Ω = 1,10.100Ω = 110Ω Valor mínimo = (1-0,10) ×100Ω =0,90.100Ω = 90Ω 2.3.7 Técnicas de lectura

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Bueno al hablar de técnicas de lectura nos referimos a la lectura que se debe de realizar para saber descifrar la codificación de las resistencias y así poder saber el valor de ohmeaje.

Según

https://es.wikipedia.org/wiki/Resistor.

En

una

resistencia

tenemos generalmente cuatro líneas de colores, aunque podemos encontrar algunas que contenga cinco líneas (4 de colores y 1 que indica tolerancia). Vamos a tomar como ejemplo la más general, las de cuatro líneas. Con la banda correspondiente a la tolerancia a la derecha, leemos las bandas restantes de izquierda a derecha, como sigue: ▪

La primera línea representa el dígito de las decenas.

▪

La segunda línea representa el dígito de las unidades.

▪

La tercera línea representa la potencia de 10 por la cual se multiplica el número.

Por ejemplo, si tenemos una resistencia con la primera banda verde (5), la segunda es amarillo (4) y la tercera es rojo (2); entonces tenemos 54 * 102 que es igual a 5,400 Ohms o 5.4 Kilohms.

Según https://es.wikipedia.org/wiki/Resistor. A los resistores cuando se encuentran en circuitos con tecnología de montaje de superficie se les imprimen valores numéricos en un código similar al usado en los resistores axiales. Los resistores de tolerancia estándar en estos tipos de montajes son marcados con un código de tres dígitos, en el cual los primeros dos dígitos representan los primeros dos dígitos significativos y el tercer dígito representa una potencia de diez.

1ª Cifra = 1º número

En este ejemplo la resistencia tiene un valor de:

2ª Cifra = 2º número

1.200 ohmios = 1,2 kΩ

3ª Cifra = Multiplicador 1ª Cifra = 1º número La "R" indica coma decimal 3ª Cifra = 2º número La "R" indica coma decimal ("0,") 2ª Cifra = 2º número 3ª Cifra = 3º número

En este ejemplo la resistencia tiene un valor de: 1,6 ohmios En este ejemplo la resistencia tiene un valor de: 0,22 ohmios

Tabla extraída de https://es.wikipedia.org/wiki/

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2.4. – Conectores Por Sámuel Jhoshua Pineda Pérez Los conectores eléctricos o electrónicos nos facilitan y ayudan a unir un circuito con otro sin necesidad de soldaduras en los cables o ensambles en los mismos.

Existe una gran diversidad de conectores y los que más conocemos son las espigas o enchufe y tomacorrientes, los conectores de los audífonos (plug/jack) y también los conectores USB. Pero la cantidad de conectores existentes es bastante amplia, mencionamos a los conectores de audio, video y corriente; los cuales hay en distintos tamaños y se utilizan en diferentes aplicaciones.

Conector Plug/Jack 2.4.1 Conectores de Corriente Según

https://sites.google.com/site/puertosyconectoresmery/.

Son

utilizados para permitir la alimentación eléctrica al dispositivo que está conectado y 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.

Según https://es.wikipedia.org/wiki. Un enchufe es un conector de corriente formado por dos elementos: clavija y tomacorriente, que se conectan uno al otro para establecer una conexión que permita el paso de la corriente eléctrica. Este mecanismo forma un circuito eléctrico al encajar el conector móvil situado en el extremo del cable de un dispositivo con la base fijada en un equipo o, en una pared de la edificación Si bien el enchufe es un conector de corriente Alterna (AC), entonces es hora de mencionar al conector de corriente Directa (DC).

Según

la

página

https://es.rs-

online.com/web/c/conectores/conectores-de-alimentacion-dc-yred/conectores-de-alimentacion-dc/.

está diseñado para suministrar

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corriente directa desde una conexión de red a un dispositivo, y se suele utilizar para alimentar aparatos pequeños y medianos. Aunque hay varios tipos de conector dc, el tipo más habitual se denomina a veces conector de cilindro. Este tipo de conector dispone de una punta cilíndrica aislada, a veces denominada funda o anillo, que acepta un contacto del conector hembra equivalente.

2.4.2 Conectores de Audio Si bien es cierto que hay muchas opciones para poder conectar equipos de sonido, realmente las conexiones que más se utilizan son 3 o 4 nada más. No obstante, eso no quiere decir que no tengamos otras posibilidades, cada cual, con sus características.

Conectores de Audio

1) ADAT

/

Toslink:

Según

https://hardzone.es/tutoriales/componentes/tipo-conexionesaudio/ son las siglas de Alesis Digital Audio Tape. Es un formato multicanal digital que utiliza un tambor giratorio helicoidal de dos cabezas de lectura y dos de grabación dispuestos en un tambor cada 90 grados. Fue el primer formato MDM (Modular Digital Multitrack), y es capaz de grabar hasta 8 pistas con una resolución de hasta 24 bits utilizando una frecuencia de muestreo de 44,1 ó 48 KHz, permitiendo la sincronización de hasta 16 dispositivos ADAT. 2) S/PDIF

–

RCA:

Según

https://hardzone.es/tutoriales/componentes/tipo-conexionesaudio/ corresponde al Formato de Interfaz Digital Sony/Philips. Es un protocolo de transmisión a nivel de hardware de señales de audio digital moduladas en PCM entre dispositivos. Actualmente podemos encontrarlo con conector Toslink o RCA, siendo este último coaxial con 75 ohmios, pero también hay ocasiones en las que este protocolo se puede usar con conectores XLR o incluso D-

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Sub. 3) XLR-3: Según https://es.wikipedia.org/wiki.

XLR son las siglas en

inglés de eXternal Line Return, en español “Línea de Retorno Externa”. El "3” indica que dispone de 3 pines o clavijas.

Posteriormente a su aceptación como estándar se introdujeron los conectores de 4, 5, 6, 7 y 8 pines. Es el conector balanceado más utilizado para aplicaciones de audio profesional, y también es el conector estándar usado en equipos de iluminación espectacular para transmitir la señal digital de control “DMX”.

4) TS/TRS

(Jack):

Según

https://hardzone.es/tutoriales/componentes/tipo-conexionesaudio/ Son muchas, muchísimas las variantes que tiene este tipo de conector, que se ha convertido en el estándar de la industria del audio porque es la manera más fácil, rápida y plug & play de tener audio analógico que no requiere nada más, por lo que la señal que entrega es exacta a la que se capta. Se le denomina también conector TS (tip-sleeve, punta-funda) o TRS (tip-ringsleeve, punta-ánillo-funda) por su forma y porque distribuye los polos de conexión en un solo cuerpo.

5) Midi:

Según

https://tecnologia-facil.com/que-es/que-es-midi/.

MIDI es la abreviatura de “Musical Instruments Digital Interface”, la cual básicamente es un protocolo de comunicación de datos que les permite las PC que sean Windows, Mac, Linux o cualquier otra plataforma,

sintetizadores,

controladores

y

muchos

otros

dispositivos e instrumentos desarrollados para la creación musical comunicarse sin problemas y en forma estándar.

2.4.3 Conectores de Video Según la página https://hardzone.es/2018/08/26/vga-dvi-hdmidisplayport-salidas-video/ Actualmente hay cuatro tipos principales de salidas de vídeo que podemos encontrar en una tarjeta gráfica: VGA, DVI, HDMI y DisplayPort. Dependiendo de las especificaciones de cada uno de ellos, llevan asociados, se pueden conseguir diferentes resultados con ellas.

1) DVI: Según https://www.xataka.com/basics/. Las siglas DVI vienen de Digital Visual Interface, lo que en español significa Interfaz Visual

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Digital. Se trata de un tipo de conexión de vídeo destinada a llevar la señal de la tarjeta gráfica de tu ordenador al monitor. Esta interfaz ha sido diseñada para la transmisión de vídeo en pantallas digitales, como los monitores modernos de LCD o los proyectores digitales.

2) VGA: Según https://hardzone.es/. Esta salida de vídeo es la más conocida y, aunque actualmente ya no está a la altura de las demás ni se incluye en tarjetas gráficas de gama alta, sí se sigue incluyendo en las de gama baja y algunas de la gama media. La salida de vídeo por solo puede llevar información analógica de tipo RGBHV (Red, Green, Blue, frecuencia Horizontal, frecuencia Vertical),

pero

no

puede

transportar

señal

de

audio.

Curiosamente, esta interfaz de vídeo no se desarrolló para que se pudiera conectar y desconectar en caliente (hot-plug) pero, en la práctica, los usuarios lo suelen hacer, aunque desconocen que, al hacerlo, pueden dañar la tarjeta gráfica o el monitor por subidas de

tensión

en

la

línea

de

tierra

del

cable.

3) DisplayPort: Según la página https://hardzone.es/2018/08/26/vgadvi-hdmi-displayport-salidas-video/. Este tipo de salida de vídeo se diseñó en su momento para ser el sucesor de la VGA y de la DVI, aunque su adopción por parte de los fabricantes de monitores ha sido mucho más lenta. Estos fabricantes veían a esta salida como un producto de lujo, dado que, en su desarrollo, siempre tuvo características técnicas superiores a las que tenía la HDMI en su momento (aunque la última revisión de la HDMI, la 2.1, las ha dejado

a

la

par

en

características

y

capacidades).

De igual manera que la salida HDMI, la señal que viaja por un cable DisplayPort puede ser de imagen y sonido a la vez, pero el empleo de este tipo de salidas de vídeo solo se ha centrado en su uso con monitores de ordenador. Eso sí, la longitud máxima de un cable DisplayPort ha de ser de 2 m si queremos que la conexión sea pasiva, dado que la atenuación de la señal es bastante más importante en este tipo de salida. Lo que no quita que, con un buen cable activo, el usuario pueda instalar las longitudes necesarias para sus necesidades. También es verdad que la resolución de 1920 x 1080 píxeles sí es soportada hasta una longitud total

de

15

m,

en

un

cable

con

conexión

pasiva.

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Ya que estamos hablando de cables DisplayPort, hay que decir que hay cuatro tipos de cables, cada uno de los cuales soportan diferentes anchos de banda -RBR (Reduced Bit Rate): es el cable más básico, con un ancho de banda de 6,4 Gb/s.

-HBR (High Bit Rate): el cable estándar para DisplayPort, con un ancho de banda de 10,80 Gb/s.

- HBR2 (High Bit Rate 2): otro cable estándar para DisplayPort, con el doble de ancho de banda que el anterior, 21,60 Gb/s.

- HBR3 (High Bit Rate 3): este es el cable más moderno, que soporta señales para resoluciones 8K y con el triple de ancho de banda que los dos anteriores, 32,40 Gb/s 4) HDMI:

según

https://www.xataka.com/basics/dvi-vs-hdmi-que-

cuales-diferencias. fue diseñado para convertirse en el sucesor tanto de los viejos VGA como de los DVI. Tiene algunas importantes bazas a su favor, como por ejemplo el hecho de que es capaz de llevar señales de vídeo y audio a la vez, en vez de sólo de vídeo como en el caso de las dos anteriores. Esto, ayuda a simplificar mucho las conexiones. En cuanto a sus puntos negativos, uno es que sólo transmite señal digital. Pero como las pantallas analógicas ya están completamente obsoletas, este punto negativo pierde bastante fuerza. Sin embargo, lo peor es que es un estándar con diferentes tipos de conectores y versiones.

- El conector estándar o de tipo A es el más común y es el normal en la gran mayoría de los casos. Las teles, consolas y otros dispositivos de tamaño medio incluyen conectores para este tipo de conector.

- El conector mini o de tipo C tiene un tamaño más compacto y se creó con dispositivos más pequeños en mente, como cámaras de vídeo. Físicamente es parecido al conector de tipo A, pero plano.

- El conector micro o de tipo D es todavía más pequeño y frustrantemente similar a un conector micro USB (que es un cable

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totalmente distinto). Es común verlo en dispositivos de pequeño tamaño como cámaras de fotos.

Conectores de Video HDM en sus tres variables

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Capítulo III 3.1 Áreas de Seguridad Industrial Por: Marlon Pirir

Según seguridadindustrialapuntes La seguridad industrial es un trabajo qaue cubre varias áreas, entre ellas están productivas, administrativas, financieras y comerciales a continuación un listado de las áreas de seguridad industrial. Gerencia de riesgos, prevención de accidentes, higiene ocupacional, protección ambiental, seguridad contra incendios, protección industrial, protección física y la mas importante, seguridad en el trasporte del producto. Tambien la seguridad industrial es el conjunto de rasgos y actividades que ayudan a prevenir y limitar los posibles riesgos en una industria, con inclusión de quienes ocacional o permanentemente se encuentran vinculados con los mismos, como pueden ser: las personas, la flora, la fauna, los bienes y el medio ambiente. Comprende el uso adecuado de procedimientos, instalaciones implica tambien la puesta en practica de protocolos de manejo para casos de emergencia. Tiene por objetivo la prevención que se ocupa de dar seguridad o directrices generales para el manejo a la gestión de sistemas. Ejemplo + seguridad contra incendios

Imagen: Extintores seguridad Fuente: https://n9.cl/4v0sq

+ seguridad territorial

Imagen: servicios de fuente: https://n9.cl/f7j63

Higiene Industrial

Una de las primeras definiciones de la higiene industrial es la de técnica no medicade prevención de enfermedades laborales o relacionadas con el trabajo. En la actualidad la definición de higiene industrial utilizada es: Ciencia dedicada a la anticipación, la identificación, la evaluacuion y el control y la prevención de los riesgos ambientales que se originan en el lugar de trabajo o en relación con el y que pueden causar enfermedades, poner en riesgo la salud o el bienestar de los trabajadores, teniendo tambien en cuenta su posible repercusión en las comunidades vecinas y en el medio ambiente en general

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Existen otras definiciones de la higiene industrial, qunque todas ellas, como las dos anteriores, tienen esencialmente el mismo significado y se orientan al mismo objetivo fundamental de proteger y promover la salud y el bienestar de los trabajadores asi como proteger el medio ambiente en general, a través de la adopción de medidas preventivas en el lugar de trabajo

Medicina Ocupacional La medicina ocupacional es considerada hoy como pilar fundamental en el desarrollo de una empresa y de un país, al generar valor en la promoción, vigilancia de la salud de los trabajadores y la prevención de accidentes de trabajo y engermedades ocupacionales, de este modo genera la disminución de costos directos e indirectos de las bajas laborales asociadas a la exposición de peligros y riesgos laborales.

La medicina ocupacional es un campo de la salud ocupacional que se enfoca en la salud física y mental, la seguridad y el bienestar de los trabajadores. Los médicos, enfermeras, terapeutas, ocupacionales y otros profesionales de la salud atienden la necesidad de los trabajadores y los empleadores en el ámbito de la salud ocupacional de vigilar como el trabajo afecta la salud de un trabajador y viceversa.

Imagen: Salud ocupacional Fuente: https://n9.cl/div97

Ergonomía del trabajo Según la agencia europea para la Seguridad y la salud en el trabajo, entre 60 y 90 por ciento de l apoblacion sufrirá dolor de la espalda en algún momento de su vida a consecuencia de su puesto de trabajo.

Además, entre un 15 y un 42 por ciento de los afectados lo padecerá de forma habitual, según este organismo. En este punto santos indica que otras dolencias frecuentes están relacionadas con una mala postura en el trabajo como son las contracturas o desviaciones en la columna junto al estrés y la falta de ejercicio. Las articulaciones de la cadera, columna y rodilla sufren en constante tensión, sobre todo en aquellas personas que pasan su jornada laboral de pie, pueden derivar en problemas reumáticos.

Recomendaciones para evitar lesiones en el trabajo ante esas lesiones, que tienen un gran impacto en la calidad de vida de los trabajadores, existen algunos consejos que pueden prevenir o paliar y es acomodarse en postura recta para no dañar la columna ejemplo:

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Imagen: forma correcta al trabajar Fuente: https://n9.cl/01aqy

3.1.1

Señalizacion de áreas

Por: Marlon Pirir

Según portal.posipedia. las señales se clasifican de acuerdo a su forma y color, los cuales determinan el uso especifico según el riesgo de exposición o la situación de peligro que se quiera controlar o prevenir a través de su mensaje.

Señales de prohibición Son aquellas que tienen como objeto informar acerca de las acciones que no se deben de realizar. Están conformadas por una banda circular de color rojo sobre fondo blanco con una barra cruzada a 45° hacia el lado izquierdo.

Imagen: señales de prohibición Fuente: https://n9.cl/496u1 Señales de acción de mando o protección según el riesgo de exposición general o generalmente se utilizan para indicar el uso obligatorio de elementos de protección personal, se utiliza mas en talleres para la protección propia de cada persona.

Imagen: Señales de acción Fuente: https://n9.cl/xluqp Señales de prevención o advertencia

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Son señales cuyo objetivo es advertir sobre la existencia o posibilidad de una condición peligrosa, ya sea sobre una sobrecarga o peligro eléctrico, entre las señales de prevención de riesgos laborales se encuentran las advertencias una señal que advierte de un riesgo o peligro, señalde obligación: una señal que obliga a un comportamiento determinado entre las señales, una señal que prohíbe un comportamiento susceptible de provocar peligro

Imagen: advertencia Fuente: https://n9.cl/fi006 Señales de seguridad o informativas Son todas aquellas señales que indican la ubicación la acción a seguro el camino hacia un sitio seguro en caso de situación de emergencia, las señales informativas tienen como propósito orientar y guiar a los usuarios del sistema vial, entregándoles la información necesaria para que puedan llegar a sus destinos de la forma mas segura, simple y directa posible.

Imagen: informativas Fuente: https://n9.cl/vddk Señales complementarias o auxiliares Son aquellas que contienen exclusivamente un texto y se emplean conjuntamente con otro tipo de señales. Se ubican debajo de la señal de seguridad o se incluye dentro de sus limites. Su ministran información sobre los peligros, cuidados y condiciones peligrosas, su forma es rectangular y su color de fondo es el mismo de la señal principal (blanco o azul) y se coloca en la parte inferior de la señal principal.

Imagen: auxiliares Fuente: https://n9.cl/oo86 Cintas para demarcación Las cintas para demarcar áreas se usan básicamente para indicar zonas de protección. Cuidado al pasar y sistemas de prevención contra incendios. Según la combinación de colores que utilizan.

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Imagen: cintas demarcacion Fuente: https://n9.cl/9rjj

Conos, canecas y barricadas Son señales de advertencia, de color anaranjado o amarillo materiales reflectivos o rayas diagonales negras se utilizan generalmente para trabajos externos de construcción, para delimitar zonas de riesgo temporal. Se utiliza mas en carreteras o en construcciones para advertir que es una zona de trabajo.

Imagen: conos de precaución Fuente: https://n9.cl/0kod2 Señales luminosas Son señales ópticas que proyectan un rayo de luz generalmente intermitente, para indicar o advertir sobre la presencia de un riesgo o peligro próximo o producirse en una zona, maquinaria o equipo debe ser conocido o aprendido previamente por el personal de área y el grupo encargado de atender la emergencia.

Imagen: señales luminosas Fuente: https://n9.cl/sgxae Señales fotoluminiscentes Son señales construidas sobre un material que se ilumina en la oscuridad si previamente fue cargado durante un tiempo mínimo de 15 minutos con luz natura o artificial, se recomienda utilizar especialmente en sitios como extintores, botiquin, duchas de emergencia y vias de evacuación, salidas de emergencia.

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Imagen: señales fotoluminiscentes Fuente: https://n9.cl/6tj9

3.1.2

Advertencias Visuales

Por: Marlon Pirir Según blog.reparacion. La señalización hace referencia a todos el conjunto de advertencias visuales, tanto horizontales como verticales, necesarias para garantizar la seguridad, la organización y el buen funcionamiento del talles. Existen dos tipos básicos de señalización: las horizontales que consisten en marcas de colores en el suelo que delimitan determinadas zonas y las verticales son señales que se colocan en paredes o superficies perpendiculares al suelo y que tienen diferentes formas, colore y pictogramas.

