TEMA 01.- INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA. by roberto

Tema 01.-

Introducciรณn a la Electrรณnica

INDICE. 1.- LA ELECTRÓNICA………………………………………………………………..3 1.1.- Introducción.

2.1.- Definición. 2.2.- Tipos de Materiales por su conducción eléctrica. 2.3.- Fenómenos de atracción y repulsión en las cargas eléctricas. 3.- LEY DE COULOMB………………………………………………………………..7 4.- CAMPO ELÉCTRICO………………………………………………………...……8 5.- CORRIENTE ELÉCTRICA…………………………………………………….....9 6.- INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA………………………….…….9 6.1.- Definición. 6.2.- Sentido de la corriente eléctrica. 6.3.- Instrumento de medida. 7.- TENSIÓN ELÉCTRICA…………………………………………………………..11 7.1.- Definición. 7.2.- El generador eléctrico. 7.3.- Instrumento de medida. 8.- RESISTENCIA ELÉCTRICA…………………………………………………….12 8.1.- Definición. 8.2.- Instrumento de medida. 8.3.- Resistencia de un conductor. Prof: Roberto Lajas

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2.- NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD………………………………………..5

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1.3.- Tipos de electrónica.

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1.2.- Definición de Electrónica.

9.- LEY DE OHM…………………………………………………………………….14

11.1.- Corriente continua (C.C. ó D.C.) 11.2.- Corriente alterna (C.A. ó A.C.) ANEXO.- Unidades, múltiplos y submúltiplos……………………………………..18 1.- Resistencia.

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2.- Intensidad. 3.- Voltaje. 4.- Potencia. 5.- Capacidad. 6.- Inductancia.

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11.- TIPOS DE CORRIENTE ANALÓGICA………………………………………16

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10.- POTENCIA ELÉCTRICA………………………………………………….…...15

TEMA 01.- Introducción a la Electrónica. 1.- La electrónica.

- Electrodomésticos en el hogar: frigoríficos, microondas. - Sistemas de comunicación: móviles, televisión, ordenadores, etc. - Robótica y domótica: control de persianas, luces, etc. La electrónica surge a comienzos del siglo XX, concretamente fue en 1947 con la invención del transistor por William Bradford Shockley (1910-1989)

Las antiguas válvulas de vacío fueron sustituidas por el transistor.

1.2.- Definición de Electrónica. La electrónica es la parte de la electricidad que estudia el funcionamiento de los circuitos y de los componentes que permiten modificar la corriente eléctrica. Algunas de las modificaciones que se pueden realizar son: -Aumentar o reducir la intensidad de corriente (amplificación o atenuación). -Obligar a los electrones a circular en un único sentido (rectificación). -Dejar pasar solamente aquellos electrones que circulen a una determinada velocidad (filtrado).

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Ejemplos de la vida cotidiana:

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La electrónica forma parte de nuestra vida cotidiana, hasta el punto de que podemos decir que vivimos en la “era de la Electrónica”.

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1.1.- Introducción.

1.3.- Tipos de electrónica. Los 2 tipos de Electrónica que existen son:

Suele tomar dos valores (0 y 1) “0 lógico” corresponde al nivel bajo de tensión (0 V). “1" lógico” corresponde al nivel alto de tensión (5 V en TTL y 12 V en CMOS).

Ejemplo: Proceso de conversión de una señal digital en una analógica.

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B.- Electrónica Digital.- Una señal digital es aquella que NO toma infinitos valores continuos a lo largo del tiempo.

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Ejemplo: Señal analógica obtenida al procesar una señal de audio con un micrófono.

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A.- Electrónica analógica.- Una señal analógica es aquella que toma infinitos valores continuos a lo largo del tiempo.

2.- Naturaleza de la electricidad. 2.1.- Definición. La materia se divide en moléculas, las cuales a su vez se dividen en átomos. Estos átomos se componen de dos partes: 1.- El núcleo.

