Introduccin a la electricidad

Teimaginasun mundosinelectricidad?NofuncionaraningnelectroRecuerdo Eltomo estformado por un ncleo, compuesto de neutronesyprotones,yrodeado deelectrones,partculasque estn en continuo movimiento. Losprotonestienencarga elctrica positiva, y los electrones,cargaelctricanegativa. Losneutrones, encambio,carecende carga. protn ------8-.neutrn

\(:) ., , o -8- .0 Aunque,enlarealidad,los electronescirculandesdeel polo negativo de lapila alpositivo,por conveniosehaestablecidoelsentidocontrario: desde elpolo positivo alnegativo. generador +.I punto de luz Esquema de un circuito elctrico con sus smbolos.L.J Bomba 11 1 Tubera=11I -IBombillaI 1 Partculas de agua CJCJ 28UNIDAD 2 domstico,desapareceraneltelfonomvily elfijo,Internet,laradioy latelevisin.Losmediosdetransportequedaranreducidosapocoms quelabicicleta.Significara,tambin,eladisalascalculadorasy alos ordenadores. Estamostanfamiliarizadosconelusodelaelectricidad,queyano nosmaravillaelhechodeque,pulsandounsimpleinterruptor,logremos iluminar una habitacin. Peroqu ocurrecuandopulsamoseseinterruptor?Millones dediminutas partculascomienzanacircularporlabombillaformandouncircuito dealtavelocidadytransportandolaenerganecesariaparaqueaquella seilumine. 1.1.Elcircuito elctrico Uncircuitoelctricoesunrecorridopor elcualcirculanloselectrones.Constadelos siguienteselementos:ungenerador queproporciona energa,un hilo conductor,uninterruptor Circulacin de electrones y un receptor (bombilla,motor,timbre, etctera).atravs de un hilo conductor. Se denomina corriente elctrica lacirculacin de electrones de forma continua por un circuito. Para que seestablezca y semantenga una corriente elctrica, necesitamos un generador queproporcione energa aloselectrones. Un circuito similar al elctrico eselhidrulico, en el que unabomba se encarga demantener una corriente continua deagua. receptor (bombilla) Comparacin entre un circuito hidrulico yuno elctrico. Actividades o Completaelcuadroquefiguraenelmargen,comparandouncircuito hidrulico con uno elctrico. f) Imaginaqueeldepsitodelcircuitohidrulicoestuvierasituadoauna altura mayor. Dequ forma afectara esto a labomba, laturbina y la presin delagua?Cmosepodralograr elmismo efecto enelcircuito elctrico? Qu consecuencias tendra? e Porqu lospjarosque seposanenlos cables elctricos no recibenuna descarga? 1.2.Voltaje o diferencia de potencial Enel circuito que semuestra a continuacin, cuando loselectrones son lanzadosfueradelapila,transportancon ellosciertacantidaddeenerga queconsumen alpasarporlabombilla.Estaenergasehaconvertidoen luzy en calor. Conel voltfmetro se mide latensin de labombilla. Esquema del circuito de lafigurasuperior. Alpasar por labombilla, loselectrones gastan suenerga. Lacantidaddeenergaqueunapilaobatera(generador)escapazde proporcionar a cada electrn viene expresada por suvoltaje o tensin y se mide en voltios(V). Estatensin o desnivel elctrico delapila sereparte entre losdistintos elementos del circuito. Paramedir elvoltaje, seutilizaun aparato denominado voltmetro. Los cablesquesalendelvoltmetro(sondas)seconectanenparaleloenlos extremos delcomponente cuyatensin deseamosmedir. Observacmo, enelsiguiente circuito, los 9 voltios de lapilasereparten entre lastres bombillas. 