Es importante delimitar las diferentes zonas de trabajo tener el taller bien organizado para que la señalización de un extintor cada pocos metros y los extintores deben ser de diferentes tipos seguin el área y el tipo de fuego al que deben hacer frente en caso de incendio, una de las obligaciónes del taller es delimitar mediante señales visuales todas aquellas zonas que pueden suponer un riesgo para los trabajadores, la prohibición del paso a las zonas de trabajo de alto riesgo, señalada con bandas diagonales a rayas amarillas y negras en el suelo y algunas señalización vertical.

Señales de prohibición Dentro del taller se deben colocar carteles o señales verticales que indiquen la prohibición de usar ciertos productos. Son señales circulares, con los bordes rojos y el símbolo en negro sobre fondo blanco.

Por ejemplo, la señal de prohibido fumar o usar productos con llama desnuda.

Imagen: prohibición Fuente: https://n9.cl/xffe9

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Señales de advertencia Por otro lado están las señales de advertencia. Hasta hace poco eran triangulares, con los bordes negros y el pictograma en negro sobre fondo amarillo. Sin embargo, actualmente el Reglamento CLP las ha modificado y ahora tienen forma de rombo, con los bordes rojos y el pictograma sobre fondo blanco. Por ejemplo, la señal de advertencia de peligro por materiales inflamables.

Imagen: advertencia Fuente: https://n9.cl/uxz61 Señales de obligación Otras señales que son necesarias en el taller son las de obligación. Generalmente informan al usuario de la necesidad de usar ciertas protecciones al realizar las tareas. Son redondas, con el pictograma en blanco sobre fondo azul. Por ejemplo: las señales que indican el uso obligatorio de protección para cabeza, manos, oídos, vista o vías respiratorias.

Imagen: obligación Fuente: https://n9.cl/qo5f2 Señales de salvamento Las señales de salvamento tienen como función indicar dónde están los elementos de seguridad que pueden hacer frente a un determinado incidente, además de indicar las salidas ante una posible evacuación. Son cuadradas o rectangulares, con el símbolo en blanco sobre fondo verde o rojo, Por ejemplo, las señalizaciones que indican el lugar de los extintores o la salida de emergencia.

Imagen: salvación Fuente: https://n9.cl/qpc3g

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Señalizaciones y advertencias visuales Para minimizar el riesgo de accidentes, un taller debe ofrecer una información visual imprescindible para sus operarios y para los clientes Loctite explica en un articulo del Bog ruta 401 que la señalización hace referencia a todos los conjuntos de advertencias visuales, tanto horizontales como verticales, necesarias para garantizar la seguridad, la organización y el buen funcionamiento del taller.

Existen dos tipos de básicos de señalizaciones: Las horizontales, que consisten en marcas de colores en el suelo que delimitan determinadas zonas, y las verticales, que son señales que se colocan en paredes o superficies perpendiculares al suelo, y tienen diferentes formas, colores y pictogramas.

Señalizaciones y advertencias horizontales. Una de las obligaciones del taller es delimitar mediante señales visuales todas aquellas zonas que pueden suponer un riesgo para los operarios o los clientes. Por ejemplo: la prohibición del paso a las zonas de trabajo, señalada con bandas diagonales a rayas amarillas y negra en el suelo, y alguna señalización vertical: el marcado de perímetros alrededor de elevadores y fosos; o la delimitación mediante triángulos de advertencia de las zonas en las que pueden haber presencia de agua o aceite.

Durante los últimos años, se han emprendido diversas acciones para combatir el tabaquismo. El motivo se debe a las múltiples consecuencias negativas que genera para la salud. En este sentido, los gobiernos de diversos países del mundo han implementado como medida colocar anuncios gráficos en las cajetillas. A través de ellos se muestran los efectos de la nicotina.

Aunque el máximo objetivo es alejar a la población del vicio, los resultados han sido escasos. No importa que las imágenes y leyendas colocadas sean explícitas y enseñen dientes rotos o pulmones desechos porque gran parte de los fumadores no les ponen atención.

De hecho, algunos especialistas en el tema han mencionado que los anuncios publicitarios utilizados, en lugar de ahuyentar a los jóvenes podrían encaminarlos a consumir tabaco sin importar las consecuencias En el caso específico de nuestro país, en 2017 se publicó en el Diario Oficial de la Federación un decreto para aumentar las advertencias que aparecen en las cajetillas de cigarros. Aunque desde entonces no se han obtenido resultados favorables. Con base en estimaciones, durante las últimas dos décadas el número de fumadores en México pasó de 9 a 13 millones de personas.

Imagen: advertencia visual Fuente: https://n9.cl/xaq7

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3.1.3

Riesgos dentro de un taller

Por: Marlon Pirir

Según escuelainenka.com el mundo laboral esta lleno de riesgos laborales. Los trabajadores están expuestos cada dia a una serie de riesgos que puedan provocar algún accidente. En el peor de los casos, las consecuencias pueden ser grabes o mortales.

A veces un exceso de confianza o un despiste pueden tener consecuencias para la salud. Por ello todos los trabajadores de un taller deben respetar las normas de seguridad. Algunas de ellas se basan en la señalización de peligros o el uso de equipaje individual y homologado.

Aun asi qui te dejamos los principales riesgos laborales es que ocurre en un taller de coches.

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Caídas. El desorden o los líquidos derramados en el suelo pueden provocar resbalones y tropiezos.

Cortes, golpes y aplastamiento. En el taller se manejan muchas herramientas. La mayoría pueden provocar lesiones o cortes fácilmente. En los elevadores también existe el riesgo de aplastamiento.

Inhalación de productos químicos y gases. Trabajar con combustibles y productos químicos supone un riesgo para las vías respiratorias. La inhalación de gases como el monóxido de carbono que expulsan los motores de combustión interna, también.

Químicos en contacto con la piel. Manipular disolventes o derivados del petróleo pueden producir dermatitis y otras patologías en la piel.

Quemaduras. Soldar o hacer otros arreglos con el soplete suponen un riesgo de sufrir abrasiones.

Afecciones en la vista. Relacionado con el punto anterior, las chispas de la soldadura también pueden provocar incendios y daños graves en la vista.

Exposición a vapores de pintura. Afectan a la vista, piel y vías respiratorias directamente. Esto se debe porque se realizan en cabinas.

Daños en los oídos. Motores en marcha, golpes, herramientas neumáticas… la presencia de ruidos es constante durante la jornada laboral.

Sobreesfuerzos. Mover grandes pesos que excedan la capacidad física, movimientos repetitivos o posturas incorrectas.

Incendios y explosiones. Trabajar con materiales combustibles o tener las instalaciones eléctricas inadecuadas aumenta el riesgo de producirse incendios y explosiones.

Para reducir los riesgos en el talle es necesario que todos los miembros esten al dia con la normativa sobre prevención de riesgos laborales. Los trabajadores deben aplicar las normas de seguridad. El gerente debe controlar que todos cumplan estas pautas y evaluar los posibles riesgos. Si existen, deberán minimizarlos.

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Imagen: advertencia en un taller Fuente: https://n9.cl/5str9

Golpes, cortes y otras lesiones Según riesgos-trabajar-taller Como profesional del taller manejas un amplio espectro de herramientas, muchas de las cuales pueden provocar lesiones o cortes con mucha facilidad tambien existe el riesgo de aplastamiento por ejemplo en los elevadores.

Para evitar estos accidentes, asegúrate de conocer bien las características de las herramientas que usas comprueba siempre que esten un buen estado y toma todas las medidas de seguridad recomendadas por el fabricante

Imagen: lesiones Fuente: https://n9.cl/hwzuv Inhalación de productos químicos En el taller se trabaja con combustibles, anticongelantes y un gran número de productos químicos que pueden suponer un riesgo para las vías respiratorias. En estos casos, el uso de mascarillas es imprescindible.

Hay cuatro tipos principales de sustancias químicas que se inhalan (o “inhalantes”): los disolventes volátiles, los gases, los aerosoles y los nitritos.

Los disolventes volátiles, los gases y los aerosoles pueden alterar el estado de ánimo, permitiendo que sus consumidores se “coloquen”. Se cree que los nitritos generan activación y excitación sexual en sus consumidores.

Imagen: inhalación de productos quimicos Fuente: https://n9.cl/47t3

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Daños a la vista Las chispas de la soldadura no solo pueden causar quemaduras o provocar incendios, también pueden llegar a ocasionar graves daños en la vista. De ahí, la necesidad de utilizar máscaras para proteger los ojos durante el proceso de soldadura.

Imagen: daños a la vista Fuente: https://n9.cl/lzkvq Daño en aparatos auditivos Por último, en el taller, la presencia de ruidos es constante: motores en marcha, golpes en superficies de metal, ruidos provocados por compresores, herramientas neumáticas, etc. Para disminuir los riesgos de lesión en el aparato auditivo se pueden usar tapones u orejeras al realizar determinadas tareas.

Estos peligros son inherentes al taller, pero tu objetivo debe ser minimizar el riesgo al máximo para evitar accidentes. Asegúrate de que tanto tú como tus compañeros tomáis las precauciones necesarias para desempeñar vuestra actividad con las mayores garantías de seguridad.

Imagen: daños auditivos Fuente: https://n9.cl/hzced Productos químicos en contacto con la piel

Según cdc.gov Las sustancias químicas absorbidas por el cuerpo a través de la piel pueden causar daños a órganos específicos, como el hígado, los riñones y la vejiga. La exposición a solventes como el tolueno y el xileno puede ocasionar daños en el hígado y los riñones.

Muchos de los productos químicos utilizados en el taller pueden provocar problemas dermatológicos si entran en contacto con la piel, por lo que es imprescindible usar guantes para manejarlos

Imagen: cuidado de la piel Fuente: https://n9.cl/xmgq

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Quemaduras

Según

riesgos-trabajar-taller

Algunas operaciones puntuales pueden suponer riesgo de quemadura, como es el caso de la soldadura.

Para minimizar el peligro, es necesario emplear máscaras para proteger la cara y el cuello, guantes para las manos y botas de seguridad

Imagen: Quemaduras de 1grado Fuente: https://n9.cl/xmgq Vapores de pintura Como los trabajos de pintura se realizan en cabinas, la exposición a vapores perjudiciales para la vista, la piel o las vías respiratorios es directa. Por ello, es imprescindible contar con los equipos de protección individual adecuados, y con unos sistemas de ventilación y evacuación de gases eficaces, ¿Qué son los vapores de pintura? La mayoría de las pinturas para interiores tienen el potencial de liberar compuestos orgánicos volátiles en el aire. Los COV son contaminantes químicos emitidos como gases de ciertos sólidos o líquidos. Respirar los COV puede tener un efecto en su salud .

Imagen: mascara de pintura Fuente: https://n9.cl/vgyo

3.2 El Diodo Por: Oscar Pocón Según Wikipedia.com Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido,1 bloqueando el paso si la corriente circula en sentido contrario, no solo sirve para la circulación de corriente eléctrica, sino que este la controla y resiste. Esto hace que el diodo

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tenga dos posibles posiciones: una a favor de la corriente (polarización directa) y otra e contra de la corriente (polarización inversa).

Imagen: De un Diodo Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Diodo#/media/Archivo:Diode-closeup.jpg

3.2.1 El Diodo Ideal Por: Oscar Pocón Según https://www.fceia.unr.edu.ar El diodo ideal es un componente discreto que permite la circulación de corriente entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la bloquea en el sentido contrario. En la Figura 1 se muestran el símbolo y la curva característica tensión-intensidad del funcionamiento del diodo ideal. El sentido permitido

para la corriente es de ánodo (a) a cátodo (k).

Imagen de diodo idela Fuente: https://riverglennapts.com/es/diode/293-ideal-diode-and-characteristics-of-idealdiode.html

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3.2.2 Materiales Semiconductores Por: Oscar Pocón

Como su nombre indica, los semiconductores son materiales con coeficientes de resistividad de valores intermedios entre los materiales conductores y los aislantes. Bueno en una explicación mu breve los

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materiales que en su estado normal no conducen electricidad pero al aumentar la temperatura se vuelven conductores.

3.2.2.1 Intrínsecos Por: Oscar Pocón Según http://pelandintecno.blogspot.com/ Un material semiconductor hecho sólo de un único tipo de átomo, se denomina semiconductor intrínseco. Los más empleados históricamente son el germanio (Ge) y el silicio (Si); siendo éste último el más empleado (por ser mucho más abundante y poder trabajar a temperaturas mayores que el germanio).

Imagen de semiconductor Intrinseco Fuente: http://4.bp.blogspot.com/1_widaTsCgQ/U0E4Bk3_zJI/AAAAAAAAMvw/VzQXB5GcyqA/s1600/semiconductor+i ntr%C3%ADnseco.gif

3.2.2.2 Extrinsecos Tipo P y N Por: Oscar Pocón Según http://pelandintecno.blogspot.com/ Para mejorar las propiedades de los semiconductores, se les somete a un proceso de impurificación (llamado dopaje), consistente en introducir átomos de otros elementos con el fin de aumentar su conductividad. El semiconductor obtenido se denominará semiconductor extrínseco.

Según la impureza (llamada dopante) distinguimos:

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Semiconductor tipo P : se emplean elementos trivalentes (3 electrones de valencia) como el Boro (B), Indio (In) o Galio (Ga) como dopantes. Puesto que no aportan los 4 electrones necesarios para establecer los 4 enlaces covalentes, en la red cristalina éstos átomos presentarán un defecto de electrones (para formar los 4 enlaces covalentes). De esa manera se originan huecos que aceptan el paso de electrones que no pertenecen a la red cristalina. Así, al material tipo P también se le denomina donador de huecos (o aceptador de electrones).

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Imagen de semiconductor tipo P Fuente: http://2.bp.blogspot.com/-Vifuvn0FFE/U0E4NlzEfKI/AAAAAAAAMv4/idYErzwDqDc/s1600/Semiconductor+tipo+P.gi f

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Semiconductor tipo N: Se emplean como impurezas elementos pentavalentes (con 5 electrones de valencia) como el Fósforo (P), el Arsénico (As) o el Antimonio (Sb). El donante aporta electrones en exceso, los cuales al no encontrarse enlazados, se moverán fácilmente por la red cristalina aumentando su conductividad.

Imagen de semiconductor tipo N Fuente: http://1.bp.blogspot.com/1rcy89V7hn0/U0E4OyEKlyI/AAAAAAAAMwA/AskRx7QEAnE/s1600/semicond uctor+tipo+N.gif

3.2.3 Niveles de Energia Por: Oscar Pocón

Según https://its.utu.edu.uy/ Los e- sólo pueden existir en órbitas discretas a distancias específicas del núcleo, es decir que no pueden orbitar en cualquier nivel. Los e- que están en las órbitas más alejadas del núcleo son los que tienen mayor energía cinética. La capa más cercana al núcleo se denomina K, las sig. L, M, N, etc. La cantidad de energía necesaria para trasladar un e- de una capa a la otra es la diferencia de energía entre las

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capas en cuestión. O sea que, si suministramos menos energía el e- no se mueve y si suministramos más de la necesaria vamos a tener energía remanente. Este paquete de energía se llama quanto de energía o fotón.

La energía contenida en un fotón es directamente proporcional a la frecuencia de la radiación electromagnética a la cual el fotón es emitido.

Si la temperatura a la cual se mantiene una sustancia dada es constante, la suma total de la energía absorbida es igual a la suma total de la energía radiada. En el caso de los semiconductores solamente estamos interesados en los e- de valencia, entonces básicamente tenemos que preocuparnos de 2 niveles: el de valencia y el de conducción, separados por un espacio llamado zona prohibida, donde según el postulado de Bohr no puede existir un electrón.

La energía necesaria para pasar de un nivel a otro es menor en el Ge (0,7 eV) que en el Si (1,1 eV). Esto se debe a que en el átomo de Ge, los electrones están más alejados del núcleo.

Imagen de 2 Niveles de energía de importancia Fuente: https://its.utu.edu.uy/sites/its.utu.edu.uy/files/2019-05/cap_10.pdf

3.2.4 Tipos de Diodos Por: Oscar Pocón

Hay una gran diversidad de tipos de diodos dependiendo su aplicación y estos pueden diferir en sus características tales como su aspecto físico, sus impurezas, su numero de electrodos, sus características eléctricas.

Según https://www.mecatronicalatam.com/ los tipos de diodos son: 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). Podemos encontrar diodo detectores de silicio o de germanio, recordando que en el silicio su umbral es entre 0.6 a 0.7 voltios y en el germanio de 0.2 a 0.3 voltios.

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Imagen de diodo detector Fuente: https://sites.google.com/site/electronica4bys/tipos-de-diodos

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 de diodo rectificador Fuente: https://sites.google.com/site/electronica4bys/tipos-de-diodos

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.

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Imagen de diodo zener Fuente: https://sites.google.com/site/electronica4bys/tipos-de-diodos

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 de diodo led Fuente: https://sites.google.com/site/electronica4bys/tipos-de-diodos

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.

Imagen de diodo de corriente constante Fuente: https://www.onubaelectronica.es/diodo-de-corriente-constante/

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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 de diodo Fuente: https://sites.google.com/site/electronica4bys/tipos-de-diodos

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 de diodo SCHOKLEY Fuente: https://electronicalugo.com/diferentes-tipos-de-diodos-y-susaplicaciones/#Aplicaciones_de_diodos_Shockley

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.

Imagen de diodo Fuente: https://electronicalugo.com/diferentes-tipos-de-diodos-y-susaplicaciones/#Aplicaciones_de_diodos_Shockley

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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 de diodo Fuente: https://electronicalugo.com/diferentes-tipos-de-diodos-y-susaplicaciones/#Aplicaciones_de_diodos_Shockley

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 de diodo VARACTOR Fuente: https://www.simbologia-electronica.com/simbolos-electricoselectronicos/simbolos-diodos.htm

DIODO LÁSER: 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.

Imagen de diodo Fuente: https://electronicalugo.com/diferentes-tipos-de-diodos-y-susaplicaciones/#Aplicaciones_de_diodos_Shockley

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DIODO DE SUPRESIÓN DE TENSIÓN TRANSITORIA (TVS): Un diodo de supresión de tensión transitoria o TVS, es un dispositivo eléctrico diseñado para derivar o desviar los picos de tensión lejos de un circuito para protegerlo, también son útiles para proteger los circuitos de las descargas electrostáticas (ESD).

Imagen de diodo Fuente: https://www.simbologia-electronica.com/simbolos-electricoselectronicos/simbolos-diodos.htm

DIODOS DOPADOS DE ORO: Como el nombre lo dice estos diodos son dopados con oro, teniendo la ventaja que al dopar con el elemento químico oro y al ser un gran conductor el oro, permiten que los diodos dopados de oro tengan una respuesta mucho más rápida.

DIODO PELTIER: Consiste la unión de dos materiales de un semiconductor, genera un calor que fluye de una terminal a otra, teniendo en cuenta que el flujo del calor se realizar en una sola dirección que es igual a la dirección del flujo de corriente. Este calor se produce debido a la carga eléctrica producida por la recombinación de portadores de carga minoritaria.

DIODO DE CRISTAL: El diodo de cristal o también conocido como bigotes de gato es un diodo de contacto, consiste de un cable de metal afilad presionado contra un cristal semiconductor. El cristal semiconductor actúa como cátodo y el alambre metálico actúa como ando (Están obsoletos).

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.

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Imagen de diodo Fuente: https://intedimarketing.wixsite.com/electronicamiranda/product-page/diodo-de-

avalancha-r2kZ

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 de diodo Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador_controlado_de_silicio

DIODO DE VACÍO: El diodo de vacío fue el primer avance hacia las válvulas eléctricas, se trata de un tubo de vidrio al vacío, conteniendo dos electrodos.

Imagen de diodo Fuente: https://www.wikiwand.com/es/Diodo_de_vac%C3%ADo

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.

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Imagen de diodo Fuente: https://sites.google.com/site/electronica4bys/tipos-de-diodos

DIODO GUNN: Cuando aumenta la tensión en el circuito también aumenta la corriente, después de cierto nivel de voltaje la corriente disminuirá exponencialmente.

