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Descargar el archivo adjunto original La electrónica es una de las ciencias que mas ha contribuido en el desarrollo de la humanidad en los últimos tiempos. La palabra electrónica se aplica a cualquier aparato o dispositivo en el que el electrón juega un papel importante. El funcionamiento de los aparatos electrónicos depende de la potencia de pequeño ELECTRON que es la más pequeña partícula de materia conocida por el hombre. Por lo tanto comencemos, con una explicación de lo que es un electrón, como puede ser liberado de su prisión materia y la función que desempeña en las válvulas eléctricas, transistores y circuitos eléctricos. Materia: todas las sustancias que forman el universo se consideran materia. Materia es todo lo que ocupa espacio y tiene peso. Ej.: agua, aire, cobre, oro, hierro, materia, etc. Átomos: los científicos de la antigua Grecia creían que la materia estaba formada de pequeñas partículas a las que llamaron átomos, estos filósofos no tenían base científica alguna para respaldar su teoría. Hoy en día se comprobó que esos filósofos tenían razón. Todas las sustancias están formadas por átomos y estos, a su vez, de varias partículas elementales, siendo las más importantes, los electrones, los protones y neutrones. Los protones son de carga eléctrica positiva (+), los neutrones que no tienen carga (+ o -), estos dos se agrupan en el centro del átomo, llamado núcleo. Los electrones (e-), son de carga negativa giran alrededor del núcleo distribuidos en orbitas o niveles de energía. Todos los electrones, neutrones y protones de una sustancia son exactamente iguales a los de cualquier otra sustancia. La diferencia entre los átomos de diversos elementos se debe al distinto número de protones, electrones y neutrones que contengan. El numero y disposición de los electrones en los átomos de un elemento explica su comportamiento físico y químico. El electrón s la mas ligera de las tres partículas del átomo. Es tan pequeña que si veinticinco trillones de electrones fueran colocados en línea, uno detrás del otro, se extenderían sobre una pulgada aproximadamente.

La corriente eléctrica que circula en un alambre consiste simplemente en el movimiento de los electrones que contienen el metal de que esta hecho dicho alambre. Protones: el protón el la contraparte del electrón, es decir la carga positiva. La carga positiva de cada protón es igual, pero opuesta, a la carga de un electrón. Una ley fundamental es que las cargas eléctricas de la misma polaridad se repelen unas a las otras, las cargas eléctricas de polaridad opuesta se atraen entre si. Es decir dos protones o dos electrones se repelen entre si pero un electrón y un protón se atraen con igual fuerza. ¿Por qué en un átomo cualquiera el electrón no es atraído por el protón para formar un neutron? R/ los electrones ligados están sometidos a dos fuerzas: la fuerza centrifuga adquirida por su velocidad y la fuerza de atracción ejercida por el núcleo. Cuando estas dos fuerzas son iguales, el electrón gira alrededor del núcleo, describiendo una orbita. Ej.: el sol y los planetas (tierra). ¿Por qué no se separan los protones del núcleo, puesto que las cargas iguales e repelen? R/en el núcleo existe una gran fuerza que actúa solamente en el interior del núcleo. Esta fuerza no a sido del todo determinada, pero se sabe que es distinta de las fuerzas eléctricas con las que estamos familiarizados. Esta fuerza nuclear mantiene los protones y neutrones dentro del núcleo muy juntos. En un átomo los electrones ligados llenan cada capa o nivel de energía por turnos, comenzando con la capa más próxima al núcleo. Así primera capa 2, segunda capa 8, tercera capa 18, cuarta capa 32, quinta capa 50. Los electrones de la orbita mas externa reciben el nombre de electrones de valencia y su numero máximo es ocho. Ej.: estructura atómica del cobre 29, plata 47. Cuando los electrones se alejan del núcleo, generalmente debido a una fuerza externa, pasan a una banda denominada de conducción, convirtiéndose en los llamados electrones libres que son los responsables de la circulación de la corriente eléctrica.