3 V3 V3 V 9 V Entre los extremos de cadabombilla seproduce una cadade tensin o diferencia de potencial de 3 V.Utilizando elsmil del circuito hidrulico es como siun desnivel entre eldepsito y labomba serepartiera en tres escalones, alfinalde cada cualhay una turbina. Actividades o Cmo uniras lastrespilas de 1,5 V que aparecen en elmargen para conseguir una pila de 4,5 V? o Diqu voltaje marcaran los voltmetros del siguiente circuito: Electricidad yelectrnica29 r- ... ---------, :~Recuerda ILaunidaddecargaelctrica Ieselculombio:I I 1 e =6,2S. 1018 electronesIL.J G:6\ + ampermetro 1_Paramedir laintensidad de corriente que pasapor un circuito seutiliza el ampermetro. J..12V -r-1 2 ~ m A ~~ Esquema delcircuito de lafigurasuperior. r---------- ..... , ITeinteresasaber I Enelectricidadseutilizan muy I amenudodossubmltiplos I del amperio: I Elmiliamperio:I 1 mA =1 10-3 AI IElmicroamperio: I1 .LA=1. 10-6 AL __ .....J 30UNIDAD 2 1.3.Intensidad de corriente elctrica En cualquier circuito sedesplazanmillones deelectrones.Para comprenderelfuncionamientodeloscircuitoselctricos,esimportanteconocer cuntos electrones salendelapilay cmo serepartenentrelosdistintos elementos del circuito antes deregresar a ella. Normalmente,enuncircuitoelctricosemidelaintensidadde corriente elctrica, que sedefine como lacarga o el nmero de electrones que atraviesanlaseccin deun conductor cada segundo: 1=Q t Enelsistemainternacional,laintensidaddeuna corriente elctricase mide en amperios(A). Se dice que por un cable circula1 amperio cuando loatraviesa1 culombio cada segundo: lelA=1 s Laintensidaddecorrientequepasaporuncircuitosemideconun ampermetro.Esteaparato,como semuestraenelesquemadelmargen, debeconectarseen serie,demodoquetodosloselectronestenganque pasar por l. Jar9practicar 1. Monta elsiguiente circuito.Despus,mide laintensidadque saledelpolo positivo de lapila, laque pasaentre lasbombillas B1 y B2,Y laque vuelve a lapila. B1 B, 45 mAB,45 mAB, + 9 V ~. - 45mA Todos los electrones que parten de lapilaatraviesanB1 y B2;luego, regresan a lapila,adquierenenergae iniciande nuevo elcircuito.Poreso,lostres ampermetros marcan elmismo nmero de amperios. 2.Justifica las intensidades que indican los ampermetros del circuito. 30mA 60mA + 9V;30mA Enun cable elctrico, elcobre (conductor) estrecubierto por elplstico (aislante). r----------.... , Teinteresasaber Elsilicio es,despus del oxgeno, elelemento ms abundante enlacortezaterrestre. Combinadoconotroselementos formaparte,porejemplo,de lacomposicin de laarena. L..J ~1.4.Conductores yaislantes Notodoslosmaterialespermiten elpasodelacorriente elctrica.Los cables delosenchufes son de cobre para queloselectrones puedan circular porellos.Sinembargo,nopuedencircularatravsdelplsticoque envuelveloscables,elcualactacomoproteccinfrentealasdescargas. Laestructuraatmicadecadamaterialdeterminalamayoromenor facilidadcon que sedesplazanloselectrones. _Conductores Setratadematerialesquepermitenlacirculacin deelectrones.Son buenos conductores elcobre,eloro,laplata,elaluminioy,en general, todoslosmetales. _Aislantes Enestosmateriales,lostomosretienenloselectrones,porloqueno pueden circularlibremente.Lamadera,elvidrio,elplsticoy elaireson aislantes. Semiconductores Presentanpropiedadesintermediasentrelosmaterialesconductoresy losaislantes.Losmsimportantes son el silicio y elgermanio. Conestosmaterialessefabricancomponenteselectrnicos,como eldiodo,eltransistoryloscircuitosintegrados,ytambinlosmicroprocesadores. Lossemiconductores resultan muytiles,yaque siselesaadepequeas cantidadesdeotrosmateriales(impurezas)puedencomportarsecomo conductores oaislantes,segn convenga. Resistencia elctrica Laoposicinquepresentaunmaterialalpasodelacorriente elctrica sedenominaresistenciaelctrica.Losmetales,portanto,tienenuna resistencia elctrica