Imagen de diodo Fuente: http://diodiosingenieriadetelecomunicaciones.blogspot.com/2015/04/diodo-gunn.html

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 de diodo

Página 1.2-306 de 408 Fuente: https://sites.google.com/site/electronica4bys/tipos-de-diodos

DIODO OLED: Es un diodo que se basa en una capa electroluminiscente formada por una película de componentes orgánicos que reaccionan a una determinada estimulación eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos.

3.2.5 Aplicaciones Por: Oscar Pocón Segun https://es.wikipedia.org/ Sus aplicaciones son Rectificador de media onda, Rectificador de onda completa, Rectificador en paralelo, Duplicador de tensión, Estabilizador Zener, Led Limitador, Circuito fijador, Multiplicador de tensión y Divisor de tensión.

3.2.5.1 Rectificadores de media onda Por: Oscar Pocón

Según http://e-ducativa.catedu.es/ los rectificadores de media onda se utilizan o En ocasiones necesitamos eliminar el periodo negativo de una onda de corriente alterna, eso lo vamos a conseguir conectando un diodo en serie con la fuente de corriente alterna, el diodo permitirá el paso de corriente durante el periodo positivo y lo impedirá durante el periodo negativo.

Imagen de rectificador de media onda Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Circuito_rectificador_media_onda.png

3.2.5.2 Rectificadores de onda completa Por: Oscar Pocón Según https://es.wikipedia.org/ En este caso se emplean cuatro diodos con la disposición de la figura. Al igual que antes, solo son posibles dos estados de conducción, o bien los diodos 1 y 3 están en directa y

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conducen (tensión positiva) o por el contrario son los diodos 2 y 4 los que se encuentran en directa y conducen (tensión negativa).

A diferencia del caso anterior, ahora la tensión máxima de salida es la del secundario del transformador (el doble de la del caso anterior), la misma que han de soportar los diodos en inversa, al igual que en el rectificador con dos diodos. Esta es la configuración usualmente empleada para la obtención de onda continua , que se rectifica

Imagen del puente Gretz Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador_de_onda_completa#/media/Archivo:Puente_de _diodos.png

3.2.5.3 Zener como regulador Por: Oscar Pocón Según https://es.wikipedia.org/ El diodo Zener es un diodo de silicio fuertemente dopado1 que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas, recibe ese nombre por su inventor Clarence Melvin Zener. El diodo Zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura.

Son mal llamados a veces diodos de avalancha, pues presentan comportamientos similares a estos, pero los mecanismos involucrados son diferentes. Además, si el voltaje de la fuente es inferior a la del diodo este no puede hacer su regulación característica.

Imagen de Regulador de tensión utilizando diodo Zener Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/36/Zener.jpg

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3.3 El Transistor Por: Alexandro Ramirez

Segun Wikipedia.com, El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor («resistor de transferencia»). Actualmente se encuentra prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario tales como radios, televisores, reproductores de audio y video, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, aunque casi siempre dentro de los llamados circuitos integrados.

Imagen: Transistores Fuente: es.wikipedia.org/wiki/Transistor

El transistor consta de tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicas) que forman dos uniones bipolares: el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base). A diferencia de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada. En el diseño de circuitos a los transistores se les considera un elemento activo,32 a diferencia de los resistores, condensadores e inductores que son elementos pasivos.

De manera simplificada, la corriente que circula por el colector es función amplificada de la que se inyecta en el emisor, pero el transistor solo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la base para que circule la carga por el colector, según el tipo de circuito que se utilice. El factor de amplificación o ganancia logrado entre corriente de colector y corriente de base, se denomina Beta del transistor. Otros parámetros a tener en cuenta y que son particulares de cada tipo de transistor son: Tensiones de ruptura de Colector Emisor, de Base Emisor, de Colector Base, Potencia Máxima, disipación de

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calor, frecuencia de trabajo, y varias tablas donde se grafican los distintos parámetros tales como corriente de base, tensión Colector Emisor, tensión Base Emisor, corriente de Emisor, etc.

Los tres tipos de esquemas(configuraciones) básicos para utilización analógica de los transistores son emisor común, colector común y base común.

Modelos posteriores al transistor descrito, el transistor bipolar (transistores FET, MOSFET, JFET, CMOS, VMOS, etc.) no utiliza la corriente que se inyecta en el terminal de base para modular la corriente de emisor o colector, sino la tensión presente en el terminal de puerta y gradúa la conductancia del canal entre los terminales de Fuente y Drenaje. Cuando la conductancia es nula y el canal se encuentra estrangulado, por efecto de la tensión aplicada entre Compuerta y Fuente, es el campo eléctrico presente en el canal el responsable de impulsar los electrones desde la fuente al drenaje. De este modo, la corriente de salida en la carga conectada al Drenaje (D) será función amplificada de la tensión presente entre la compuerta y la fuente, de manera análoga al funcionamiento del triodo.

Los transistores de efecto de campo son los que han permitido la integración a gran escala disponible hoy en día; para tener una idea aproximada pueden fabricarse varios cientos de miles de transistores interconectados, por centímetro cuadrado y en varias capas superpuestas.

Transistores (MOSFET) El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor o MOSFET (en inglés metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. Es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica, ya sea en circuitos analógicos o digitales, aunque el transistor de unión bipolar fue mucho más popular en otro tiempo. Prácticamente la totalidad de los microprocesadores comerciales están basados en transistores MOSFET.

El MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales llamados fuente (S, Source), drenador (D, Drain), puerta (G, Gate) y sustrato (B, Bulk).

Sin embargo, el sustrato generalmente está conectado internamente al terminal de fuente y por este motivo se pueden encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales.

El término 'metal' en el nombre MOSFET es actualmente incorrecto ya que el aluminio que fue el material de la puerta hasta mediados de 1970 fue sustituido por el silicio policristalino debido a su capacidad de formar puertas auto-alineadas. Las puertas metálicas están volviendo a ganar popularidad, dada la dificultad de incrementar la velocidad de operación de los transistores sin utilizar componentes metálicos en la puerta. De manera similar, el 'óxido' utilizado como aislante en la puerta también se ha reemplazado por otros materiales con el propósito de obtener canales fuertes con la aplicación de tensiones más pequeñas.

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Un transistor de efecto de campo de puerta aislada o IGFET (Insulated-gate field-effect transistor) es un término relacionado que es equivalente a un MOSFET. El término IGFET es más inclusivo, ya que muchos transistores MOSFET utilizan una puerta que no es metálica, y un aislante de puerta que no es un óxido. Otro dispositivo relacionado es el MISFET, que es un transistor de efecto de campo metal-aislante-semiconductor (Metalinsulator-semiconductor field-effect transistor).

Imagen: Simbologia de los Tansistores Mosfet Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_efecto_de_campo_metal-óxido-

semiconductor

Transistores (JFET)

El JFET (Junction Field-Effect Transistor, en español transistor de efecto de campo de juntura o unión) es un tipo de dispositivo electrónico de tres terminales que puede ser usado como interruptor electrónicamente controlado, amplificador o resistencia controlada por voltaje. Posee tres terminales, comúnmente llamados drenaje (D), puerta o compuerta (G) y fuente (S)..

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 halla entre el drenaje y la fuente.

Aplicando una tensión eléctrica inversa al terminal de puerta, el canal se "estrecha" de modo que ofrece resistencia al paso de la corriente eléctrica.

Un JFET conduce entre los terminales D y S cuando la tensión entre los terminales G y S (VGS) es igual a cero (región de saturación), pero cuando esta tensión aumenta en módulo y con la polaridad adecuada, la resistencia entre los terminales D y S crece, entrando así en la región óhmica, hasta determinado límite cuando deja de conducir y entra en corte. La gráfica de la tensión entre los terminales D y S (VDS) en el eje horizontal contra la corriente del terminal D (ID o corriente de drenaje) es una curva característica y propia de cada JFET.

Un JFET tiene una gran impedancia de entrada (que se halla frecuentemente en el orden de 1010 ohmios), lo cual significa que tiene un

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efecto despreciable respecto a los componentes o circuitos externos conectados a su terminal de puerta.

Imagen: Simbolo Electronico Transistores JFET Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/JFET

3.3.1

Construccion y Caracteristicas

Según Wikipedia.com, Los primeros transistores bipolares de unión se fabricaron con germanio (Ge). Los transistores de Silicio (Si) actualmente predominan, pero ciertas versiones avanzadas de microondas y de alto rendimiento ahora emplean el compuesto semiconductor de arseniuro de galio (GaAs) y la aleación semiconductora de silicio-germanio (SiGe). El material semiconductor a base de un elemento (Ge y Si) se describe como elemental.

Los parámetros en bruto de los materiales semiconductores más comunes utilizados para fabricar transistores se dan en la tabla adjunta; estos parámetros variarán con el aumento de la temperatura, el campo eléctrico, nivel de impurezas, la tensión, y otros factores diversos.

Imagen: Tabla de parámetros en bruto de los materiales semicondudctores para fabricar transistores Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor#Construcción

La tensión directa de unión es la tensión aplicada a la unión emisorbase de un transistor bipolar de unión con el fin de hacer que la base conduzca a una corriente específica. La corriente aumenta de manera exponencial a medida que aumenta la tensión en directa de la unión. Los

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valores indicados en la tabla son las típicos para una corriente de 1 mA (los mismos valores se aplican a los diodos semiconductores). Cuanto más bajo es la tensión de la unión en directa, mejor, ya que esto significa que se requiere menos energía para colocar en conducción al transistor. La tensión de unión en directa para una corriente dada disminuye con el aumento de la temperatura. Para una unión de silicio típica, el cambio es de –2.1 mV/°C.34 En algunos circuitos deben usarse elementos compensadores especiales (sensistores) para compensar tales cambios.

Las columnas de movilidad de electrones y movilidad de huecos de la tabla muestran la velocidad media con que los electrones y los huecos se difunden a través del material semiconductor con un campo eléctrico de 1 voltio por metro, aplicado a través del material. En general, mientras más alta sea la movilidad electrónica, el transistor puede funcionar más rápido.

La tabla indica que el germanio es un material mejor que el silicio a este respecto. Sin embargo, el germanio tiene cuatro grandes deficiencias en comparación con el silicio y arseniuro de galio:

• • • •

Su temperatura máxima es limitada.

Tiene una corriente de fuga relativamente alta.

No puede soportar altas tensiones.

Es menos adecuado para la fabricación de circuitos integrados.

Debido a que la movilidad de los electrones es más alta que la movilidad de los huecos para todos los materiales semiconductores, un transistor bipolar n-p-n dado tiende a ser más rápido que un transistor equivalente p-n-p. El arseniuro de galio tiene el valor más alto de movilidad de electrones de los tres semiconductores. Es por esta razón que se utiliza en aplicaciones de alta frecuencia. Un transistor FET de desarrollo relativamente reciente, el transistor de alta movilidad de electrones (HEMT), tiene una heteroestructura (unión entre diferentes materiales semiconductores) de arseniuro de galio-aluminio (AlGaAs)-arseniuro de galio (GaAs), que tiene el doble de la movilidad de los electrones que una unión de barrera GaAsmetal. Debido a su alta velocidad y bajo nivel de ruido, los HEMT se utilizan en los receptores de satélite que trabajan a frecuencias en torno a los 12 GHz. Los HEMT basados en nitruro de galio y nitruro de galio aluminio (AlGaN/GaN HEMT) proporcionan una movilidad de los electrones aún mayor y se están desarrollando para diversas aplicaciones.

Los valores de la columna de Máximo valor de temperatura de la unión han sido tomados a partir de las hojas de datos de varios fabricantes.

Esta temperatura no debe ser excedida o el transistor puede dañarse.

Los datos de la fila Al-Si de la tabla se refieren a los diodos de barrera de metal-semiconductor de alta velocidad (de aluminio-silicio), conocidos comúnmente como diodos Schottky. Esto está incluido en la tabla, ya que algunos transistor IGFET de potencia de silicio tienen un diodo Schottky inverso "parásito" formado entre la fuente y el drenaje como parte del proceso de fabricación. Este diodo puede ser una molestia, pero a veces se utiliza en el circuito del cual forma parte.

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3.3.2

Operacion

Según http://alerce.pntic.mec.es, Existen dos tipos de transistores bijuntura: npn y pnp.En un un cristal tipo npn (figura 1a), el emisor está altamente impurificado y su función consiste en emitir o inyectar electrones en la base. La base está ligeramente impurificada y es muy delgada; por ella pasa la mayor parte de los electrones inyectados por el emisor y que se dirigen hacia el colector. El nivel de impurificación de éste es intermedio y se le da ese nombre porque recibe o capta los electrones provenientes de la base; el colector es la mayor de las tres regiones y disipa más calor que el emisor o la base. El transistor npn tiene dos uniones, una entre el emisor y la base y otra entre la base y el colector. Por esto, un transistor es similar a dos diodos: el de la izquierda diodo emisor-base, o simplemente diodo-emisor, y el de la derecha es el diodo colector-base, o diodo-colector.

Imagen: Transistor npn y pnp Fuente: http://alerce.pntic.mec.es/~hmartin/electr%F3nica/componentes/transistor.htm

El transistor pnp (figura 1b) es el complemento del transistor npn. Los portadores mayoritarios en el emisor son huecos en vez de electrones libres. Esto significa que intervienen corrientes y voltajes opuestos en la acción de un transistor pnp. Para evitar confusión, se concentrará la atención en el transistor npn durante el estudio preliminar.

La difusión de electrones libres a través de la unión produce dos capas de agotamiento (Figura 2a).

Para cada una de estas capas de agotamiento, el potencial de barrera es aproximadamente igual a 0.7 V a 25ºC, para un transistor de silicio (0.3 V para un transistor de germanio).

Debido a que las tres regiones citadas tienen diferentes niveles de contaminación o impurificación, estas capas de agotamiento no tienen el mismo ancho. Cuanto mayor es la contaminación de la región, mayor será la concentración de iones cerca de la unión. Esto significa que las capas de agotamiento penetran sólo ligeramente en la región del emisor (altamente contaminado), pero se profundizan en la base, donde la contaminación es ligera. La otra capa de agotamiento se interna bastante en la base y penetra en la región del colector en una proporción mucho menor. En la figura 2b se resume esta idea. La capa de agotamiento del emisor es pequeña y la del colector es grande. Las capas de agotamiento están sombreadas para indicar la escasez de portadores mayoritarios.

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Imagen: Difusion de Electrones y capas de agotamiento Fuente: http://alerce.pntic.mec.es/~hmartin/electr%F3nica/componentes/transistor.htm

Segun https://electronicalugo.com, el transistor se puede usar como un interruptor. El siguiente esquema muestra cómo se usa un transistor para cambiar el diodo emisor de luz (LED).

•

• •

Cuando el interruptor en el terminal base está abierto, no fluye corriente a través de la base por lo que el transistor está en el estado de corte. Por lo tanto, el circuito actúa como circuito abierto y el LED se apaga.

Cuando el interruptor está cerrado, la corriente base comienza a fluir a través del transistor y luego conduce a resultados de saturación hasta que el LED se encienda.

Las resistencias se colocan para limitar las corrientes a través de la base y el LED. También es posible variar la intensidad del LED variando la resistencia en la ruta de la corriente base.

Imagen: Transistor NPN en Configuracion como Interruptor Fuente: http://www.electronicshub.org/wp-content/uploads/2015/02/Transistor-to-Switch-the-

LED.jpg

Según https://transistoresmosfet.es.tl, los Mosfet tienen 3 estados de funcionamiento, que estos son: Estado de Corte Cuando la tensión de la puerta es idéntica a la del sustrato, el MOSFET está en estado de no conducción: ninguna corriente fluye entre fuente y drenador aunque se aplique una diferencia de potencial entre ambos.

También se llama mosfet a los aislados por juntura de dos componentes..

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Conduccion Lineal Al polarizarse la puerta con una tensión negativa (pMOS) o positiva (nMOS), se crea una región de deplexión en la región que separa la fuente y el drenador. Si esta tensión crece lo suficiente, aparecerán portadores minoritarios (electrones en nMOS, huecos en pMOS) en la región de deplexión que darán lugar a un canal de conducción. El transistor pasa entonces a estado de conducción, de modo que una diferencia de potencial entre fuente y drenador dará lugar a una corriente. El transistor se comporta como una resistencia controlada por la tensión de puerta.

Saturacion Cuando la tensión entre drenador y fuente supera cierto límite, el canal de conducción bajo la puerta sufre un estrangulamiento en las cercanías del drenador y desaparece. La corriente entre fuente y drenador no se interrumpe, ya que es debida al campo eléctrico entre ambos, pero se hace independiente de la diferencia de potencial entre ambos terminales.

Modelos matemáticos

Donde en la que b es el ancho del canal, μn la movilidad de los electrones, ε es la permitividad eléctrica de la capa de óxido, L la longitud del canal y W el espesor de capa de óxido.Cuando el transistor opera en la región de saturación, la fórmula pasa a ser la siguiente:

Estas fórmulas son un modelo sencillo de funcionamiento de los transistores MOSFET, pero no tienen en cuenta un buen número de efectos de segundo orden, como por ejemplo: •

Saturación de velocidad: La relación entre la tensión de puerta y la corriente de drenador no crece cuadráticamente en transistores de canal corto.

•

Efecto cuerpo: La tensión entre fuente y sustrato modifica la tensión umbral que da lugar al canal de conducción

Imagen: Simbolo de los Mosfet Fuente: https://img.webme.com/pic/t/transistoresmosfet/mm.gif

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3.3.3

Configuracion Base Comun

Segun https://unicrom.com, El amplificador de base común tiene ese nombre por que la base del transistor es común tanto a la entrada como a la salida. Este amplificador es una de las tres configuraciones básicas del amplificador que utiliza el transistor bipolar, a saber: Amplificador emisor común, Amplificador seguidor emisor o amplificador colector común y amplificador base común

Imagen: Configuracion de Transistores Base Comun Fuente: https://unicrom.com/wp-content/uploads/amplificador-base-comun-transistor.png

El amplificador de base común es usado normalmente como un buffer de corriente o amplificador de voltaje. En esta configuración la entrada se aplica al terminal emisor del transistor bipolar o BJT y la salida se obtiene del terminal colector.

La base es común a la entrada y a la salida y se conecta a tierra a través del condensador C1. Ver el diagrama. Esta configuración se encuentra en amplificadores alta frecuencia, también es utilizado como buffer de corriente ya que la ganancia de corriente es aproximadamente unitaria. Ai = 1

Analizando el circuito en DC: Si 10R2 < β*RE, se puede asumir despreciable la corriente de base IB del transistor. Así, la corriente IC (corriente de colector) es igual a IE (corriente de emisor)Analizando el circuito de la base y del emisor con la ley de voltajes de Kirchhoff:

VB = IE*RE + VBE

y

VS=IC*RC+VC

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donde VC es el voltaje de colector del transistor y VB es el voltaje en la base

Para obtener una máxima amplitud a la salida del amplificador (en VC) se escoge VC = VCC/2

Analizando el circuito en AC: (en este análisis las variables se expresan en minúsculas), Para hacer este análisis, los condensadores de acople (CE = CC = C) a la entrada y salida del amplificador se asumen cortocircuitos.

Igualmente se cortocircuita la fuente de voltaje Vcc. Así,

ie = −vi/re (1)

y

Vc = ie * RC (2)

Reemplazando la fórmula (1) en la (2) se tiene que la ganancia de voltaje es: Av = vc/vi = RC/re

Si se asume que RE > 10*re, se puede ignorar Ib y la ganancia de corriente es: Ai = ic/ie = 1. (re = 25mV/Ie)

Características principales del amplificador de base común

• • • • •

Ganancia de voltaje (Av) elevada Ganancia de corriente (Ai) = 1 Impedancia de entrada (Zi) muy baja Impedancia de salida alta (Zo) La señal de salida del amplificador está en fase con la señal de la entrada. (Desfase = 0°)

El amplificador de base común tiene las siguientes fórmulas:

• •

Ganancia de voltaje igual RC/Re Ganancia de corriente Ai=1 Donde:

• • •

3.3.4

re = resistencia del emisor en corriente alterna (c.a.) re = 25mV/Ie Ie = corriente del emisor en CD.

