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Ing. JUAN JOSE NINA CH.1
UNIDAD
DIDACTICA
REALIZAR INSTALACIONES, DE ACUERDO A LOS PRINCIPIOS ELÉCTRICOS DEL VEHÍCULO
AUTOMOTRIZ
Ing. JUAN JOSE NINA CH. 2
CAPACIDAD TERMINAL Nº 01
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE Nº01
Estructura atómica de la materia
Ing. JUAN J. NINA CHARAJA 3
Definición de ELECTRICIDAD
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Definición de ELECTRÓNICA
La electricidad está asociada a la utilización de elementos
pasivos (resistencias / resistores, condensadores /
capacitores, bobinas / inductores
la electrónica está asociada a la utilización de elementos
activos (transistores, amplificadores operacionales, SCR,
Triacs
¿QUÉ es la materia?
Según el diccionario, es "aquello que constituye lasustancia del universo físico". La Tierra, los mares, labrisa, el Sol, las estrellas, todo lo que el hombrecontempla, toca o siente, es materia. También lo es elhombre mismo. La palabra materia deriva del latínmater, madre. La materia puede ser tan dura como elacero, tan adaptable como el agua, tan informe como eloxígeno del aire. A diferentes temperaturas puedepresentar diferentes fases, pero cualquiera que sea suforma, está constituida por las mismas entidadesbásicas, los átomos.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
ESTRUCTURA ATOMICA DE LA MATERIA
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Protones
Neutrones
ESTRUCTURA ATOMICA DE LA MATERIA
Los átomos que están presentes en todos los cuerpos, están compuestos de electrones, protones y neutrones.
Los tres tienen masa pero solamente el electrón y el protón tienen carga.
El protón tiene carga positiva y el electrón tiene carga negativa
Si se colocan dos electrones (cargados negativamente) a una distancia "r", estos se repelerán con una fuerza "F".
Esta fuerza depende de la distancia "r" entre los electrones y la carga de ambos. Esta fuerza "F" es llamada Fuerza electrostática.
Si en vez de utilizar electrones se utilizan protones, la fuerza será también de repulsión pues las cargas son iguales. (cargados positivamente)
La fuerza cambiará a atractiva, si en vez de poner dos elementos de carga igual, se ponen cargas opuestas. (un electrón y un protón)
La fuerza electrostática sea de atracción o de repulsión depende de los signos de las cargas:
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Cargas negativas frente a frente se repelen Cargas positivas frente a frente se repelen
Carga positiva frente a carga negativa se atraen
Un electrón con un neutrón no generan ninguna fuerza Un protón con un neutrón no generan ninguna fuerza
Acordarse que el neutrón es "neutro", no tiene carga
Ing. Juan Jose Nina Ch.
FUERZAS ELECTROSTÁTICAS
Las cargas eléctricas quietas dan lugar a fenómenos electrostáticosy las cargas en movimiento a la corriente eléctrica y el electromagnetismo.
ESTRUCTURA ATOMICA DE LA MATERIA
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Los átomos normalmente son eléctricamente neutros, pues el número de
electrones orbitales es igual al número de protones en el núcleo. A este número se
le denomina número atómico (Z) y distingue a los elementos químicos.
Los electrones orbitales se encuentran colocados en capas. La capa más cercana
al núcleo es la capa K; le siguen la capa L, la M, la N, etc.
ELEMENTO Z Grupo
Número de electrones en la capa
K(2) L(8) M(18) N(32) O(50)
P(72)
Q(98)
Cu (cobre ) 29 1B 2 8 18 1
Ag (plata) 47 1B
Al (aluminio) 13 3A 2 8 3
Ge (germanio) 32 4A 2 8 18 4
Si (Silicio) 14 4A 2 8 4
In (indio) 49 3A 2 8 18
Sb (Antimonio) 51 5A 2 8 18
Ga(galio) 31 3A 2 8 18 3
COBRE
Ing. Juan Jose Nina Ch.
El conductor más utilizado y el que ahora analizaremos es el Cobre (valencia 1), que es un buen conductor. Su estructura atómica la vemos en la siguiente figura.