- Los protones con carga eléctrica positiva (+). - Los neutrones sin carga eléctrica. En la PERIFERIA se encuentran: - Los electrones con carga eléctrica negativa (-) En el átomo el número de electrones (en verde) es igual al número de protones (en azul), por lo que se dice que el átomo es: Átomo Eléctricamente neutro Nº de protones = Nº de electrones.

2.2.- Tipos de Materiales por su conducción eléctrica. 1.- Conductor.- Si un material tiene muchos electrones. Ej: Oro, plata, aluminio, cobre, etc.

2.- Aislante.- Si el material tiene pocos electrones libres. Ej: cerámica, vidrio, madera, papel, etc.

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En el NÚCLEO del átomo se encuentran:

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2.- La periferia.

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Un superconductor es aquel material que conduce la corriente eléctrica mejor que un conductor, ya que no opone resistencia. Ej: Tren bala de Japón.

2.3.- Fenómenos de atracción y repulsión en las cargas eléctricas. Si fuera posible situar un electrón frente a un protón, se podría observar un fenómeno de atracción. Al contrario, si enfrentamos dos electrones o dos protones éstos se repelen, se produce el fenómeno de repulsión.

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4.- Superconductores: existen ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.

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3.- Semiconductor.- Son material con propiedades intermedias entre los conductores y los aislantes en los que los electrones libres dependen de la cantidad de impurezas que exista en la composición de la sustancia. Ej: el silicio y el germanio.

3.- Ley de Coulomb.

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La fuerza de atracción o repulsión entre 2 cargas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que las separa.

Donde: F: fuerza de atracción y repulsión (Newtons, N). Q1 y Q2: cargas eléctricas (culombios, C). d: distancia entre las cargas (metros, m).

Dos cargas puntuales de 20 μC y –35 μC se encuentran en el vacío separadas por una distancia de 20 cm. ¿Cómo es la fuerza y qué valor tiene? Datos: Q1 = 20 μC = 20 · 10-6 C

Q2 = –35 μC = -35 · 10-6 C

d= 20 cm = 20 · 10-2 m = 0,2 m  D2 = 0,02 m2 0,04m2 EJERCICIO 2: Determinar la fuerza que se ejerce entre las cargas Q1 y Q2 distantes una de la otra 5 cm. Datos: K = 9 . 109 N . m2 /C2 (en el vacío) Q1 = + 1μC

Q2 = + 2,5 μC

d = 5 cm  0,05 m

4.- Campo Eléctrico. Un Campo Eléctrico (E) es una región del espacio en el que una carga eléctrica está sometida a una fuerza de carácter eléctrico. El campo eléctrico se representa mediante las líneas de fuerza, que corresponden a los caminos que seguiría una carga eléctrica positiva al ser atraída o repelida por la carga eléctrica que ha creado el campo. Prof: Roberto Lajas

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EJERCICIO 1:

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K: constante de proporcionalidad.

Algunos materiales como los “conductores” tienen electrones libres que pasan con facilidad de un átomo a otro. Estos electrones libres, si se mueven en una misma dirección conforme saltan de un átomo a átomo, producen el fenómeno de la corriente eléctrica. La corriente eléctrica es el movimiento de electrones a través de un conductor.

Ejemplo: SÍMIL HIDRÁULICO Y TUBERÍA DE AGUA. Podemos suponer que la corriente eléctrica está formada por gotas de agua que se encuentran en un vaso (pila) en dos compartimentos separados marcados con (+) y (-) en la siguiente figura.

En este doble vaso (pila) encontraremos que uno de ellos está casi lleno y el otro casi vacío. Cuando abrimos la llave de paso (interruptor) el agua (electrones) comenzará a circular por las tuberías (conductores), gracias al desnivel existente moverá el ventilador (receptor) dispuesto en la tubería. Prof: Roberto Lajas

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5.- Corriente eléctrica.