Configuracion Emisor Comun

Segun https://unicrom.com, Para que una señal esa amplificada tiene que ser una señal de corriente alterna. No tiene sentido amplificar una señal de corriente continua, por que esta no lleva ninguna información. En

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un amplificador de transistores están involucradas los dos tipos de corrientes: la corriente alterna y la corriente continua.

La señal alterna es la señal a amplificar y la continua sirve para establecer el punto de operación del amplificador. Este punto de operación permitirá que la señal amplificada no sea distorsionada.

Diagrama de un amplificador emisor común En el diagrama del amplificador se ve que la base del transistor está conectada a dos resistencias R1 y R2. Estas dos resistencias forman un divisor de voltaje que permite tener en la base del transistor un voltaje necesario para establecer la corriente de polarización de la base.

Imagen: Configuracion de Transistores Emisor Comun Fuente: https://unicrom.com/wp-content/uploads/amplificador-emisor-comun.png

El punto de operación en corriente continua está sobre una línea de carga dibujada en la familia de curvas de el transistor. Esta línea está determinada por fórmulas que se muestran. Hay dos casos extremos: • •

Cuando el transistor está en saturación (Ic max.), que significa que Vce es prácticamente 0 voltios y….

Cuando el transistor está en corte (Ic = 0), que significa que Vce es prácticamente igual a Vcc. Ver la figura.

Si se modifica R1 y/o R2 el punto de operación se modificará para arriba o para abajo en la curva pudiendo haber distorsión. Si la señal de entrada (Vin) es muy grande, se recortarán los picos positivos y negativos de la señal en la salida (Vout).

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Imagen: Recta de carga y familia de curvas de el transistor Fuente: https://unicrom.com/wp-content/uploads/punto-operacion-amplificador-emisor-

comun.png

Capacitor de bloqueo (C1) Este capacitor (condensador) se utiliza para bloquear la corriente continua que pudiera venir de Vin. El capacitor se comporta como un circuito abierto para la corriente continua y un corto circuito para la corriente alterna (la que se desea amplificar).

Estos capacitores no se comportan tan perfectamente en la realidad, pero se acercan bastante, pudiendo suponerse como ideales.

Capacitor de derivación (Ce) El resistor Re aumenta la estabilidad de el amplificador, pero que tiene el gran inconveniente que es muy sensible a las variaciones de temperatura (causará cambios en la corriente de base, lo que causará variaciones en la corriente de emisor (recordar Ic = β Ib)).

Esto causará una disminución en la ganancia de corriente alterna, lo que no es deseable. Para resolver el problema se pone en paralelo con Re un capacitor que funcionará como un corto circuito para la corriente alterna y un circuito abierto para corriente continua.

• • • • • • •

El voltaje de salida estará dada por la siguiente fórmula: Vout = Ic x Rc = β x Ib x Rc = hfe x Ib x Rc Ganancia de voltaje: ΔV = – Vout / Vin = – Rc / Zin. (el signo menos indica que Vout esta 180° fuera de fase con la entrada Vin) Ganancia de corriente: ΔI = (Vout x Zin) / (Vin x Rc) = ganancia de voltaje x Zin / Rc Ganancia de potencia = ganancia de voltaje x ganancia de corriente = ΔP = ΔV x ΔI Zin (impedancia de entrada) = R1 // R2 // hie, que normalmente no es un valor alto (contrario a lo deseado) Zo (impedancia de salida) = Rc La salida está 180° desfasada con respecto a la entrada (es invertida)

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Notas: • • •

3.3.5

β = hfe son parámetros propios de cada transistor hie = impedancia de entrada del transistor dada por el fabricante. // significa “en paralelo”.

Configuracion Colector Comun

Segun https://unicrom.com, El amplificador seguidor emisor también llamado amplificador colector común, es muy útil porque una de las características que tiene este amplificador a transistor es que tiene una impedancia de entrada muy alta (Zin) y una impedancia de salida baja (Zout).

Nota: La impedancia de entrada alta es una característica deseable en un amplificador pues, el dispositivo o circuito que lo alimenta no tiene que entregarle mucha corriente, y así ser cargado por este amplificador, cuando le pasa la señal que se desea amplificar.

Características de un amplificador colector común Este circuito no tiene resistencia en el colector y la salida está conectada a la resistencia del emisor Re a través de la unión colector-emisor (ver la figura). El voltaje de salida en el emisor “sigue” al voltaje que aparece (la señal de entrada), solo que es de un valor ligeramente menor (0.6 voltios aproximadamente). Entonces:

Vout = Ve = Vb – 0.6 V, Vout = Vin – 0.6 V.

Imagen: Configuracion de Transistores Colector Comun Fuente: https://unicrom.com/wp-content/uploads/amplificador-emisor-comun.png

•

La ganancia de tensión es: Av = Vout / Vin = Ve / Vb. Como Ve es siempre menor que Vb, entonces la ganancia siempre será menor a la unidad.

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•

• •

La impedancia de entrada se obtiene con la siguiente fórmula: Zin = (β + 1) x Re. Donde: β es la ganancia de corriente del transistor (Dato que se obtiene del fabricante) Las resistencias R1 y R2 son generalmente de valores similares para establecer el punto de operación en corriente directa del transistor.

C1 es un condensador de paso para la señal aplicada a este amplificador y sirve para aislar esta etapa amplificadora de una etapa anterior con un punto de operación en corriente directa diferente.

Ejemplo de cálculo:

Obtener la impedancia de entrada de un amplificador con un transistor con β = 150 y Re igual a 2.2K.

Observando el gráfico anterior y usando la fórmula de impedancia: • •

Zin = (β + 1) x Re = (150 + 1) x 2200 Ohmios = 332,000 Ohmios (332 K) AV= Vout / (Vin = (Vin – 0.6) / Vout. Ganancia menor de 1.

Este amplificador aparenta una impedancia de entrada de 332,000 Ohmios a la fuente de la señal que se desea amplificar. Este tipo de circuito es muy utilizado como circuitos separadores y como adaptadores de impedancia entre las fuentes de señal y las etapas amplificadoras.

3.3.6

Acción Amplificadora

Según http://tutorialesdeelectronicabasica.blogspot.com, Un transistor puede cumplir varias funciones, pero básicamente se usa para amplificar una señal eléctrica. La Figura muestra el circuito básico de un amplificador de transistor PNP en configuración de base común (CB) . Sin embargo, podemos usar un transistor NPN y obtener los mismos resultados.

Imagen: Circuito básico de un amplificador de transistor PNP en configuración de base común (CB) Fuente: http://tutorialesdeelectronicabasica.blogspot.com/2020/03/accionamplificadora-del-transistor.html

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En la figura, el transistor está polarizado para la operación de la región activa, es decir, J E está polarizado hacia adelante usando la fuente de voltaje V EE y J C está polarizado inversamente usando la fuente de voltaje V CC . El emisor al circuito base forma el lado de entrada del amplificador mientras que el colector al circuito base forma el lado de salida. El voltaje de señal V S a amplificar se aplica en el lado de entrada.

Una resistencia de carga R L está conectado en el circuito de salida y la tensión de salida amplificada se desarrolla a través de R L .

El incremento Δ V L a través de R L es varias veces mayor que el incremento Δ V讠se llama ganancia de voltaje o amplificación de voltaje del amplificador.

Podemos obtener una expresión para la ganancia de voltaje del amplificador CB de la Figura 1. Por lo tanto, el voltaje de salida Δ V L es dado por

Imagen: Expresion de ganancia de voltaje AV Fuente: http://tutorialesdeelectronicabasica.blogspot.com/2020/03/accionamplificadora-del-transistor.html

Pero α¹ es cercano a la unidad, mientras que R L puede mantenerse mucho mayor que r ae 1 que resulta en aumento de alta tensión A V Es obvio que, en efecto, el transistor actúa para transferir corriente en el circuito de entrada de baja resistencia al circuito de salida de alta resistencia. Esta acción puede referirse a una acción de resistencia de transferencia a partir de la cual se originó la palabra transistor.

El efecto temprano (modulación de ancho base) | Acción amplificadora del transistor Considere un transistor pnp sesgado en la región activa. Debido a la polarización directa en J E , el ancho de la capa de agotamiento en J E es insignificantemente pequeño. Sin embargo, debido a la polarización inversa en J C , la capa de agotamiento es amplia y penetra tanto en la región base como en la región del colector. Pero el dopaje de la región base es mucho más pequeño que el de la región colectora. Por lo tanto, la penetración de la capa de agotamiento en J C en la región base es mucho mayor que la penetración en la región colectora. El ancho efectivo de la base, por lo tanto, se reduce. A medida que aumenta la magnitud de la polarización

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inversa en J C , el ancho de base efectivo W disminuye. El fenómeno se conoce como el efecto temprano omodulación de ancho de base.

Efecto de la modulación de ancho base | Acción amplificadora del transistor

La disminución del ancho efectivo de la base con el aumento de la magnitud del sesgo inverso en J C produce los siguientes tres efectos: 1. Reducción de las posibilidades de recombinación de agujeros portadores minoritarios inyectados (en un transistor PNP) en la región base, lo que da como resultado un factor de transporte de base aumentado y, por lo tanto, un aumento \alfa.

2. El aumento de gradiente de concentración de agujeros de portadores minoritarios (en un transistor PNP) en la región de base resulta en una mayor corriente de huecos inyectados I pE en J E .

3. Para un valor extremadamente grande de polarización inversa del colector, el ancho efectivo de la base se reduce a cero, lo que da como resultado la ruptura de la acción del transistor. Este fenómeno se llama perforación . El valor del voltaje del colector al que se obtienen los resultados de perforación se denomina perforación Resistencia dinámica del emisor | Acción amplificadora del transistor La resistencia dinámica del emisor de un transistor indicado por r e 1 se define como el recíproco de la pendiente de la corriente del emisor frente a la característica del voltaje del emisor. Así:

Imagen: Expresion de Resistencia dinámica del Emisor Fuente: http://tutorialesdeelectronicabasica.blogspot.com/2020/03/accionamplificadora-del-transistor.html

3.3.7

Limites de Operacion

Según el libro Electronica: Teoria de Circuitos y Dispósitivos Electronicos, Para cada transistor hay una región de operación en las características que garantizará que nose excedan las capacidades nominales máximas y que la señal de salida exhiba distorsión mínima.

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Dicha región se definió para las características del transistor de la figura 3.22. Todos loslímites de operación se definen en una hoja de especificaciones del transistor descrita en la sección 3.9.

Algunos de los límites de operación se explican por sí solos, como la corriente máxima del colector (normalmente aparece en la hoja de especificaciones como corriente continua en el colector)y el voltaje máximo del colector al emisor (a menudo abreviado VCEO o V(BR)CEO en la hoja de especificaciones). Para el transistor de la figura 3.22, ICmáx se especificó como 50 mA y VCEO como 20 V. La línea vertical en las características definida como VCEsat especifica el VCEmínimo que se puede aplicar sin caer en la región no lineal llamada región de saturación.

El nivel de VCEsat está por lo común cerca de 0.3 V, especificado para este transistor. El nivel máximo de disipación lo define la siguiente ecuación:

Para el dispositivo de la figura, la disipación de potencia del colector se especificó como 300 mW. El problema es cómo graficar la curva de disipación de potencia del colector especificada por el hecho de que

En cualquier punto sobre las características el producto de VCE e IC debe ser igual a 300 mW. Si decidimos que IC sea el valor máximo de 50 mA y sustituimos en la relación anterior obtenemos

Por consiguiente vemos que si IC 50 mA, entonces VCE 6 V en la curva de disipación de potencia como se indica en la figura 3.22. Si ahora decidimos que VCE tenga su valor máximo de 20 V, el nivel de IC es el siguiente:

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El cual es un segundo punto en la curva de potencia. Si ahora seleccionamos un nivel de IC en el intervalo medio como 25 mA y resolvemos para el nivel resultante de VCE obtenemos

La región de corte se define como aquella que está debajo de IC ICEO, y la cual también hay que evitar para que la señal de salida tenga una distorsión mínima. En algunas hojas de especificaciones sólo se da . Entonces hay que utilizar la ecuación para tener una idea del nivel de corte si las curvas de las características no están disponibles. La operación en la región resultante de la figura 3.22 garantizará una distorsión mínima de los niveles de la señal, corriente y voltaje de salida que no dañarán el dispositivo.

Si las curvas de características no están disponibles o no aparecen en la hoja de especificaciones (como sucede a veces), basta con asegurarse de que IC, VCE y su producto VCEIC queden comprendidos en el intervalo siguiente:

Para las características de base común el siguiente producto de cantidades de salida define la curva de potencia máxima:

3.4 Polarización Por: Zonia Raxcacó

Polarizar un transistor significa fijar las tensiones y las corrientes de modo que tomen un determinado valor, al cual le corresponde en el plano de las características un punto Q bien definido, denominado punto "de reposo" o "de trabajo” del circuito.

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La polarización correcta del transistor se logra mediante un proceso conocido comúnmente como Bias Base.

Polarización transistor BJT (Transistor de unión Bipolar): Polarizar un transistor bipolar implica conseguir que las corrientes y tensiones continuas que aparecen en el mismo queden fijadas a unos valores previamente decididos. Es posible polarizar el transistor en zona activa, en saturación o en corte, cambiando las tensiones y componentes del circuito en el que se engloba.

Corte: Cuando el transistor se encuentra en corte no circula corriente por sus terminales. Concretamente, y a efectos de cálculo, decimos que el transistor se encuentra en corte cuando se cumple la condición: IE = 0 ó IE < 0 (Esta última condición indica que la corriente por el emisor lleva sentido contrario al que llevaría en funcionamiento normal). Para polarizar el transistor en corte basta con no polarizar en directa la unión base-emisor del mismo, es decir, basta con que VBE=0.

Activa: La región activa es la normal de funcionamiento del transistor. Existen corrientes en todos sus terminales y se cumple que la unión base-emisor se encuentra polarizada en directa y la colector-base en inversa.

Saturación: En la región de saturación se verifica que tanto la unión base-emisor como la base-colector se encuentran en directa. Se dejan de cumplir las relaciones de activa, y se verifica sólo lo siguiente:

Donde saturación

suelen

las

tensiones

tener

valores

base-emisor

y

determinados

colector-emisor (0,8

y

0,2

de

voltios

habitualmente).

Es de señalar especialmente que cuando el transistor se encuentra en saturación circula también corriente por sus tres terminales, pero ya no se cumple la relación: II CB = ⋅ β

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Transisror BJT https://www.researchgate.net/figure/Figura-23-Tipos-de-transistores-BJTNPN-y-PNP_fig5_338843911

Polarizacion transistor NPN El transistor en NPN empieza a conducir cuando la unión base emisor es polarizada en directo (fluye corriente de la base al emisor). El emisor está conectado al negativo de la batería y la base a un voltaje positivo pero menor que el de la batería.Ver VB. Polarizacion transistor PNP En cambio en el transistor PNP empieza a conducir cuando la unión base emisor está polarizado inversamente (fluye corriente del emisor a la base). El emisor está conectado al positivo de la batería y la base a un voltaje positivo menor que el de la batería. Voltaje debido a la caída de voltaje en la resistencia R.

Polarizacion BJT Una polarización correcta permite el funcionamiento de este componente. No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP.

Transistor de efecto de campo

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Transistor JFET https://tallertronica.files.wordpress.com/2018/07/simbolos-esquematicosjfet.png?w=640

Transistor MOSFET https://tallertronica.files.wordpress.com/2018/07/simbolos-esquematicosmosfet.png?w=640

Polarización transistor JFET: La polarización del JFET se realiza mediante tensión continua y consiste en prepararlo para que en un circuito, en el cual se le quiere utilizar, a través del JFET circule una cantidad de corriente ID por el drenaje, y a su vez se obtenga una tensión entre el drenaje y la fuente VDS para esa cantidad de corriente ID, a esto se le llama obtener el punto de operación o punto Q. La corriente ID va depender de la tensión compuerta fuente VGS que exista en la malla de entrada, la VDS dependerá de la malla de salida del circuito, para ver esto será de utilidad la gráfica de entrada y la de salida del JFET.

Polarización transistor MOSFET: Los circuitos de polarización típicos para MOSFET enriquecido, son similares al circuito de polarización utilizada para JFET. La principal diferencia entre ambos es el hecho de que el MOSFET de enriquecimiento típico sólo permite puntos de funcionamiento con valor positivo de VGS para canal n y valor negativo de VGS para el canal p. Para tener un valor positivo de VGS de canal n y el valor negativo de VGS de canal p, es adecuado un circuito de auto polarización. Por lo tanto hablamos de recorte de realimentación y circuito divisor de tensión para mejorar el tipo MOSFET.

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3.4.1

Punto de Operación

Por: Zonia Raxcacó

Para amplificadores con transistores la corriente y el voltaje de cd resultantes establecen un punto de operación en las caracteristicas que definen la region que se empleara para amplificar la señal aplicada. Como el punto de operacion es un punto fijo en las caracteristicas, tambien se llama punto quiescente, que significa quieto, inmovil, inactivo.

Los valores de corrientes y tensiones en continua en los terminales de un transistor se denomina punto de trabajo y se suele expresar por la letra Q (Quiescent operating point). Obtener el punto de trabajo Q de un dispositivo consiste básicamente en obtener el valor de las diferentes tensiones y corrientes que se establecen el funcionamiento el mismo en su punto más estable.

EL análisis del punto de trabajo de un dispositivo, se puede llevar a cabo de dos formas diferentes: analítica (realizando un análisis matemático de todas las ecuaciones implicadas) o grafica (recta de carga en continua).

Metodo analítico, se basa en resolver el sistema de ecuaciones que se establece teniendo en cuenta: •

Las leyes de Kirchoff aplicadas a tensiones y corrientes.

•

EL comportamuiento del T según la región de funcionamiento.

•

Las relaciones eléctricas del circuito de polarización usado.

Página 1.2-330 de 408

Si se desea realizar el análisis gráfico, hay que disponer en primer lugar de las curvas de funcionamiento del transistor (curvas características de entrada y salida), que se podrían obtener también como representación de las ecuaciones que definen el comportamiento del transistor. Sobre estas curvas se traza la denominada recta de carga en continua (impuesta por el circuito eléctrico externo del transistor), y los puntos de intersección de esta recta con las curvas del dispositivo establece los posibles puntos de trabajo Q. El siguiente paso es determinar exactamente cual de esos posibles puntos es el de funcionamiento.

Punto de operación de un transistor BJT: El término polarización es un vocablo que incluye todo lo referente a la aplicación de voltajes de cd para establecer un nivel fijo de corriente y voltaje. Para amplificadores de transistor, el voltaje y la corriente de cd resultantes establecen un punto de operación sobre las características, el cual define la región que se empleará para la amplificación de la señal aplicada. Ya que el punto de operación es un punto fijo sobre las características, se le conoce también como punto quiesciente. Por definición, quiesciente significa quieto, inmóvil, inactivo. La Figura muestra una característica general de salida de un dispositivo con cuatro puntos de operación indicados. El circuito de polarización puede diseñarse para establecer la operación del dispositivo en cualquiera de estos puntos o en otros dentro de la región activa.