GERMANIO Y SILICIO
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Los semiconductores tienen valencia 4, esto es 4 electrones en órbita exterior ó de
valencia
ESTRUCTURA ATOMICA DE LA MATERIA
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Si por algún proceso físico un electrón se separa de su átomo correspondiente, se
dice que sucede una ionización. El átomo resultante, ahora con una carga neta
positiva, se llama ion positivo, o átomo ionizado.
La ionización puede tener lugar en cualquiera de las capas atómicas,
denominándose ionización K, L, M, etc.
Cuando sucede una ionización de capa
interna, como la K, queda un espacio
vacante en la capa. El átomo tiene la
tendencia entonces a llenar esta vacancia
con un electrón de una capa externa. Al
suceder esto, hay una emisión de
radiación electromagnética (luz visible,
rayos ultravioleta, o rayos X), como lo
muestra
¿Qué es la corriente eléctrica? La corriente eléctrica es simplemente la circulación de electrones y los efectos que
producen en el conductor y en el entorno
El electrón es una partícula ligera que orbita en los átomos y transporta la unidad decarga.
Un átomo que tenga más electrones orbitando que protones en el núcleo, tiene carganegativa. La acumulación de átomos con carga del mismo tipo hace que esa materiaesté cargada y que en sus proximidades ocurran fenómenos electrostáticos
Los electrones más alejados del núcleo pueden desligarse del mismo y circular entrelos átomos del cuerpo, como sucede en los metales, dando lugar a la corrienteeléctrica.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Las cargas eléctricas quietas dan lugar a fenómenos electrostáticos y las cargas en movimiento a la corriente eléctrica y el electromagnetismo.
CORRIENTE ELÉCTRICA-FLUJO DE ELECTRONES
La corriente eléctrica es una corriente de electrones que atraviesa un material. Algunos materiales como los "conductores" tienen electrones libres que pasan con facilidad de un átomo a otro
Estos electrones libres, si se mueven en una misma dirección conforme saltan de un átomo a átomo, se vuelven en su conjunto, una corriente eléctrica.
Los electrones viajan del potencial negativo al potencial positivo. Sin embargo se toma por convención que el sentido de la corriente eléctrica va desde el potencial positivo al potencial negativo.
Esto se puede visualizar como el espacio (hueco) que deja el electrón al moverse de un potencial negativo a un positivo. Este hueco es positivo (ausencia de un electrón) y circula en sentido opuesto al electrón.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE Nº02
Materiales Conductores, Semiconductores y
Aislantes
Ing. JUAN J. NINA CHARAJA 15
En general todos los materiales pueden clasificarse en tres categorías
principales: conductores, semiconductores y aisladores.
CONDUCTORES
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Como ya dijimos en la sección anterior, los átomos se combinan para formar compuestos;así cuando varios átomos se reúnen para formar ciertos sólidos, como los metales porejemplo, los electrones de las órbitas más alejadas del núcleo no permanecen unidos a susrespectivos átomos, y adquieren libertad de movimiento en el interior del sólido. Estaspartículas se denominan electrones libres. Por tanto, en materiales que poseen electroneslibres es posible que la carga eléctrica sea transportada por medio de ellos, y por lo tanto,decimos que estas sustancias son "conductores eléctricos".
Son los metales como el cobre (Cu), aluminio (Al), plata (Ag), mercurio (Hg) y oro (Au). Pero
debemos aclarar que no solo los metales son conductores; algunos líquidos también lo son.
Dejemos el caso obvio de los metales líquidos a temperatura ambiente como el mercurio. Algunos
líquidos compuestos como los ácidos, las bases y las sales disueltas (como el agua salada) son
conductores, aunque no tan buenos como los metales. También existen sólidos conductores como
por ejemplo el grafito (un estado de agregación del carbono)
Los conductores tienen 1 electrón de valencia
CONDUCTORES Los materiales conductores ofrecen una baja resistencia al
paso de la corriente eléctrica
Ing. Juan Jose Nina Ch.
AISLANTES
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Al contrario de los conductores eléctricos, existen materiales en los cuales los
electrones están firmemente unidos a sus respectivos átomos; es decir, estas
sustancias no poseen electrones libres. Por tanto, no será posible el desplazamiento
de carga eléctrica libre a través de estos cuerpos, los que se denominan "aislantes
eléctricos" o "dieléctricos.