Desde el punto de vista eléctrico encontramos tres clases de materiales: Conductores: son elementos cuyos átomos poseen menos de 4 electrones de valencia, que se pueden desprender fácilmente del átomo creando una corriente a través del material cobre 1e, hierro 2e, aluminio 3e. Conductores eléctricos en orden de conductividad: plata, cobre puro, oro, aluminio, zinc, latón, hierro, estaño, níquel, plomo, acero endurecido. Aislantes: son conductores muy pobres de la electricidad porque están hechos de materiales que no tienen electrones libres y por lo tanto ofrecen una gran resistencia al paso de la corriente. Son elementos cuyos átomos tienen mas de 4 electrones de valencia los que difícilmente se pueden desprender de su orbita. Ej.: fósforo 5e, azufre 6e, cloro 7e. Materiales aisladores: aire seco, parafina, plástico, porcelana, vidrio, mica, seda, barniz, papel seco, madera seca, agua destilada. Semiconductores: elementos que poseen 4 electrones de valencia y se mantiene entre conductores y aislantes eléctricos. Ej.: silicio y germanio. No existen conductores ni aisladores perfectos. Todos los materiales conductores ofrecen determinada resistencia y todos los aisladores dejan pasar determinada cantidad de electricidad a través de ellos; pero aquellos que permiten el paso de solo una pequeñísima cantidad de electricidad, aunque se les aplique un alto voltaje, son los que consideramos como aisladores.. En un circuito eléctrico se emplean conductores para que la corriente circule y se emplean aisladores para evitar que la corriente se salga de su circuito. Electricidad: es una forma de energía que se debe al desplazamiento de electrones y se manifiesta por fenómenos mecánicos, calóricos, luminosos, químicos o fisiológicos. Electrónica: es la ciencia de los electrones cuando estos circulan a trabes de dispositivos semiconductores para transmitir, recibir, almacenar u operar señales eléctricas. Clases de electricidad: estática y dinámica.

ELECTRICIDAD ESTÁTICA O ELECTROSTÁTICA: se refiere a los electrones estáticos o en reposo y se produce por la acumulación de cargas eléctricas en un punto de la materia. La fuente principal de electricidad estática es el frotamiento que obliga a algunos electrones a salir de sus orbitas creando un déficit de electrones en el cuerpo que abandonan y un exceso en el punto a donde van a parar. Ej.: frotamos una varilla de vidrio con un pañuelo de seda. Al frotar la varilla de vidrio, los átomos de esta perderán cierto número de electrones que pasaran a formar parte de los átomos de la seda. Por lo tanto el vidrio adquirirá una carga positiva y la seda una carga negativa. Par comprobar esto hacemos, por medio de un hilo seco de seda, una pequeña bola de algodón, acercamos la varilla cargada a la bola de algodón. La varilla de vidrio atraerá la bola de algodón. Si permitimos que la varilla toque la bola de algodón, esta se pegará por breves instantes a la varilla de vidrio mientras algunos de los electrones de la bola se pasan a la varilla. Al quitar los electrones de la bola de algodón, esta adquirirá una carga positiva igual al potencial positivo que queda en la varilla de vidrio y la fuerza de atracción se cambiara por otra de repulsión. Entonces la bola de algodón será repelida por la varilla. Cualquier cuerpo cargado electrostaticamente tiende a igualar su carga con cualquier otro cuerpo cuya carga sea distinta. Una descarga de electricidad estática puede producir una corriente instantánea de gran intensidad, como sucede cuando un rayo parte un árbol, sin embargo este tipo de electricidad carece de aplicación práctica, puesto que para dar energía a una lámpara, hacer funciona un motor, calentar una comida, etc. Necesitamos de energía continua, aunque no tan intensa como la desarrollada por un instantáneamente por un rayo. ELECTRICIDAD DINAMICA: También llamada corriente eléctrica es aquella en la cual los electrones permanecen en movimiento a través de un círculo eléctrico o electrónico. Cuando los electrones pasan de un cuerpo cargado a un cuerpo neutral o de un cuerpo cargado a otro cargado con polaridad opuesta, se establece una corriente eléctrica. La electricidad dinámica significa electricidad en movimiento. Esta corriente es la fuerza o energía que utilizamos en miles de aplicaciones de la vida diaria, para mover motores,

encender lámparas, hacer funcionar el teléfono y otros dispositivos electrónicos, etc. Velocidad de la electricidad: dentro del conductor los electrones se mueven relativamente despacio, porque los electrones deben fluir entre las moléculas de la sustancia conductora. Sin embargo, el impulso eléctrico de transmitido va a una velocidad cercana a la de la luz (300.000 Km. por seg.) a través del conductor.