Diversos puntos de operación dentro de los límites de operación de un transistor. http://www.itlalaguna.edu.mx/2014/Oferta%20Educativa/Ingenierias/Siste mas/Plan%201997-2004/Ecabas/ecabaspdf/TRANSISTORES.pdf Concentrándonos en la región activa es posible elegir muchos puntos de operación diferentes. El punto Q depende a menudo del uso que se dará

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al circuito. Si no se utilizara la polarización, el dispositivo estaría al principio totalmente cortado (desactivado), lo cual produciría la A, esto es, corriente cero a través del dispositivo (y voltaje cero a través del mismo). Es necesario polarizar el dispositivo de modo que pueda responder o cambiar sus SEMICONDUCTORES- 33 valores de corriente y voltaje en todo el intervalo de una señal de entrada. En tanto que el punto A no resultará apropiado, el punto B proporciona esta operación deseada. Si se aplica una señal al circuito, además del nivel de polarización, el dispositivo variará sus valores de corriente y voltaje a partir del punto de operación B, lo que permite que el dispositivo reaccione (y posiblemente amplifique) tanto la parte positiva como la parte negativa de la señal de entrada. Si, como podría suceder, la señal de entrada es pequeña, el voltaje y la corriente del dispositivo variarán, pero no lo suficiente para llevarlo al nivel de corte o saturación. El punto C permitiría cierta variación positiva y negativa de la señal de salida, pero el valor pico a pico sería limitado por la proximidad de VCE = 0 V / IC = 0 mA. La operación en el punto C también tiene algo que ver con las no linealidades introducidas por el hecho de que el espacio entre las curvas IB cambia rápidamente en esta región. En general, es preferible operar donde la ganancia del dispositivo es más constante (o lineal), de tal modo que la cantidad de amplificación en toda la excursión de la señal de entrada es la misma. En punto B es una región de espaciamiento más lineal y, su operación tiene un mayor grado de linealidad. Para el BJT que se polarizará en su región de operación lineal activa debe cumplirse: 1. La unión de base a emisor debe estar polarizada directamente (voltaje de la región p más positivo) con un voltaje resultante de polarización directa entre la base y el emisor de aproximadamente 0.6 a 0.7 V mínimo.

2. La unión de base a colector debe estar polarizada inversamente (región n más positiva), estando el voltaje de polarización inversa en cualquier valor dentro de los límites máximos del dispositivo.

La operación en las regiones de corte, de saturación y lineal de las características del BJT se obtienen dé acuerdo con lo siguiente: 1. Operación en la región activa: Unión base-emisor con polarización directa. Unión base-colector con polarización inversa.

2. Operación en la región de corte: Unión base-emisor con la polarización inversa.

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3. Operación en la región de saturación: Unión base-emisor con polarización directa. Unión base-colector con polarización directa.

Punto de Operación transistor familia FET: La selección de un punto de trabajo apropiado, fijando ID, VGS y VDS, para una etapa amplificadora con FET se determina en base a las siguientes consideraciones: • Variación de la tensión de salida.

• Distorsión.

• Potencia disipada.

• Ganancia de tensión.

• Deriva de la corriente de drenador

En otras palabras el punto de trabajo debe cumplir las siguientes condiciones: • estar ubicado de tal forma que el dispositivo trabaje en zona activa (de saturación del canal o de corriente constante) y permitir suficiente variación de la señal sin que el dispositivo salga de esa zona de funcionamiento y entre en zona de corte o lineal o resistiva.

• -ser permanente, predecible y estable ante cualquier posible variación de los parámetros del dispositivo.

• disipar la mínima potencia posible.

3.4.2

Circuito de Polarización Fija

Por: Zonia Raxcacó

Transistor BJT: El circuito de polarización fija de la figura es la configuración de polarización de cd más simple. Aun cuando la red emplea un transistor npn, las ecuaciones y cálculos aplican igualmente bien para una configuración del transistor pnp tan sólo con cambiar todas las direcciones de la corriente y las polaridades del voltaje. Las direcciones de la corriente de la figura son las direcciones reales y la notación de doble subíndice estándar define los voltajes. Para el análisis de cd se puede aislar la red de los niveles de ca indicados reemplazando los capacitores con un equivalente de circuito abierto, ya que la reactancia de un capacitor con cd es Además, la fuente de cd VCC se puede dividir en dos fuentes (sólo

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para propósitos de análisis) como se muestra en la figura 4.3 para separar los circuitos de entrada y salida. También reduce el vínculo entre las dos con la corriente de base IB. La separación es ciertamente válida, como observamos en la figura 4.3, de modo que VCC está conectada directamente a RB y RC igual que en la figura 4.2. 1>2p102C = q Æ Las ecuaciones básicas son las siguientes:

Polarización Fija file:///C:/Users/japon/Downloads/[Boylestad]Electr%C3%B3nica%20Teor%C3 %ADa%20de%20Circuitos%20y%20Dispositivos%20Electr%C3%B3nicos.pdf

Transistor FET: La configuración de polarización más simple para el JFET de canal n aparece en la figura. Conocida como configuración de polarización fija, es una de las pocas configuraciones de FET de un modo directo tanto con un método matemático como con un gráfico. En esta sección se incluyen ambos métodos para demostrar la diferencia entre las dos filosofías y también para establecer el hecho de que se puede obtener la

misma

solución

con

cualquiera

de

los

dos

métodos

Página 1.2-334 de 408

Configuración de polarización fija file:///C:/Users/japon/Downloads/[Boylestad]Electr%C3%B3nica%20Teor%C3 %ADa%20de%20Circuitos%20y%20Dispositivos%20Electr%C3%B3nicos.pdf La configuración de la figura incluye niveles de Vi y Vo y los capacitores de acoplamiento (C1 y C2). Recuerde que los capacitores de acoplamiento son “circuitos abiertos” para el análisis de cd y bajas impedancias (en esencia cortorcircuitos) para el análisis de ca. La presencia del resistor RG garantiza que Vi aparecerá a la entrada del amplificador de FET para el análisis de ca (capítulo 8). Para el análisis de cd,

La caída de cero voltios a través de RG permite remplazar a RG por un corto circuito equivalente. Aplicando la ley de voltaje de Kirchhhoff en dirección de las manecillas del reloj a la malla, se tiene que

Puesto que VGG es una fuente constante de cd, el voltaje VGS es de magnitud fija, dando como resultado la denominación “configuracion de polarización fija”. EL nivel resultante de corriente de drenaje ID se controla ahora por la ecuacion de Shockley:

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Ya que VGS es una cantidad fija para esta configuracion, su signo y su magnitud simplemente puede sustituirse en la ecuacion de Shockley y calcularse el nivel resultante de ID. Este es uno de los pocos ejemplos en la cial la solucion matematica para una configuracion FET es bastante directa.

3.4.3

Circuito de polarización estabilizada en Emisor

Por: Zonia Raxcacó

Transistor BJT: El circuito de polarización estabilizado en emisor para un transistor bjt es como se muestra en la siguiente figura.

La polarización estabilizado en emisor presenta una mejor estabilidad que la polarización fija, pero no mejor que la polarización por divisor de voltaje y que la polarización por realimentación de colector.

Además se puede usar en todas las configuraciones del transistor bjt, emisor común, base común y colector común. Las ecuaciones básicas son las siguientes:

Polarización estabilizada en Emisor file:///C:/Users/japon/Downloads/[Boylestad]Electr%C3%B3nica%20Teor%C3 %ADa%20de%20Circuitos%20y%20Dispositivos%20Electr%C3%B3nicos.pdf

3.4.4

Circuito divisor de voltaje

Por: Zonia Raxcacó

Transistor BJT: El circuito de polarización por divisor de voltaje o de tensión, para un transistor bjt es como se muestra en la siguiente figura.

La polarización por divisor de voltaje es la polarización más estable respecto al punto de trabajo Q. Se puede usar en todas las

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configuraciones del transistor bjt, emisor común, base común, y colector común. Las ecuaciones básicas son las siguientes:

Polarización divisor de voltaje file:///C:/Users/japon/Downloads/[Boylestad]Electr%C3%B3nica%20Teor%C3 %ADa%20de%20Circuitos%20y%20Dispositivos%20Electr%C3%B3nicos.pdf

Transistor FET: La configuración del divisor de voltaje aplicada a amplificadores con transistores BJT también se aplica a amplificadores con FET como se demuestra en la figura La construcción básica es exactamente la misma, pero el análisis de cada una es muy diferente. IG 0 A para amplificadores con FET, pero la magnitud de IB para amplificadores con BJT en emisor común puede afectar los niveles de cd de la corriente y voltaje tanto en los circuitos de entrada como en los de salida. Recuerde que IB vincula los circuitos de entrada y salida para la configuración del divisor de voltaje del BJT, mientras que VGS hace lo mismo para la configuración del FET.

Página 1.2-337 de 408

file:///C:/Users/japon/Downloads/[Boylestad]Electr%C3%B3nica%20Teor%C3 %ADa%20de%20Circuitos%20y%20Dispositivos%20Electr%C3%B3nicos.pdf Para el análisis de cd. Observe que todos los capacitores, incluido el de puenteo CS, fueron reemplazados por un equivalente de “circuito abierto”. Además, la fuente VDD se dividió en dos fuentes equivalentes para separar aún más las regiones de entrada y salida de la red. Como IG 0, la ley de la corrientes de Kirchhoff requiere que y se puede utilizar el circuito equivalente en serie que aparece a la izquierda de la figura para determinar el valor del VG. El voltaje VG, igual al voltaje a través de R2, se determina con la regla del divisor de voltaje como sigue:

file:///C:/Users/japon/Downloads/[Boylestad]Electr%C3%B3nica%20Teor%C3 %ADa%20de%20Circuitos%20y%20Dispositivos%20Electr%C3%B3nicos.pdf Al aplicar la ley de voltajes de Kirchhoff en el sentido de las manecillas del reloj a la malla indicada de la figura obtenemos

Sustituyendo VRS = ISRS = ID RS, tenemos

El resultado es una ecuación que continúa incluyendo las mismas dos variables que aparecen en la ecuación de Shockley: VGS e ID. La construcción de la red fija las cantidades VG y RS. La ecuación sigue siendo la ecuación para una línea recta, pero el origen ya no es un punto para trazar la línea.

Página 1.2-338 de 408

Capítulo IV 4.3.1 Teorema de Thevenin Por: Kevin Us

Léon Charles Thévenin (Meaux, 30 de marzo de 1857 - París, 21 de septiembre de 1926) ha sido un ingeniero en telegrafía francés, que extendió el estudio de la Ley de Ohm a los circuitos eléctricos complicados. Su aporte de mayor relevancia ha sido el teorema que lleva su nombre.

Edward Lawry Norton (Rockland, Maine, 28 de julio de 18981 Chatham, Nueva Jersey, 28 de enero de 1983) ha sido un ingeniero y científico empleado de los Laboratorios Bell. Es conocido primordialmente por enunciar el Teorema de Norton, que lleva su nombre. Fue útil como operador de radio en el U.S Marina entre 1917 y 1919 El teorema de Thevenin está enganchado con el teorema de Norton, en el caso del teorema de Norton este resultado o valor bien puede ser el mismo que el de Thevenin, quiere decir que si ya tenemos tanto nuestra resistencia de Thevenin ya tendríamos nuestra resistencia de Norton, pero todo depende de cómo se plantea el problema.

Thévenin y Norton decían casi lo mismo, Thevenin decía que, si tienes un circuito por más complejo y difícil que se vea, pensar para cualquier resistencia, una resistencia de carga distinguir su punto A como su punto B esa resistencia de carga puede percibir que le cuesta la comunicación con el resto del circuito, es decir, que esa resistencia recibe poco apoyo del resto del circuito que puede ser sustituido por algo más simple, un circuito por tan grande que suene puede ser sustituido por una fuente de tensión y una resistencia en serie.

Por otro lado, Norton, como antes mencionado, casi nos dice lo mismo, todo circuito por más complejo que sea puede ser sustituido por algo simple, pero a diferencia del teorema de Thevenin en lugar de ser una fuente de tensión es una fuente de corriente, entonces todo circuito complicado puede ser sustituido por una fuente y una resistencia en paralelo.

Edward Lawry Norton empezó a trabajar en 1922 en la Western Electric Corporation en la ciudad de Nueva York, que más tarde se convirtieron en los laboratorios Bell en 1925. Mientras trabajaba para la Western Electric, M.A. obtuvo un grado en ingeniería eléctrica de la Universidad de Columbia en 1925.

Thévenin se graduó de la Escuela Politécnica en París en 1876. En 1878 se unió al cuerpo de ingenieros de telégrafo (que subsecuentemente se convirtió en el French PTT). Ahí, inicialmente trabajó en el desarrollo de líneas de telégrafo de larga distancia.

Ambos teoremas se pueden aplicar a cualquier elemento del circuito, siempre y cuando la red tenga al menos una fuente independiente.

Página 1.2-339 de 408

Permiten encontrar un circuito equivalente de manera simple y rápida aun en circuitos de naturaleza complicados.

El circuito obtenido luego de aplicar el teorema de Thévenin y Norton es mucho más simple y rápido para calcular voltajes y corrientes o la potencia capaz de entregar un circuito al conectar una carga.

Según www.ecured.cu: Teorema de Thévenin establece que, si una parte de un circuito eléctrico lineal está comprendida entre dos terminales A y B, esta parte en cuestión puede sustituirse por un circuito equivalente que esté constituido únicamente por un generador de tensión en serie con una impedancia de forma que al conectar un elemento entre las dos terminales A y B, la tensión que cae en él y la intensidad que lo atraviesa son las mismas tanto en el circuito real como en el equivalente. El teorema de Thévenin es el dual del Teorema de Norton.

Ejemplo 1: Instrucciones: Desarrolle el siguiente circuito con teorema de Thevenin, tomando en cuenta que R4 es nuestra resistencia de carga.

R1

R3

12K

8K

BAT1

R2

R4

4K

5K

40V

R1

R3

12K

8K

R2 BAT1 40V

4K

-Lo que se busca es simplificar el circuito para hacerlo más sencillo y entendible, en este caso se nos asignó R4 como nuestra resistencia de carga.

-Asignamos los puntos A y B sobre R4 que es nuestra A resistencia de carga, ya que el resto del circuito será R4 5K reemplazado por el circuito de Thevenin.

B

-Buscando que nos quede de este modo el circuito, teniendo tanto nuestra tensión de Thevenin como nuestra resistencia de Thevenin.

Página 1.2-340 de 408

-RTH: Tomar el circuito sin RL y sin las fuentes tanto de tensión como de corriente, la tensión se cortocircuita y la de corriente solo se abre.

RTH RL VTH

5K

12K

8K A

-Calculamos entre A y B

la

resistencia

R1 paralelo con R2=

4K

1/ ((1/12) + (1/4)) = 3KΩ B

El resultado en serie con R3= 11KΩ

RTH= 11KΩ

R5

VTH: Sin RL, Vth= VA-VB

R7 A

12K

8K

A= 40*4= 160 A=160/16 = 10

R6 40V

A= 10v

4K

B

B= En este caso 0 porque no tenemos algo que haga variar la tensión en B

B= 0

RTH 11K

10V

RL 5K

-El circuito ya estaría simplificado y de esta forma estaría estructurado con el teorema de Thevenin.

Ejemplo 2: Instrucciones: Desarrolle el siguiente circuito con teorema de Thevenin, tomando en cuenta que R1 es nuestra resistencia de carga.

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R2

BAT1

20k

30V

R1

R3

3k

10k

R2

BAT1

20k

30V

R1

A

R3

B

3k

10k

-Del mismo modo que en el anterior ejemplo, ya tenemos R4 nuestra resistencia de carga y lo 6k que buscamos es simplificar el circuito.

-Una vez más asignamos los puntos A y B sobre R1 que es R4 nuestra resistencia de carga, ya 6k que el resto del circuito será reemplazado por el circuito de Thevenin.

RL 3K

RTH

VTH

- RTH: Tomar el circuito sin RL y sin las fuentes tanto de tensión como de corriente, la tensión se cortocircuita y la de corriente solo se abre.

- Calculamos entre A y B.

A

20K

6K

la

resistencia

6k en serie con 10k= 16k Luego en paralelo con 20k

10K

1/ ((1/16) + (1/20)) = 8.9K

B

RTH= 8.9KΩ

- VTH: Sin RL, Vth= VA-VB En este caso B tiene la parte R4 importante.

R2

BAT1

20k

30V

6k

-VTH= VR2/ R4+R3= 37.5 A

B

R3 10k

VTH= 37.5

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-El circuito quedaría simplificado con el teorema de Thevenin.

RL 3K

RTH

VTH

8.9K

37.5V

El teorema de Thevenin toma importancia en la práctica e implementación. Cada vez que un ingeniero desarrolla el tema sobre la impedancia de entrada o salida (o resistencia, si solo le importa DC) está aplicando ese teorema implícitamente.

Sumándole, el teorema se aplica cada vez que un ingeniero intenta estimar la impedancia de entrada o salida de un circuito complejo, donde muchos componentes están conectados entre sí. Por lo general, la aplicación del teorema se realiza visualmente, sin hacer cálculos explícitos si el circuito es relativamente simple. Pero en algunos casos pueden ser necesarios.

4.3.2 Teorema de Norton Por: Kevin Us

Según www.ecured.cu: El teorema de Norton es aplicado en el cálculo y diseño de circuitos eléctricos 1926 fue publicado por vez primera por un ingeniero de los Laboratorios Bell llamado Edward Lawry Norton. Al ser sustituida una fuente de corriente por una de tensión el terminal positivo de la fuente de corriente tiene que coincidir con el terminal positivo de la fuente de tensión en el momento de aplicar el teorema de Norton. En esencia el teorema de Norton permitirá simplificar un circuito comprendido entre dos terminales.

Ejemplo: Instrucciones: Desarrolle el siguiente circuito con teorema de Norton, tomando en cuenta que R4 es nuestra resistencia de carga.

48V

R1

R3

12K

8K

A

R2

R4

4K

5K B

-Básicamente viene tomado de la mano con el teorema de Thevenin.

-Del mismo modo que con el teorema de Thevenin asignamos los puntos A y B sobre R4 que es nuestra

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resistencia de carga, ya que el resto del circuito será reemplazado por el circuito de Norton

R1

R3

12K

8K

48V

-Principalmente simplificar el circuito para que sea más fácil entenderlo.

A

R2

R4

4K

5K B

IN

RN

12K

5K

RN: Tomar el circuito sin RL y sin las fuentes tanto de tensión como de corriente, la tensión se cortocircuita y la de corriente solo se abre.

-Calculamos la resistencia entre AyB

8K A

R1 paralelo con R2=

4K

1/ ((1/12) + (1/4)) = 3KΩ B

El resultado en serie con R3= 11KΩ

RN= 11KΩ

R1

R3

12K

8K A

R2 48V

IN= La resistencia de carga se sustituye por un corto entre los puntos A y B y ver que corriente pasa por esos puntos.

-R3 está en paralelo con R2=

4K B

1/ ((1/8) + (1/4)) = 2.5KΩ

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-Buscamos la intensidad del circuito en general, sumamos R1 y Re ¾= 14.5

R1 12K

I: 48/14.5 I: 3.3 mA

RE3/4 48V

2.5k

R1

R3

12K

8K

-Volviendo, y teniendo la intensidad en el circuito, pero no la de Norton, procedemos.

A

R2 48V

IN= 3.3(4) / (8+4)

4K

3.3 mA

-Tendríamos:

B

IN=1.1mA

.

IN

RN

1.1mA

11K

5K

-El circuito ya estaría simplificado con el teorema de Norton

Ejemplo 2: Instrucciones: Desarrollar el circuito con teorema de Norton.

10V R2

RL

4K

9K

R4 5K

-En este caso tenemos bien definido cuál es nuestra resistencia de carga.

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A

R3

10V

4K

R4 B

5K

-Ya teniendo nuestra resistencia de carga, asignamos los puntos A y B, ya que el resto del circuito será reemplazado por el teorema de Norton.

B

A

-Siendo en este caso la fuente no se cortocircuita, en este caso se abre.

R1 4K

R2

-Teniendo de este modo el circuito, calcular Rn:

5K

RN=R1+R2= 9KΩ

RN= 9KΩ

10V RN

RL

9K

9K

-Teniendo la Resistencia de Norton, se acomoda el circuito y se aplica un divisor de corriente con las resistencias anteriores para así obtener la corriente de Norton.

-IN= R1I/R1 + R2= 5.6 Amp IN= 5.6 Amp

10V R1

R2

4K

5K

5.6 A IN

RL1 RN1

9K

-El circuito ya está simplificado en base al teorema de Norton.

9K

Una vez que se poseen redes bastante complejas, con muchas resistencias o impedancias y se quiere calcular el voltaje entre alguna de

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ellas, o la corriente que la atraviesa, el teorema de Norton simplifica los cálculos, debido a que como hemos observado, la red se puede reemplazar por un circuito más diminuto y manipulable.

Así, el teorema de Norton es primordial al instante de diseñar circuitos con diversos recursos, así como para aprender la contestación de los mismos.