A diferencia de los cuerpos metálicos buenos conductores de la corriente eléctrica,
existen otros como el aire, la porcelana, el cristal, la mica, la ebonita, las resinas
sintéticas, los plásticos, etc., que ofrecen una alta resistencia a su paso. Esos
materiales se conocen como aislantes o dieléctricos.
Como ya conocemos, ni los átomos de silicio, ni los degermanio en su forma cristalina ceden ni aceptan electrones ensu última órbita; por tanto, no permiten la circulación de lacorriente eléctrica, por tanto, se comportan como materialesaislantes.
Los aislantes tienen 8 electrones de valencia
Ing. Juan Jose Nina Ch.
AISLANTESLos cuerpos aislantes ofrecen una alta resistencia al paso de la corriente eléctrica
En los materiales aislantes, la banda deconducción se encuentra prácticamente vacíade portadores de cargas eléctricas o electrones,mientras que la banda de valencia estácompletamente llena de estos.
la “banda prohibida”, cuya misión es impedirque los electrones de valencia, situados en laúltima órbita del átomo, se exciten y salten a labanda de conducción.
La energía propia de los electrones de valenciaequivale a unos 0,03 eV (electronvolt)aproximadamente, cifra muy por debajo de los 6a 10 eV de energía de salto de banda (Eg) querequerirían poseer los electrones para atravesarel ancho de la banda prohibida en los materialesaislantes.
SEMICONDUCTORES Son elementos, como el germanio y
el silicio, que a bajas temperaturasson aislantes. Pero a medida que seeleva la temperatura o bien por laadicción de determinadas impurezasresulta posible su conducción. Suimportancia en electrónica esinmensa en la fabricación deDiodos, Transistores, CircuitosIntegrados, etc...
Los semiconductores tienen valencia4, esto es 4 electrones en órbitaexterior ó de valencia.
Los semiconductores tienen 4electrones de valencia.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS”
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Los materiales semiconductores, según su pureza, se clasifican de la siguiente forma:
•Intrínsecos
•Extrínsecos
Se dice que un semiconductor es “intrínseco” cuando se encuentra en estado puro, o sea, que no contiene
ninguna impureza, ni átomos de otro tipo dentro de su estructura. En ese caso, la cantidad de huecos que dejan
los electrones en la banda de valencia al atravesar la banda prohibida será igual a la cantidad de electrones
libres que se encuentran presentes en la banda de conducción.
Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de un elemento semiconductor intrínseco, algunos de los
enlaces covalentes se rompen y varios electrones pertenecientes a la banda de valencia se liberan de la
atracción que ejerce el núcleo del átomo sobre los mismos. Esos electrones libres saltan a la banda de
conducción y allí funcionan como “electrones de conducción”, pudiéndose desplazar libremente de un átomo a
otro dentro de la propia estructura cristalina, siempre que el elemento semiconductor se estimule con el paso de
una corriente eléctrica.
Una vez dopados, el
silicio o el germanio se
convierten en
semiconductores
“extrínsecos” y serán
capaces de conducir
la corriente eléctrica.
CONVERSIÓN DEL SILICIO EN SEMICONDUCTOR "TIPO-N" O EN "TIPO-P"
Tanto los cristales de silicio (Si) como los de germanio (Ge) en estado puro se pueden convertir endispositivos semiconductores, capaces de conducir la corriente eléctrica si para ello alteramos suestructura molecular cristalina introduciendo ciertas cantidades de "impurezas".
Para realizar ese cambio será necesario introducir átomos de otros elementos semiconductoresapropiados que posean tres electrones en su última órbita (átomos trivalentes) o también cincoelectrones en esa propia órbita (átomos pentavalentes). Se consideran impurezas a los siguienteselementos con átomos trivalentes: aluminio (Al), galio (Ga) e indio (In). También se consideranimpurezas los átomos pentavalentes de arsénico (As), fósforo (P) o de antimonio (Sb).