casinula,y losaislantes,en cambio,muyelevada. Laresistencia aumenta conlalongitud del cable y disminuye alaumentar sugrosor. Actividades o Elige diez objetos del aula y clasifcalos enaislantes y conductores. f) Elvalor de laresistenciatambin depende de laformadelmaterial. Imagina que loselectronestienenque atravesar lostres conductoresque aparecen enlafigurasuperior.Enculencontraranmsdificultades?Yencul seramnima laresistencia? o Dequ elementos estnformados loscablesde lainstalacinelctrica de tu casa? o Porqu convieneusarguantes cuando semanipulan aparatos elctricos? Quotras normas de seguridadhabra que seguir? Electricidad yelectrnica31 1.5.Ley de Ohm Paramedirlaresistenciadeunalmpara,hemosrealizadoelsiguiente experimento con un circuito: R, bl /, /,-+1 311 18V-I m Calculaquvaloresmarcarnlosampermetros yvoltmetrosdelosdos circuitos que aparecen enelmargen. ABe Enprimerlugar,hemosanotadoen elcuadroquefiguraalmargenlos valoresquemarcanelvoltmetroy elampermetroenelcircuitoAy,a continuacin,hemosaumentadolatensindelapila(By C).Deesta forma,hemoscomprobadoque,conformeaumentalatensin,seincrementatambinlaintensidadqueatraviesaelcircuito,deformaquela la lmpara tiene unaresistencia de 100.0..relacin VIIpermanece constante. Estarelacinconstante, que depende delmaterial queutilicemos,esla resistencia: R = ~I ----11-Podemos concluir quelaresistencia que un material opone alpaso dela electricidadeselcocienteentrelatensinaplicadaen susextremosyla-ANNvintensidadqueloatraviesa.Esteenunciado seconoce comoleydeOhm. Smbolos deuna resistencia.Launidad deresistencia elctrica es elohmio (O).Por consiguiente: lV 10=lA As,lalmpara denuestro experimento tieneunaresistencia de100 O. Actividades ~ Quintensidad circulapor los siguientes circuitos? alG b'r--CJO -: 9V -1_ 4DAlunir elpolo positivo yelpolo negativo de lapilaenelltimo circuito, hemosprovocadouncortocircuito.Cmocreesqueafectarestoala pila? Por qu? 4Determina los valores de lasresistencias enlos siguientes circuitos. 18V al blelr'\ 12V 32IJNIDAD? /3 r-----------, IRecuerda I I IEnuncircuitoenserie,elvol- I Itaje delapilasereparte entreI Ilos distintos componentes.IL.J Actividades 4DSepodransustituir lastres resistenciasdelcircuitoenserie delaAplicacinporunasola resistenciaequivalente, de maneraquelaintensidadcontinuara siendo 2,25mA? 4Determinaenestecircuito VAB,VBC''1''2e '3: /,2kf1 AB /1 + T12V /3 2kO _Aplicaciones de la ley de Ohm Circuito en serie Vamos acalcular laintensidad decorriente queproporciona lapilay la diferencia depotencial en losextremos decadaresistencia en este circuito. Comolaintensidadquesaledelapila,11,circulapor cadaresistencia: , " A1 kOB2 kf1e1 kf1o VAB=1(. 1 ' 103 /, +Voc =I'2'103 9V VcD =I1103 9 = 11 .1'103 + 11 .2. 103 + 11 '1 11 = 2,2510-) A = 2,25roA Circuito en paralelo En elsiguiente circuito, vamos a calcular VAB'11,12,1) e 14, Como elpuntoAest conectado alpolopositivo delapila,y elpunto B,alnegativo,VAB =9 V. /,lkO 9 12 2kO 9 1)=2, 103=4,5OlA lkf1 14= 9 OlA 11 = 12 + 13 + 14 = 9 + 4,5 + 9 =22,5 roA Circuito mixto Calculamos VA13,Voc, 11, 12,e 1, en elsiguiente circuito: /,lkO VAB=1\. 2000 A2kf1Be = 12,1000 Voc /31 kf1 /, Voc =13 ,1000+ -9V 11 =12 +13 9=VAB +Voc VABVoc ,VBe--=--T-200010001000 (9-VBdVoc Voc