Por tanto, el Teorema de Norton se considera el inverso de la de Thevenin, donde una fuente de corriente equivalente, en lugar de una fuente de voltaje equivalente.

Los teoremas de Thevenin y Norton son resultados muy útiles en la teoría de circuitos.

4.3 Teorema de superposición Por: Oliver Soto

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. La aplicación del teorema consiste en estimular el circuito con una sola fuente a la vez, calculando los valores de las corrientes y voltajes en todas las ramas del circuito. Luego se realiza el cálculo estimulando el circuito con la siguiente fuente de energía, manteniendo el resto de ellas desactivadas como en el primer caso y así sucesivamente.

Finalmente se calculan las corrientes y voltajes en las ramas a partir de la suma algebraica de los valores parciales obtenidos para cada fuente. Para desactivar las fuentes, las de corriente se sustituyen por un corto circuito y las de voltaje por un circuito abierto.

El teorema de superposición sólo se puede utilizar en el caso de circuitos eléctricos lineales, es decir circuitos formados únicamente por componentes lineales (en los cuales la corriente que los atraviesa es proporcional a la diferencia de tensión entre sus terminales).

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.

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Este teorema establece que el efecto que dos o más fuentes tienen sobre una impedancia es igual, a la suma de cada uno de los efectos de cada fuente tomados por separado, sustituyendo todas las fuentes de tensión restantes por un corto circuito, y todas las fuentes de corriente restantes por un circuito abierto.

Suponga que en un circuito hay una cantidad n de fuentes independientes E (tanto de tensión como de corriente). En el caso de una tensión específica, la respuesta sería dada por la suma de las contribuciones de cada fuente; dicho de otro modo:

La corriente, al igual que la tensión, estaría dada por la suma de las contribuciones de cada fuente independiente.

En principio, el teorema de superposición puede utilizarse para calcular circuitos haciendo cálculos parciales, como hemos hecho en el ejemplo precedente. 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.

Teorema de Superposicion Pasos El circuito opera a El circuito opera a tres frecuencias diferentes (ω1=0 rad/s, ω2=2 rad/s, ω3=5 rad/s) 1- Utilizando el teorema de superposici Utilizando el teorema de superposición vo=v1+v2+v3, donde , donde v1, se debe a la fuente de tensi se debe a la fuente de tensión de 5V (ω1), v2 a la fuente de a la fuente de tensión de 10cos2t V (ω2) y v3 a la fuente de corriente de a la fuente de corriente de 2sen5t A (ω3)

2- Para determinar Para determinar v1 se igualan a cero las fuentes de frecuencias se igualan a cero las fuentes de frecuencias diferentes a diferentes a ω1

3- Para determinar Para determinar v2 se igualan a cero las fuentes de frecuencias se igualan a cero las fuentes de frecuencias diferentes a diferentes a ω2

4- Para determinar Para determinar v3 se igualan a cero las fuentes de frecuencias se igualan a cero las fuentes de frecuencias diferentes a diferentes a ω3.

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Pasos De la Aplicación De La Superposición – La aplicación del principio de superposición tiene los siguientes pasos: 1- Apagar todas las fuentes independientes excepto una. Encontrar la salida (tensión o corriente) debido a la fuente activa.

2- Repetir el paso anterior para cada una de las fuentes independientes presentes en el circuito.

3- La contribución total vendrá dada por la suma algebraica de las contribuciones de cada una de las fuentes independientes.

Solucion De Circuito De Superposicion Ejemplo 1

Para calcular VB se procede a dejar una sola fuente y ver su influencia en el nodo B, esto para cada una de las fuentes.

Primero lo hacemos dejando prendida la fuente de voltaje y luego la fuente de corriente: a) Dejando la fuente de voltaje VO y apagando todas las demás (en este caso solo hay una que apagar, pero si hubiera más se apagarían las demás) tenemos una nueva topología mostrada en la figura (b), en la cual por divisor de voltaje tenemos

b) Dejando la fuente de corriente IL y apagando las demás fuentes, y dado que ahora en la nueva topología R1 y R2 están en paralelo, tenemos:

Por el teorema de superposición el valor de VB será:

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Interes Del Teorema 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.).

Otro método justificado por el teorema de superposición es el de la descomposición de una señal no sinusoidal en suma de señales sinusoidales. Se reemplaza una fuente de tensión o de corriente por un conjunto (tal vez infinito) de fuentes de tensión en serie o de fuentes de corriente en paralelo.

Cada una de las fuentes corresponde a una de las frecuencias de la descomposición. Por supuesto no se hará un cálculo separado para cada una de las frecuencias, sino un cálculo único con la frecuencia en forma literal.

El resultado final será la suma de los resultados obtenidos remplazando, en el cálculo único, la frecuencia por cada una de las frecuencias de la serie de Fourier. El enorme interés de esto es el de poder utilizar el cálculo con el formalismo de impedancias cuando las señales no son sinusoidales.

Ejemplo 2: Calcular v en el circuito de la figura, aplicando el principio de superposición.

Ra = 8 Ohm, Rb = 4 Ohm, Vs = 6 V, Is = 3 A

Solución: El circuitos consta de 2 fuentes por lo cual es importante verificar cada fuente a operar sabiendo cada fuente se usa la formula v=v1+V2 para saber cuantas fuentes son en total sabiendo se procede a lo siguiente:

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- Puesto que hay dos fuentes V= V1+V2 V1 es la tensión debida a Vs con Is=0 v2 es la tensión debida a Is con Vs=0

Cálculo de v1: (dejamos Is en circuito abierto) Empezamos con el calculo de la primera fuente por lo cual operamos el circuito ya acortado en donde la tensión como fuente y contamos con los valores Vs, Rb VI, i en este caso se utilizo KVL para poder saber el valor de Ra y de Rb para luego operar y el resultado nos de 0.5 A.

Cálculo de v2: (cortocircuitamos Vs )

Realizamos el calculo de la fuente 2 por lo cual trabajamos el circuito de foma completa con los valores Is Ra

- La solución final es: v = v1 + v2 = 2 + 8 =10 V

Si usamos la formula v= v1+v2 el final de cada valor de las fuentes en este caso la fuente no.1 que nos dio un resultado de 2v lo sumamos con el otro resultado de la fuente no 2 en el cual su voltaje es de 8v la suma de esos 2 cantidades por medio de la formula nos da un resultado de 10v .

1.3

4.2.2 LEY DE NODOS Por: Jose Salazar

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Segun Wikipedia.com, la ley se basa en el principio de la conservación de la carga donde la carga en coulombios es el producto de la corriente en amperios y el tiempo en segundos. Por definición, un nodo es un punto de una red eléctrica en el cual convergen tres o más conductores. En análisis de circuitos eléctricos, el análisis de nodos, o método de tensiones nodables es un método para determinar la tensión de uno o mas nodos.

LEYES DE KIRCHHHOFF

Según Wikipedia.com Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos 4. Fueron descritas por primera vez en 1846 por Gustav Kirchhoff.

Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica e ingeniería electrónica.

Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su

trabajo

fue

generalizado.

Estas

leyes

son

utilizadas

para

hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.

Según Lifeder.com las leyes de Kirchhoff están fundamentadas en la ley de la conservación de la energía, y permiten analizar las variables inherentes a los circuitos eléctricos. Ambos preceptos los enunció el físico prusiano Gustav Robert Kirchhoff a mediados de 1845, y son usadas en la actualidad en las ingenierías eléctrica y electrónica, para el cálculo de corriente y tensión.

La primera ley dice que la suma de las corrientes que ingresan en un nodo del circuito debe ser igual a la suma de todas las corrientes que se expulsan del nodo. La segunda ley enuncia que la suma de todas las tensiones positivas en una malla debe igualarse a la suma de las tensiones negativas (las caídas de tensión con sentido contrario).

PRIMERA LEY La primera ley de Kirchhoff se fundamenta en la ley de la conservación de la energía; más específicamente, en el balance del flujo de corriente a través de un nodo en el circuito.

Esta ley se aplica de igual forma en circuitos de corriente continua y alterna, todo fundamentado en la ley de la conservación de la energía, ya que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.

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Esta ley establece que la suma de todas las corrientes que ingresan a un nodo se iguala en magnitud con la suma de las corrientes que se expulsan de dicho nodo.

Por ende, la corriente eléctrica no puede aparecer de la nada, todo se fundamenta en la conservación de la energía. La corriente que ingresa a un nodo debe distribuirse entre los ramales de ese nodo. La primera ley de Kirchhoff puede expresarse matemáticamente de la siguiente forma: Corriente de entrada=Corriente de salida.

Es decir, la suma de las corrientes entrantes a un nodo es igual a la suma de las corrientes salientes.

El

nodo

no

puede

producir

electrones

ni

eliminarlos

deliberadamente del circuito eléctrico; es decir, el flujo total de electrones se mantiene constante y se distribuye a través del nodo.

Ahora bien, la distribución de las corrientes a partir de un nodo puede variar dependiendo de la resistencia a la circulación de la corriente que tenga cada derivación.

La resistencia se mide en ohmios [Ω], y en tanto mayor sea la resistencia a la circulación de corriente, menor será la intensidad de la corriente eléctrica que fluye a través de esa derivación.

Dependiendo de las características del circuito, y de cada uno de los componentes eléctricos que lo conforman, la corriente tomará diferentes caminos de circulación.

El flujo de electrones encontrará más o menos resistencia en cada camino, y esto influirá directamente en el número de electrones que circularán a través de cada ramal.

Así, la magnitud de la corriente eléctrica en cada ramal puede variar, dependiendo de la resistencia eléctrica que esté presente en cada ramificación.

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EJEMPLO 1.

Imagen: Ejemplo de la primera ley (componentes) Fuente: https://www.lifeder.com/leyes-kirchhoff/ *

Los elementos que componen al circuito son: – V: fuente de voltaje de 10 V (corriente continua).

– R1: resistencia de 10 Ohmios.

– R2: resistencia de 20 Ohmios.

Ambas resistencias se encuentran en paralelo, y la corriente insertada en el sistema por la fuente de tensión se bifurca hacia las resistencias R1 y R2 en el nodo denominado N1.

Aplicando la Ley de Kirchhoff se tiene que la suma de todas las corrientes entrantes en el nodo N1 debe ser igual a la suma de las corrientes salientes; de ese modo, se tiene lo siguiente:

Imagen: Procedimieno para resolver el problema.

Fuente: https://www.lifeder.com/leyes-kirchhoff/ De antemano se conoce que, dada la configuración del circuito, el voltaje en ambos ramales será el mismo; esto es, el voltaje proporcionado por la fuente, ya que se trata de dos mallas en paralelo.

En consecuencia, podemos calcular el valor de I1 e I2 aplicando la Ley de Ohm, cuya expresión matemática es la siguiente:

Imagen: Procedimieno para resolver el problema.

Fuente: https://www.lifeder.com/leyes-kirchhoff/

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Entonces, para calcular I1 se debe dividir el valor de la tensión proporcionada por la fuente entre el valor de la resistencia de este ramal.

Así, se tiene lo siguiente: Imagen: Procedimieno para resolver el problema.

Fuente: https://www.lifeder.com/leyes-kirchhoff/ Análogo al cálculo anterior, para obtener la corriente circulante a través de la segunda derivación se divide la tensión de la fuente entre el valor de la resistencia R2. De este modo se tiene que:

Imagen: Procedimieno para resolver el problema.

Fuente: https://www.lifeder.com/leyes-kirchhoff/ Entonces, la corriente total suministrada por la fuente (IT) es la suma de las magnitudes halladas previamente:

Imagen: Procedimieno para resolver el problema.

Fuente: https://www.lifeder.com/leyes-kirchhoff/ En circuitos en paralelo, la resistencia del circuito equivalente viene dada por la siguiente expresión matemática:

Imagen: Procedimieno para resolver el problema.

Fuente: https://www.lifeder.com/leyes-kirchhoff/ Así, la resistencia equivalente del circuito es la siguiente:

Imagen: Procedimieno para resolver el problema.

Fuente: https://www.lifeder.com/leyes-kirchhoff/

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Finalmente, la corriente total se puede determinar a través del cociente entre la tensión de la fuente y la resistencia total equivalente del circuito.

Así:

Imagen: Procedimieno para resolver el problema.

Fuente: https://www.lifeder.com/leyes-kirchhoff/

El resultado obtenido por ambos métodos coincide, con lo cual queda demostrado un uso práctico de la primera ley de Kirchhoff.

EJEMPLO 2 Se dice que un circuito esta resuelto cuando se han determinado el voltaje y la corriente a través de cada elemento. La Ley de Ohm (La cual ya ha sido vista anteriormente) es una ecuación importante para determinar la solución. Sin embargo, dicha ley puede no ser suficiente para proporcionar una solución completa. Como veremos al tratar de resolver el circuito de abajo (Figura 1.1) es necesario utilizar las leyes de Kirchhoff para resolver este circuito, así como la mayoría de circuitos

Imagen: Figura 1.1 (Modelo de circuito de la linterna con variables de voltaje y corrientes

asignadas.)

Fuente: https://www.pce-iberica.es/manuales/leyes-Kirchhoff.pdf Como se puede observar se han marcado las variables de las corrientes y de los voltajes asociados con cada resistor y la corriente asociada con la fuente de voltaje (El marcado incluye las polaridades de referencia). Los puntos indicadores de terminales son los puntos de principio y fin de un elemento de circuito individual. Un nodo es un punto en donde se encuentran dos o más elementos de circuito. Como se verá a continuación, es necesario identificar nodos para usar la ley de la corriente de Kirchhoff. En la figura 1.1 los nodos son a, b, c y d. El nodo d conecta a la batería con el foco y en esencia se extiende por toda la parte superior del diagrama, aunque usamos un solo punto por comodidad. Los puntos en cada lado del interruptor indican sus terminales, pero sólo es necesario uno para representar un nodo, así que sólo se indica uno como nodo c.

Para el circuito que se representa en la figura 1.1 podemos identificar siete incógnitas: Is, I1, Ic, il, V1, Vc y Vl. Se recuerda que Vs es un voltaje conocido, porque representa la suma de los voltajes entre los terminales de las dos celdas secas, un voltaje constante de 3V. El problema

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es encontrar las siete variables desconocidas. Por el álgebra, se sabe que para encontrar n cantidades desconocidas debe de resolver n ecuaciones simultáneas independientes. De la ley de Ohm, se sabe que tres de las ecuaciones necesarias son:

La interconexión de elementos de circuito impone algunas restricciones en relación entre voltajes y corrientes. Estas restricciones son conocidas como leyes de Kirchhoff, en honor a Gustav kirchhoff, quien fue el primero en establecerlas en un artículo publicado en 1948. Las 2 leyes que establecen las restricciones en forma matemática son conocidas como la ley de Kirchhoff de la corriente y la ley de Kirchhoff del voltaje.

Ahora podemos enunciar la ley de Kirchhoff de la corriente: La suma algebraica de todas las corrientes en cualquier nodo de un circuito es igual a 0.

Para usar la ley de Kirchhoff de la corriente, debe asignarse a cada corriente en el nodo un signo algebraico según una dirección de referencia. Si se otorga un signo positivo a una corriente que sale del nodo, debe asignarse uno negativo a una corriente que entra al nodo.

Por el contrario, si se determina un signo negativo a una corriente que

entra al nodo.

Observe que las ecuaciones 1.5 – 1.6 – 1.7 – 1.8 no forman un sistema independiente por que cualquiera de las cuatro puede obtenerse de las otras tres. En cualquier circuito con n nodos, pueden derivarse n – 1 ecuaciones de corriente independientes de la ley para corriente de Kirchhoff. Si no consideramos la ecuación 1.8 tenemos 6 ecuaciones independientes, es decir, las ecuaciones desde la 1.2 hasta la 1.7. Aún es necesaria una más, que podemos obtener de la ley del voltaje de Kirchhoff.

Antes de enunciar la ley de Kirchhoff del voltaje, debemos definir lo que es una trayectoria cerrada o lazo. Comenzando en un nodo seleccionado arbitrariamente, trazamos una trayectoria cerrada en un circuito a través de elementos básicos seleccionados del circuito y regresamos al nodo original sin pasar por ningún nodo intermedio más de una vez. El circuito de la figura 1.1 tiene una trayectoria cerrada o lazo. Por ejemplo, tomando al nodo a como el punto de partida, y recorriendo el circuito en el sentido de las manecillas del reloj, formamos la trayectoria cerrada pasando por los nodos d, c, b, y regreso al nodo a.

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Ahora podemos enunciar la ley del voltaje de Kirchhoff: La suma algebraica de todos los voltajes alrededor de cualquier trayectoria cerrada en un circuito es igual a 0.

Para emplear la ley del voltaje de Kirchhoff, debemos asignar un signo algebraico (una dirección de referencia) a cada voltaje en el lazo. Mientras recorremos la trayectoria cerrada, un voltaje aparecerá ya sea como una elevación o como una caída en la dirección de recorrido. Si se asignan valores positivos a las elevaciones de voltaje, deben de asignarse valores.

negativos a las caídas de voltaje. Por el contrario, si se determinan valores negativos a las elevaciones de voltaje, se deberán otorgar valores positivos a las caídas de voltaje.

Ahora aplicamos la ley del voltaje de Kirchhoff al circuito mostrado en la figura 1.1. Elegimos trazar la trayectoria cerrada en el sentido de las manecillas del reloj, asignando un signo algebraico positivo a las caídas de voltaje. Si se empieza en el nodo d, se obtiene la siguiente expresión: Vl – Vc + V1 – Vs = 0 Que representa la séptima ecuación independiente necesaria para determinar las siete variables desconocidas del circuito mencionadas antes. Por lo tanto con estas siete ecuaciones tenemos la formulación necesaria para resolver las dudas sobre las diferentes variables. Este resumen sirve para enunciar las leyes de Kirchhoff las cuales mas adelante y gracias a las técnicas analíticas, podremos resolver circuitos de una manera mas rápida y sencilla.

Por último, veremos un pequeño resumen de los pasos que debemos seguir para conseguir un análisis de un circuito.

Primero, observe que, si conoce la corriente en una resistencia, también conoce el voltaje a través de ella, debido a que la corriente y el voltaje están directamente relacionados por la ley de Ohm. Así, puede asociar sólo una variable desconocida con cada resistor, ya sea el voltaje o la corriente. Seleccione, digamos, la corriente como variable desconocida. Entonces, una vez que resuelva la corriente desconocida en el resistor, puede encontrar el voltaje a través del resistor. En general si se conoce la corriente en un elemento pasivo, puede encontrar el voltaje a través de él, reduciendo de una manera importante el número de ecuaciones simultáneas a resolver. Por ejemplo, en el circuito de la figura 1.1, eliminamos los voltajes Vc, Vl y V1 como incógnitas. Así, al final

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la tarea analítica se reduce a resolver cuatro ecuaciones simultáneas en lugar de siete.

La segunda observación general se relaciona con las consecuencias de conectar sólo dos elementos para formar un nodo.

De acuerdo a la ley de Hirchhoff de la corriente, cuando se conectan sólo dos elementos a un nodo, si conoce la corriente en uno de los elementos, también la conocemos en el segundo elemento. En otras palabras, se necesita definir sólo una corriente desconocida para los dos elementos. Cuando únicamente dos elementos se conectan a un solo nodo, se dice que los elementos están en serie. La importancia de esta segunda observación es obvia cuando usted nota que cada nodo en el circuito mostrado en la figura 1.1 involucra sólo dos elementos. Por lo que nada más que se necesita definir una corriente desconocida. La razón es que las ecuaciones 1.5 – 1.6 y 1.7 conducen directamente a

Is = I1 = - Ic = il

lo que establece que si se conoce la corriente de algunos de los elementos, las conoce todas. Por ejemplo, si decidimos usar Is como la incógnita se eliminan I1, Ic y il. El problema se reduce en determinar una incógnita, es decir Is. El ejemplo de abajo ilustra cómo escribir ecuaciones de circuitos con base a las leyes de Kirchhoff.

EJMPLO Sume los voltajes alrededor de cada trayectoria designada en el circuito que se indica en la figura 1.2.