Cuando añadimos a la estructura cristalina del silicio o del germanio una pequeña cantidad de átomosde un elemento pentavalente en función de “impurezas”, estos átomos adicionales reciben el nombrede "donantes", porque cada uno dona o cede uno de sus cinco electrones a la estructura cristalina delsemiconductor. Si, por el contrario, los átomos que se añaden como impurezas son trivalentes, sedenominan entonces "aceptantes”, porque cada uno tendrá que captar o aceptar un electrón procedentede la propia estructura cristalina del silicio o del germanio.
La conductividad que presente finalmente un semiconductor “dopado” dependerá de la cantidad deimpurezas que contenga en su estructura cristalina. Generalmente para una proporción de un átomode impureza que se añade por cada 100 millones de átomos del elemento semiconductor, laconductividad aumenta en 16 veces.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
SEMICONDUCTOR DE SILICIO "TIPO-P”
Si en lugar de introducir átomos pentavalentes al
cristal de silicio o de germanio lo dopamos
añadiéndoles átomos o impurezas trivalentes como
de galio (Ga), al unirse esa impureza en enlace
covalente con los átomos de silicio quedará un
hueco o agujero, debido a que faltará un electrón en
cada uno de sus átomos para completar los ocho en
su última órbita. En este caso, el átomo de galio
tendrá que captar los electrones faltantes, que
normalmente los aportarán los átomos de silicio,
como una forma de compensar las cargas
eléctricas. De esa forma el material adquiere
propiedades conductoras y se convierte en un
semiconductor extrínseco dopado tipo-P (positivo),
o aceptante, debido al exceso de cargas positivas
que provoca la falta de electrones en los huecos
que quedan en su estructura cristalina.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
SEMICONDUCTOR DE SILICIO "TIPO-N”
Como ya conocemos, ni los átomos de silicio, ni los de
germanio en su forma cristalina ceden ni aceptan
electrones en su última órbita; por tanto, no permiten la
circulación de la corriente eléctrica, por tanto, se
comportan como materiales aislantes.
Pero si la estructura cristalina de uno de esos
elementos semiconductores la dopamos añadiéndole
una pequeña cantidad de impurezas provenientes de
átomos de un metaloide como, por ejemplo, antimonio
(Sb) , con cinco electrones en su última órbita o banda
de valencia), estos átomos se integrarán a la
estructura del silicio y compartirán cuatro de sus cinco
electrones con otros cuatro pertenecientes a los
átomos de silicio o de germanio, mientras que el quinto
electrón restante del antimonio, al quedar liberado, se
podrá mover libremente dentro de toda la estructura
cristalina. De esa forma se crea un semiconductor
extrínseco tipo-N, o negativo, debido al exceso de
electrones libres existentes dentro de la estructura
cristalina del material semiconductor
SEMICONDUCTOR DIODO Los diodos son unos componentes muy importantes en la
electrónica automotriz y forman parte de un grupo numeroso decomponentes llamado los “semiconductores” ó “componentesde estado sólido”. A esta familia pertenecen también lostransistores y los circuitos integrados.
Un diodo funciona como una puerta electrónica de una sola vía.Este deja pasar la corriente en una sola dirección. De esta formanos permite convertir corriente alterna (CA), en corrientecontinua (CC).
Ing. Juan Jose Nina Ch.
DIODO
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Un Diodo es la unión de un material tipo N con un material tipo P. El lado N recibe elnombre de cátodo y el lado P el de ánodo.En lado N hay exceso de electrones y en el lado P una deficiencia de electrones, o sea,un exceso de huecos. Además de estos portadores mayoritarios de corriente, en losLados N y P existen unos pocos portadores minoritarios, representados por algunosHuecos en N y algunos electrones libres en P.
Los electrones del lado N tienden a pasar hacia el lado P, atraídos por los huecos o viceversa. Sin embargo, no pueden hacerlo porque en la unión o juntura de los dosmateriales se forma una barrera eléctrica de voltaje que impide el paso de los portadores mayoritarios de corriente.A esta barrera de potencial la llamaremos unión o juntura PN.
