MANUAL PARA EL PARTICIPANTE INSTALACIONES ELCTRICAS EN EDIFICIOS DE OFICINAS, COMERCIOS E INDUSTRIAS

PROYECTO NIC/023MEJORAMIENTO DE LOS NIVELES DE COMPETENCIA PROFESIONAL Y TCNICA EN EL MBITO NACIONAL

INSTITUTO NACIONAL TECNOLGICODIRECCIN GENERAL DE FORMACIN PROFESIONALDIRECCIN TCNICA DOCENTEDEPARTAMENTO DE CURRCULUM

MANUAL PARA EL PARTICIPANTE ELECTRONICA BASICA

CUALIFICACION EN: MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES ELECTRICAS DE BAJA TENSION CUALIFICACION EN: MANTENIMIENTO Y REPARACION DE EQUIPOS ELECTRONICOS DE AUDIO Y VIDEO

JULIO 2013JULIO 2013

INSTITUTO NACIONAL TECNOLGICO

Cra. Loyda Barreda Rodriguez Directora Ejecutiva

Cro. Walter Saenz RojasSub Director Ejecutivo

Cra. Daysi Rivas MercadoDirectora General de Formacin Profesional

COORDINACIN TCNICA

Cra. Nelly Pedroza CarballoResponsable Departamento de Currculum

Organismo financiante. Proyecto NIC/023

Julio, 2013

PRESENTACIN

El Instituto Nacional Tecnolgico (INATEC), como organismo rector de la Formacin Profesional en Nicaragua ha establecido un conjunto de polticas y estrategias en el marco de la implementacin del Plan Nacional de Desarrollo Humano, para contribuir con el desarrollo econmico que nos permita avanzar en la eliminacin de la pobreza en Nicaragua.

El Gobierno de Reconciliacin y Unidad Nacional a travs de INATEC ha formado y entregado miles de nuevos tcnicos a la economa nacional, brindndoles mayores oportunidades de empleo y mejores condiciones de vida a las familias nicaragenses, mediante una oferta de Formacin Profesional ms amplia que dignifique los oficios, formando con calidad a jvenes, mujeres y adultos, contribuyendo as, a la generacin de riqueza para el bienestar social con justicia y equidad.

Nos proponemos profundizar la ruta de restitucin de derechos para continuar cambiando hacia un modelo que brinde ms acceso, calidad y pertinencia al proceso de Formacin Profesional de las/los nicaragenses sustentada en valores cristianos, ideales socialistas y prcticas cada vez ms solidarias.

Este esfuerzo debe convocarnos a todos, empresarios, productores del campo y la ciudad, a los subsistemas educativos, a la cooperacin nacional e internacional disponiendo recursos y energas de manera integral y solidaria, para el presente y el futuro; a trabajar en unidad para la formacin de profesionales tcnicos con competencias en las especialidades; agropecuaria, agroindustrial, industrial, construccin, turismo e idiomas; dotar de recursos humanos competentes a la micro, pequea y mediana empresa y acompaar a las mujeres en iniciativas productivas en todos los campos.

La elaboracin y edicin de este manual ha sido posible gracias a la asesora, apoyo econmico y tecnolgico del Proyecto NIC/023, y la revisin tcnica metodolgica de especialistas del Departamento de Currculum del INATEC.

El presente manual para el participante sirve de instrumento metodolgico en el desarrollo de las capacidades que deben adquirirse en el proceso formativo en la cualificacin tcnica de Montaje y Mantenimiento de instalaciones elctricas de baja tensin y la cualificacin; Reparacin de Equipos Electrnicos de Audio y Video para el Mejoramiento de los niveles de competencia profesional y Tcnica en el mbito Nacional

NDICE

Pg.MODULO FORMATIVO:1MODULO TRANSVERSAL ASOCIADO A LAS CUALIFICACIONES:1CAPACIDADES A ADQUIRIR EN ESTE MDULO FORMATIVO1RECOMENDACIONES GENERALES2I. INTRODUCCIN3UNIDAD I. CONCEPTOS BSICOS Y MAGNITUDES ELCTRICAS USADAS EN CIRCUITOS RESISTIVOS4Objetivos de la unidad41. Introduccin a la electrnica41.1 Conceptos bsicos, Simbologa y Parmetros elctricos41.2 Simbologa utilizada en electrnica41.3 Definicin de unidades comunes en electrnica.71.4 Elementos de un circuito elctrico101.5 Tensin, Voltaje o diferencia de potencial111.6 Corriente elctrica o Intensidad de corriente121.7 tipos de corriente elctrica (C.C) y (C.A)121.8 Valor RMS, Valor pico, Valor promedio de una seal alterna141.9 Corto circuito.161.10 Circuito abierto.161.11 Resistencia elctrica161.12 Tipos de resistores fijos y variables161.13 Resistores fijos171.13.1 Cdigo de colores de resistores171.13.2 Resistencias estndar de 4, 5, o 6 colores181.14 Resistencias variables201.14.1 Potencimetros, trimmers o resistencias ajustables, restatos.211.14.2 Termistores y foto-resistencias221.15 Potencia elctrica en circuitos resistivos P. Unidad de medida23EJERCICIO DE AUTO EVALUACION25UNIDAD II CALCULO Y MEDICION DE PARAMETROS ELECTRICOS EN CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA27Objetivos de la unidad271. Caractersticas de circuitos elctricos resistivos272. Ley de Ohm y Potencia293. Medicin de parmetros elctricos en circuitos resistivos313.1. Medicin de voltajes, resistencias y medicin de corrientes314. Leyes de Kirchoff324.1 Leyes de voltajes de Kirchoff LVK324.2. Ley de corrientes de Kirchhoff LCK335 Divisores de tensin y Divisores de corrientes34EJERCICIO DE AUTO EVALUACION36UNIDAD III FUNCIONAMIENTO DE CAPACITORES E INDUCTORES38Objetivos de la unidad381.Generalidades de Capacitores e Inductores381.1 Capacitores (concepto)381.2 Tipos de capacitores381.3 Capacitores en DC391.4 Capacitores en AC402.Calculo de Capacitores en serie, paralelo y mixto413 Comprobacin capacitores444. Inductores o Bobinas444.1 Inductancia (concepto)454.2 Tipos de inductores o bobinas454.3 Inductores en AC454.4. Reactancia inductiva XL455. Calculo de inductores en serie paralelo y mixto466. Comprobacin de inductores47EJERCICIO DE AUTO EVALUACION48UNIDAD IV CALCULO Y MEDICION DE PARAMETROS ELECTRICOS EN CIRCUITOS DE FILTROS PASIVOS RL, RC, LC y RLC.49Objetivos de la unidad491. Circuitos de filtros pasivos (Bobina, Capacitor y Resistor)492. RL; RC; LC y RLC492.1 Impedancia503 Circuito RL en serie y en paralelo503.1 Diagrama fasorial de circuito RL514 Circuitos RC en serie y paralelo534.1 Diagrama fasorial de circuito RC545. Circuito LC en serie y en paralelo.565.1 Diagrama fasorial de circuito RL566 Calculo de parmetros elctricos en circuitos de filtro pasa bajo597. Calculo de parmetros elctricos en circuitos de filtro pasa alto.608.Calculo de parmetros elctricos en circuitos de filtro pasa banda.61EJERCICIO DE AUTO EVALUACION63UNIDAD V CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE COMPONENTES ELECTRONICOS BASICOS.64Objetivos de la unidad641. Introduccin. Conceptos bsicos de Diodos641.1 Caractersticas de Materiales conductores, semiconductores y aislante en Electrnica641.2 Diodo Comn, estructura interna651.3 Estructura Interna de los Diodos651.4 El Diodo Semiconductor651.5 Smbolo del Diodo651.6 Polarizacin de los diodos661.7 Funcionamiento del Diodo661.8 Tipos de Diodos671.8.1 Diodos LED671.8.2 Diodo Zener671.8.3 Diodo Lser671.8.4 Diodo Varactor681.9 Comprobacin de circuitos analgicos bsicos con Diodos681.10 Comprobacin de los Diodos691.11 Fuente reguladora de tensin701.11.1 Etapas de la fuente701.12 Medicin de parmetros Elctricos en las Etapas de la Fuente Reguladora771.12.1 Mediciones en la Etapa del Transformador771.12.2 Mediciones en la Etapa de Rectificacin771.12.3 Mediciones en la Etapa de Filtraje771.12.4 Mediciones en la Etapa de Regulacin77EJERCICIO DE AUTO EVALUACION78UNIDAD VI. FUNCIONES ESPECFICAS DE DISPOSITIVOS AMPLIFICADORES79Objetivos de la unidad79.1. Transistores BJT y Transistores FET.791.1 Generalidades791.2 Transistores BJT791.3 Estructura interna801.4 Clasificacin de los BJT801.5 Regiones de Operacin812 Comprobacin de los BJT832.1 Transistores FET842.2 Estructura Interna de los FET843. Clasificacin de los FET854. Comprobacin de los FET85EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIN86GLOSARIO87BIBLIOGRAFIA92

MODULO FORMATIVO:

MT000_1,2: ELECTRONICA BASICA

MODULO TRANSVERSAL ASOCIADO A LAS CUALIFICACIONES:UC0011_2: Reparar equipos electrnicos de vdeo.EEL001_2 Montaje y mantenimiento de instalaciones elctricas de baja tensin.

CAPACIDADES A ADQUIRIR EN ESTE MDULO FORMATIVO

C1: Analizar los conceptos bsicos y magnitudes elctricas aplicadas en circuitos resistivos.

C2: Realizar operaciones de clculo y medicin de parmetros elctricos en circuitos de corriente continua aplicando principios, conceptos y leyes bsicas que rigen la electrnica.

C3: Analizar el funcionamiento de los capacitores e inductores mediante la realizacin de operaciones de clculo y medicin de parmetros elctricos en circuitos de filtros pasivos (bobinas, capacitores y resistores).

C4: Analizar la tipologa y caractersticas funcionales de los componentes electrnicos analgicos bsicos y sus aplicaciones

C5. Analizar las funciones especficas de dispositivos analgicos amplificadores determinando sus caractersticas y aplicaciones

RECOMENDACIONES GENERALES

Al iniciar el estudio del manual, debe tener presente que tu dedicacin y esfuerzo, le permitirn adquirir los conocimientos tecnolgicos para ponerlos en prctica en ejercicios de taller.

Al comenzar el estudio de la unidad didctica, debe leer los objetivos planteados que se encuentran al inicio estos le facilitarn una mejor comprensin de los logros propuestos.

A medida que avance en el estudio de los temas, recopile inquietudes o dudas sobre los contenidos desarrollados, solicite aclaraciones durante las sesiones de clase.

Analice la informacin descrita en el manual y consulte a su instructor cuando necesite aclaraciones

Ample sus conocimientos con la bibliografa indicada u otros textos que estn a su alcance.

Resuelva responsablemente los ejercicios de autoevaluacin y verifique sus respuestas con sus compaeros e instructor.

Prepare el puesto de trabajo, segn la operacin a realizar, cumpliendo con las normas de higiene y seguridad laboral.

Durante las prcticas de taller, sea amigable con el medio ambiente, no tire residuos fuera de los lugares establecidos.