CIRCUITO ELECTRICO: Es el recorrido que hace la corriente (I) a través de una serie de elementos eléctricos para la transformación y aprovechamiento de la energía eléctrica. Como la corriente circula por el circuito continuamente y en una sola dirección se le llama lógicamente corriente continua. El mismo número de electrones de electrones que debe salir del Terminal negativo de la fuente es el mismo que debe entrar por su Terminal positiva. Todo circuito esta compuesto por tres elementos básicos: •

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una fuente de voltaje (E o V): proporciona la fuerza necesaria para impulsar los electrones libres. Puede ser una pila, tomacorriente, etc. Conductores eléctricos: proporcionan el camino para la circulación de corriente. Carga o receptor de energía (R l): en el elemento que convierte la energía eléctrica en otras formas de energía. Ej.: una lámpara, un motor de timbre, un circuito electrónico.

CIRCUITO ELECTRONICO: es la agrupación de varios componentes electrónicos que alimentados con energía eléctrica cumplen una función particular como producir sonido, crear imágenes, controlar motores, etc. Según el tipo de señal la electrónica se divide en dos partes: •

analógica o lineal: señales que vienen en forma continua o adoptando una amplia gama de valores.

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Digita, lógica o binaria: señales que adoptan uno o dos valores llamados alto o 1 y bajo o 0.

Circuito de corriente directa (cd): los sistemas de este tipo poseen niveles fijos de cantidades eléctricas que no varían con el tiempo. Ej.: la batería automotriz típica de 12 voltios (v) idealmente proporciona 12 v sin importar que tanto tiempo esta conectada al sistema o que tanta demanda se imponga en sus recursos de energía. Circuito de Corriente alterna (ca): con el tiempo varia de manera definida, es la energía eléctrica disponible en cualquier toma de corriente domestica.

Efecto del Calor en el circuito: cuando la corriente fluye a través del filamento de una lámpara, parte de la energía eléctrica se convierte en energía termina o calorífica. Si pasa suficiente corriente a través del filamento este se calentara tanto que emitirá una luz roja o roja-blanca. Es necesario calentar el filamento de la lámpara para que se produzca luz. En muchos otros tipos de circuitos el calor no es conveniente y deben tomarse precauciones especiales para evitar que los alambres y las otras partes del circuito se calienten excesivamente. Los conductores utilizados para conectar la lámpara, aumentaran ligeramente de temperatura, debido a la corriente que circula a través de ellos. La electricidad en movimiento siempre produce determinada cantidad de calor. Efecto Magnético en el Circuito: siempre que la electricidad circula por un circuito metálico, se establece un campo magnético que se extiende en ángulo recto con la dirección en que fluye la corriente. Conclusión: •

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cuando se aplica una fuerza electromotriz o presión eléctrica a un circuito completo fluye una corriente eléctrica. La circulación de esta corriente tiende a calentar el circuito.

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El flujo de corriente establece un campo magnético, alrededor del circuito, que desviara la aguja de una brújula.

En los dispositivos electrónicos, constantemente se utiliza el magnetismo y el calor que produce la corriente que circula por ellos. MAGNITUDES ELECTRICA BASICA: Cantidad de Electricidad (Q): es el número de electrones que pasan por un circuito durante un tiempo determinado. Su unidad es el coulombio. Q=I*T. Q= cantidad de electricidad en coulombios. I=intensidad de la corriente en amperios. T=tiempo en segundos. 1 coulombio equivale a 6,25 * 1018e- (seis trillones doscientos cincuenta mil billones de electrones). EJ: por un circuito eléctrico circula una corriente de 2 amperios durante 50 segundos. Calcula la cantidad de electricidad que pasa durante este tiempo: Datos: I=2 amp T= 50 seg Q=? Solucion: Aplicando la fórmula tenemos: Q=I * T= 2amp * 50 seg =100 coulombios. Intensidad o Corriente eléctrica (I): es la cantidad de electricidad que circula por un punto determinado de un circuito eléctrico durante un segundo. Las cargas en movimiento son los electrones relativamente libres