P N
POLARIZACIÓN DIRECTA DEL DIODO
En polarización directa, el positivo de la fuente seconecta al ánodo (P) y el negativo al cátodo (N)
P N
En un diodo polarizado directamente, los electroneslibres del material N son rechazados por el terminalnegativo de la batería y emigran en dirección de lajuntura.Lo mismo sucede con los huecos del material Prespecto al terminal positivo de la batería.Como consecuencia de lo anterior, en la juntura PN sepresenta una fuerte concentración de portadores decorriente.Bajo la influencia del voltaje de la batería, loselectrones y huecos atraviesan la barrera y se combinanmutuamente. Por cada combinación de un electrón yun hueco, penetra un electrón por el terminal negativoy sale otro por el terminal positivo. De este modo, fluyecontinuamente corriente eléctrica a través del circuitoexterno.Entonces un diodo polarizado directamente actúacomo un conductor.
POLARIZACIÓN INVERSA DE UN DIODO
En este caso el terminal positivo de la batería se conecta al cátodo (N) y el negativo al ánodo (P).
P N
En un Diodo polarizado inversamente, loselectrones libres del material N son atraídos porel terminal positivo, alejándolos de la juntura.Lo mismo sucede con los huecos de P respectoal terminal negativo.Como consecuencia de los anterior, en lajuntura PN se presenta una drástica ausencia deportadores de corriente. Bajo la influencia delvoltaje de la batería, los electrones y huecos nopueden atravesar la barrera y, por lo tanto, nohay circulación de corriente a través del diodo.Entonces decimos que un diodo polarizadoinversamente actúa como un aislante, porqueofrece muy alta resistencia al paso de lacorriente.
CIRCUITOS DE POLARIZACIÓN DE DIODOS
Ing. Juan Jose Nina Ch.
BARRERA DE POTENCIAL
Idealmente, un diodo debería comportarse como un interruptor perfecto, actuando comoun cortocircuito en polarización directa y como un circuito abierto en polarización inversa.
Los diodos reales, sin embargo, exhiben ciertas características no acordes con estaidealización.
En primer lugar, un diodo polarizado directamente necesita de un valor mínimo de voltajepara empezar a conducir. Este voltaje se designa como Vf y es igual al potencial de barrerade la juntura PN. Los valores típicos de Vf son:
0.3 V para diodos de Ge.
0.7 V para diodos de Si.
Esta caída directa de voltaje aparece siempre entre los terminales del diodo durante suoperación normal, independientemente del voltaje externo aplicado
P N
Recordemos que, además de portadoresmayoritarios de corriente (electrones en N yhueco en P), en un diodo existen también unospocos portadores minoritarios (huecos en N yelectrones en P). Veamos los efectos de lapresencia de estos portadores minoritarios en elcristal. Bajo la influencia del voltaje inverso, losportadores minoritarios se encuentran en lajuntura, la atraviesan y se combinanmutuamente, permitiendo que circule unacorriente muy débil, llamada corriente inversade fuga. Si continua aumentando este voltaje,llega un momento en que el diodo entra enavalancha, es decir, hay una corriente muygrande que destruye físicamente el diodo.A este voltaje se le llama voltaje zener o deruptura. Si esta corriente no se limita, se rompela estructura cristalina y el diodo se destruye.En las características de fabricación de cada tipode diodos se especifica el voltaje inversomáximo que soporta ese diodo sin dañarse.
CORRIENTE INVERSA DE FUGA
TIPOS DE DIODOS
Ing. Juan Jose Nina Ch.
1. DIODO RECTIFICADOR
Utilizado para convertir corriente alterna en corriente continua.
Rectificador de media onda
Rectificador de onda completa
1. DIODO ZENER
Son dispositivos diseñados específicamente para ser utilizados como estabilizadores de voltaje.
1. DIODO DE LUZ (LED)
Son emisores de luz, se utilizan como indicadores
1. FOTODIODO (sensores)
Son sensibles a la luz. Generan voltaje de CC proporcional a la cantidad de luz que inciden sobre su superficie.
TRANSISTOR El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor
que cumple funciones de amplificador, oscilador,conmutador o rectificador.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Cumplen la función de amplificador , cuando controlan corrientes grandes a partir decorrientes o voltajes pequeños.Cumplen la función de interruptores electrónicos, permitiendo o bloqueando el paso decorrientes sin acción mecánica y son utilizados en los sistemas de encendidoselectrónicos, DIS, ECU, Temporizadores activos Inyectores y otros.