Recuerde siempre que el cuido y conservacin de las herramientas y equipos garantizaran el correcto desarrollo de las clases prcticas y que en el futuro los nuevos participantes harn uso de ellas.

I. INTRODUCCIN

El Manual de Electrnica Bsica, est dirigido a los participantes de la especialidad de Electricidad/Electrnica y especficamente a los que cursan las cualificaciones MONTAJE Y MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES ELCTRICAS DE BAJA TENSIN, REPARACIN DE EQUIPOS ELECTRNICOS DE AUDIO Y VDEO, con la finalidad de facilitar el proceso enseanza aprendizaje durante su formacin tcnica.

El manual est estructurado metodolgicamente para adquirir las capacidades que describe el mdulo formativo de Electrnica Bsica como modulo transversal a las cualificaciones antes mencionadas, asociado a la unidad de competencia Reparacin de equipos electrnicos de audio y video.

Al inicio de cada unidad didctica se enumeran los objetivos de aprendizaje, los cuales debes leer y analizar para apropiarte de los conocimientos que estn asociados al logro de las capacidades o resultados de aprendizaje que describe el mdulo formativo.

Este manual contiene actividades para el aprendizaje y ejercicios de autoevaluacin que le ayudarn a consolidar los conocimientos estudiados.

La elaboracin de este manual ha sido posible gracias al apoyo econmico del Proyecto del Proyecto NIC/023.

UNIDAD I. CONCEPTOS BSICOS Y MAGNITUDES ELCTRICAS USADAS EN CIRCUITOS RESISTIVOSObjetivos de la unidad

1. Interpretar los conceptos, parmetros elctricos y simbologa utilizados en electrotecnia segn normas establecidas.

1. Introduccin a la electrnica

1.1 Conceptos bsicos, Simbologa y Parmetros elctricos

La electrnica es el campo de la fsica que se refiere al diseo y aplicacin de dispositivos, por lo general circuitos electrnicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la generacin, transmisin, recepcin o almacenamiento de informacin. Esta informacin puede consistir en voz o msica como en un receptor de radio, en una imagen en una pantalla de televisin, o en datos como una computadora.

1.2 Simbologa utilizada en electrnica

A continuacin se presentan algunos de los smbolos ms utilizados en la electrnica, obviamente no son todos los smbolos que existen pero si son los que ms interesa conocer para poder iniciarnos en el estudio de electricidad/electrnica, en la medida que avances con las materias posteriores, te iras familiarizando con cada uno de los smbolos.

Componente

Smbolo

Interruptor contacto normalmente abierto

Lnea conductor elctrico

Punto de unin o nodo

Cruce sin conexin

Cruce con conexin

Tierra

Masa

Pila

Pilas. (Bateras)

Indicador de bateras

Interruptor contacto normalmente cerrado

Pulsador contacto normalmente abierto

Pulsador contacto normalmente cerrado

Conmutador de dos posiciones

Enchufe de red elctrica

Resistor

Resistor Variable

Termistor PTC

Termistor NTC

Varistor VDR

LDR

Condensador no polarizado

Bobina

Condensador polarizado

Condensador polarizado

Sensor al tacto

Lmpara incandescente

Motor

Amplificador

Amplificador Operacional

Transformador con ncleo de hierro

Cristal piezo elctrico

Clula Fotovoltaica

Rel (bobina)

Onda senoidal

Onda Rectangular

Onda Cuadrada

Diente de sierra

Onda triangular

Pulso sinusoidal

Pulso rectangular

1.3 Definicin de unidades comunes en electrnica.

Ampere: [Amperio] (A)Unidad de medida de la corriente elctrica, es la cantidad de carga que circula por un conductor por unidad de tiempo I = Q/t

Es la corriente elctrica (I) que produce una fuerza de 2 x 10-7newton por metro entre dos conductores paralelos separados por 1 metro. 1A=1 Coulombio / segundo. 1 A = 1000 mA (miliamperio).

Ohm [ohmio] ()Unidad de medicin de la resistencia elctrica, representada por la letra griega () omega.Es la resistencia que produce una tensin de 1 voltio cuando es atravesada por una corriente de 1 amperio.

Volt [voltio] (V)Unidad de medicin de la diferencia de potencial elctrico o tensin elctrica, comnmente llamado voltaje, que es la diferencia de potencial entre dos puntos en un conductor que transporta una corriente de 1 amperio, cuando la potencia disipada entre los puntos es de 1 watt.

Hertz [hercio] (Hz)Cantidad de ciclos completos de una onda en una unidad de tiempo1 Hertz = 1 ciclo/seg.

Coulomb [coulombio] (C)Unidad de medicin de la carga elctrica. Carga Q que pasa por un punto en un segundo cuando la corriente es de 1 amperio. 1 Coulomb = 6.28x1018 electrones.

Joule [julio] (J)Es el trabajo (W) hecho por la fuerza de un Newton actuando sobre la distancia de 1 metro.

Watt [Vatio] (W)Unidad de la potencia. Potencia (P) requerida para realizar un trabajo a razn de 1 julio (joule) por segundo.

Farad [Faradio] (F)Unidad de medida de los capacitores / condensadores. Es la capacitancia (C) en donde la carga de 1 coulombio produce una diferencia de potencial de 1 voltio. Henry [henrio] (H)Unidad de medida de los inductores/ bobinas. Es la inductancia (L) en que 1 voltio es inducido por un cambio de corriente de 1 amperio por segundo.

Siemens (S)Unidad de medida de la conductancia (G). Es la conductancia que produce una corriente de 1 amperio cuando se aplica una tensin de 1 voltio. Es el recproco del Ohmio.

RadinUn radin es el ngulo que abarca la porcin de circunferencia que es igual a la longitud del radio del crculo.

Frecuencia angular (w)Es radianes por segundo. w = 2f. (: pi es una constante igual a = 3.1416).

Tiempo (t)Unidad de medida del tiempo (segundos)

Mltiplos y submltiplos de unidadesEn muchas aplicaciones es necesario medir cantidades, para las cuales las unidades comunes pueden parecer muy pequeas o muy grandes. Ejemplo: medir 10 o 100 amperios, podra parecer normal debido a que la cifra involucrada no se ve muy grande pero no es comn en un circuito electrnico aunque si podra medirse en circuitos de potencia en cambio medir 1 o 100 Ohmios es un valor muy pequeo comparado con la mayora de las resistencias que se encuentran en los circuitos electrnicos. Para poder representar correctamente la cantidad medida se recurre a los mltiplos y submltiplos de la unidad correspondiente. Los mltiplos y submltiplos se expresan anteponiendo al nombre de la unidad correspondiente un prefijo que indica el factor por el cual se multiplicar.

Tabla de mltiplos y submltiplos comnmente usados en electrnicaPREFIJO. Delante del nombre de la unidadSIMBOLO. Delante de la unidadFACTOR. Por el cual se multiplica la unidad

MULTILPOSTERAT1012=1000,000,000,000

GIGAG109=1000,000,000

MEGAM106 =1000,000

KILOK103= 1000

UNIDAD BASICAUNIDAD BASICA (, V, A, F, h, etctera )100 = 1 (unidad)

SUB MULTIPLOSMILIm10-3 = 0.001

MICRO10-6 =0.000 001

NANOn10-9 =0.000 000 001

PICO10-12 =0.000 000 000 001

Para convertir una unidad a otra de menor magnitud se multiplica por 10, 100, 1000, 100 000, etctera, dependiendo de la relacin que haya entre una unidad y otra. Por ejemplo, para transformar 4 kilo-ohmios a ohmios se hace lo siguiente: 4 k = 4 x 103 = 4 x 1000 = 4000 ; o bien:4 x 10 x 10 x 10 = 4 x l000 = 4000 En el caso de que se requiera convertir unidades menores a otras mayores se divide entre 10, 100, 1000, etc. Por ejemplo; 2200 nf (nano faradios) a f microfaradios:2200 nf = 2200 / 1000 = 2.2 f

1.4 Elementos de un circuito elctrico

Un circuito elctrico es una interconexin de elementos elctricos o electrnicos unidos entre s formando una trayectoria cerrada de forma que puede fluir continuamente una corriente elctrica. Los elementos de un circuito elctrico bsico son:

Fuente de energa (batera o fuente alterna) que puede forzar el flujo de electrones (corriente elctrica) a fluir a travs del circuito.

Conductores (o cables) que se encargan de transportar el flujo de electrones a travs de todo circuito.

La carga, es el dispositivo al cual se suministra la energa elctrica, como por ejemplo una bombilla o algn equipo elctrico o electrnico.

Dispositivo de control (interruptor o switch) que permiten conectar o desconectar el circuito en cualquier instante deseado.

Elementos que conforman un circuito elctrico

1.5 Tensin, Voltaje o diferencia de potencial

Es la diferencia de potencial entre dos puntos; es la energa que desplaza a los electrones dentro de un conductor, su unidad de medida es el voltio y se representa con la letra V, en algunos textos con U. La diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito, tambin se le llama cada de tensin. Cuando por dichos puntos puede circular una corriente elctrica, la polaridad de la cada de tensin viene determinada por la direccin convencional de la misma, esto es, del punto de mayor potencial al de menor. Si se tienen dos materiales con diferentes niveles o tipos de carga, se dice entonces que hay una diferencia de potencial entre ellos.

1.6 Corriente elctrica o Intensidad de corriente

La corriente elctrica es el movimiento de cargas por un cable metlico o cualquier conductor; es el flujo de portadores de carga elctrica (electrones), Cuando conectamos una carga a una pila entre las dos puntas del cable, la pila obliga a estos electrones a moverse, la pila provoca la aparicin de la corriente elctrica, debido a la diferencia de potencial. Una corriente elctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magntico. La unidad de medida de la intensidad de corriente elctrica es el amperio, representado con la letra A. la corriente se simboliza con la letra I (Intensidad de corriente).Por convencin en pases latinos como Nicaragua se toma la corriente en el sentido opuesto al de los electrones, o sea de positivo a negativo.

La corriente elctrica est definida por convenio,

1.7 tipos de corriente elctrica (C.C) y (C.A)

La corriente elctrica puede ser corriente continua (C.C, o bien DC) o Corriente Alterna (C.A), La corriente continua, es constante en el tiempo, por ejemplo la pila o batera. Tiene un polo positivo y uno negativo, y los electrones viajan del negativo al positivo siempre. La corriente alterna en cambio, tambin su nombre lo dice, va alternando, a razn de 50 veces por segundo, o 60 veces por segundo entre positivo uno y negativo el otro.

Antes slo se usaba la continua, pero en alto voltaje es muy peligrosa, te da la corriente y quedas pegado. Ahora las lneas domsticas e industriales son alternas, como cae a cero y luego aumenta, te puedes "soltar" en caso de accidente.

La corriente contnua. Es muy susceptible a perder potencia en los largos cables de conduccin la corriente alterna viaja en ambas direcciones y es menos susceptible, a la resistencia en tramos largos. Es ms popular la alterna ya que ese ms fcil el transformarla en mayor o menor voltaje o amperaje que la corriente continua. La corriente continua, representacin grfica.