encontrados en conductores como el cobre, aluminio y oro. El término libres simplemente revela que los electrones están débilmente vinculados a su átomo y que se pueden mover en una dirección particular mediante la aplicación de una fuente de energía externa como la batería de cd. La corriente eléctrica se expresa en A o AMP. El termino amperio se usa para medir la cantidad de electricidad que circula por un circuito eléctrico. Existe una relación determinada entre el numero de amperio que fluye por un circuito y el numero de electrones que se mueven por el en un tiempo dado. Una corriente de un amperio representa el paso de un culombio de electricidad por segundo. El culombio es la unidad que representa una cantidad determinada de electrones o sea 6,25 millones de millones de millones de electrones (6, 250, 000, 000, 000, 000,000). Cuando la corriente que circula por un determinado circuito tiene una intensidad de un amperio quiere decir que por ese circuito pasan seis millones de millones de millones de electrones por segundo. I=Q/T 1 amperio equivale a 6,25 * 1018e- /seg. Ejercicio: ¿cuanto tiempo necesitara una carga de 120C para pasar a través de un conductor si la corriente es de 2A? Sentido de la corriente: el flujo de electrones que se representa con una flecha, parte siempre del polo negativo de la batería, circula a través de todo el circuito externo y volverá a entrar a la fuente por el polo positivo. A esta corriente se le llama corriente eléctrica. Anteriormente se creía que la corriente circulaba del polo positivo al polo negativo, aunque esto es erróneo se ha aceptado por convención. Ej.: una analogía a menudo utilizada para explicar con claridad el concepto de corriente, es el flujo de agua a través de un tubo. Para medir el flujo de agua hay que partir el tubo e insertar un medidor. Lo mismo es para medir la corriente, primero se debe romper el trayecto del flujo de carga (corriente) e insertar el medidor entre las dos terminales creadas en el circuito. El instrumento para medir la corriente se llama amperímetro. El medidor se conecta de modo que la corriente entre por la Terminal positiva del medidor y salga por la negativa. De

esta manera tanto los medidores analógicos como los digitales presentaran un número positivo. Si se conectan a la inversa, la aguja del analógico apuntara bajo cero y el digital mostrara un signo negativo con valor numérico. Los niveles de corriente que por lo general se presentan van desde niveles muy bajos hasta miles de amperes. El hogar promedio cuenta con servicio de 100, 150 o 200 A. la capacidad del servicio indica la corriente máxima que puede ser consumida por dicho hogar de la línea de energía. En el otro extremo de la escala se encuentra la electrónica, donde se presentan milésimos e incluso millonésimos de amperes, aquí se utiliza la notación científica para eliminar la necesidad de arrastrar la cadena de ceros asociada con los números muy pequeños o muy grandes. Tera (T)=1012=1, 000, 000 ,000 ,000 Giga (G)=109=1, 000, 000 ,000 Mega (M)=106=1, 000,000 Kilo (k)= 103=1,000 Mili (m) =10-3= 1/1000=0.001 Micro (u)= 10-6= 1/1000000=0.000001 Nano (n)= 10-9= 1/1000000000=0.000000001 Pico (p) =10-12= 1/1000000000000=0.000000000001 Ejemplos: • • • • • • • • • • • •

10000= 104. 0.00001=105 1 Kilovoltio (3Kv)= 3 * 1000 V= 3.000 V 1.5 Megohmios (1.5 MΩ) = 1.5 * 1. 000. 000 Ω= 1. 000. 000 Ω 10 gigawatios (10Gw) = 10 * 109 W= 10. 000. 000. 000 w 7500 Ω= (75000/1000)=7.5 k Ω 500.000V= (500.000/1000.000)= 0.5 Mv 2W= 2* 1000= 2000 Mw. 0.01V= 0.01 * 1 000.000= 10.000 uV 0.000015A = 0. 000015 * 109 = 15.000 nA 100m Ω= 100/1000= 0.1 Ω 10 uA = 10/1000000= 0.000010A

La magnitud de la corriente, afecta el tamaño del alambre a ser empleado en una aplicación particular. Mientras mayor sea la corriente, mayor es el diámetro del alambre a ser empleado. Los niveles de la corriente encontrados en el alambre delgado para un timbre eléctrico o el teléfono (numero 22) son muy pequeños, mientras que los que se encuentran en el alambre mas grueso utilizado en maquinaria pesada y en la distribución de la energía son mucho mas elevados (números 1, 0, 00) la numeración va de 0000 hasta 40, mientras mas alto es el numero mas delgado es el alambre. En general el alambre numero 12 es el tipo utilizado en las tomas de corriente domesticas o similares. Este es capaz de conducir un máximo de 25 A. como una casa puede contar con un servicio de 200 A, se debe considerar mas de una ruta para conducir la corriente necesaria a todas las tomas de corriente de la casa. Como cada conductor posee una corriente nominal máxima, hubo que desarrollar un elemento de circuito para mantener la corriente a un nivel seguro. Los dos dispositivos protectores más comunes son el fusible y el interruptor automático de circuito. El fusible: contiene un eslabón metálico de material más blando que se funde cuando el circuito alcanza un nivel particular. La ruptura resultante en el trayecto de la corriente la reduce a un nivel de 0 A y protege a los individuos, a los aparatos eléctricos, etc. Que estén trabajando cerca o estén conectados a los sistemas. Una vez que se elimina lo que provoco la sobrecarga, se puede reestablecer la el servicio insertando un nuevo fusible. El fusible se utiliza mucho en instrumentos, automóviles y circuitos de alta potencia. Interruptor Automático de Circuito (breque): la ventaja de este dispositivo es que se puede restablecer cuando se dispara debido a una sobrecarga. Si bien un alambre numero 12 domestico puede conducir con seguridad una corriente máxima de 25 A, normalmente se introduce un factor de seguridad con el uso de los interruptores automáticos de circuito que se dispara a 15 o 20 A. la mayoría de estos dispositivos traen su valor nominal claramente marcado. Dentro de una casa hay varias tomas de corriente conectadas a cada interruptor automático de circuito. Mientras mas