200010001000 =1,8 VBC VAB= 9 - 1,8= 7,2 V Apartir deVABYVBeresultasencillocalcularlosvaloresdelasintensidades: 1,=3,6 OlA; 12 =1,8OlA; 13 =1,8OlA Electricidad yelectrnica33 1.6.Elpolmetro Elpolmetro Omultmetro esun aparato que sirve paramedir magnitudes elctricas:tensiones,intensidadesy resistencias. _Para medir tensiones Pararealizarmedidasdetensinencircuitosconpilasybateras,el polmetro sedebe conectar en paralelo. ElselectorcentraldebesealarDCoAC,segnvayamosarealizar medidas de tensin continua o alterna.Ennuestro caso,para realizar medidas detensinen circuitos conpilasy bateras,seleccionamos DC.Lasonda roja seintroduce en elagujero V(voltios),y lanegra,en COM (comn). DentrodelsectorDCVdisponemosdevariosvaloreslmiteofondos de escala:200 mV,2 V,20 V,etc.Seleccionamos elvalor que ms seadecue a nuestra medida.Por ejemplo, sitenemos un circuito cuyatensinmxima es9V,elegiremos20V.Despuspodemosbajara2Vo a200mV,si Laseleccin adecuada del fondo de escala descubrimos quelatensin esmspequea. enel polmetro permite aumentar la precisin de lamedida. Si,por ejemplo, seleccionas De 1000 Vparamedir elvoltaje enlos extremos deunapila de1,5 V,elerror delamedida ser 7,2Vgrande, yaque seracomo pesar unamoneda /2enunabsculaparacamiones. ---e:::::= lkl 1 kl --+--1"-/39V Para medir intensidades Debesprestarmuchaatencincuandorealicesmedidasdeintensidad conelpolmetro,yaque,sinoloutilizascorrectamente,podrasestropearlo.r-::- ... -------, Como ahora vamos amedir amperios,elpolmetro seconecta en serie. TeinteresasaberI ElselectorcentraldebesealarDC.Lasondarojaseintroduceenel IAlgunospolmetrospermitenagujeromA, y lasonda negra,como siempre,en COMoItambinrealizarotrotipode Comonosabemosquintensidadcircular,hacemosqueelselector Imedidas, como la capacidad de I apuntealmximo(lOA)yvamosmovindolohastaqueaparezcalaun condensador olaganancia Imedidacorrecta. L. de un transistor.....Observaelcircuitodelafigurainferior.Lamedidacorrectaaparece cuando seleccionamos 20mA como fondode escala, yaque la corriente es de3,6mA.Encambio,siseleccionamos2mA,elpolmetroindicar que lacorriente essuperior a estevalor. /1 ---e= lk!1 lk!1

/3 9V -1 3,6

.. . "' OOOOQOOQQOOOQOOODOO

OOOOOOODOOOOOOooooo

OOOLl'V Il!'.lInl\r)? _Para medir resistencias Paramedirresistenciasconunpolimetro,debescolocarlasondaroja en n, ylanegra,en COMoDespus,selecciona ohmios.Antes derealizar lamedicin,tienesquedesconectarlapilayconectarlaresistenciadel circuito alosbordes del polmetro. el /2 lk.l A2k.lBe /, lk.l + /) 9Vos e -T a si 1.7.Potencia elctrica Sin duda,alguna vez habrs observado que algunasbombillas lucen ms queotras.Puesbien,paraqueunabombillailuminemsnecesitarecibir mayorcantidaddeenergaelctricaconobjetodetransformarlaen energaluminosa. Lacantidadde energaque consumeunaparatoelctrico encadainstante se denominapotencia. Enfsica,lapotencia se define como la energa oeltrabajo desarrollados por unidad detiempo.Semide en vatios(W): p = ~t iad Unalmparade100Wconsumeeldobledeenergacadasegundo ro-queunade50W.Lapotenciaelctricaqueconsumeunaparatoo componenteelctrico,olaquetransmiteungenerador,secalculadela 'ie, siguiente forma: e! p=V 1 Si aumentamos elnmero de electrones(1)queatraviesan una bombilla ,Or ylaenergaaportadaporlapila acadaelectrn(V),labombillarecibir la mspotencia y,por consiguiente, seiluminarms. 'ce ctividades es ue ~ Dibujaelesquemacorrespondientealmontaje delmargenyrazonacmo mediras conelpolmetro latensin enlos extremos de cadabombilla. (fj Indicacuntomarcaelvoltmetro - vV delalmparaB enelcircuito. Qu A3 ~ - - - - - . L .. potenciaconsumeesalmpara? 2 AABCalculatambinlapotenciaque consumelalmparaAy lapotencia ::... 