Representacin grfica de tensin DC

Corriente alterna (CA o AC), los electrones se desplazan de un polo a otro, a partir de su posicin fija en el cable (centro), oscilan de un lado al otro de su centro, dentro de un mismo entorno o amplitud, a una frecuencia determinada (nmero de oscilaciones por segundo). La corriente alterna va alternando, a razn de 50 veces por segundo, o 60 veces por segundo entre positivo y negativo, cambiando de sentido y de signo continuamente, con tanta rapidez como la frecuencia de oscilacin de los electrones

Frecuencia:(f)Son los ciclos de una seal alterna que suceden en un segundo, su unidad de medida es ciclos / segundo, que es lo mismo que Hertz o Hertzios.

Periodo:(T)El tiempo necesario para que un ciclo de la seal anterior se produzca, se llama perodo (T) y tiene la frmula: T = 1 / f, el perodo (T) es el inverso de la frecuencia. (f) y se mide en segundos

1.8 Valor RMS, Valor pico, Valor promedio de una seal alterna

Valor RMS. Si medimos con un voltmetro en AC la salida de un tomacorriente de nuestras casas, lo que vamos a obtener es: 120 Voltios o 240 Voltios aproximadamente, dependiendo del pas donde se mida. El voltaje que leemos en el voltmetro es un Voltaje RMS de 120 o 240 Voltios. La corriente y los voltajes cuando son alternos se expresan de forma comn por su valor efectivo o RMS (Root Mean Square Raz Media Cuadrtica).

El valor RMS es el valor del voltaje o corriente en C.A. que produce el mismo efecto de disipacin de calor que su equivalente de voltaje o corriente directa. 1 amperio (ampere) de corriente alterna (CA.) produce el mismo efecto trmico que un amperio (ampere) de corriente directa (CD) Por esta razn se utiliza el trmino efectivo que se calcula por:VRMS = VPICO x 0.707(El 0.707 sale de 2)

Ejemplo: Encontrar el voltaje RMS de una seal con VPICO = 130 voltios.VRMS = 0.707 x Vp.VRMS = 130 Voltios x 0.707 = 91.9 Voltios RMS

Valor Pico. Si se tiene un voltaje RMS y se desea encontrar el voltaje pico: VPICO = VRMS / 0.707

Ejemplo: encontrar el voltaje Pico de un voltaje RMS de 120VVPICO= 120 V / 0.707 VPICO = 169.7 Voltios Pico

Valor Pico-Pico:(Vpp)Analizando el grfico se ve que hay un voltaje mximo y un voltaje mnimo. La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje pico-pico (Vpp) y es igual al doble del Voltaje Pico (Vp).

Valor promedioEl valor promedio de un ciclo completo de voltaje o corriente es cero (0). Si se toma en cuenta solo un semi-ciclo (supongamos el positivo) el valor promedio es:VPR = VPICO x 0.636La relacin que existe entre los valores RMS y promedio es:VRMS = VPR x 1.11VPR = VRMS x 0.9Ejemplo: Valor promedio de sinusoide = 50 Voltios, entonces:VRMS = 50 x 1.11 = 55.5 VoltiosVPICO = 50 x 1.57 V = 78.5 V

Resumiendo en una tabla

1.9 Corto circuito.

Son los que se producen al conectar el positivo con el negativo de la corriente elctrica, es decir es un alambre en el que circula elevada corriente, el voltaje a travs de l es cero y la resistencia es completamente nula, es decir cero.O sea Intensidad de corriente I = , Voltaje V = 0, Resistencia R = 0

1.10 Circuito abierto.

Es un circuito que carece de carga elctrica o elemento consumidor de energa, al encontrarse abierta las terminales del circuito la corriente en l es completamente cero, podemos medir voltaje a travs de las terminales abiertas, la resistencia es elevada o prcticamente infinito. O sea Intensidad de corriente I = 0, Voltaje V = Mximo, Resistencia R =

1.11 Resistencia elctrica

Es la oposicin que se le presenta al flujo de electrones en un circuito, se representa con la letra R, su unidad de medida es el Ohm () letra griega omega. Esta definicin es vlida para la corriente continua y para la corriente alterna,

1.12 Tipos de resistores fijos y variables

Existen muchas maneras de tipificar los resistores y una de ellas es en resistores fijos y resistores variables.

1.13 Resistores fijos

Como su nombre lo indica son resistores que no varan su valor y se indica mediante un cdigo ya sea de colores y/o numrico

1.13.1 Cdigo de colores de resistoresLa tabla de colores, es un mtodo prctico para determinar el valor de una resistencia sin tener que utilizar un aparato de medicin

Generalmente el color negro NO se utiliza como primera cifra, el color marrn comnmente lo reconocemos como color caf.

1.13.2 Resistencias estndar de 4, 5, o 6 colores

Son resistencias de cuatro colores entre los que se encuentran, primer color corresponde a la primera cifra, el segundo color es la segunda cifra, el tercer color es el elemento multiplicador y el cuarto color es la tolerancia.

En las resistencias de cuatro colores generalmente la tolerancia es oro, plata o sin color y es el margen de medicin real de la resistencia por encima y por debajo del valor terico

1 2 multiplicador toleranciaEjemplo Obtenga el valor de las siguientes resistencias utilizando el cdigo de colores.a) RojoVerdeNaranjaoro2 5X1000 +/- 5%= 25000 +/- 5%El valor oscilara entre23750 R 26250

b) GrisNegroMarrnPlata 80X100+/- 10%= 8000 +/- 10%

Resistencias de 5 coloresExisten resistencias de 5 colores la nica diferencia es que el tercer color corresponde a la tercera cifra, el cuarto color es el multiplicador y el quinto color es la tolerancia.

Resistencias de cinco colores

Para leer el cdigo de colores en resistencias de cinco colores iniciamos por el color ms delgado de los extremos, es decir, el color ms ancho es la tolerancia, si los dos colores de los extremos son igual de anchos entonces consideramos como primer color el que se encuentra ms cercano al extremo de la resistencia, el que est ms retirado entonces ser la tolerancia.

EjemploDetermine el valor de las siguientes resistencias1) Rojo Caf VerdeAmarilloCaf21510000+/- 1%2150000 +/- 1%o bien 2.15 M +/- 1%

2)NaranjaAzulRojoRojoRojo362X100+/-2%36200 +/- 2%o bien 36.2K

Resistencias de seis colores

Se escriben los colores considerando los mismos criterios para las de cinco colores, y se obtiene el valor de la misma forma, la nica variacin es que se encuentran el color de temperatura. En la siguiente tabla se muestra los colores utilizados para cada una de las bandas de seis colores incluido la temperatura,

Distribucin de bandas en resistencias de 6 colores

Ejemplo: Calcule el valor de la siguiente resistencia: a) Rojo, Violeta, Naranja caf, Rojo, AmarilloSolucinRojoVioletaNaranjacafRojoAmarillo 273X10+/-2%250 C27300+/- 2% a 250 Co bien 27.3k +/- 2%

1.14 Resistencias variables

Estas resistencias, pueden variar su valor hmico dentro de unos lmites. Para ello se les ha aadido una tercera terminal unido a un contacto mvil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Esta tercera terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante).

Smbolos

Segn su funcin en el circuito, estas resistencias se denominan potencimetros, trimmers o resistencias ajustables y restatos

1.14.1 Potencimetros, trimmers o resistencias ajustables, restatos.

Potencimetros: se aplican en circuitos donde la variacin de resistencia la efecta el usuario desde el exterior (controles de audio, video, etc.)

Trimmers, o resistencias ajustables: se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso est limitado al personal tcnico (controles de ganancia, polarizacin, etc.)

Restatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos est elctricamente anulado. Tanto en un potencimetro como un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento ser el de un restato, aunque estos estn diseados para soportar grandes corrientes.

Tiene tres terminales. Entre los extremos se encuentran el total de la resistencia, es posible calibrar un valor especfico entre las terminales 1 y 2 bien entre las terminales 2 y 3

1.14.2 Termistores y foto-resistencias

Termistores: Son resistencias que varan el valor de ellas cuando reciben un cambio de temperatura.

Termistores

Fotorresistencia: Estas resistencias varan su nivel cuando Perciben un cambio de intensidad de luz.

Foto-resistencias

1.15 Potencia elctrica en circuitos resistivos P. Unidad de medida

Potencia es la velocidad con la que se realiza un trabajo en un circuito elctrico, o bien es la velocidad a la cual la energa elctrica se entrega a un circuito, tambin es la velocidad a la cual un circuito elctrico realiza el trabajo de convertir la energa de los electrones en movimiento en alguna otra forma de energa. La unidad bsica de la potencia es el Watt (W)

La potencia ante DC desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales se expresa de cualquiera de las siguientes maneras:

EJERCICIO DE AUTO EVALUACION

Realiza los siguientes ejercicios para que auto evales tu aprendizaje.

I. Encierra en un crculo la letra del inciso que tiene la respuesta correcta

1. La intensidad o corriente elctrica es: a- El paso de electrones por un conductor. b- La cantidad de electrones que pasan. c- Los electrones que circulan cada segundod- Es el voltaje aplicado a un capacitor

2. Las partes de un circuito elctrico son:a- Fuente, cables, conductores resistorb- Conductores, Fuente de alimentacin, elemento de control, cargac- Elemento de control, carga, corriente elctrica, baterad- Conductores, bateras, interruptor y Fuentes

3. En 2,5 Amperios hay: a- 25 mA. b- 250 mA. c- 2500 mAd- 25000 mA.

4. Encuentre el valor de las siguientes resistenciasa- Caf Negro Negro platab- Rojo Verde Oro Oroc- Caf Gris Rojo Verde Caf d- Violeta Blanco Gris Azul Rojo.

II. Responda las siguientes preguntas

5. Explica las diferencias entre corriente directa y corriente alterna

6. Cul es la diferencia entre voltaje RMS y Voltaje pico?

7. Explique cmo se comprueba un Potencimetro

8. Realiza la conversin de 220nF a microfaradios

9. Enuncia los conceptos de voltaje y resistencia elctrica

UNIDAD II CALCULO Y MEDICION DE PARAMETROS ELECTRICOS EN CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUAObjetivos de la unidad

1. Comprobar el valor de las resistencias utilizando el cdigo de colores correspondiente.2. Calcular la resistencia equivalente en configuraciones de circuitos serie paralela y mixto.3. Comprobar magnitudes elctricas en circuitos resistivos segn leyes de Ohm y de Kirchoff de forma correcta.4. Comprobar las caractersticas de funcionamiento de divisores de tensin y corriente1. Caractersticas de circuitos elctricos resistivos

Circuitos seriesEn un circuito en serie los elementos estn conectados uno a continuacin de otro, de forma que la corriente que atraviesa a cada elemento es la misma. Para instalar un nuevo elemento en serie se debe abrir el circuito para conectarlo.

Caractersticas de un circuito en serie. La corriente es la misma a travs de todo el circuito IT La resistencia total es igual a la suma de todas las resistencia existentes en el circuito Rt = R1+R2+R3+..Rn El voltaje Es distinto en cada elemento, se divide de acuerdo al nmero de resistencias presentes en el circuito El voltaje total es la sumatoria de todas sus cadas de tensin. Vt = V1+V2+V3+..Vn

Circuitos paralelos.En un circuito en paralelo cada elemento est conectado a la fuente de alimentacin de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia lnea, aunque haya parte de esa lnea que sea comn a todos. Para conectar un nuevo elemento en paralelo, aadiremos una nueva lnea conectada a los terminales de las lneas que ya hay en el circuito.