Imagen: Figura 1.2 (El nodo d va por todo el circuito) Fuente: https://www.pce-iberica.es/manuales/leyes-Kirchhoff.pdf Solución:

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Al escribir las ecuaciones empleamos un signo positivo para las caídas de voltaje. Las cuatro ecuaciones son:

1.4

Segunda Ley de Kirchhoff Segun electrontools.com La segunda ley de Kirchhoff dice que “La suma de los voltajes alrededor de una trayectoria o circuito cerrado debe ser cero “, esto se explica también desde el punto de vista de la conservación de energía. Se la conoce como la ley de las tensiones Veamos un ejemplo: Vamos a tratar de resolver el mismo ejercicio de antes, pero aplicando la segunda ley de Kirchhoff, obviamente deberíamos llegar a lo mismo.

Imagen: Imagen de iejemplo E tolos Fuente: https://www.electrontools.com/Home/WP/ley-de-kirchhoff/ Como sabemos, por si no lo saben lo comento, la corriente circula siempre circula desde los terminales positivos (mayor voltaje) a los negativos (menor voltaje), si bien podemos adoptar cualquier sistema de referencia, yo utilizo este por que es lo que lo considero mas sencillo y fácil de entender.

Dicho esto podemos comenzar a armar el sistema de ecuaciones, deberíamos tener dos, una para cada malla, partimos por la base que al recorrer cada maya la suma de tensiones es cero, con lo cual podemos igualar las dos ecuaciones.

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Imagen: Imagen de iejemplo E tolos Fuente: https://www.electrontools.com/Home/WP/ley-de-kirchhoff/ Si acomodamos un podo la ecuación nos queda lo siguiente, como vemos muchos de los términos comunes se eliminan permitiéndonos de esta manera calcular el valor de la corriente Ib que nos da -1Ampere.

De esta manera vemos que la corriente que circula por R2 es la misma que calculamos mediante la primera ley, pero ¿por que nos dio de signo contrario? esto es simplemente por el sentido de referencia que adoptamos, en este ultimo ejemplo no es el mismo que usamos para el primero.

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4.2.1 Ley de Mallas Por: Kevin Saban

El método de la corriente de mallas es otro método bien organizado para resolver. circuitos (el otro es el voletaje en los nodos). Al igual que en cualquier análisis de circuito, tenemos que resolver un sistema de 2E ecuaciones independientes, donde E es el nuemero de elementos del circuito. El método de corriente de malla facilita el análisis, y produce un numero relativamente pequeño de ecuaciones a resolver.

Metodo de la corriente de maya

El método de corriente de malla se basa en corrientes de lazo alrededor de mallas y se analisa de la siguiente manera.

• • • • •

Identifica las mallas.

Asigna una corriente a cada malla, usando dirección consistente (a favor o en contra de las manecillas del reloj).

Escribe las ecuaciones para la ley de voltaje de Kirchhoff alrededor de cada malla.

Resuleve el sistema de ecuaciones resultante para todas las corrientes de mallas.

Determine las corrientes y los voltajes de los demás elementos del circuito por medio de la ley de ohm.

Identifica las mallas.

Nuestro circuito tiene dos mallas. Identificamos dos corrientes de lazo que llamamos iI e iII, que serán nuestras variables independientes.

Importante los sentidos de las corrientes de lazo son los mismos, ambos sentidos de las manecillas del reloj.

Fuente: https://cdn.kastatic.org/ka-perseusimages/3df8436d90000da5d39dd3da851952c01778479c.svg

Escribir la ley de voltaje (LVK) Marcamos el esquema con los voltajes (+y- algun color) y las corrientes (flechas de otro color) de cada elemento de circuito usando la convención de signos para los componentes pasivos. Tambien se añaden flechas de algún color adicionales para señalar los lazos de manera que siempre se sepa en que sentido fluye la corriente de lazo.

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Fuente: https://cdn.kastatic.org/ka-perseusimages/026d8d4fa92a7c18c29daca9a6edf3dc1185b431.svg

Ahora escribimos una ecuación para cada malla usando la ley de voltaje de Kirchhoff (suma los voltajes alrededor de una malla e iguala la suma cero). Para hacerlo, aquí esta como incluir los términos de voltaje: • •

•

Cuando te encuentres una fuente de voltaje, incorpórala en la ecuación con el calor de volaje.

Cuando te encuentres una resistencia, incluye su voltaje como el producto “resistencia x corriente lazo”. Esto es equivalente a usar mentalmente la ley de Ohm. Si las corrientes de dos lazos (que recorren en el mismo sentido) pasan por una misma resistencia, considera su diferencia en la expresión de la ley de Ohm.

Ecuacion para la malla 1 paso a paso Comenzamos en la esquina inferior izquierda del esquema y recorremos la malla I en el sentido de las manecillas del reloj

Fuente: https://cdn.kastatic.org/ka-perseusimages/9b4985cb4f6c2045c9db2b5f4b33e66e913eccb2.svg

El primer elemento con el que nos atravesamos es la fuente de voltaje de 5V. En primer lugar, nos encontramos una subida de voltaje al pasar por la fuiente. Puesto que es una subida, entra en la ecuación con un signo +, es decir, +5V. Malla I: +5V El segundo elemento que encontramos en la resistencia de 2kΩ.

El voltaje a través de este resistor es de 2kΩ. iI (este es el significado de “usar mentalmente la ley de Ohm”), y su flecha de corriente va en el mismo sentido que la corriente de lazo iI. El signo anaranjado + del voltaje nos dice que experimentamos una bajada de coltaje a pasar por el componente de tal modo que este termino entra en la ecuación con signo -, es decir, -2000 iI. Malla I

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El siguiente componente en el lazo es el resistor de 1kΩ. Dos corrientes de lazo fluyen a través de él,iI e iII. La corriente neta en el resistor es (iI-iI). Por lo tanto, el voltaje es 1kΩ⋅(iI-iI) . El signo anaranjado + del voltaje nos dice que experimentaremos una bajada de voltaje al pasar por el componente, de tal modo que este término entra en la ecuación con un signo -, es decir, −1kΩ⋅(iI-iII).

Malla I Terminamos el viaje alrededor del lazo I. Solo falta igualar a cero la suma de voltajes alrededor del lazo.

Malla I La ecuación para la malla II, paso a paso Comenzamos en la parte inferior del resistor de 1kΩ y viajamos alrededor de la malla en el sentido de las manecillas del reloj.

Fuente: https://cdn.kastatic.org/ka-perseusimages/4e8871fbb23985a344b28ea4c1508c0554d26cda.svg

El primer elemento es el resistor de 1kΩ, y pasan por él dos corrientes de lazo. La corriente neta en el resistor es (iI-iII).Ya que estamos llegando al resistor desde abajo, por su signo anaranjado-, al pasar a través de él vamos a experimentar una subida de voltaje, de manera que el término a incluir en la ecuación es +1000⋅(iI-iII).

Malla II: El siguiente componente es el resistor de 2kΩ en la parte superior derecha del esquema, atravesado solamente por iII.Puesto que se trata de una bajada de voltaje, entra en la ecuación como -2000 iII. Malla II: A lo último que llegamos es a la fuente de 2V. Nos ocupamos de las fuentes como casos especiales, solo usando su valor de voltaje. Vemos una bajada de voltaje al pasar a través de esta fuente, por lo que entra en la ecuación como -2V. Malla II: Acabamos al igualar a cero la suma en el lazo, Malla II Resuelve el sistema de ecuaciones de malla para encontrar las corrientes.Nuestras ecuaciones de malla copiadas de arriba:

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Malla I Malla II Para iniciar el proceso de solución, multiplica términos y mueve constantes hacia el lado derecho, Malla I Malla II Agrupa los términos semejantes para obtener un pulcro sistema de ecuaciones,

Malla I

Malla II Nuestra estrategia será eliminar iiI al multiplicar la segunda ecuación por 3 y sumarla a la primera ecuación. Aquí está la multiplicación de la ecuación de la malla II. Malla II

Ahora suma las dos ecuaciones. Los términos iI, se cancelan y nos queda solo el término en iII. Malla I Malla II

Suma:

La corriente de lazo iII tiene un signo negativo. Eso significa que fluye en sentido opuesto a su flecha azul.

Ahora conocemos una de las corrientes de lazo. Sustituye este valor en cualquiera de las ecuaciones lazo para obtener la otra corriente. Usemos la ecuación del lazo i,

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Hemos resuelto las dos corrientes de lazo. Ahora estamos listos para encontrar los voltajes y las corrientes de los elementos del circuito.

Determina las corrientes y los voltajes de los otros elementos Para cualquier elemento por el que fluya solamente una corriente de lazo, sabemos inmediatamente que la corriente que lo atraviesa es igual a la corriente del lazo,

Por la resistencia de 1kΩ fluyen dos corrientes de lazo, de modo que usamos el principio de superposición para encontrar la corriente del elemento,

Y finalmente obtenemos el voltaje en el nodo que está entre los tres resistores utilizando la ley de Ohm en la resistencia de 1kΩ.

Fuente:https://cdn.kastatic.org/ka-perseusimages/70ca1054297bd3fe8bfdd4802fd12228c38978fd.svg

Ejemplo 2 Calcule la corriente que pasa en la resistencia R3 del siguiente circuito eléctrico.

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Fuente: https://www.fisimat.com.mx/wpcontent/uploads/2018/08/ejercicio_ley_de_kirchhoff.png

Paso 1: En nuestra primer malla tenemos una fuente de 10v y una corriente 1 que pasa por la resistencia R1, y también tenemos una resistencia R3 que pasan dos corrientes (1 y 2), esto nos da las pistas necesarias para elaborar nuestra primer ecuación:

Paso 2: Observemos que en este caso la malla 2, tenemos una fuente de 20v, también una resistencia R2 a la que le pasa una corriente 2, y posteriormente una resistencia R3 que le pasan dos corrientes (1 y 2), por lo que al elaborar nuestra ecuación tenemos:

Paso 3: Empezamos a simplificar nuestras ecuaciones, para obtener una simultánea que iremos despejando.

En este punto podemos aplicar cualquier método conocido para despejar a la corriente 1 o la corriente 2. Podemos aplicar el método de reducción: Aplicando el método de reducción, vamos a multiplicar la primera ecuación por 4 y la segunda ecuación por -5

Una vez realizadas las multiplicaciones, entonces tenemos:

Sumando ambas ecuaciones tenemos:

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Invirtiendo la ecuación y despejando:

Por lo que la Corriente I2 = 0.4286 Amperes Ahora, calculando la corriente 1. Que la podemos despejar desde cualquiera de las dos ecuaciones, en este caso elegimos:

Despejando la corriente 1

Invirtiendo la ecuación:

Asignando el valor de la corriente 2, que encontramos en los pasos más atrás.

Ahora para encontrar la corriente 3 que son la suma de la corriente 1 y 2, tenemos que aplicar:

Conclusión Al introducirnos a las leyes de Kirchhoff hemos aprendido lo que significa la primera ley de Kirchhoff que se conoce como ley de corrientes, y hemos aprendido sobre la segunda Ley de Kirchhoff que se refiere a la conservación de la energía, o más bien como la ley de voltajes, y hemos realizado el mismo ejercicio aplicando el método de nodos (1ra ley) y el método de mallas (2da ley), y el resultado ha sido el mismo. ¿Es complicado?, realmente no, solamente debemos tener cuidado con los signos y la forma de asignar nuestras corrientes.

4.2 Leyes de Kirchhoff Por: Katherine Reynoso Las leyes de Kirchhoff fueron desarrolladas por Gustav Robert Kirchhoff quien nació el 12 de marzo de 1824, fue un físico y matemático alemán que tuvo muchos aportes dentro de los campos de los circuitos electrónicos y la

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espectroscopia, que aun siendo estudiante en 1845 formulo unas leyes en la cual basándose en la teoría del físico Georg Simon Ohm formulo su teoría matemática la cual nombro “leyes de Kirchhoff”.

Imagen: Fotografía de Gustav Robert Kirchhoff Fuente: https://www.biografiasyvidas.com/biografia/k/kirchhoff.htm

Las leyes son principalmente utilizadas para permitir analizar un circuito eléctrico más o menos complejo, a esto se refiere a un circuito resistivo el cual no se encuentre en serie, paralela o en mixto, si no que en cambio, contengan dentro de ellas redes, mallas, puentes, estrellas o que su forma sea de T, ya que estos circuitos no tienen una resolución simple si lo trabajamos con la ley de ohm, por lo cual es recomendable utilizar las leyes de Kirchhoff en su lugar, las cuales buscan obtener el valor de la intensidad de la corriente en las ramas del circuito y a su vez el potencial eléctrico en cada uno de sus puntos.

Imagen: Ejemplificacion de circuito con ramas, mallas y nodos dentro de el.

Fuente: https://www.fisimat.com.mx/leyes-de-kirchhoff/ Las leyes de Kirchhoff se basan en la ley de conservación de la energía el cual afirma que no importanto la cantidad de energía en un

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cuepo este se mantendrá a pesar del tiempo y la ley carga de circuitos eléctricos, por lo tanto, esta ley esta derivada en dos las cuales son: la ley de nodos o corriente la cual es la primer ley de Kirchhoff y este nos indica que “la suma de las corrientes que entran en un nodo cualquiera de un circuito eléctrico es igual a la suma de las corrientes que salen de el” y se caracteriza por el hecho de que al momento de realizar la sumas algebraicamente de todas las corrientes estas nos darán un nodo de cero.

La segunda ley de Kirchhoff a la cual se le conoce como la ley de mallas o tensión nos indica “La suma de los incrementos de tensión a lo largo de una malla cerrada cualquiera de un circuito que empiece y termine en el mismo punto es igual a la suma de las caídas de tensión a lo largo de la misma malla” y su característica nos indica que al momento de sumar algebraicamente todas las tensiones en una malla cerrada esta nos dará cero.

Imagen: Represntacion de primera y segunda ley de Kirchhoff Fuente: https://100cia.site/index.php/fisica/item/2189-cualesson-las-leyes-de-kirchhoff-para-la-corriente-y-el-voltaje Ambas leyes pueden ser resueltas con un tipo de ecuaciones formuladas por el físico y matemático James Clerk Maxwell quien basándose en la segunda ley de Kirchhoff diseño unas ecuaciones especializadas en la resolución de este tipo de problemas, estas ecuaciones son usadas para resolver circuitos por Kirchhoff de una manera mucho más simplificada mediante unas corrientes ficticias las cuales se les conoce como corrientes de malla, facilitando asi su cálculo, ya que simplemente se deben de realizar las ecuaciones basándonos en el número de mallas dentro del circuito.

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Imagen: Circuito interpretado según la comprencion dentro de las ecuaciones de Maxwell.

Fuente: http://www.nichese.com/formulas/maxwel1.jpg Como se puede observar este circuito posee dos mallas, ya que tienen diferentes intensidades las cuales se representan dentro del circuito con la letra M, dentro de cada una de estas existe diferentes intensidades, las cuales podemos identificar dentro del circuito por poseer la letra I. Para poder tener una resolución más simple las ecuaciones de Maxwell según nichese.com serian solamente dos ecuaciones las cuales podemos expresar de la siguiente manera: 0= E1 –(R1*M1) -(R2*M1) +(R2*M2)-E2 0= E2 –(R2*M2) +(R2*M1) -(RL*M2) Algo muy importante que debemos tener presente a la hora de resolver este tipo de circuito con las leyes de Kirchhoff es que debemos asignar un sentido de dirección a su intensidad en cada rama del circuito donde circula, esto no afectará a la resolución de nuestro circuito ya que si nuestra asignación de dirección de la corriente se encuentra contraria a la que con el circuito trabaja nuestra corriente saldrá negativa indicándonos asi que la dirección de la intensidad es contraria a la escogida. Luego identificaremos los nodos que posee nuestro circuito y se palicara la primera ley de Kirchhoff, algo que se toma en consideración la mayoría de veces es que la intensidad será negativa mientras que el que sale es negativo, este puede variar dependiendo al desarrollo del circuito. Luego se aplica la segunda ley de Kirchhoff a todas las mallas independientes dentro de la red.

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Imagen: Ejemplificación de un circuito con la interpretación de la ley de Kirchhoff.

Fuente: https://www.researchgate.net/figure/Figura-21-Circuitopara-el-analisis-usando-las-leyes-de-Kirchhoff_fig3_28967377

4.1.3

Circuito Delta

Por: Victor Reyes Segun la paguina es.khanacademy.org El circuito Delta, (Conexión simple) Circuito de 3 terminales en la cual las ramas están conectadas entre sí formando un triángulo o delta. En un sistema conectado en configuración “Delta”, el voltaje de línea Vl es igual al voltaje de fase Vf Mientras que la corriente de fase es raíz de 3 veces menor que la corriente de línea. El nivel de aislamiento, es alto, ya que el voltaje de línea Vl es igual al voltaje de fase. Este tipo de conexión, generalmente se emplea cuando se requiere un alto torque de arranque.

A veces, al simplificar una red de resistores, te quedas atorado.

Algunas redes de resistores no se pueden simplificar mediante las combinaciones comunes en serie y paralelas. A menudo, esta situación puede manejarse al probar con la transformación Δ−Y, o transformación "delta-estrella".

Los nombres de delta y estrella vienen de la forma de los esquemas, parecidos a la letra griega y a la figura. La transformación te permite reemplazar tres resistores en una configuración de Δ por tres resistores en una configuración en viceversa.

Δ

npor tres resistores en una configuración en Y, y

Página 1.4-372 de 408

Con el estilo de trazado de Δ−Y se hace hincapié en que estas son configuraciones de tres terminales. Es importante darse cuenta del número diferente de nodos en las dos configuraciones. Δ tiene tres nodos, mientras queY tiene cuatro nodos (uno adicional en el centro).

Se pueden volver a trazar las configuraciones para que los resistores queden en una distribución cuadrada. A esta se le conoce como configuración π−T, El estilo π−T es un dibujo más convencional que encontrarías en un esquema típico. Las ecuaciones de transformación que desarrollamos a continuación también son aplicables a π−T.

Transformación Δ−Y Para que la transformación sea equivalente, la resistencia entre ambos pares de terminales debe ser la misma antes y después. Es posible escribir tres ecuaciones simultáneas para hacer evidente esta restricción.

Considera las terminales x y y (y por el momento supón que la terminal z no está conectada a nada, así que la corriente 12.

Supongamos que es más conveniente trabajar con una red en estrella en un lugar donde el circuito contiene una configuración en delta.Superponemos una red en estrella sobre la red en delta existente y encontramos los resistores equivalentes R1, R2 y R3 en la red en estrella. Para obtener los resistores equivalentes R1, R2 y R3 en la red en estrella, comparamos las dos redes y nos aseguramos que la resistencia entre cada par de nodos en la red en delta sea la misma que la resistencia entre el mismo par de nodos en la red en estrella.

Página 1.4-373 de 408

Podemos escribir dos expresiones parecidas para los otros dos pares de terminales. Observa que los resistores en Δtienen nombres de letras, (Ra, etc.)) y los resistores enY,tienen nombres con números, (R1 etc.)

Después de resolver las ecuaciones simultáneas (no se muestran), obtenemos las ecuaciones para transformar cualquier red en otra.

Pues bien, para pasar de Delta a Estrella, lo haremos de la siguiente manera, prestar atención a lo único que hay que tomar importancia.

El valor de la resistencia que se desea conocer, se multiplica por las resistencias de sus costados.

El resultado del producto de las resistencias del costado, se divide entre la suma de todas las resistencias.

Ejemplo

Página 1.4-374 de 408

Aplicando las fórmulas correspondientes, operaciones de un delta a una estrella: Para R1:

Para R2:

Para R3:

Esta seria nuestra nueva converciones: R1= 3.896 Ω R2=6.234 Ω

tenemos

las

siguientes

Página 1.4-375 de 408

R3=12.987 Ω

Asi es como nos queda nuestro circuito en estrella.

4.1.4

Circuito Estrella

Se estudió la deducción de las tensiones eléctricas trifásicas. A partir de ello, se plantearán a continuación las dos formas alternativas de interconectar las fuentes eléctricas trifásicas y sus múltiples interconexiones con diferentes cargas. onexión trifásica de tipo Y. La conexión de unas resistencias en Estrella no es más que una variante del circuito mixto, y su cálculo es sencillo también. En circuitos electrónicos esta variante casi no se usa, pero a la hora de realizar circuitos electrotécnicos sí es muy utilizada.