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Líneas de fuerza de dos cargas del mismo signo y de diferente signo.

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Líneas de fuerza de carga eléctrica aislada.

6.- Intensidad de corriente eléctrica. 6.1.- Definición. La intensidad de corriente eléctrica es la cantidad de carga eléctrica (electrones) que circula por el circuito en la unidad de tiempo.

Submúltiplos: mA (equivalente a 10-3 A) y µA (equivalente a 10-6 A) Matemáticamente se expresa con la siguiente fórmula: I: intensidad de corriente (amperios, A). Q: carga eléctrica (culombios, C). t: tiempo (segundos, s). EJERCICIO. Determina la intensidad de corriente que se ha establecido por un conductor eléctrico, si por él ha fluido una carga de 4 culombios en un tiempo de 2 segundos.

6.2.- Sentido de la corriente eléctrica. En un circuito eléctrico, el sentido de la corriente eléctrica lo determina el movimiento de electrones. SENTIDO REAL. - Cuando la corriente eléctrica circula del polo negativo ( - ) al positivo (+) SENTIDO CONVENCIONAL. - es el sentido de la corriente que se suele tomar, desde el polo positivo (+) al negativo ( - ), que fue el que adoptaron los primeros descubridores de la electricidad.

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Unidad: Amperio (A).

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Símbolo: letra I.

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Esta magnitud es comparable al caudal de agua que fluye por una tubería.

6.3.- Instrumento de medida.

7.- Tensión eléctrica. 7.1.- Definición. La tensión eléctrica, también llamada voltaje o diferencia de potencial (ddp), indica la diferencia de energía entre dos puntos cualesquiera del circuito. Esta magnitud es similar al desnivel en un circuito hidráulico. Símbolo: V (ó U) Unidad: Voltio (V), Submúltiplos: mV (que equivale a 10-3 V) µ V (que equivale a 10-6 V)

7.2.- El generador eléctrico. Es el encargado de crear la diferencia de cargas, para ello el generador tiene que arrancar electrones del polo positivo y depositarlos en el polo negativo. Para realizarlo, necesita desarrollar una fuerza.

7.3.- Instrumento de medida. El voltímetro es el instrumento que nos permite medir la diferencia de potencial o el voltaje que existe entre dos puntos de un circuito. Es imprescindible conectar el voltímetro siempre en PARALELO con lo que se desee medir.

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Su SÍMBOLO es:

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Este aparato se debe conectar siempre en SERIE con lo que se desee medir.

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El AMPERÍMETRO es el instrumento que nos permite medir la intensidad eléctrica.

La resistencia es la dificultad que presenta un elemento al paso de la corriente eléctrica. La misión de la R en los circuitos electrónicos es distribuir adecuadamente la tensión y la corriente eléctrica en los diferentes puntos del circuito. Símbolo: letra R. Unidad: ohmio (Ω) Múltiplos: K Ω (que equivale a 103 Ω) M Ω (que equivale a 106 Ω). Los SÍMBOLOS más utilizados para representar la resistencia son

8.2.- Instrumento de medida. El óhmetro, también llamado ohmímetro, es el instrumento que nos permite medir la resistencia eléctrica de un circuito.

Su símbolo es:

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8.1.- Definición.

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8.- Resistencia eléctrica.

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Su Símbolo es:

8.3.- Resistencia de un conductor. La resistencia de un conductor depende de su naturaleza (del tipo de material del que esté

R: resistencia del conductor (ohmios, Ω). ρ: coeficiente de resistividad (Ω·mm2/m,

)

L: longitud del conductor (m).

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S: sección del conductor (mm2). La sección del cable se calcula de la siguiente forma:

d: diámetro del conductor (mm). r: radio del conductor (mm). De esta fórmula se deduce:

Tabla de la resistividad:

EJERCICIO 1. Si el cable de cobre de 1 mm2 de sección tiene una longitud de 2 m, calcula el valor de su resistencia específica. EJERCICIO 2. Si el cable de Oro de 1 mm2 de sección tiene una longitud de 2 m, calcula el valor de su resistencia específica. Prof: Roberto Lajas

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compuesto) y sus dimensiones (de su longitud y sección).