Caractersticas de un Circuito Paralelo. En un circuito paralelo el voltaje es el mismo en cada rama del circuito. Si se interrumpe una rama del circuito en paralelo siempre habr corriente en las otras ramas La corriente en cada rama vara inversamente con la resistencia de la misma. La corriente total es igual a la suma de las corrientes de las ramas, o sea:

Las cargas o resistencias totales del circuito en paralelo se puede calcular por el mtodo de los recprocos, siempre es menor que la menor de las cargas.

La resistencia (R) total de dos resistencias conectadas en paralelo es,

Siempre que se encuentren dos resistencias del mismo valor en paralelo el resultado de la resistencia equivalente es igual a la mitad de ellas. El valor de resistencia total de resistores de igual valor conectados en paralelo es el valor de ellas dividido por el nmero total de resistores idnticos conectados en paralelo.

Circuitos mixtos.

Este circuito es una combinacin de circuitos series y paralelos y para resolverlos es necesario recordar las caractersticas de las combinaciones de series y paralelos. Ejemplo

2. Ley de Ohm y Potencia La Ley de Ohm enuncia que la corriente es directamente proporcional al Voltaje, e inversamente proporcional a la Resistencia, con esto nos da la ecuacin general:

I=V/RR= V / IV= R * I

Potencia: Recordemos que la potencia resumiendo un poco es igual a:

P=V*IV= P / II= P / V

Ejercicios resueltosEjercicio 1En el siguiente circuito encuentre la resistencia total del circuito, la corriente total del circuito, el voltaje en cada resistencia y la potencia total del circuito

Los resistores en serie se sumanRT = RA + RB + RCRT = 10 + 10 + 10 = 30 La corriente total es I = V / R o sea I = 120V / 30 I = 4 Amperios, Los voltajes en cada elemento sernVA = RA * I = 10 * 4 A= 40VVB = RB * I = 10 * 4A = 40VVC = RC * I = 10 * 4 A= 40V

Las potencias en cada elemento P = V * IPA = 40V * 4A = 160 W PB = 40V * 4A = 160 W PC = 40V * 4A = 160 W La potencia consumida ser la suma de las potencias individualesPT = 160W +160W + 160WPT = 480W

Ejercicio 2. Tres resistencias de 2, 6 y 12 ohm se conectan en paralelo y la combinacin se conecta a una fuente de 6 voltios. Encuentre la resistencia total del circuitoSolucin. Como el circuito es de tres resistencias se puede usar la formula

Ejercicio 3. Encuentre la resistencia total, corriente total y potencia total.

Solucin: R2, R3, R4 se encuentran en serie por lo tanto se suman3k +2k +5k = 10K El resultado es = 10k se encuentra en paralelo a R5 = 10k en paralelo a 10k el resultado de este paralelo es de 5k . Luego se encuentra ahora en serie a R1 y R2 Por lo tanto la resistencia total es igual a la suma de ellas.

3. Medicin de parmetros elctricos en circuitos resistivos

En estos momentos debers ser capaz de comprobar los ejercicios que realizaste tericamente, para ello debes realizarlos de manera fsica y comprobarlos, aunque tienes un mdulo correspondiente a mediciones, aprovecha este momento para recordar la manera como debes medir fcilmente

3.1. Medicin de voltajes, resistencias y medicin de corrientesEl voltaje se mide colocando el voltmetro en paralelo La corriente se mide colocando el ampermetro en serie al circuito teniendo precaucin con las polaridadesLa resistencia se debe medir en paralelo y sin fuente de alimentacin conectada

4. Leyes de KirchoffLas leyes de Kirchhoff son una herramienta que nos ayuda a comprender el comportamiento de los circuitos en serie y en paralelo, existen dos leyes llamadas ley de corriente de Kirchhoff LCK y ley de voltajes de Kirchhoff LVK

4.1 Leyes de voltajes de Kirchoff LVKLa ley del voltaje de Kirchoff (LVK); Indica que el voltaje total alrededor de un bucle cerrado debe ser cero, o sea; la suma de las cadas y elevaciones de voltajes es igual a cero. Dicho de otra manera la LVK establece que el voltaje aplicado en una trayectoria cerrada o malla es igual a la suma de los voltajes en cada elemento de esa malla.

Para la evaluacin numrica se toma como positivo el voltaje si se trata de una elevacin o fuente de voltaje y negativo si hay una cada de voltaje (como un resistor). Al aplicar la ley de voltajes de Kirchhoff (LVK) nos resulta lo siguiente.

Ejercicio.b) En el circuito de la figura siguiente calcule el voltaje en cada resistor y verifique la ley de voltajes de Kirchhoff

4.2. Ley de corrientes de Kirchhoff LCKUn Nodo es un punto de conexin donde se unen tres o ms elementos de forma que la corriente a travs de l no se divide. Se puede expresar la ley de corrientes de Kirchhoff (LCK) de dos formas:1. La suma algebraica de las corrientes en un nodo es cero. Se considera positiva una corriente que entra al nodo y negativa una corriente que sale del nodo. IT I1 I2 I3 = 02. La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen del nodo.IT = I1 I2 I3

Cuando no se sabe el sentido de la corriente en un elemento se coloca la flecha en cualquier sentido, si el resultado da signo negativo, indica que el sentido real es el contrario al indicado por la flecha.Ejemploa) Resuelva el circuito de la figura siguienteEl signo negativo obtenido en la corriente IB indica que el sentido real de la corriente es saliendo del nodo.

Ejemplo b) Resuelva el siguiente circuito aplicando los ley de corriente de Kircchof

5 Divisores de tensin y Divisores de corrientes

Los divisores de voltaje se utilizan en circuitos series cuando se desea conocer los voltajes y no se conoce la corriente. Las ecuaciones para el divisor de tensin, en donde se tienen solamente dos resistencias se calculan de la siguiente manera:

El voltaje que se busca es la multiplicacin del voltaje de la fuente por la resistencia en la que se calcula el voltaje entre la suma de las resistencias. De la misma manera se calcula para la otra resistencia. Cuando existen ms de dos resistencias en serie solamente se agrega la resistencia en el denominador.

Divisores de corriente Los divisores de corriente se ven con menos frecuencia. Se utilizan en circuitos en paralelos. La utilizacin de los divisores de corrientes es muy importante en circuitos alimentados por fuentes de corrientes, nos permite obtener la corriente en cada rama aun cuando no se conoce el voltaje y se obtiene de la siguiente manera:

La corriente calculada es igual a la corriente que alimenta el nodo multiplicada por la resistencia paralela a la resistencia en la que se calcula la corriente dividido entre la suma de las resistencias en paralelo. Si el circuito posee ms de dos resistencias, es necesario calcular por separado cada paralelo de resistores reducir el circuito a tan solo dos resistencias en paralelo. Las ecuaciones del divisor de corriente, suponiendo que la carga es solamente R2, vienen dadas en la siguiente figura.

Ejercicio. En el circuito de la figura siguiente, calcule la corriente en cada elemento si la corriente de alimentacin es de 0.4 A

Solucin.R 2 y R3 estn en serie por lo tanto se suman R2+R3 = 10 +5 = 15 Ahora tenemos dos resistencias en paralelo en paralelo que estn siendo alimentadas por una corriente de 0.4A que entra al nodo entonces. Son iguales o distintas las corrientes? Respuesta: Las corrientes son iguales porque las resistencias paralelas son del mismo valor, la corriente en R2 es la misma corriente que R3 por encontrarse en serie.EJERCICIO DE AUTO EVALUACION

Realiza los siguientes ejercicios para que auto evales tu aprendizaje.

I. Resuelve los ejercicios, tomando en cuenta cada informacin que se te presenta en los grficos y en el enunciado de cada uno

1. Una ducha elctrica est siendo alimentada por 220 voltios y la resistencia es de 400 , determine la corriente que circula a travs de ella.

2. Cul debe ser la resistencia que presenta el embobinado de un motor que se alimenta de 9 voltios en corriente directa y pasa una corriente de 0.425 amperios?

.3. En el circuito de la figura, los valores de las resistencias son R= 20 y R1=30a- Calcular la resistencia equivalente entre los terminales A y Bb- Si se aplica entre los terminales A y B una tensin de 300 v. determinar la potencia consumida por la resistenciac- Si se aplica entre los terminales A y C una tensin de 500v. Determinar la intensidad que circula por la resistencia

4. Resuelva utilizando Divisor de voltaje

5. Resuelva utilizando Divisor de corriente

6. Explique cuando se usa Leyes de Voltajes de Kirchoff (LVK) y cuando se usa la ley de corriente de kirchoff (LCK)

UNIDAD III FUNCIONAMIENTO DE CAPACITORES E INDUCTORES

Objetivos de la unidad

1. - Conocer el comportamiento del capacitor y del inductor describiendo su funcionalidad ante corriente alterna y ante corriente continua.2. - Comprobar el estado tcnico de capacitores y de inductores utilizando el procedimiento correspondiente

1.Generalidades de Capacitores e InductoresLos circuitos filtros pasivos estn formado por inductores, capacitores y resistencias, en la Unidad I, abordamos los tipos de resistencias, en esta Unidad conoceremos el comportamiento de los capacitores e inductores.

1.1 Capacitores (concepto)Un condensador o capacitor es un dispositivo electrnico que est formado por dos placas metlicas separadas por un aislante llamado dielctrico, que evita el paso de la corriente. El capacitor es un dispositivo que almacena energa en forma de un campo elctrico (Cuando funciona en DC) y se llama capacitancia o capacidad a la cantidad de cargas elctricas que es capaz de almacenar. - La funcin del dielctrico es aumentar la capacidad del condensador

1.2 Tipos de capacitoresLos capacitores se clasifican en: Fijos y variablesLos fijos: Los de papel, plstico, cermica y los electrolticos Los variables: los giratorios y los de ajuste (Trimmer).Smbolos de Capacitores no polarizados, polarizados y variables

En el capacitor electroltico, debe tenerse cuidado como se conectar porque si se conecta invertido el dispositivo explotar, el capacitor cermico no es polarizado y no importa la forma como se conecte. El capacitor electroltico tiene marcado en su encapsulado su capacitancia y su voltaje de almacenamiento mientras que el cermico solamente tiene marcada la capacitancia Capacitor cermico con coloresCapacitor cermicoCapacitor electroltico

1.3 Capacitores en DCSi se hace circular corriente continua a un capacitor, circula una corriente de los terminales de la fuente hacia las placas del capacitor

Flujo de los electrones cargando las placas del capacitorEl Terminal positivo de la fuente saca electrones de la placa superior y la carga positivamente. El Terminal negativo llena de electrones la placa inferior y la carga negativamente. Esta situacin se mantiene hasta que el flujo de electrones se detiene (la corriente deja de circular) comportndose el capacitor como un circuito abierto para la corriente continua. (No permite el paso de corriente). Normalmente se dice que un capacitor no permite el paso de la corriente continua.