Los transistores pueden ser básicamente de dos tipos:Bipolares ó Unipolares ó de Efecto de Campo, y estos últimos son conocidos como FETS.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
TIPOS DE TRANSISTOR
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
TERMINALES EN TRANSISTORES BIPOLARES
Un transistor se compone de tres zonas semiconductoras (existen dos uniones P-N).Estas zonas semiconductoras pueden ser de tipo N o de tipo P, y nunca pueden ir doszonas del mismo tipo seguidas. Hay dos tipos de transistores bipolares: tipo P-N-P ytipo N-P-N.
Cada zona lleva conectado un terminal. Estos terminales se denominan emisor, base ycolector. La base se corresponde con el semiconductor central, ya sea un transistor P-N- P o como un N-P-N.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR
BIPOLAR
FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSISTOR BIPOLAR N-P-N
Ing. Juan Jose Nina Ch.
La función básica y mas importante de un transistor es la amplificación de corriente . La ECU recibeestos voltajes de los sensores y los transistores amplifican estas señales y las envía a un CI microprocesador para luego enviarla a los actuadores. EJEMPLO:
Esto es, cuando la ECU recibe una señal “Ne” del distribuidor el transistor Tr se activa y fluyecorriente en la bomba LI de este relé, manteniéndose todo el tiempo mientras el motor esté girando.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Para que eldispositivodesarrollecorrectamenteesta misión, susdos uniones PNdebenpolarizarseadecuadamente.La unión E-Bdebe polarizarseen directo y launión C-B eninverso, como sise tratara de dosdiodos.Lo anteriorsignifica que, enun transistorNPN, la base Pdebe ser positivacon respecto alemisor N, ynegativo conrespecto alcolector N.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSISTOR BIPOLAR P-N-P
FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR FET
Ing. Juan Jose Nina Ch.
CRITERIO DE CORRIENTES Y TENSIONES EN LOS TRANSISTORES BIPOLARES
Los términos y la nomenclatura utilizada en el estudio de las tensiones e intensidades de los transistores bipolares son:
Intensidades:(Para un transistor NPN): - Ib : intensidad que entra por la base. - Ic : intensidad entra en el colector. - Ie : intensidad que sale por el emisor.Tensiones: - Vce : tensión entre el colector y el emisor - Vbe : tensión entre la base y el emisor - Vbc : tensión entre la base y el colector
Ing. Juan Jose Nina Ch.
El transistor bipolar como amplificador
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Colector común
Base comúnEmisor común
La señal se aplica
a la base del
transistor y se
extrae por el
colector
La señal se aplica al
emisor del transistor y
se extrae por el colector La señal se aplica a la base del
transistor y se extrae por el
emisor
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
CIRCUITOS INTEGRADOS
IDENTIFICACIÓN DE FECHA EN UN
CI
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
COMPUERTAS LÓGICAS
FUNCIONAMIENTO DE COMPUERTAS LÓGICAS
Ing. Juan Jose Nina Ch.
CORRIENTE CONTINUA (CC) La corriente continua (CC), es el resultado del flujo de electrones (carga
negativa) por un conductor (alambre o cable de cobre casi siempre), que va del terminal negativo al terminal positivo de una batería (circula en una sola dirección), pasando por una carga. Un foco / bombillo en este caso.
La corriente continua no cambia su magnitud ni su dirección con el tiempo.
No es equivocación, la corriente eléctrica sale del terminal negativo y termina en el positivo. Lo que sucede es, que es un flujo de electrones que tienen carga negativa.
La corriente es la cantidad de carga que atraviesa la lámpara en un segundo, entonces
Corriente = Carga en coulombs / tiempo óI = Q / T
Si la carga que pasa por la lámpara es de 1 coulomb en un segundo, la corriente es de 1 amperio
Ing. Juan Jose Nina Ch.
QUÉ ES LA CORRIENTE ALTERNA La Corriente alterna se diferencia de la C.C. por el cambio constante de
polaridad que efectúa por cada ciclo de tiempo.
La característica principal de una corriente alterna es que durante un instante de tiempo un polo es negativo y el otro positivo, mientras que en el instante siguiente las polaridades se invierten tantas veces como ciclos por segundo o hertz posea esa corriente. No obstante, aunque se produzca un constante cambio de polaridad, la corriente siempre fluirá del polo negativo al positivo, tal como ocurre en las fuentes de FEM que suministran corriente directa.