aparatos estén conectados a las tomas de corriente, mas elevada será la corriente a través del interruptor. Cuando un dispositivo de estos se dispara debido a que demasiadas unidades están conectadas al circuito, es muy peligroso que que simplemente se reemplace el interruptor automático de circuito (o fusible) con uno de mayor capacidad de corriente, por ejemplo uno de 30 A. El sobrecalentamiento de los conductores puede provocar efectos colaterales peligrosos como el fuego y el humo. Se ha determinado que 6ma (miliamperios) es el nivel máximo al que se deben exponer la mayoría de las personas durante un corto espacio de tiempo sin que sufran heridas serias. Una corriente de más de 11mA puede provocar contracciones musculares involuntarias que pueden impedir que una persona suelte el conductor y que posiblemente entre en estado de choque. Las corrientes intensas de más de 1 segundo de duración pueden hacer que el corazón entre en fibrilación y quizás hasta provoque la muerte en unos cuantos minutos. El código nacional eléctrico de estados unidos (GFCI) requiere que las tomas en los cuartos de baño y en otras zonas sensibles sean de la variedad de interrupción de corriente por falla de tierra estos dispositivos se disparan mas rápido que el interruptor automático de circuito se disparan en un tiempo estimado de 500ms (1/2 s). Este dispositivo es capaz de reaccionar tan rápido como lo hace al detectar la diferencia entre las corrientes de entrada y salida en la toma de corriente. Cuando toda esta trabajando correctamente, las corrientes son iguales. Un trayecto entraño como por ejemplo, a través de una persona establece una diferencia en los dos niveles de corriente y hace que el interruptor se dispare y desconecte la fuente de energía.

Tensión o voltaje (E, U o V): es la fuerza o presión eléctrica capaz de mover los electrones libres a través del circuito haciendo que fluya la corriente. Esta fuerza es suministrada por la fuente de alimentación y su unidad es el voltio. No puede haber un flujo de carga neto a través de un conductor en una u otra dirección sin un voltaje aplicado como el que esta disponible en una batería, toma de corriente domestica.

Así como la presión del vapor del agua o del aire puede medirse con un manómetro, la presión eléctrica o voltaje puede medirse con un instrumento llamado voltímetro. El voltímetro básico es similar al amperímetro, pero las técnicas de medición son muy diferentes. El voltímetro no rompe el circuito sino que se coloca del elemento para el cual se va a determinar la diferencia de potencial. Para la protección general de cualquier medidor utilizado para medir niveles de voltaje desconocidos es mejor comenzar con la escala más alta, para tener una idea del voltaje que se va a medir, y después trabajar hacia abajo hasta que se obtenga la mejor lectura posible. Los voltajes también pueden variar desde un microvolt hasta la escala de los megavolt. En los receptores de radio y de televisión se encuentran niveles de voltaje muy bajos (microvolt, milivolt), mientras que en las plantas generadoras de energía en un área residencial conducen 22,000 V (ca), mientras que las líneas que van del transformador instalado en un poste hacia el interior de la casa conducen 220 V(ca). El voltaje se puede tomar entre + y - , entre + y tierra, o entre – y tierra. El termino tierra simplemente se refiere a un nivel de potencia cero o de tierra. El chasis o gabinete de la mayoría de equipos eléctricos, ya sea una fuente o un instrumento, esta conectado a tierra a través del cable de alimentación. La tercera clavija (casi siempre redonda) de cualquier equipo o aparato eléctrico es la conexión de tierra. Por ello, todas las conexiones en la red que están conectadas directamente al chasis se encuentran a un potencial de tierra. Esto se hace por razones de seguridad. Para evitar la posibilidad de que un alto voltaje encuentre un retorno a tierra a través del técnico. La medición se realiza de la siguiente manera. Ej.: Si se usan las terminales + y de tierra y la salida se ajusta a 10 v, entonces la Terminal + estará a 10 v positivos son respecto a la Terminal de tierra (0 v). Sin embargo, si se utilizan las terminales – y tierra, la Terminal negativa estará a 10 v negativos con respecto a la Terminal de tierra. Se conecta un voltímetro entre los terminales de una fuente de fuerza electromotriz. V se utiliza para las les elevaciones y caídas de voltaje en una red.