9Vgeneradaporlapila.Comprueba que secumple que Pp;ra=PA + Pe. ~ Elcircuitoanteriorfuncionaconunapilade9 V.Sabesconquvoltaje funcionanloselectrodomsticosdetucasa?Sepodranutilizarpilasde esevoltaje parahacerlos funcionar? Electricidad yelectrnica35 I la lmpara conectada a laredelctricarecibe corriente alterna; lalinternay la calculadora, que funcionan conpilas, reciben corriente continua. r--- ... -------, Recuerdo Hay diferentes formas de representar lasseales elctricas: Electrocardiograma. Tonos de entrada a un altavoz. ~ j ) -Seal de tensin continua.L t (s) ..J Tipos de corriente Algunosaparatoselctricosnosepuedenconectar alaredelctrica; otrosnopuedenfuncionarconpilasobateras.Enamboscasos,sin embargo,obtenemosenergaelctrica,aunquedemuydistintaforma. Veamos cules sonlas diferencias. 2.1.Corriente continua Entrelosbornesoextremosdeunapilaobateraexisteunatensin constante que no vara con eltiempo. Sicada segundo midiramos con un voltmetrolosvoltios que hayen labatera deun coche, elresultado sera siempre12V. Si conectamos una bombilla a una batera,loselectrones circulan siempre en elmismo sentido y conidnticaintensidad.Esloqueseconoce como corriente continua. 2.2.Corriente alterna Siemprequeconectamosunalmparaaunenchufe,elresultadoesel mismo:seenciendelabombilla.Peroloselectronesrealizansutrabajo de formamuydistinta:cambian desentido 50 vecespor segundo,como siel polo positivo y elpolo negativo semovieran constantemente en elinterior del enchufe.Adems,no circulansiempre conigualintensidad. Si furamoscapaces demedir losvoltios quehay en un enchufe, obtendramosuna grfica similar a esta: Latensin comienza siendo V(V) e- a velocidad mximaO Vysubehastaalcanzarlos 311 311V.Apartirdeesemomento,desciendehastasituarsedenuevoenOV.Es 100 entoncescuandosehace 0.6r~ 1 O \5012. t(ms)negativaydisminuyehasta e- enreposo- 311V.Porltimo,aumen(v =O) tahasta alcanzar otra vez OV.-100 Losorprendenteesqueesto ocurre 50 veces cada segundo yserepitecontinuamente,-311 estconectadoonoelaparato elctrico. Lavariacindecualquierparmetroelctrico,enestecasolatensin, con respecto altiempo sedenomina seal elctrica. Latensinovoltajequellegaanuestrascasas,yqueaparecerepresentadaenlagrfica,recibeelnombredesealalterna(porque adquierevalorespositivosynegativos)senoidal(debidoalaformade laseal). Actividades -\::J G>Culessonlosvaloresdelatensincuandoloselectronesalcanzansu mximavelocidad?Sedetienenenalgnmomento?Circulandurante ms tiempo hacia laderecha o hacia laizquierda? Smbolo de generador de corriente alterna. 36UNIDAD2 ica; sin a. in un ra pre mo ndo los 110siEs ace Ista ,n)V ldo He, pa- Los transformadores constan de dos devanados de cobre. Siaplicamos unatensin alterna enun devanado,enelotro seinduce n,otra tensin, cuyo valor depende del nmero de vueltas decadadevanado, niYn,:

re-V,n,

den,:n, V,V, Isu nte Smbolo del transformador. Dnde estn los 220 voltios? Seguramentehasodo decir quetodosloselectrodomsticos funcionan a220 V.Sin embargo, siobservaslaseal alterna senoidal delagrfica de lapgina anterior, comprobars que esta cantidadno apareceindicada en ningn momento.Dedndeprocedeentonces? Imaginaqueconectasunradiadorelctricoaunenchufey otro auna batera. Aunqueloselectrones experimenten paradas,aceleraciones y desaceleraciones,elradiadorconectadoalaredelctricaproporcionaunadeterminada cantidad de calor.En elcaso delradiador conectado aunabatera, sidesdeOVaumentramospocoapocolatensin delabatera,elcalor quesegeneraraseracadavezmayor.Noobstante,a311Velcalor producidoconlatensincontinuasuperaraalgenerado conlatensin alterna.Cuando latensin delabatera alcanza220 V,laenerga elctrica producidapor lasdos seales