Si la velocidad a la que hacemos girar la pila es de una vuelta completa cada segundo, la frecuencia de la corriente alterna que se obtiene será de un ciclo por segundo o hertz (1 Hz). Si aumentamos ahora la velocidad de giro a 5 vueltas por segundo, la frecuencia será de 5 ciclos por segundo o hertz (5 Hz). Mientras más rápido hagamos girar la manivela a la que está sujeta la pila, mayor será la frecuencia de la corriente alterna pulsante que se obtiene.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
La frecuencia dependerá de la cantidad de
veces que se haga girar la manivela a la que
está sujeta la pila para completar una o varias
vueltas completas durante un segundo.
FORMAS DIFERENTES DE CORRIENTE ALTERNA
(A) Onda rectangular o pulsante. (B) Onda triangular. (C) Onda diente de sierra. (D) Onda sinusoidal o senoidal.
Cualquier corriente alterna puede fluir a través de diferentes dispositivos eléctricos, como pueden ser resistencias, bobinas, condensadores, etc., sin sufrir deformación.
DONDE:
Ing. Juan Jose Nina Ch.
A = Amplitud de onda
P = Pico o cresta
N = Nodo o valor cero
V = Valle o vientre
T = Período
F = Frecuencia
T = 1 / F
F = 1 / T
LEY DE OHM George Simón Ohm, descubrió en 1827 que la corriente en un circuito
de corriente continua varía directamente proporcional con ladiferencia de potencial, e inversamente proporcional con la resistenciadel circuito. La ley de Ohm, establece que la corriente eléctrica (I) enun conductor o circuito, es igual a la diferencia de potencial (V) sobreel conductor (o circuito), dividido por la resistencia (R) que opone alpaso, él mismo. La ley de Ohm se aplica a la totalidad de un circuito oa una parte o conductor del mismo.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Donde R es la resistencia en ohmios, V es ladiferencia de potencial en voltios e I es la intensidad
de corriente en amperios.
DESPEJANDO LA FORMULA DE OHM
Ing. Juan Jose Nina Ch.
No obstante, aquellas personas que estén menos relacionadas con el despeje defórmulas matemáticas, pueden realizar los cálculos de tensión, corriente yresistencia de una forma más fácil utilizando el siguiente recurso práctico:
Con esta representación de la Ley de Ohm, solamente tendremos que tapar conun dedo la letra que representa el valor de la incógnita que queremos hallar y deinmediato quedará indicada con las otras dos letras la operación matemática queserá necesario realizar.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
LEY DE WATTS
FORMULAS COMBINADAS ENTRE LA LEY DE OHM Y DE WATTS
Ing. Juan Jose Nina Ch.
UNIDADES DE POTENCIA ELECTRICA
Ing. Juan Jose Nina Ch.
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Resistencias en serieDos o más resistencias se encuentranconectadas en serie cuando al aplicar alconjunto una diferencia de potencial, todas
ellas son recorridas por la misma corriente.
Resistencias en paraleloDos o más resistencias se encuentran en
paralelo cuando tienen dos terminales
comunes de modo que al aplicar al conjunto
una diferencia de potencial, UAB, todas las
resistencias tienen la misma caída de tensión,
UAB.
ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS (continuación)
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Asociaciones estrella y triángulo
Asociación puente de resistencias
Asociación mixta de resistencias
LEYES DE KIRCHOFF
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Ley de Corriente de Kirchoff
Ley de Voltaje de Kirchhoff
Establece que la suma de las corrientes que
entran y salen a un punto en particular deben ser
0. Advierta que la corriente positiva sale de un
punto, y la que entra a un punto es considerada
negativa.
La ley de voltaje de Kirchhoff indica que la suma
de voltajes alrededor de una trayectoria o
circuito cerrado debe ser cero. Como referencia,
∑ in = i1 + i2 + i3 + i4 = 0
∑ vn = v4 + v1 + v2 + v3 = 0
Resistencia de un conductor
Ing. Juan Jose Nina Ch.
la resistencia de un conductor eléctrico es la medida de laoposición que presenta al movimiento de los electrones en suseno, o sea la oposición que presenta al paso de la corrienteeléctrica. Generalmente su valor es muy pequeño y por ello sesuele despreciar, esto es, se considera que su resistencia es nula(conductor ideal), pero habrá casos particulares en los que sedeberá tener en cuenta su resistencia (conductor real).