La unidad de medida de la capacitancia es el Faradio, generalmente en microfaradio (uF), nano-faradio (nF) y pico-faradio (pF). Las principales caractersticas elctricas de un capacitor son su capacidad y su mxima tensin entre placas..1.4 Capacitores en AC

El Capacitor ante corriente alterna si permite el paso de la corriente. Una caracterstica del paso de una corriente alterna en un condensador es que el voltaje que aparece en los terminales del condensador est desfasado o corrido 90o hacia atrs con respecto a la corriente. Esto se debe a que el capacitor se opone a cambios bruscos de voltaje.

La corriente adelanta al voltaje en un capacitor en 90 grados

Si se multiplican los valores instantneos de la corriente y el voltaje en un capacitor se obtiene una curva sinusoidal (del doble de la frecuencia, de corriente o voltaje), que es la curva de potencia. Y Potencia = Corriente x Voltaje)

Potencia en un capacitor recibe y entrega potencia en igual magnitudEsta curva tiene una parte positiva y una parte negativa, Esto significa que en un instante el capacitor recibe potencia y en otro tiene que entregar potencia, con lo cual se deduce que el capacitor no consume potencia (caso ideal).

Reactancia capacitiva XcAl aplicar voltaje alterno a un capacitor, ste presenta una oposicin al paso de la corriente alterna, esta oposicin se llama reactancia capacitiva (XC) y se puede calcular con la Ley de Ohm:

XC = V / Iy con la frmula.XC = 1 / (2FC) Dnde: = 3.141628XC = reactancia capacitiva en ohmiosF = frecuencia en Hertz (Hz)C = capacidad en Faradios (F)

2.Calculo de Capacitores en serie, paralelo y mixtoCapacitores en serie. Se resuelven de forma contraria a las resistencias, es decir se utiliza la frmula paralela de las resistencias para calcular la capacitancia total o CT

Circuito con capacitores en serieCuando solamente se encuentran dos capacitores en serie se utiliza la frmula sencilla paralela

Cuando se encuentran ms de dos capacitores en serie utilizamos la frmula general de elementos en paralelo,

Capacitores en ParaleloLos capacitores en paralelo se resuelven como si se encontraran en serie, simplemente se suman.

Conexin de capacitores en paralelo

Para capacitores de menos de 1 uF, la unidad de medida es el pF (picofaradio) y se expresa con una cifra de 3 nmeros. Los dos primeros nmeros expresan su significado por s mismos, pero el tercero expresa el valor multiplicador de los dos primerosUn condensador que tenga impreso 103 significa que su valor es 10 + (000) pF = 10, 000 pF.son 3 ceros (el tercer nmero impreso). En otras palabras 10 ms 3 ceros = 10 000 pFEl significado del tercer nmero se muestra en la tabla 2.1Tercer nmeroFactor de multiplicacin

01

110

2100

31000

410000

5100000

6

7

80.01

90.1

Despus del tercer nmero aparece muchas veces una letra que indica la tolerancia expresada en porcentaje (similar a la tolerancia en las resistencias) La siguiente tabla 2.2 nos muestra las distintas letras y su significado (porcentaje)LetraTolerancia

D+/- 0.5 pF

F+/- 1%

G+/- 2%

H+/- 3%

J+/- 5%

K+/- 10%

M+/- 20%

P+100% ,-0%

Z+80%, -20%

Ejemplo: Un capacitor tiene impreso lo siguiente:a. 104H 104 significa 10 + 4 ceros = 10,0000 pFH = +/- 3% de tolerancia.

b. 474J474 significa 47 + 4 ceros = 470,000 pFJ = +/- 5% de tolerancia.470.000pF = 470nF = 0.47F

c. Algunos capacitores tiene impreso directamente sobre ellos el valor de 0.1 o 0.01, lo que sindica 0.1 uF o 0.01 uF

d. Si lleva la letra n minscula entonces la lectura viene dada en nano faradios, ejemplo,10n = 10 nano faradios2n2 = 2.2 nano faradios22n = 22 nano faradios

3 Comprobacin capacitores

Comprobacin capacitores Electrolticos Con el multmetro analgicoSi la capacitancia es menor a 10uF se selecciona alta escala de resistencia, si la capacitancia es mayor a 10 uF se selecciona baja escala de resistencia, se cortocircuitan los pines del capacitor utilizando un trozo de metal, se colocan las terminales del multmetro sobre los pines del capacitor, Si la aguja se desplaza y regresa a su punto inicial (infinito) el capacitor est bueno. Si se desplaza por completo y no regresa entonces el dispositivo est en corto. Si la aguja no se desplaza entonces el capacitor est abierto, Si se desplaza y regresa pero no a su punto inicial entonces est en fuga. nicamente se puede utilizar un capacitor si cumple con la primera condicin.

Comprobacin capacitores Electrolticos Con el multmetro digitalSe realiza el mismo proceso, el multmetro inicia la pantalla en I, si marca medicin y regresa a I (Algunas veces OL) est bueno, si no marca est abierto, si marca hasta cero est en corto, si marca nmeros y regresa pero no a I est en fuga. (I se interpreta como infinito o fuera de escala en los multmetros digitales)

Comprobacin capacitores cermicosLa forma ms sencilla de comprobar es medir su capacitancia. Se selecciona la escala de faradio y se inserta el dispositivo en los agujeros de la escala para verificar que su estado de capacitancia es correcto.

4. Inductores o Bobinas Un inductor est constituido usualmente por una bobina de material conductor, tpicamente alambre o hilo de cobre esmaltado como se muestra en la figura 4.1 Inductancia (concepto) Es la oposicin a los cambios de la corriente alterna, se representa con la letra L y su unidad de medida es el Henrry

4.2 Tipos de inductores o bobinas Existen inductores con ncleo de aire o con ncleo de un material ferroso, para incrementar su inductancia

4.3 Inductores en AC

Un inductor o bobina se construye devanando un alambre conductor sobre un ncleo, posee la caracterstica de oponerse a los cambios de corrientes alterna, 4.4. Reactancia inductiva XL

En Corriente Alterna, una bobina ideal ofrece una resistencia al paso de la corriente que recibe el nombre de reactancia inductiva, XL. (En DC el inductor se comporta como un alambre). La reactancia inductiva se mide en ohmios mientras que la inductancia en henrios (H). Fig. 2.22La reactancia inductiva es la oposicin que este presenta a los cambios de corriente y se obtiene de la siguiente forma.XL = 2FL Donde = 3.141628XL = reactancia inductiva en ohmiosF = frecuencia en Hertz (Hz)L = Inductancia en Henry

5. Calculo de inductores en serie paralelo y mixto

Bobinas en serie En muchas ocasiones es necesario agrupar el valor de varias bobinas o inductores que estn conectadas en serie o paralelo. El clculo del inductor o bobina equivalente de inductores en serie es similar al mtodo de clculo del equivalente de resistencias en serie, slo es necesario sumarlas

Inductores en serie

En el diagrama hay 3 inductores o bobinas en serie y la frmula a utilizar es:LT = L1 + L2 + L3 tambin LT = L1 + L2 + L3 +......+ LNDonde N es el nmero de bobinas colocadas en serie

Ejemplo. De la (figura 2.19) determine LT, para el siguiente ejercicio

Bobinas en paraleloEl clculo de la bobina equivalente de varias bobinas en paralelo es similar al clculo que se hace cuando se trabaja con resistencias.

Cuando se encuentran solamente dos inductores en paralelos se utiliza la misma frmula de las resistencias.

Donde N es el nmero de bobinas que se conectan en paralelo.

Conexin mixta de bobinas: Se resuelven con la misma analoga de los circuitos resistivos mixtos

6. Comprobacin de inductoresLa forma ms simple de comprobar un inductor es medir su nivel de continuidad, por ser un alambre enrollado en un ncleo, se colocan las terminales sobre los pines del dispositivo si emite un sonido est en perfecto estado, si no tiene smbolo de sonido se elige la ms baja de la resistencia y debe dar como resultado una medicin muy cercana cero. La misma analoga se realiza con el multmetro analgico

EJERCICIO DE AUTO EVALUACION

1. Calcule la capacitancia equivalente en los siguientes circuitos serie, y paralelo.

2.Un Circuito RC serie de corriente alterna tiene una I= 1Amp con R=50 y Xc = 120Volt, Clcale VR, VC, VT, , Dibuje el diagrama fasorial.

3.Una Xc de 40 y una R de 30 estn en serie, conectadas a una fuente de voltaje de 120Volt. Calcule Z, I, , Dibuje el diagrama fasorial.

4. Calcule la inductancia equivalente en el siguiente circuito.

UNIDAD IV CALCULO Y MEDICION DE PARAMETROS ELECTRICOS EN CIRCUITOS DE FILTROS PASIVOS RL, RC, LC y RLC.Objetivos de la unidad

1. -Realizar operaciones de clculo en circuitos con capacitores e inductores ante corriente alterna, utilizando el procedimiento correspondiente2. - Medir parmetros elctricos en circuitos de filtros Paso Altas, paso bajas y pasa banda segn esquemas, utilizando equipos, herramientas y materiales necesarios y tomando en cuenta las condiciones de seguridad.

1. Circuitos de filtros pasivos (Bobina, Capacitor y Resistor)

Los filtros son redes que permiten el paso o detienen el paso de un determinado grupo de frecuencias. En los filtros paso bajo y paso alto su principal caracterstica es su frecuencia de corte que delimita el grupo de las frecuencias que pasan o no por el filtro. En el filtro paso bajo, pasaran las frecuencias por debajo de la frecuencia de corte y en el paso alto pasaran las frecuencias por encima de la frecuencia de corte. En los filtros pasa banda las principales caractersticas son: Frecuencia Central, Ancho de Banda y Factor de calidad

2. RL; RC; LC y RLC

Un circuito RL est formado por Inductor L y Resistor RUn circuito RC est formado por Capacitor C y Resistor RUn circuito LC est formado por Inductor L y Capacitor CUn circuito RLC est formado por Inductor L y Resistor R y un Capacitor C

2.1 Impedancia

La impedancia. Es la oposicin total del flujo de corriente alterna en un circuito, debido a elementos pasivos como: resistencia R, capacitor C y/o bobina L. se representa con la letra Z y se mide en Ohmios.

3 Circuito RL en serie y en paraleloCircuito RL cuando se conectan inductor y Resistencia en serie RL, la corriente se usa como referencia de fase para todas las dems magnitudes. Por tanto tiene un Angulo de fase de 0. La fase de todas las dems magnitudes del circuito se determina entonces con respecto a la corriente.

El voltaje aplicado en un circuito en serie RL es igual a la suma vectorial de las cadas de voltaje (teorema de Pitgoras)

Impedancia en un circuito RL serieLa intensidad de corriente que circula en un circuito RL de CA. es directamente proporcional a la tensin V aplicada, e inversamente proporcional a la Impedancia Z.

3.1 Diagrama fasorial de circuito RL En Serie

Diagrama fasorial de circuitos RL en paralelo

Resumen de ecuaciones de circuitos RL en serie yparalelo

Ejemplos de circuitos RL serie y paraleloEjemplo: 1Se encuentran en serie una R de 50 y una XL de 70 con 120v aplicados, encuntrense las siguiente. Cantidades Z, , I .VR, VL, Demuestre que la suma de las cadas de voltaje en serie es igual al voltaje aplicado VT

Ejemplo: 2Para el siguiente circuito RL, encuentre las corrientes de rama, la corriente total, Z, y el diagrama fasorial.