eslamisma. Elvaloreficazdeunasealelctricaalternaeselvalorquedebera tenerunasealcontinuaparaqueambasprodujeranelmismoefecto energtico.En elcaso deuna sealalterna senoidal,esevalor eficaz sera: v= Vm' x ef1,41 _Cmo se obtiene la tensin alterna? Yahemos visto que esposible obtener tensin continua de pilas y bateras, as como depaneles solaresfotovoltaicosy deladinamo deunabicicleta. Pero dedndeprocedelatensin alterna queusamosen nuestrascasas? Estetipodetensinseobtiene,mediantealternadores,engrandes centrales de produccin de energa elctrica. _Por qu se utiliza? Latensinalternasenoidaltieneunacualidadesencialfrenteala tensincontinua:suvalorsepuedeaumentar oreducirmedianteeluso detransformadores.Estacaractersticapermitetransportarlaenerga elctricaatensionesmuyaltas,yalolargodecientosdekilmetros,sin que sepierdaparte deella debido alcalentamiento deloscables. Actividades tI!> fl) Calculalaintensidadque pasa por cadabombilla del circuito ylaquesaledelgenerador de 220V. Explicaporqupodemos conectar lasirena de lafigura, quefuncionaa11V,aun enchufe de 220 V. SOH,$

220V Electricidad yelectrnica37 Electrnica Resistencias fijasde distinto tamao. 82 D --1.....Representacin de unaresistenciafija o resistor de 82 D. Laelectrnica se ocupa del estudio de los circuitos y delos componentes quepermitenmodificarlacorrienteelctrica.Lasmodificacionesque podemosrealizarsonaumentaroreducirlaintensidaddelacorriente (amplificacinoatenuacin),obligaraloselectronesacircularenun nico sentido (rectificacin) y dejar pasar solamente a aquellos electrones que circulen auna determinada velocidad(filtrado). 3.1. Componentes electrnicos Resistencia fija oresistor Enuncircuito,laresistenciafijaoresistordificultaelpasodela corriente elctrica.Estaoposicinsemideen ohmios(O)y suvalorse indicamedianteun cdigo de colores. Cuandoutilicesresistenciasenuncircuito,debestener en cuenta que puedenquemarsesilassometesatensioneseintensidadesmuyaltas.El tamaodelaresistenciaindicalapotencia quepueden disiparenforma de calor:1/8 W,1/4W,1/2 W,etctera. Cdigo de colores [TI GJ tolerancia Losvalores de lasresistencias fijas vienen indicados por colores oroonmeros.Lasdosprimerasbandassesustituyenpordos nmeros,segnsucolor.Laterceraindicalacifrapor laquenegro debemos multiplicar lacantidadanterior.Lacuartafranjaes latolerancia,esdecir,elmargendeerror enelvalorterico calculado. marrn rojo Observaelejemplo que temostramos a continuacin. Elvalor naranja de laresistenciaseobtiene a partir de lasdos primeras bandas de colores y delmultiplicador: amarillo 10000 n =10 kn verde azul morado o103 2:5% gris Elvalor delatoleranciaesel5 %de10000 n, esdecir,500 n. blanco. 109 Portanto, elvalor realde laresistenciaseexpresamediante el intervalo (10 000:.'::500) n. WW Resistencia variable o potencimetro Eslaresistenciacuyovalorsepuedeajustarentre Oy unmximo especificadopor el fabricante. ~-1 100kil Smbolos deunaresistencia variable o potencimetro de 100 kil. Actividades Resistencias variables de grosores,lontigudes ymateriales distintos. tiA partir del cdigo de colores, indica elvalor de las resistencias que aparecen enlafotografa de arriba. 