Considere la siguiente configuración:

Página 1.4-376 de 408

Se le llamará tensiones de fase a y ; y tensiones de línea a y . La conexión estrella-triángulo, arranque estrella-triángulo, conexión estrelladelta o arranque estrella-delta es un método de conexión para el arranque de un motor trifásico, empleado para reducir la intensidad consumida por el mismo durante el arranque.

Diferenciamos valores de línea marcados con el subíndice L que son los de nuestra red eléctrica, los que podremos medir en los cables de alimentación, o en los terminales del pupitre del taller. Y valores de fase que son los que atraviesan la carga, la resistencia marcados con el subíndice F. En el caso de un motor serían las tres bobinas internas del motor.

En un sistema conectado en configuración “Estrella”, el voltaje de línea Vl = √3Vf , es decir el voltaje de fase Vf es raíz de 3 veces menor que el voltaje de línea Vl En una conexión “Estrella” la corriente de línea es igual a la corriente de fase. Los sistemas conectados en “Estrella”, requieren un menor nivel de aislamiento. Los sistemas de conexión “Estrella”, se usan cuando se requiere una baja corriente de arranque.

Vemos la topología de un circuito Estrella. se representa la topología de un circuito T. De nuevo, observe que los dos circuitos son idénticos, sólo cambia la forma de dibujarlos y la denominación.

Transformación Y→Δ 1- Del lado de la Y la resistencia entre x y y es la combinación en serie de R1+R2 (de nuevo, supón que la terminal z no está conectada a nada, así que R1 y R2 llevan la misma corriente y se pueden considerar en serie).

Igualamos estas entre sí para obtener la primera de tres ecuaciones simultáneas.

2- Ahora es momento de observar como es posible obtener Ra, Rb, y Rc, la verdad no es difícil, pero si es importante tener en cuenta los siguientes dos puntos: 3- El numerador estará fijo para las conversiones, y es muy fácil obtenerlo, solamente debemos multiplicar R1 con R2, luego sumar R1 con R3 y finalmente sumar R2 con R3, el resultado del producto de las resistencias.

4- Se dividirá con la resistencia que es opuesta a la resistencia que deseamos convertir.

Página 1.4-377 de 408

Las ecuaciones para transformar una red Yen una red Δ:

4.1.5

Ejemplo Ahora veamos el mismo procedimiento, pero al revés. Es decir, hagamos una conversiónde Estrella a delta

Aplicando nuestras fórmulas establecidas, y asi es como nos queda de una estrella a un delta:

Página 1.4-378 de 408

RA:

RB:

RC:

Qué sería nuestra nueva conversión y habríamos resuelto el sistema de Estrella a Delta: RA=150 Ω RB=150 Ω RC=150 Ω.

4.1 Ley de Ohm Por: Kevin Recinos Según Wikipedia.com 1. Georg Simon Ohm:

Página 1.4-379 de 408

Fue un físico y matemático alemán. Como maestro de escuela, Ohm comenzó su investigación con la nueva celda electroquímica, inventada por el científico italiano Alessandro Volta. Utilizando equipos de su propia creación, Ohm descubrió que existe una proporcionalidad directa entre la diferencia de potencial (voltaje) aplicada a través de un conductor y la corriente eléctrica resultante. Esta relación se conoce como ley de Ohm.

Georg Simon Ohm Figura 1(a) Fuente:

https://en.wikipedia.org/wiki/Georg_Ohm#/media/File:Georg_Simon_Oh m3.jpg

Georg Simon Ohm nació en una familia protestante en Erlangen, Brandenburg-Bayreuth (entonces parte del Sacro Imperio Romano Germánico), hijo de Johann Wolfgang Ohm, un cerrajero y Maria Elizabeth Beck, la hija de un sastre en Erlangen. Aunque sus padres no habían recibido una educación formal, el padre de Ohm era un hombre respetado que se había educado a sí mismo a un alto nivel y pudo dar a sus hijos una excelente educación a través de sus propias enseñanzas. De los siete hijos de la familia, solo tres sobrevivieron hasta la edad adulta: Georg Simon, su hermano menor Martin, que más tarde se convirtió en un conocido matemático, y su hermana Elizabeth Barbara. Su madre murió cuando él tenía diez años.

2. Descubrimiento de la ley de Ohm: La ley de Ohm apareció por primera vez en el famoso libro Die galvanische Kette, math bearbeitet (tr., The Galvanic Circuit Investigated Mathematically) (1827) en el que dio su teoría completa de la electricidad.

En este trabajo, afirmó que su ley para la fuerza electromotriz que actúa entre los extremos de cualquier parte de un circuito es el producto de la fuerza de la corriente y la resistencia de esa parte del circuito.

Fuerza Electromotriz

Página 1.4-380 de 408 Figura 2(a)

Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Electromotive_force#/media/File:VFPt_Solenoid_correct2.svg

El libro comienza con los conocimientos matemáticos necesarios para comprender el resto del trabajo. Aunque su trabajo influyó mucho en la teoría y las aplicaciones de la electricidad actual, fue recibido con frialdad en ese momento. Ohm presenta su teoría como una de acción contigua, una teoría que se oponía al concepto de acción a distancia. Ohm creía que la comunicación de la electricidad se producía entre "partículas contiguas", que es el término que él mismo utilizó. El artículo se ocupa de esta idea y, en particular, de ilustrar las diferencias en este enfoque científico de Ohm y los enfoques de Joseph Fourier y Claude-Louis Navier.

Archibald ha presentado un estudio del marco conceptual utilizado por Ohm para producir la ley de Ohm. El trabajo de Ohm marcó el comienzo temprano del tema de la teoría de circuitos, aunque este no se convirtió en un campo importante hasta finales de siglo.

Joseph Fourier Figura 2(b) Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Josep

h_Fourier#/media/File:Fourier2.jpg

Claude-Louis Navier Figura 2(c) Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Claude

-Louis_Navier#/media/File:ClaudeLouis_Navier.jpg

Según: fluke.com 3.

En que consiste la Ley de Ohm:

La ley de Ohm se usa para determinar la relación entre tensión, corriente y resistencia en un circuito eléctrico. Para los estudiantes de electrónica, la ley de Ohm (E = IR) es tan fundamental como lo es la ecuación de la relatividad de Einstein (E = mc²) para los físicos.

E=IxR

Página 1.4-381 de 408

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.

Figura 3(a) Fuente: https://dam-assets.fluke.com/s3fs-public/flukeig/articles/images-generalsweb-cards/web-cards/training/6004178-dmm-whatis-ohm-top-715x360.jpg

Figura 3(b) Fuente: https://www.fluke.com/es-mx/informacion/blog/electrica/que-es-la-ley-deohm#:~:text=La%20ley%20de%20Ohm%20se,%3D%20mc%C2%B2)%20para%20los%20f%C3%ADsi cos.

Si se conocen dos de estos valores, los técnicos pueden reconfigurar la ley de Ohm para calcular el tercero. Simplemente, se debe modificar la pirámide de la siguiente manera: 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).

Figura 3 (c) Fuente: http://dam-assets.fluke.com/s3fs-public/6004178-dmm-whatis-ohm-2715x360.jpg

Ejemplo 1: se conocen la tensión (E) y la resistencia (R). ¿Cuál es la corriente en el circuito?

Página 1.4-382 de 408

I = E/R = 12 V/6 Ω = 2 A Figura 3 (d)

Fuente: question-i-715x360.jpg

http://dam-assets.fluke.com/s3fs-public/6004178-dmm-whatis-ohm-

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.

Según: wikipedia.org

4.1.1 Circuitos en Serie Por: Kevin Recinos

Página 1.4-383 de 408

Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, inductores, interruptores, entre otros) se conectan sucesivamente, es decir, el terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente.

En función de los dispositivos conectados en serie, el valor total o equivalente se obtiene con las siguientes ecuaciones:

•

Para los generadores (pilas):

•

Para condensadores:

•

Para resistencias:

Figura 4(a) Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_en_serie#:~:text=Un%20circuito%20en%20serie%20es,t erminal%20de%20entrada%20del%20dispositivo

•

Para interruptores:

Figura 4(b) Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_en_serie#:~:text=Un%20circuito%20en%20serie%20es,t erminal%20de%20entrada%20del%20dispositivo

Un circuito serie es aquel en el que el terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente. El símil de este circuito sería una manguera, la cuál está recorrida por un mismo

Página 1.4-384 de 408

caudal (corriente). Una resistencia es cuándo pisamos de forma parcial dicha manguera, obstruyéndose de esta forma al flujo de corriente.

Respecto a las tensiones, estas son mayores en aquellas zonas de la manguera que pisamos más y por tanto se oponen más al paso de dicho corriente. La caída de tensión es mayor en aquellas zonas que presentan

una mayor obstrucción a la corriente.

Figura 4 (c)

https://sites.google.com/site/electronicadesdecero/tutoriales/circuitosserie-y-paralelo Fuente:

Y se cumple esto: VTotal = V1 + V2 + .... Vn La tensión total = a la suma de todas las fuentes conectadas en serie. Así si tenemos 2 pilas, una de 6 V y otra 9 V en un circuito, la tensión total del circuito será de 15 V. Itotal = I1 = I2 Sobre el circuito discurre una única corriente, esto es, todos los componentes del circuito son recorridos por la misma corriente o intensidad, i. Más tarde la calcularemos.

RTotal = R1 + R2 ... Rn La resistencia total es la suma de todas las resistencias.

1 / C Total = 1 / C1 + 1 / C2 .... 1 / Cn

Figura 4 (d)

Fuente: https://sites.google.com/site/electronicadesdecero/_/rsrc/1315237801803/tutoriales/circuitosserie-y-paralelo/CIRCUITO%20SERIE%20ejemplo.bmp?height=238&width=400

Vamos a calcular la corriente del circuito (i total)y la caída de tensión que se produce en las resistencias a y b (Va y Vb)

Página 1.4-385 de 408

Cómo sabemos que en un circuito serie la corriente que discurre es única, ¿cómo calculamos esa corriente?

Bien, para eso aplicaremos la Ley de Ohms del circuito, I = V / R. 1.

VTotal sabemos que es la que entrega la fuente de alimentación, en el caso de haber más fuentes se sumarían sus tensiones, por lo tanto son 9V. 2.

RTotal sabemos que es la suma de las resistencias del circuito, al ser un circuito en serie.

3.

Con lo que ya podemos calcular la corriente de nuestro circuito.

4.

ITotal = 9V / 130.000 ohmios = 0,00006923 A o lo que es lo mismo 0,06923 mA. 5.

Ahora vamos a calcular la caída de tensión en las resistencias a y b, aplicando de nuevo la ley de Ohms, V = I x R. 6.

Cómo sabemos que la corriente que discurre por ellas es la del circuito ITotal, aplicamos de nuevo la ley de ohms.

7.

Va = ITotal x Ra

Va = 0,00006923 x 100.000 = 6,92 V.

4.1.2 Circuito en Paralelo Por: Kevin Recinos

Según: sites.google.com Un circuito paralelo es aquel en el que los terminales de entrada de sus componentes están conectados entre sí, lo mismo ocurre con los terminales de salida.

Respecto al símil hidráulico, es cómo si tuviéramos varias tuberías empalmadas a un mismo punto, y por tanto pasará mayor corriente en aquellas zonas cuya resistencia es menor.

Cómo es lógico al final del empalme se recoge toda la corriente de agua, y por tanto circula el total de corriente del circuito.

Figura 5 (a) Fuente: https://sites.google.com/site/electronicadesdecero/_/rsrc/1315239294125/tutoriales/circuit os-serie-yparalelo/CURCUITO%20PARALELO%20SIMIL%20ELECTRICO.bmp?height=238&width=400

Página 1.4-386 de 408

El circuito en seríe, en ese circuito había una única corriente en el circuito, ahora la cosa cambia, ahora tenemos VARIAS corrientes, tantas como ramas. Sin embargo ahora tendremos una única tensión, que será igual a la de la fuente.

En las figuras siguientes vemos cómo es un circuito paralelo. Ambas figuras son idénticas, lo que pasa que lo he puesto de forma que lo recordéis con el símil hidráulico.

Tenemos una fuente de alimentación de 9V que alimenta a 2 ramas, una con una resistencia de 100K y otra con una resistencia de 10K, ¿por dónde creeis que pasará más corriente? ¿dónde estamos pisando más la tubería? Pues la estamos pisando más en la resistencia de 100K, por lo que I2 será mayor que I1, por I1 pasará menos corriente al tener una resistencia mayor.

La corriente total del circuito se divide en 2 corrientes que dependen de las resistencias de cada rama, por tanto.

Figura 5 (b) Fuente: https://sites.google.com/site/electronicadesdecero/_/rsrc/1315239795037/tutoriales/circuit os-serie-y-paralelo/CURCUITO%20PARALELO.bmp

Ahora se cumple esto: 1.

VTotal = Vfuente

2.

La tensión total = a la tensión de la fuente de alimentación.

3.

Itotal = I1 + I2

4.

Ahora sobre el circuito ya NO discurre una única corriente, sino que discurren 2 corrientes, también dependerá dónde midamos dicha corriente claro está, pero a efectos prácticos ahora tenemos 2 corrientes. Si tuviéramos más ramas tendríamos más corrientes.

5.

1 / RTotal = 1/R1 + 1/R2 ...+ 1/Rn

6.

La resistencia total es la suma de la inversa todas las resistencias.

7.

C Total = C1 + C2 .... + Cn

Página 1.4-387 de 408

La capacidad total es la suma de todas las capacidades del circuito, vemos que ahora los cálculos se invierten respecto de los de un circuito serie.

EJEMPLO DE CIRCUITO PARALELO Y CÁLCULOS A APLICAR:

Figura 5 (c) Fuente: https://sites.google.com/site/electronicadesdecero/_/rsrc/1315239795037/tutoriales/circuit os-serie-y-paralelo/CURCUITO%20PARALELO.bmp

Vamos a calcular la corriente del circuito (i total)y la caída de tensión que se produce en las resistencias a y b (Va y Vb) Cómo sabemos que en un circuito paralelo la corriente se divide en varias ramas, calcularemos la corriente que circula por cada rama, volviendo a aplicar la Ley de Ohm (I = V / R).

La tensión es la que nos da la fuente que son V=9V y si os fijais, dicha tensión se aplica tanto a las bornas de la R1 como a las bornas de la R2.

Así I1 = 9 / 100.000 = 0,09 mA (miliAmperios) Así I2 = 9 / 10.000 = 0,9 ma (miliAmperios) Y cuál es la intensidad total del circuito, pues la intensidad total del circuito será la suma de I1 e I2.

ITotal = 0,09 + 0,9 = 0,99 mA Otra forma de calcular la intensidad del circuito es considerando la resistencia equivalente del circuito paralelo, para ello empleamos la fórmula vista anteriormente 1 / RTotal = 1/R1 + 1/R2 ...+ 1/Rn

Página 1.4-388 de 408

Figura 5 (d)

Fuente: https://sites.google.com/site/electronicadesdecero/_/rsrc/1315240463565/tutoriales/circuit os-serie-y-paralelo/RESISTENCIA%20EQUIVALENTE.bmp

1 / R Total = 1 / 100.000 + 1 / 10.000 1 / R Total = 100.000 + 10.000 / 100.000 * 10.000 1 / R Total = 110.000 / 1.000.000.000 1 / R Total = 0.00011 R Total = 1 / 0.00011 = 9.090,90 Ohmios.

Por tanto la I Total = 9 V / 9.090,90 ohmios = 0,99 mA que coincide con la calculada por el método anterior.

Página 1.4-389 de 408

E-grafías Electricidad y Electromagnetismo Cap.I JOSE COC Historia de la electricidad http://recursostic.educacion.es/eda/web/tic_2_0/informes/perez_freire_car los/temas/personajes.htm Historia del Magnetismo https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo#:~:text=El%20magnetismo%20es% 20el%20conjunto,fen%C3%B3meno%20m%C3%A1s%20general%3A%20el%20 electromagnetismo.

El átomo https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo Imágenes. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c6/Illustrerad_Verldshis toria_band_I_Ill_107.jpg https://www.interempresas.net/FotosArtProductos/P39481.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/92/Pile_de_Volta.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2a/Georg_Simon_Oh m3.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/88/M_Faraday_Th_Phill ips_oil_1842.jpg http://3.bp.blogspot.com/-dgwSLsyUvC4/UvhbzwLZugI/AAAAAAAAAJU/pUySDHi6WU/s1600/telegrafomorse.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/46/KCL__Kirchhoff%27s_circuit_laws.svg/1200px-KCL__Kirchhoff%27s_circuit_laws.svg.png https://curiosoando.com/wpcontent/uploads/2013/05/bombilla_filamento_carbono.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/30/HEINRICH_H ERTZ.JPG/1200px-HEINRICH_HERTZ.JPG https://es.wikipedia.org/wiki/Magnesia_del_Meandro https://es.wikipedia.org/wiki/Shen_Kuo http://1.bp.blogspot.com/Hc8YOxBXN0s/UQfikonN2MI/AAAAAAAAAEM/bYd0wd_eTk/s1600/iman+tierra.gif https://www.areatecnologia.com/imagenes/campo-magneticoelectrico.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/23/Helium_ato m_QM.svg/220px-Helium_atom_QM.svg.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9c/Democritus _by_Johannes_Moreelse_02.jpg/220pxDemocritus_by_Johannes_Moreelse_02.jpg

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https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Atom.svg/ 250px-Atom.svg.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b9/Estructura_i nterna_atomo_es.jpg/250px-Estructura_interna_atomo_es.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0f/S-pOrbitals.svg/280px-S-p-Orbitals.svg.png https://ericthompsongallardo.files.wordpress.com/2016/05/dalton-2.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/ff/Plum_puddin g_atom.svg/200px-Plum_pudding_atom.svg.png https://i.ytimg.com/vi/_y87h3GGhMA/maxresdefault.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/92/Rutherford_ atom.svg/300px-Rutherford_atom.svg.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d1/Modelo_de_Bohr. png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/75/Sommerfel d_ellipses.svg/250px-Sommerfeld_ellipses.svg.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cf/HAtomOrbitals.png https://www.lifeder.com/wp-content/uploads/2017/05/Modeloat%C3%B3mico-de-Dirac-Jordan.jpg

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Ilustración 1: Disponible en: https://s1.significados.com/foto/atomo_bg.JPG Ilustración 2, Disponible en: https://n9.cl/3yvc/ Ilustración 3, Disponible en: https://n9.cl/dzg3m Ilustración 4, Disponible en: https://n9.cl/8eqwy Ilustración 5, Disponible en: https://n9.cl/uwyx7 Ilustración 6, Disponible en: https://n9.cl/1t5v6 Ilustración 7, Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica Ilustración 8, Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulomb

E-Grafía | Juan Cruz https://concepto.de/energia-electrica/ https://unicrom.com/fuerza-electrostatica/ https://unicrom.com/fuerza-electrostatica/ https://n9.cl/fjbog https://s1.significados.com/foto/fuerzas-electrostaticas.png https://n9.cl/rg75y https://concepto.de/wp-content/uploads/2020/02/quarks-e1580601906174768x384.jpg

E-grafía | Pablo de la Rosa https://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica https://www.mundoconstructor.com.ec https://es.wikipedia.org/wiki/Metal https://es.wikipedia.org/wiki/Semimetal https://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor https://es.wikipedia.org/wiki/Diel%C3%A9ctrico https://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctrico https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulomb https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/74/Componen tesIca.PNG/450px-ComponentesIca.PNG https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/84/DiagramaP otenciasWPde.jpg/300px-DiagramaPotenciasWPde.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e0/Potenciare activainductiva.jpg/500px-Potenciareactivainductiva.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/27/Potenciare activacapacitiva.jpg/500px-Potenciareactivacapacitiva.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/Dielectric.p ng/220px-Dielectric.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/74/Stranded_l amp_wire.jpg/220px-Stranded_lamp_wire.jpg

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