4 Circuitos RC en serie y paraleloCircuitos RC en serie Circuito formado por Resistor y capacitor. El anlisis de los circuitos RC se basa en el hecho que el voltaje en el capacitor se atrasa 90 respecto a la corriente

Impedancia en un circuito RC serieLa intensidad de corriente que circula por un circuito de C.A. es directamente proporcional a la tensin V aplicada, e inversamente proporcional a la Impedancia Z. en la figura se presenta el diagrama fasorial de impedancia y su ecuacin

4.1 Diagrama fasorial de circuito RCDiagrama de circuito RC en serie y sus ecuaciones de voltaje total, ngulo de desfase entre el voltaje en el capacitor y en el resistor

Diagrama de un circuito RC en paralelo

En la siguiente tabla se resumen las ecuaciones de circuitos RC en serie y en paralelo

Ejercicios1. Una capacitancia de 3.5f y una resistencia de 40 se conectan en serie a una fuente de CA de 110Volt, 60HZ. Encuentre Xc, Z, , I, VR, Vc y dibuje el diagrama fasorial

En el siguiente circuito de CA. Encuntrese IR, IC, IT, , Z,

5. Circuito LC en serie y en paralelo.5.1 Diagrama fasorial de circuito RL

Circuito LC en serie. Aqu la inductancia y la capacitancia estn en serie a una fuente de tensin alterna, la corriente total del circuito fluye a travs de ambas, las reactancias XL y X C tambin estn en serie. Las magnitudes en circuitos LC que tienen inters de estudio son voltaje, corriente, inductancia, reactancia inductiva, reactancia capacitiva, impedancia, y el ngulo de fase teta

Circuito LC en paralelo. En un circuito LC ideal, existe una existe una rama inductiva y una capacitiva sin resistencia en ninguna de ellas

RLC en serie:La corriente en un circuito que contiene resistencia, reactancia inductiva, reactancia capacitiva se determina por la impedancia total de la combinacin. La corriente es la misma en R, XL y XC por estar en serie. La cada de voltaje en cada elemento es. VR = IRVL = I XLVC = I XC

El Voltaje en R est en fase con la corriente que pasa por la resistencia. El voltaje en la inductancia se adelanta a la corriente que pasa por la inductancia en 90.

El voltaje en la capacitancia se atrasa 90 a la corriente que pasa por la capacitancia como VL y VC estn exactamente 180 fuera de fase y actan en direcciones exactamente opuestos, se restan algebraicamente. Cuando XL es mayor que XC, el circuito es inductivo, VL es mayor que VC y I se adelanta a VT.

Cuando XC es mayor que XL , el circuito es capacitivo, VC es mayor que VL de manera que I se atrasa a VT.

= Angulo de fase entre VT y I en grados

Resumen para circuitos RLCXL > XCXC > XL

Impedancia de un circuito RLC serie

La impedancia Z es igual a la suma de fasores de R, XL, XC.

Es conveniente definir la reactancia neta X como:

RLC en paraleloUn circuito de CA con Resistor, inductor y capacitor en paralelo. El voltaje es el mismo en cada rama, as que VT =VR =VC =V L. Se usa el voltaje aplicado VT como la lnea de referencia para medir el ngulo de desfase .

La corriente total IT, es la suma de fasores de IR, IL e IC. La corriente IR, est en fase con el voltaje aplicado VT. La corriente, IL, se atrasa 90 al voltaje total. IC e I L estn exactamente 180 fuera de fase, as que actan en direcciones opuestas. Cuando IL > IC, IT sea atrasa a VT y el circuito RLC paralelo se considera inductiva.

Si IC > IL, las relaciones y el tringulo de fasores de las corrientes muestran que IT se adelanta a VT por lo que este tipo de circuito RLC paralelo se considera capacitiva.

En un circuito RLC paralelo, cuando XL > XC, la corriente capacitiva es mayor que la corriente inductiva y el circuito es capacitiva. Cuando XC > XL, la corriente inductiva es mayor que la corriente capacitiva y el circuito es inductivo. Estas relaciones son opuestas a los de un circuito RLC serie.

Un circuito RLC paralelo en el que XL = XC se dice que est en resonancia, como XL y XC dependen de los valores de C y L de la frecuencia f, la resonancia (es decir, XL = XC) puede lograrse eligiendo los valores de L y C apropiados a cada frecuencia, si los valores de L y C son dados, se puede entonces variar la frecuencia hasta que XL = XC

6 Calculo de parmetros elctricos en circuitos de filtro pasa bajo

Los filtros: son redes que permiten el paso o detienen el paso de un determinado grupo de frecuencias llamado banda de frecuencias.

Filtro Pasa Bajo RC. Permiten el paso de frecuencias por debajo de una frecuencia particular llamada frecuencia de corte FC y elimina las frecuencias por encima de esta frecuencia. En un filtro pasa bajo, la XC cambia con la frecuencia. Para altas frecuencias XC es baja logrando que las seales de estas frecuencias sean atenuadas. En cambio a bajas frecuencias (por debajo de FC) la XC es grande, La frecuencia de corte es aquella donde la amplitud de la seal entrante cae hasta un 70.7% de su valor mximo.

Filtro RL pasa bajo: formado por un resistor y un inductor en serie de manera que permite solamente el paso de frecuencias por debajo de FC y elimina las frecuencias por encima de esta. La reactancia XL cambia con la frecuencia. Para altas frecuencias XL es alta logrando que las seales de estas frecuencias sean atenuadas. En cambio la XL a bajas frecuencias (por debajo de FC) es pequea.

7. Calculo de parmetros elctricos en circuitos de filtro pasa alto.CaractersticasFiltro pasa alto RC; es un circuito formado por una resistencia y un capacitor en serie. Estos filtros permiten solamente el paso de las frecuencias por encima de una frecuencia de corte FC y atena las frecuencias por debajo de estas frecuencias

Filtro RL Pasa alto: est formado por resistor e inductor en serie y permite solamente el paso de frecuencias por encima de la frecuencia de corte FC y elimina el resto de frecuencias. La reactancia XL cambia con la frecuencia, para altas frecuencias XL es alta logrando que la salida Vo sea evidente para estas frecuencias, en cambio para bajas frecuencias debajo de FC, la XL es pequea.

8.Calculo de parmetros elctricos en circuitos de filtro pasa banda. Una forma de construir un filtro pasa banda puede ser usando un filtro pasa bajo FPB, en serie con un filtro pasa alto FPA, entre los que hay un rango de frecuencias que ambos dejan pasar. Para ello es importante tener en cuenta que la frecuencia de corte del paso bajo sea mayor que la del paso alto, a fin de que la respuesta global sea pasa banda (esto es que haya solapamiento entre ambas respuesta en frecuencia). Ejemplo: en el circuito de la figura encuentre la frecuencia de corte inferior fCi y superior fCS, adems determine el ancho de banda BW, si: R1 = 2 KR2 = 1 KC1 = 100 fC2 = 1 f

EJERCICIO DE AUTO EVALUACION

1. Un circuito de corriente alterna tiene una I = 2Amp que pasa por R = 173 en serie con una XL = 100. Encuentre Fp, voltaje aplicado, P, Q y S

2. Se encuentran en serie una R de 80 y una XL de 90 con 120v, 60HZ aplicados, encuntrense las Siguientes Cantidades Z, , I .VR, VL, P, Q, S y Dibuje el diagrama vectorial.

3. Un circuito serie RLC, R=12, XL= 18.6mH, XC =1326.3. Encuntrese la impedancia el ngulo de fase del circuito. As como la corriente de la lnea cuando el voltaje es 110v. Encuntrese tambin todas las cadas de voltaje y dibuje el diagrama de fasores de voltaje.

UNIDAD V CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE COMPONENTES ELECTRONICOS BASICOS.Objetivos de la unidad

1. -Comprobar el estado tcnico de diodos utilizando instrumentos de medicin, considerando el procedimiento correspondiente y las normas de seguridad.2. Clasificar los diodos segn el principio de funcionamiento.3. Determinar las aplicaciones de los diodos segn el tipo de seal aplicada.4. . Medir parmetros elctricos en circuitos electrnicos con diodos utilizando instrumentos de medicin y considerando las normas de seguridad.5. . Medir parmetros elctricos en cada etapa de la fuente reguladora de voltaje segn requerimientos tcnicos necesarios tomando en cuenta las normas de seguridad. .

1. Introduccin. Conceptos bsicos de Diodos

Los diodos comunes son dispositivos semiconductores capaces de realizar entre sus terminales de entrada y el de salida una conversin de corriente (rectificacin de Seales).

1.1 Caractersticas de Materiales conductores, semiconductores y aislante en Electrnica

Materiales Conductores

Son materiales que bajo cualquier circunstancia permiten el paso de la corriente elctrica,. Dentro de estos materiales se encuentran el oro, el cobre y la plata.

Materiales Aislantes

Son materiales con elevada resistencia que nunca permiten el paso de la corriente, y podemos mencionar entre ellos el plstico, madera, papel, hule, etc.Materiales SemiconductorSon materiales que conducen mejor que los aislantes pero no tan bien como los conductores. Son materiales con propiedades elctricas entre un conductor y un aislante. Como ejemplo de semiconductores ms usados en electrnica tenemos Silicio, Germanio y Selenio.

1.2 Diodo Comn, estructura internaEs un dispositivo de dos terminales llamadas nodo y ctodo que polarizado en directa conduce corriente y en inversa no conduce

1.3 Estructura Interna de los Diodos El diodo est construido por dos bloques de material semiconductor, uno de ellos es una placa positiva de material tipo P y el otro una placa negativa tipo N, juntas forman la unin PN a la zona de contacto entre las placas se le denomina barrera de potencial o zona de transicin

Se fabrican generalmente diodos de germanio y de silicio. Los diodos de Silicio son diodos de juntura o de unin que tienen la caracterstica de rectificar corrientes intensas de bajas frecuencias

1.4 El Diodo SemiconductorEs un dispositivo hecho con material semiconductor ya sea silicio o germanio que polarizado en directa conduce y en inversa no

1.5 Smbolo del DiodoLa flecha indica la manera convencional de representar el sentido de la corriente.

1.6 Polarizacin de los diodosPolarizacin Directa. Al aplicar el voltaje de una fuente a un diodo, el positivo de esta debe estar conectado al nodo del diodo y el negativo al ctodo. Ocurriendo as una transferencia de corriente elctrica a lo interno del diodo. Por lo tanto la polarizacin directa lleva al diodo al estado de conduccin

Polarizacin inversa consiste en colocar el positivo de la fuente con el ctodo del diodo, y el negativo de la fuente al nodo del diodo aumentndose as la barrera de transicin, no fluye corriente a travs del diodo y se considera que se encuentra en estado de circuito abierto

1.7 Funcionamiento del Diodo

Si a un diodo se le aplica una tensin elctrica externa se observar que cuando el polo positivo de la fuente de energa queda conectado con el material tipo P o nodo y el negativo al ctodo, la corriente atravesar fcilmente la unin. Se dice que el diodo conduce. A esta forma de alimentar al diodo con la energa se le conoce como polarizacin directa, si se invierte las terminales de la fuente en el diodo la corriente elctrica no pasa a travs del diodo. Entonces el diodo no conduce y se encuentra en polarizacin inversa. Cuando un diodo conduce almacena 0.7 voltios si es de silicio y 0.3 voltios si es de germanio.