La resistencia de un conductor depende de la longitud delmismo (), de su sección
), del tipo de material y de la temperatura. Si consideramos latemperatura constante (20 ºC), la resistencia viene dada por lasiguiente expresión:
Resistividad de algunos materiales a
20%nbsp;°C
Material Resistividad (Ω·m)
Plata[1] 1,55 x 10-8
Cobre[2] 1,70 x 10-8
Oro[3] 2,22 x 10-8
Aluminio[4] 2,82 x 10-8
Wolframio[5] 5,65 x 10-8
Níquel[6] 6,40 x 10-8
Hierro[7] 8,90 x 10-8
Platino[8] 10,60 x 10-8
Estaño[9] 11,50 x 10-8
Acero inoxidable
301[10]72,00 x 10-8
Grafito[11] 60,00 x 10-8
VOLTAJE, TENSIÓN O DIFERENCIA DE POTENCIAL
Ing. Juan Jose Nina Ch.
El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión
que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica
o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas
o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que
se establezca el flujo de una corriente eléctrica.
A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza
una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o
electrones contenidos en un conductor, mayor será el
voltaje o tensión existente en el circuito al que
corresponda ese conductor.
La diferencia de potencial entre dos puntos de una
fuente de FEM se manifiesta como la acumulación de<
cargas eléctricas negativas (iones negativos o
aniones), con exceso de electrones en el polo negativo
(–)< y la acumulación de cargas eléctricas positivas
(iones positivos o cationes), con defecto de
electrones< en el polo positivo (+) de la propia fuente
de FEM.
EL CORTOCIRCUITO
Si por casualidad en un circuito eléctrico unimos o se unen accidentalmente los extremos o cualquier parte metálica de dos conductores de diferente polaridad que hayan perdido su recubrimiento aislante, la resistencia en el circuito se anula y el equilibrio que proporciona la Ley de Ohm se pierde
El resultado se traduce en una elevación brusca de la intensidad de la corriente, un incremento violentamente excesivo de calor en el cable y la producción de lo que se denomina “cortocircuito”.
La temperatura que produce el incremento de la intensidad de corriente en ampere cuando ocurre un cortocircuito es tan grande que puede llegar a derretir el forro aislante de los cables o conductores, quemar el dispositivo o equipo de que se trate si éste se produce en su interior, o llegar, incluso, a producir un incendio.
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Medición de la tensión o voltaje
Para medir tensión o voltajeexistente en una fuente de fuerzaelectromotriz (FEM) o e un circuitoeléctrico, es necesario disponer deun instrumento de mediciónllamado voltímetro, que puede sertanto del del tipo analógico como
digital.El voltímetro se instala de formaparalela en relación con la fuente desuministro de energía eléctrica.Mediante un multímetro o “tester”que mida voltaje podemos realizartambién esa medición. Los voltajesbajos o de baja tensión se miden envolt y se representa por la letra (V),mientras que los voltajes medios yaltos (alta tensión) se miden enkilovolt, y se representan por lasiniciales (kV). Ing. Juan Jose Nina Ch.
1. Voltímetro analógico. 2. Voltímetro digital. 3. Miliamperímetro analógico. 4. Amperímetro digital.
El voltímetro siempre se conecta en paralelo con lafuente de suministro de fuerza electromotriz,mientras que el amperímetro y el miliamperímetro secolocan en serie
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA BATERIA DE ACUMULADORES ELECTRICOS
Ing. Juan Jose Nina Ch.
Si esta batería alimenta un circuito cualquiera, hará
que por éste circule una corriente de electrones
que saldrán del terminal negativo de la batería,
(debido a que éstos se repelen entre si y repelen
también a los electrones libres que hay en el
conductor de cobre), y se dirijan al terminal positivo
donde hay un carencia de electrones, pasando a
través del circuito al que está conectado. De esta
manera se produce la corriente eléctrica.