El voltio nunca circula por el circuito.

RESISTENCIA (R) Es el grado de oposición que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica. Su unidad de medida es el ohmio y se representa con la letra griega omega. Los conductores eléctricos tienen una resistencia muy baja y los aisladores una resistencia muy alta. Se introducen resistencias a un circuito para controlar la magnitud de la corriente. El voltaje y la corriente, están relacionadas por una tercera cantidad la resistencia. En cualquier sistema eléctrico la presión es el voltaje aplicado, y el resultado es el flujo de la carga o corriente. Mientras mayor es la resistencia, menor es la corriente y viceversa. Las resistencias son medidas en forma directa con un instrumento llamado ohmetro, el cual debe ser conectado en paralelo con la resistencia que se quiere medir teniendo en cuenta que el circuito este desernergizado. Resistores fijos: carbón y alambre. La resistencia de los resistores de carbón, controlada por un elemento de carbón interno cuya longitud, área y composición se puede seleccionar para que de, el nivel de resistencia deseado. En tamaño del resistor esta asociado con un incremento de potencia de watt ya que toda la energía eléctrica suministrada se disipa en formas de calor. Entre más alto el nivel de watt mas grande es el tamaño del resistor. Los conductores metálicos del calor llamados disipadores de calor se emplean a menudo junto con los elementos eléctricos y los electrónicos para extraer el calor del elemento y prevenir daños innecesarios. Los resistores de alambre, emplean un alambre de alta resistencia de un espesor y longitud específicos para crear la resistencia deseada. La separación entre las vueltas de alambre y el área de la superficie utilizada en el interior de los resistores de alambre afecta la capacidad de disipación de la potencia del elemento.

Para algunos resistores pequeños es imposible o impractico imprimir el valor numérico en su envoltura. En su lugar se emplea un sistema de codificación de colores por medio del cual a ciertos colores se les da un valor numérico. Esto en mas común para los resistores de carbón.

Dígitos Negro 0 Marrón 1 Rojo 2 Naranja 3 Amarillo 4 Verde 5 Azul 6 Violeta 7 Gris 8 Blanco 9

Multiplicador Tolerancia Plateado 10-2 Plateado Dorado 10-1 Dorado Negro 100 Marrón 1 Marrón 10 Rojo 102 Naranja 103 Amarillo 104 Verde 105 Azul 106

± 10 % ±5% ±1%

La primera y segunda banda mas cercanas a un extremo determinan el primer y segundo digito, mientras que la tercera determina la potencia de 10 a ser asociada con los primeros dos dígitos, expresado de manera mas sencilla el numero de ceros a colocar después de los dos dígitos, cuarta banda es la tolerancia. El instrumento utilizado para medir los ohmios es el ohmetro, al medir la resistencia de un resistor, no hay porque preocuparse por la polaridad. La punta de prueba roja del medidor puede conectarse a cualquier extremo del resistor, con la punta de prueba negra conectada a la otra Terminal. Sin embargo un extremo del resistor deberá desconectarse siempre del circuito cuando se este midiendo su resistencia, de lo contrario la lectura del medidor puede incluir el efecto de otros resistores en el circuito.

Para explicar la relación que hay entre voltios, amperios y ohmios, se puede decir que los voltios tienden a empujar a los amperios a través del circuito pero este intento encuentra la oposición de los ahmios que tiene el circuito. Ej.: un circuito de dos ohmios tiene el doble de resistencia el uno de un ohmio.