EJEMPLO 3. Si el cable de Cobre de 1,5 mm de diámetro tiene una longitud de 2 m, calcula el valor de su resistencia específica.

R: resistencia (Ω, ohmios) V: tensión eléctrica (V, voltios)

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I: amperios (A, Amperios) Triángulo mágico.

De esta fórmula se deduce:

EJERCICIO 1: Calcula la intensidad que circula por la resistencia de un circuito electrónico de 100 Ω, cuando está sometida a una tensión de 4 V. EJEMPLO 2: Calcula la intensidad que circula por la resistencia de un circuito electrónico de 10KΩ, cuando está sometida a una tensión de 4 V. Datos: V= 4 V R = 10KΩ

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La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.

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9.- Ley de OHM.

10.- Potencia eléctrica. La potencia de un circuito eléctrico es la relación entre intensidad y voltaje.

P: potencia (W, vatios).

Triángulo Mágico:

EJERCICIO 1: Calcula la potencia que consume una resistencia limitadora al conectarla a una tensión de 12 V, si su resistencia es de 1 KΩ. EJEMPLO 2: Calcula la potencia que consume un brasero que tiene 2 posiciones: una con una resistencia de 500 Ω y otra de 1 KΩ.

11.- Tipos de corriente analógica. 11.1.- Corriente continua (C.C. ó D.C.) Una corriente continua se caracteriza por: 1.- Los electrones libres siempre se mueven en el mismo sentido por el conductor. 2.- Permanece invariante en el tiempo, no varía, es constante. Su símbolo de representación es ─.

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I: intensidad (A, amperio)

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V: tensión (V, voltios).

11.2.- Corriente alterna (C.A. ó A.C.) Una corriente alterna se caracteriza por: 1.- Los electrones libres se mueven por el conductor en un sentido y en otro. 2.- Su valor varia constantemente en el tiempo, tomando valores positivos, cero y negativos. La corriente alterna tiene forma senoidal. .

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Su símbolo de representación es

ANEXO.- Unidades, múltiplos y submúltiplos En el Sistema Internacional (SI) se determinaron las magnitudes fundamentales. Una magnitud es todo aquello que puede ser medido.

Se MULTIPLICA por 10, 100, 1.000, 10.000, etc. Ejemplo: Para transformar 4 kilómetros a decámetros, se hace lo siguiente: 4 Km = 4 x 10 = 40 Hm x 10 = 400 dam O bien: 4 Km = 4 x 10 x 10 = 4 x l00 = 400 dam 4 Km = 4 x 100 = 400 dam.

Convertir una unidad a otra de MAYOR MAGNITUD: Se DIVIDE entre 10, 100, 1.000, etc. Ejemplo: Para transformar 530 cm a metros, se hace lo siguiente: 530 cm = 530 / 10 = 53 dm = 53 / 10 = 5,3 m 530 cm = 530 / 10 / 10 = 530 / 100 = 5,3 m 530 cm = 530 / 100 = 5,3 m Prof: Roberto Lajas

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Convertir una unidad a otra de MENOR MAGNITUD:

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Como el Sistema Internacional es decimal, las cantidades varían de una unidad a otra de 10 en 10.

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Las unidades tienen unidades mayores llamadas MÚLTIPLOS y unidades menores denominadas SUBMÚLTIPLOS.

Tabla de sistemas de unidades de PARÁMETROS ELECTRÓNICOS

2.- INTENSIDAD.

3.- VOLTAJE.

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1.- RESISTENCIA.

5.- CAPACIDAD.

6.- INDUCTANCIA.

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4.- POTENCIA.