38UNIDAD2 "'"'" un nes la se 's J. el pe(en L,---J TermistoresLDR Resistencias que dependen de unparmetro fsico. -H-Smbolo del condensador. Asociacin de condensadores Siahorarepites elmontaje que se representa en lafigura y conectas labombillaa doscondensadores iguales asociados enparalelo, esta permanecerencendida eldoble detiempo.Silosasociasenserie, solosemantendrencendidala mitad de tiempo. Explica qu ocurre conlacapacidadcuandoseasociancondensadores. r-----------, Teinteresasaber Paramedir lacapacidad de un condensadorseutilizantambin: Elmicrofaradio: 1 f.lF=1 .10-6 F Elnanofaradio: 1 nF=1.10-9 F Elpicofaradio: 1 pF=1lO-uFL....J __ _.._. __ Esteparmetro fsicopuede ser,entre otros,latemperatura olacantidad deluz. Silasresistencias dependen delatemperatura sellaman termistores, quepuedenserdedostipos:NTC(coeficientedetemperatura negativo), enlosquelaresistencia disminuye alaumentar latemperatura,y PTC(coeficientedetemperaturapositivo),enlosquela resistenciaaumenta alsubir latemperatura. LDR:setrataderesistenciasquevaran con lacantidaddeluzque reciben.Alaumentar lacantidad de luz,disminuye laresistencia. Condensador Enlasiguientefigurasemuestrauncomponentecapazdealmacenar cargaelctrica (1), que despus seutilizapara encender unabombilla(2), lacualpermanece encendida hasta que dicho componente se descarga(3). Estecomponenterecibeelnombredecondensador,undispositivo formadopordosplacasmetlicasplanasyparalelas,separadasporun aislante.Cuandoloscondensadoresadquierenlamximacarga,impiden elpaso delacorriente, comportndose, entonces, como un circuito abierto oun interruptor abierto. Lacapacidaddeuncondensadoraludealacantidaddecargaquees capaz de almacenar conunatensin dada.Se mide en faradios(F). Actividades t1)Observalagrficaconlasealque apareceenlosextremos delcondensadory delcircuito y completaelcuadro.Porqu elcondensadortarda ms en cargarse que endescargarse? I1\ 1..____ I " /1 V(V)10 5 O O 10 kfl. 2 + 2kn100 f-lF 9V-2-3,2 113,2-6 1I 6- ... 1123 45 67t (s) 1-2 I Descargiindose Electricidad yelectrnica39 10 .cF +11Observa Que,enelcondensador, adems de suvalor, aparece el voltaje mximo Quepodemos aplicar (eneste caso,2S V). Diodos. i'!... LEO. ~---{51Smbolo delLEO. Display de siete segmentos formado por LEO. Tipos de condensadores Existenvariostipos decondensadores,quevienen determinadospor el materialconelcualestn construidos:depapel,cermicos,depolister, electrolticos de aluminio o detntalo,etc.Analizaremos acontinuacin los condensadores sinpolaridady loscondensadores electrolticos. Condensadores sinpolaridad.Condensadores con polaridad o electrolticos. - j ~~ ~Smbolo de condensador sinpolaridad.Smbolo de condensador con polaridad. Los condensadores electrolticos suelen ser demayor capacidad.Debido a sucomposicin qumicainterna,al conectarlos se debetener en cuenta lapolaridad(disponendeunpolopositivoy otro negativo).No ocurrelo e ~N mismo conloscondensadores depapel,cermicos o depolister. Diodo Undiodoesuncomponenteelectrnicofabricadoconmaterialsemiconductor que permite elpaso delacorriente elctrica en una sola direccin. Para loselectrones escomo circular por una calle denico sentido. En el circuito inferior de laizquierda,loselectrones salen delpolo positivo delapila,pasan atravs delabombillay sedirigenalpolonegativo; eldiodopermiteelpasodeelectrones.Enelcircuito deladerecha,los electronesintentan atravesar eldiodo en elsentido equivocado,pero este secomporta ahora como un interruptor abierto y no permitelacirculacin de corriente. nodo fV'~ 31/----t*~ ~ o - -smbolo del diodo Undiodo posee dos terminales o patillas denominadas nodo y ctodo.Loselectrones EJJraJ nicamente pueden circular enelsentido nodo-ctodo. Un LED (diodo emisor deluz)esun tipo especial de diodo.Su caractersticaprincipalesqueemiteluzcuandopasacorrienteporl.SonLEO, por ejemplo,lospequeos pilotos de color verde o rojo colocados en ordenadores,teclados y aparatos deradio. Ior el ~ s t e r ,cin s. bido enta relo emi:cin. posiativo; ;'\,los peste acin raete-LEO, ordebase base Smbolos de los transistores NPNy PNP.Cada patilla deltransistor(emisor,base y colector) est unida a un material semiconductor N(cedenelectrones) o P(aceptan electrones). Transistor Esunelementobsicoenloscircuitoselectrnicos.Estformadopor semiconductoresydisponedetrespatillas,denominadasemisor,basey colector,cuyaposicindependedelmodelodetransistor.Elfabricante, ademsdeofrecerlascaractersticas deltransistor,informa delaposicin delaspati lIas. Con transistores sepuede fabricar desdeun simpleinterruptor hasta un microprocesador.Sinellosnohubierasidoposibleeldesarrollodela informtica ylas comunicaciones. Actividades ~ Explicapor qu unas bombillas seencienden y otras no enelcircuito: ~ Parautilizar unLEDenuncircuitoesnecesariolimitar laintensidadque lo atraviesa colocando una resistenciaenserie. Observa estos circuitos y completalas frasesque figuran a continuacin: 330 n1kn ++ 5 V_5V non J.1 + T5V_5V cl-1__Ta)Cuanto mayor eslaresistencia,_ b)Sino ponemos resistencia,_ e)Enelltimocircuito,loselectronespuedenentrarpor el ctodo y,eneste caso,elLED_ Electricidad yelectrnica41 r transistorI en corte E en activa 'transistor2 3 transistor en saturacin ...fgrgprgcticgr eB E Transistor BCS48B.Lastrespatillas e,By E correspondenalcolector,base yemisor respectivamente. Funcionamiento remos aun smil. Para que entiendas mejor el funcionamiento delostransistores,recurriImagina que en unapresahidrulica(colector,C)hayun gran embalse llenodeelectrones.Estostiendenapasar alemisor(E),massolopodrn hacerlo sialguienabre elembalse.Puede darseuno deestostres casos: 1.Porlabase(B)noentraningnelectrn;portanto,noseproduce circulacin deelectrones entre elcolector y elemisor.Enestecaso, decirnosqueeltransistorestencortey que,porconsiguiente,el colector y el emisor estn aislados. 2. Algunos electrones seintroducen por labase.En este caso,laenerga quetransportanessuficienteparaabrirunpocolacompuertadela presa.Cuantos ms electrones entren,msabierta quedarlapresa y mayorserlacorrienteentreelcolectoryelemisor.Decimos, entonces,queeltransistorfuncionaen suzonaactivacomo amplificador. Laintensidad quepasapor el colector esun mLdtiplo delacorriente debase:le=!3. IR'As,siesemltiplo(que depende deJmodeJo de transstor/ vareroo,cadaelectrnqueentraporlabasedapasoa 100 electrones atravs del colector. 3.Silleganmuchos electronesporlabase,podrn derribar y abrir por completolapresa.Elcolector y elemisor quedanunidosyloselectrones circulan deuno aotrolibremente.Eneste caso,eltransistor funciona en saturacin. Tanto en cortecomoensaturacin,launincolector-emisor funciona comouninterruptor,abiertoocerrado,controladoporlaintensidadde base. Anlisis de unpar de circuitos bsicos con transistor Analizar los siguientes circuitos nos ayudar a entender el funcionamiento de un transistor. Enelprimercircuito,alnocircularelectronesporlabasedeltransistor,la corriente entre elcolector y elemisor estbloqueada, y elLEDno seilumina. Ene.1segundo circuito conectamos labase alpolo positivo de lapilaa travsde unaresistencia.Lapequea corriente que entra por labasedesbloquea launin colector-emisor, facilitando elpaso de los electrones. + ~10knla kll " 200n+ -: 4,5VT4,5V :4,5V r.~ C 5 4 8 B TA Be aJQu ocurre en elcircuito C? &JPorqu no entranlos electrones por labase? eJPodraservir de alarma? Cmo? d)Indicacmomedirasencadacasolaintensidaddebase(lB)'laintensidadLa de colector (le)y latensin entre labase y elemisor (VBE)' qu fOI -\MAlA'L