En otras palabras, un aumento del voltaje aumentara los amperios o a mayor voltaje mayor corriente. Sin embargo, un aumento de la resistencia (ohmios) hará disminuir la corriente. LEYES BASICAS DE LOS CIRCUITOS Ley de ohm: esta ley relaciona el voltaje, la resistencia y la corriente de un circuito eléctrico. La intensidad (I) de la corriente eléctrica que circula por un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado (E o V) e inversamente proporcional a la resistencia (R) del mismo. Una resistencia muy baja producirá una corriente muy elevada que puede originar condiciones peligrosas incendios y humo. Corriente eléctrica:

I=E/R I= amperes (A) E= volts(V) R=ohms(Ω) Voltios(volts):

E=I*R Resistencia ohms

R=E/I Ejemplos: 1) en un circuito se tiene como carga una resistencia de 3Ω y la fuente de alimentación es de 6V calcule:

a. El valor de la corriente (I) si el interruptor S esta abierto. b. El valor de I cuando se cierra el circuito.

Datos: E=6V R=3Ω I=? R a) I=0 A porque al estar el interruptor abierto no hay circulación de corriente. b) I= E/R = 6V/3Ω= 2 A. 2) Determine la caída de voltaje a través de un resistor de 2.2kΩ si la corriente es de 8mA. V=IR=(8 * 10-3) (2.2 * 10+3 Ω)=(8)(2.2)* (10-3)( 10+3) V =17.6 * 100 V= 17.6 V 3) determine la resistencia interna de un reloj despertador que consume 20 mA a 120 V. R=V/I = 120V/20 * 10-3A =6 * 103Ω =6kΩ Las tres unidades fundamentales eléctricas de medida se escogieron de manera que si se aplica una fuerza electromotriz de un voltio a un circuito que tenga una resistencia de un ohmio, circulara un amperio de corriente. Laboratorio •

si conectamos dos pilas de un voltio cada una en serie (+ y -, + y -), se duplicara el voltaje y el voltímetro indicar dos voltios de presión eléctrica. El amperímetro registrara 2a de corriente eléctrica. Si se aumenta el voltaje aplicado a un circuito y la resistencia del circuito permanece constante, la corriente aumentara en igual proporción en que se aumento el voltaje. Esto es siempre cierto.

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Si a un circuito del punto anterior conectamos dos lámparas, se duplica la resistencia eléctrica. Si volvemos a medir con el voltímetro, este nos indicara que aun se están aplicando al circuito dos voltios de presión eléctrica, pero el amperímetro indica que la corriente del circuito ha disminuido a un amperio. las lámparas están conectadas en serie de manera que la corriente debe circular por ambas lámparas en sucesión, se opone a la corriente la resistencia presentada en ambas lámparas. Como cada lámpara ofrece una resistencia de un ohmio, la resistencia total del circuito es de dos ohmios.

Aumentando la resistencia de un circuito se produce la correspondiente disminución en la cantidad de corriente(A) que circulan por el circuito habiéndole aplicado un voltaje dado. Esta relación es siempre cierta. Cada lámpara alumbrara con mucha menos brillantez de la que pudo tener si solamente una lámpara se hubiera conectado al circuito. Se puede conectar dos pilas mas para así tener una fuerza electromotriz a cuatro voltios, para que la corriente vuelva a subir a dos Amp y la lámpara alumbren con la misma brillantes.

POTENCIA (P) Es la rapidez con que la corriente eléctrica realiza un trabajo eléctrico en un segundo. Es una medida de la velocidad de la conversión de energía de dicho sistema. La unidad de medida es el watt o Vatio (W). Ej.: un motor convierte energía eléctrica en energía mecánica a una velocidad determinada por la carga aplicada y el caballaje del motor. Para cualquier fuente de energía eléctrica, como una batería o un generador, la potencia entregada queda determinada por el producto de su voltaje Terminal y el consumo de corriente de la fuente.

P= E * I La unidad de potencia es el watt (W), el cual equivale a una velocidad de conversión de energía de 1 J/s. Todo aparato eléctrico domestico, tiene una potencia nominal en W. LEY DE WATT Permite determinar la potencia de un circuito. La potencia (P) disipada en una resistencia es directamente proporcional a la tensión aplicada y a la cantidad de corriente que circula en el circuito. Potencia=Tensión * Intensidad

P= E * I

P=potencia en vatios (W) E=tensión o voltaje en voltios (V) I= intensidad o corriente eléctrica (A). Ej.: un circuito se alimenta de 120 V y por su resistencia circulan 5A. Calcular el valor de la potencia disipada en la resistencia. E= 120V, I=5A, P=? P=E *I =