1.8 Tipos de Diodos

Entre los principales diodos podemos mencionar los siguientes

1.8.1 Diodos LEDSon dispositivos de representacin visual (Diodo Emisor de Luz) que cuando se encuentran polarizados directamente emiten luz, su smbolo es:

1.8.2 Diodo ZenerOperan con Polarizacin Inversa. El diodo Zener, en inversa acta prcticamente como un circuito ABIERTO, y, por lo tanto, el valor de la fuente de tensin. Generalmente el diodo zener se utiliza como regulador de tensin

1.8.3 Diodo LserEste diodo produce luz en forma coherente, lo que significa que todas las ondas luminosas estn en fase entre s con la misma frecuencia y fase, un diodo lser produce un haz de luz estrecho que es muy intenso, enfocado y puro. El diodo lser se conoce como lser semiconductor, estos son capaces de producir luz roja, verde, azul y algunos emiten luz invisible como son los diodos infrarrojos

1.8.4 Diodo Varactor Tambin llamado condensador controlado por tensin, epicap y diodo de sintona se usa en receptores de televisin, receptores de FM y otros circuitos de comunicaciones porque se puede emplear para sintonizacin electrnica

1.9 Comprobacin de circuitos analgicos bsicos con Diodos Ejemplo 1. Para la siguiente figura determine VD, VR e ID

Ejemplo 2. Determine Vo, I1, ID1 e ID2 para el circuito de la figura siguiente, los diodos son de silicio

Este ejemplo muestra una razn para poner diodos en paralelos. El valor nominal de corriente de los diodos es de 20 mA, una corriente de 28.18 mA podra daar al dispositivo, al colocar dos diodos en paralelos la corriente se limita al valor de 14.09 mA con el mismo voltaje terminal

1.10 Comprobacin de los DiodosUtilizando el multmetro Analgico Coloque el ohmetro en su escala media de R x 10 R x 100. Coloque las puntas del ohmetro en las terminales del diodo, positivo en el nodo y negativo en el ctodo y toma la lectura sobre la escala de Ohms. Invierte la colocacin de las puntas del ohmetro, y toma nuevamente la lectura. En polarizacin directa la resistencia del diodo ser un valor pequeo, en inversa la resistencia del diodo es un valor muy alto.

En directa resistencia baja cercana a cero y en inversa Resistencia muy altaEl diodo posee muy baja resistencia en sentido directo 100 ohms a 300 ohms y muy alta resistencia en inversa. Los diodos de silicio dan una lectura en directa entre 500 y 600 ohms, los de germanio una resistencia entre 200 y 300 ohms

Utilizando un multmetro digital Selecciona la escala con el smbolo del diodo, Coloca las terminales del multmetro sobre las terminales del diodo y toma la lectura. Si el diodo es de silicio en directa observars un valor cercano a 0.7V, si es de germanio encontrars una medida cercana a 0.3V si inviertes las terminales (inversa) el valor es elevado o infinito

1.11 Fuente reguladora de tensin1.11.1 Etapas de la fuente Una fuente reguladora de voltaje es un circuito que convierte la corriente alterna en corriente directa para diferentes aplicaciones, y est formada por un transformador que recibe corriente alterna en el primario y entrega corriente alterna de valor reducido en su secundario. Un rectificador de diodos que transforma la corriente alterna del secundario del transformador en corriente directa pulsante, un filtro o capacitor que reduce los rizos o picos de la corriente directa pulsante y un regulador de voltaje que entrega una seal directa lineal.

Diagrama de Bloques de la fuente reguladora

El transformadorEntrega en el secundario una seal alterna pero con amplitud menor a la seal de entrada y este deber tener un valor acorde a la tensin final de continua que se desee: Si se desea obtener una tensin final en corriente directa de 12 Voltios, el secundario del transformador deber tener una tensin en corriente alterna no menor a los 9 voltios, quedando este valor muy ajustado (recordar que el valor pico en el secundario es) Vp = 1.41 x Vrms = 1.41 x 9 = 12.69 Voltios

Si se toman en cuenta las cadas de tensin en las diferentes etapas (bloques) de la fuente de poder, posiblemente ya no se puedan obtener los 12 voltios esperados. En este caso se escogera un transformador con una tensin en el secundario de 12 voltios AC. Con esta tensin en AC se obtiene una tensin picoVp = 1.41 x 12v= 16.92 voltiosEl transformador tiene una bobina primaria y una secundaria. La Bobina primaria recibe el voltaje de entrada de alta tensin y la Bobina secundaria" entrega el voltaje transformado. Un transformador puede tener varios secundarios, y uno o ms de estas bobinas pueden tener una derivacin central tap centralLa tensin del secundario depende de la relacin de espiras del transformado,. espiras primarias Np, y secundario Ns, se tiene la siguiente relacin

Ejercicio. El transformador de la figura tiene 200 espiras en el primario y 40 espiras en el secundario. Determine el voltaje, la corriente en el secundario y primario

Comprobacin del TransformadorPrueba en fro:Se calibra el multmetro en escala de continuidad, y se mide entre las terminales primarias y luego entre las terminales secundarias, si al medir por separado sus terminales resulta que hay continuidad el transformador est bueno, El lado del transformador que tenga mayor resistencia es el primario o terminal de alta tensin, el lado que tenga menor resistencia es el secundario, Entre primario y secundario no debe haber continuidad ya que deben estar aislados los devanados.

Prueba en caliente:La nica forma de comprobar un transformador en caliente es conectarlo a la corriente elctrica y medir el voltaje alterna que se encuentra en su terminal secundaria o de baja tensin, si no existe este voltaje est daado, en el primario conectado siempre habr el voltaje de la fuente que lo alimenta

Circuitos Rectificadores El rectificador convierte la seal alterna en una onda de corriente continua pulsante, existen rectificadores de onda completa y de media

Rectificadores de Media OndaEn el ciclo medio positivo, El Diodo D conduce. Con la corriente a travs del circuito, una tensin aparece a travs de RL de carga del resistor. En el semi-ciclo negativo, el nodo es el punto negativo. El diodo est polarizado inversamente y el diodo no conduce. Ninguna tensin aparece a travs de RL.

Valor promedio de una corriente de salida de onda mediaEl valor medio de la forma de onda de la figura anterior, se convierte en salida de corriente continua y se le Llama salida de corriente continua IDC, y se define as:

Valor promedio de una tensin de salida de onda mediaSi el voltaje de RL se mide en la carga con un voltmetro de CC, podemos obtener el valor promedio de la onda rectificada y es el valor medio de la corriente que fluye en l. La tensin de salida VDC se puede mostrar de la siguiente manera:

Regulacin de VoltajeLa tasa de voltaje variable de la mitad del circuito de rectificacin de onda para una carga es:

Rectificadores de Onda Completa con dos Diodos

La tensin alterna del secundario del transformador es rectificada durante el primer semi-ciclo por el diodo D1 y durante el segundo semi-ciclo por el diodo D2, de forma que a la carga R le llega una tensin continua pulsante muy impura ya que no est filtrada ni estabilizada.

Rectificador de Onda Completa tipo Puente

La rectificacin de onda completa se puede realizar tambin con cuatro diodos, durante el periodo t = 0 a T/2, D1 y D2 estn conduciendo, en tanto que D3 y D4 se hallan en estado "apagado" y luego en el otro medio ciclo D1 y D2 apagados mientras D3 y D4 encendidos. El valor promedio de una seal de tensin DC est dada por: VDC = 2 (Vm / )

FiltradoEl filtro formado por uno o ms condensadores alisa o aplana la onda proveniente del rectificador de diodos, eliminando el componente de (AC) que entreg el rectificador.

En esta etapa se reduce el rizo de DC pulsante producida por el puente de diodos, proporcionando una seal mas continua. Se debe tomar en cuenta que un capacitor de gran capacitancia no solo reduce mayor rizo sino tambien amperaje, por ejemplo un valor muy utilizado es 4700 microfaradios, 50 voltios, otra consideracion a tomar en cuenta es el voltaje de funcionamiento del capacitor debe ser como minimo el doble del voltaje en el que estamos trabajando, por ejemplo si estamos trabajando con 24 voltios debemos utilizar un capacitor de aproximadamente 50 voltios

El regulador de TensinEsta etapa puede estar formada por componentes discretos como el diodo zener o transistores o reguladores de voltajes integrados. Para la parte positiva se utilizan los 78XX y para la parte negativa los 79XX, Los hay pra valores de 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24 voltios tanto positivos como negativos, entregando una corriente mxima de 1 Amper y soporta consumos pico de hasta 2.2 Amperes. Poseen proteccin contra sobrecargas trmicas y contra cortocircuitos, que desconectan el regulador en caso de que su temperatura de juntura supere los 125C.

La tensin de entrada es un factor muy importante, debe ser superior en unos 3 voltios a la tensin de salida (es el mnimo recomendado por el fabricante), pero todo el exceso debe ser eliminado en forma de calor. Si por ejemplo entran 20 volts solo usamos 15V (los 12V de la salida ms el margen de 3V sugerido) la potencia disipada es mucho menor: (Vint Vout) x Iout = (15 - 12) x 0.5 = 1.5W

Los LM7805 al 7815 soportan un voltaje mximo a la entrada de 35 voltios y para los LM7824 es de 40 voltios. Existen versiones de estos reguladores para corrientes menores y mayores a 1 Amper, los que tienen como nombre LM78Lxx disponibles en capsula entregan una corriente mxima de 100 mili amperes, y proveen tensiones de salida de 3.3; 5; 6; 8; 9; 12; 15; 18 y 24 V. Luego llevan un sufijo, que puede ser AC o C, que indican el error mximo en su salida, que es +/-5% en el primer caso y +/-10% en el segundo. As, un LM78L05AC es un regulador de voltaje positivo, salida 5 volts/100mA, con un error mximo del 5%.

1.12 Medicin de parmetros Elctricos en las Etapas de la Fuente Reguladora 1.12.1 Mediciones en la Etapa del TransformadorSi el transformador es de 12v, el regulador de 12v, y el capacitor 100F, la corriente Idc = 10mAEntonces el voltaje pico en el secundario del transformador Es VP = Vrms x 2VP =12 v * 1.4142 = 16.9V1.12.2 Mediciones en la Etapa de RectificacinVrect = VP - 1.4v = 16.9v -1.4v= 15.5v

1.12.3 Mediciones en la Etapa de FiltrajeAhora el voltaje de rizo en el capacitor se calcula mediante la siguiente frmula.Vr= 0.0024 * IDC / CVr = 0.0024*10mA/100FVr = 0.24V

1.12.4 Mediciones en la Etapa de RegulacinEl voltaje entregado por el filtro al regulador es Vdc = Vrect VrVdc = 15.5V - 0.24V = 15.26VPara que el regulador entregue un voltaje de salida regulado a la carga el voltaje a su entrada debe ser mayor que el de su salida, 15.26V > 12V. Por tanto el voltaje de salida regulado es de 12V

EJERCICIO DE AUTO EVALUACION

1- Mencione el funcionamiento de una fuente reguladora de voltaje.

2- Mencione las etapas de una fuente de tensin y explique brevemente cada etapa.

3- Cul es la funcin del transformador en una fuente reguladora de voltaje?

4- Qu funcin realiza un filtro en una fuente reguladora de voltaje?

5- Cmo se comprueba un transformador reductor?

6- Mencione los tipos de diodos que conoce y explique brevemente el funcionamiento de al menos dos de ellos

7- Qu funcin realiza un regulador de voltaje?

8- Explique cmo comprueba un diodo rectificador

UNIDAD VI. FUNCIONES ESPECFICAS DE DISPOSITIVOS AMPLIFICADORESObjetivos de la unidad

1. Clasificar los transistores de acuerdo a la estructura interna.2. Describir las caractersticas de los transistores Bipolares de Juntura BJT usando esquemas y simbologa.3. Comprobar el estado de funcionamiento de transistores bipolares de juntura o unin BJT utilizando instrumentos de medicin, siguiendo normas de seguridad y segn procedimiento correspondiente.4. Comprobar los amplificadores operacionales segn circuitos de aplicaciones bsicas. 5. Describir las caractersticas de los transistores de efecto de campo FET usando esquemas y simbologa.6. Comprobar el estado de funcionamiento de transistores de efecto de campo FET utilizando instrumentos de medicin, cumpliendo con las normas de seguridad y segn procedimiento correspondiente

.1. Transistores BJT y Transistores FET. 1.1 Generalidades 1.2 Transistores BJTSon dispositivos semiconductores de tres terminales capaces de amplificar corriente y potencia elctrica, las tres terminales se les conoce base (B), colector (C) y emisor (E), la base regula el paso de los electrones en el dispositivo, el emisor es quien los emite y el colector quien los recibe.

Un transistor est formado por dos diodos en serie pero opuestos. El transistor ms comn es el transistor de juntura bipolar BJT y existen en NPN y PNP.

1.3 Estructura internaEl transistor es un dispositivo semiconductor de tres capas que consiste de dos capas de materiales tipo N y una tipo P o bien de dos capas tipo P y una tipo N

BJT (Bipolar Juntion Transistor). El emisor tiene gran cantidad de impurezas, su funcin es emitir o suministrar los portadores de carga. La base tiene muy pocas impurezas y es muy delgada. La cantidad de impurezas en el colector es menor que en el emisor pero mayor que en la base. El rea del colector es la mayor de las 3, porque es el colector el que disipa mayor cantidad de calor en el emisor o la base

E: Emisor, B: Base, C: Colector

Caractersticas de los Transistores: El consumo de energa es relativamente baja. El tamao de los transistores es relativamente ms pequea que los tubos de vaco. El peso. Una vida larga til (muchas horas de servicio). Puede permanecer mucho tiempo en depsito (almacenamiento). No necesita tiempo de calentamiento. Resistencia mecnica elevada.

1.4 Clasificacin de los BJTLos transistores BJT se clasifican en transistores tipo NPN y transistores tipo PNP

Smbolos de transistores BJT

Transistor PNPTransistor NPN

1.5 Regiones de OperacinUna unin p-n de un transistor tiene polarizacin inversa, mientras que la otra tiene polarizacin directa. Ambos potenciales de polarizacin se aplicaron a un transistor PNP, con el flujo resultante indicado de portadores mayoritarios y minoritarios. Los espesores de las regiones de agotamiento, que indican con claridad cul unin tiene polarizacin directa y cul polarizacin inversa. Habr mayor flujo de portadores mayoritarios en la unin PN con polarizacin directa hacia el material tipo n.

La magnitud de la corriente de base casi siempre se encuentra en el orden de los micro-amperes, comparando con mili-amperes para las corrientes del emisor y del colector. La mayor cantidad de estos portadores mayoritarios se difundir a travs de la unin con polarizacin inversa, a la terminal del colector.

Un transistor en un circuito estar en una de las tres condiciones que se muestran en la siguiente figura de curvas caractersticas del transistor.

Corte (sin corriente de colector), til para el funcionamiento del interruptor.En regin normal, til para aplicaciones de amplificadorEn saturacin (colector de unas pocas dcimas de voltio por encima del emisor), las grandes corrientes de utilidad para "activar" aplicaciones.

Condicin de Corte (Interruptor abierto)Regin de corte: Corresponde a una polarizacin inversa de ambas uniones. La operacin en sta regin corresponde a aplicaciones en el modo apagado, pues el transistor acta como un interruptor abierto (IC = 0). Toda la cada de tensin es a travs del transistor

Condicin de Saturacin (Estado cerrado del interruptor)Corresponde a una polarizacin directa de ambas uniones. La operacin en esta regin corresponde a aplicaciones de conmutacin en el modo encendido, pues el transistor acta como un interruptor cerrado En este ejemplo, el interruptor mecnico se utiliza para producir la corriente de base, para cerrar el interruptor de transistor y mostrar el resultado de los principios. En la prctica, cualquier tensin en la base es suficiente para conducir el transistor a la saturacin, se cierra el interruptor y la luz de la bombilla enciende. En corte es un interruptor abierto y en saturacin es un interruptor cerrado.

Condicin ActivaCorresponde a una polarizacin directa de la unin emisor - base y a una polarizacin inversa de la unin colector - base. Esta es la regin de operacin normal del transistor para amplificacin.

Identificacin de las Terminales Se puede identificar las terminales de un BJT mediante dos procesos distintos:1. Utilizando un libro de reemplazo 2. Simplemente mediante el uso de un multmetro.

2 Comprobacin de los BJTCon el multmetroSe selecciona el multmetro en escala de diodo si el transistor es NPN se coloca el positivo en la base y el negativo en el emisor, debe haber una medicin cercana a 0.7, luego invertimos las terminales y la medicin debe ser infinito. Luego, se coloca el positivo en la base y el negativo en el colector, la medida debe ser 0.7, invertimos las terminales y la medicin debe ser infinita. Si el transistor es PNP se debe hacer lo contrario

Al medir entre el colector y el emisor sin importar la polaridad aplicada la medicin es infinita. Otra medicin es el factor de ganancia beta (), se selecciona la escala hfe, se inserta el dispositivo en los agujeros de la escala de manera que coincidan los pines en el agujero correcto pare verificar el factor de ganancia.

2.1 Transistores FETExisten unos dispositivos que eliminan los inconvenientes de los transistores BJT (baja impedancia de entrada) y que pertenecen a la familia de dispositivos en los que existe un solo tipo de portador de cargas, y por tanto, son unipolares. Se llama transistor de efecto campo.

2.2 Estructura Interna de los FET

Un (FET) tpico est formado por una barrita de material p n, llamada canal, rodeada en parte de su longitud por un collar del otro tipo de material que forma con el canal una unin p-n. En los extremos del canal se hacen conexiones hmicas llamadas sumidero (d-drain), fuente (s-source) y puerta (g-gate) en el collar. FET (Field Efect Transistor): transistor de efecto del campo, tiene un cinturn o estrechamiento del otro tipo de semiconductor, los extremos del canal se unen a terminales D y S, el cinturn se une a la terminal G (Gate, compuerta).

La figura muestra un FET, La puerta est polarizada negativamente respecto a la fuente, por lo que la unin P-N entre ellas se encuentra polarizada inversamente y existe (se crea) una capa desierta. Si el material de la puerta est ms dopado que el del canal, la mayor parte de la capa estar formada por el canal. Si la tensin de la puerta es cero, y Vds = 0, las capas desiertas profundizan poco en el canal y son uniformes a todo lo largo de la unin. Si Vds se hace positiva (y Vgs sigue siendo cero) por el canal circular una corriente entre sumidero y fuente, que har que la polarizacin inversa de la unin no sea uniforme en toda su longitud y, en consecuencia, en la parte ms prxima al sumidero, que es la ms polarizada, la capa desierta penetrar ms hacia el interior del canal.En el FET la relacin entre ID y VGS est dada por la ecuacin de Schotkley: ID = IDSS (1 - (VGS/VP))IDSS y VP son constantes caractersticas de cada tipo de transistor, se obtienen en las hojas de especificaciones del fabricante. Los transistores FET se usan como amplificadores, donde su caracterstica ms importante es su alta impedancia de entrada por efecto de IG = 0

3. Clasificacin de los FETLa siguiente figura muestra el smbolo de la clasificacin, como bien se mencionaba los FET se clasifican como canal N y canal P

Parmetros del FETEntre los parmetros del FET se encuentra ID, VGS, voltaje Pinchoff VP que aparece en las hojas de datos. La resistencia de compuerta RG es elevada por lo que se asume que la IG es muy cercana a cero. No existe una relacin directa entre la corriente del drenador y de la fuente. La IDSS es un dato de fbrica, es la corriente mxima del drenaje y est definido por VGS = 0 VDS mayor que /VP/

4. Comprobacin de los FETSe elige escala de resistencia, si el FET es canal N se coloca el positivo en la compuerta y el negativo en la S o D y debe haber un valor, se invierten las terminales y la resistencia debe ser infinita, entonces el dispositivo est bueno. Si el transistor es canal P se realiza la operacin contraria al anterior. Si se mide la resistencia entre el drenador y la fuente debe haber un valor sin importar las polaridades. Identificacin de TerminalesLa forma ms sencilla de identificar un FET y sus parmetros principales es usando el libro de reemplazo.

EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIN

1- Explique cmo se identifican las terminales de un BJT

2- Explique cmo se comprueba u n transistor NPN

3- Explique cmo se comprueba un FET canal N

4- Mencione las caractersticas de un amplificador emisor comn

5- Dibuje el smbolo de un BJT tipo NPN y un tipo PNP

6- Dibuje los smbolos y los nombres de terminales de un transistor FET canal N y canal P

GLOSARIO

Amper. Es la unidad de medida de la corriente elctrica.Su definicin es: 1A = 1C / 1s, siendo A la representacin del Amper, la unidad de tiempo (1 segundo) y C la del Coulomb

Ampermetro. Se utiliza para medir la intensidad de una corriente elctrica.

tomos. Los tomos son el conjunto organizado de neutrones, protones y electrones

Cable. Conjunto formado por uno o varios hilos conductores reunidos con o sin recubrimientos protectores.

Campo Elctrico. El campo elctrico es la regin del espacio que rodea a un cuerpo cargado en el que se manifiestan fuerzas atractivas o repulsivas de origen elctrico sobre cualquier cuerpo colocado en l.

Campo Electromagntico Es el campo magntico que ha sido provocado por una corriente elctrica.

Carga Elctrica. Se puede entender como la cantidad de electricidad que contiene un cuerpo.

Conductores. Son los materiales que, por su estructura atmica, permiten la circulacin de los electrones. Facilitan el paso de la corriente elctrica. hilos que transportan la energa elctrica fabricados generalmente de cobre o aluminio.Ejemplos: Los metales (plata, cobre, aluminio)Soluciones salinas como Carbn, cidos, lcalis

Consumo. Trmino de energa que se define como el nmero de kilovatios-hora utilizados para que funcione un aparato elctrico durante un tiempo. El consumo depender de la potencia del aparato y del tiempo que est funcionando.

Corriente Alterna. Es la magnitud elctrica que adquiere peridicamente una gama de valores entre un lmite mximo y mnimo. Suele representarse por las siglas C.A.

Corriente alterna senoidal. Es la magnitud elctrica que adquiere peridicamente una gama d