120V * 5 A = 600W

EJ: determine el consumo de corriente de una televisión de 180W cuando se conecta a un toma de corriente de 120V. P= V* I

I= P/V = 180W/120V=1.5A

Combinación de las leyes de Ohm y watt: esta combinación permite calcular la potencia, la resistencia, la corriente y el voltaje de cualquier circuito. E=I*R Entonces P=E * I

Reemplazando E tenemos p= I * R * I P=I2 * R I= E / R P=E*I Reemplazando I, tenemos P=E *

E/R

P= E2 / R

EJ: Determine la resistencia de un tostador de 1200W que consume 10A. P=I2 * R

R=P/I2= 1200W/ (10A) 2 = 1200Ω/100=12Ω

La potencia se mide con un dispositivo llamado wattmetro. Para el consumidor, el recibo mensual de la luz es una indicación de la energía eléctrica consumida y no de la potencia que estuvo disponible para usarse. Mientras mas tiempo se use un dispositivo convertidor de energía de una potencia nominal particular, mayor será la energía total convertida. La unidad de medición es el wattsegundo (wS). Esta cantidad por lo general es demasiado pequeña para la mayoría de las mediciones prácticas de consumo de energía, y por lo tanto normalmente se utiliza el watt-hora y el kilowatt-hora (Kwh.). Los medidores que se encuentran en los edificios residenciales e industriales se llaman medidor de kilowatthora. Son cuatro medidores (parecidos a relojes), se combinan para indicar el total de kilowatthora de energía utilizada en un mes y se les da la siguiente denominación (103 102 101 100). Kilowatthora=PT/1000. Donde P= watts y

t=horas.

Ej.: determine el costo por el consumo de electricidad de los siguientes aparatos durante el tiempo indicado, si el costo promedio es de 9 pesos kWh. a. plancha de 1200W durante 1h. b. televisión de color de 160W durante 3 h y 30 minutos. c. Seis focos de 60W durante 7 h.

Kwh= ((1200W)*(2h) + (160W)*(3.5h) + (6)*(60W)*(7h))/1000 Kwh= (2400WH + 560Wh + 2520Wh)/1000 Kwh=5.48 Kwh 5.48Kwh * (9 pesos/Kwh.)= 49.32 pesos.

Ejercicios propuestos: Complete los espacios en blanco • • • • • • • • •

0.5 Kv = ?V =500 3.6 M Ω = ? Ω =36.0000000 100Gw = ?W =100.000.000.0000 100 A= ?ka = 150000V= ?Mv 1000 mW= ?W 0.001 Ω= ?m Ω 0.0015ª= ?uA 0.0000003 w= ?mW

•

en un circuito se tienen una resistencia de 150Ω y una corriente de 0.14 A ¿cual será el voltaje de la fuente de alimentación? Un circuito eléctrico se conecta a una pila de 1,5v. si la corriente es de 0.01 A ¿Cuál es el valor de la resistencia? E= 110V

• •

R= 1000Ω

I=? • •

R= 10Ω I= 2.5 A E=?

CLASES DE CIRCUITO Los circuitos electricos y electronicos pueden estar formados or dos o mas resistencia conectadas en serie, en paralelo o en configuración mixta.

Corto Circuito: si tenemos una pila conectada a una lámpara por medio de un cable de cobre desudo, al colocar la hoja metálica de un destornillador sobre los alambres desnudos se forma un corto o corto corcuito. Como la corriente siempre sigue la ruta más corta y de menor resistencia, en nuestro caso la corriente pasa por el destornillador en vez de pasar por el filamento de la lámpara, que le ofrece mayor resistencia. La corriente circula más fácil por un circuito de baja resistencia, que por otro de mayor resistencia. Circuito Abierto: es cuando no hay un circuito continuo por el cual pueda circular la corriente. Tomando el ejemplo del enunciado anterior y quitamos un alambre a la conexión de la lámpara el circuito esta abierto no hay flujo continuo de la corriente o sea la lámpara no enciende.

Circuito cerrado: cuando el circuito no tiene interrupciones al aplicar f.e.m la corriente circulara por el, como lo hace en el circuito de la lámpara, en estas condiciones se dice que el circuito esta cerrado o sea hay circulación continua de la corriente y si interrumpimos la corriente se dice que el circuito esta abierto. Circuito Serie: se forma cuando se conectan dos o más resistencias una a continuación de la otra, de modo que exista un solo camino para la circulación de la misma corriente por todas las partes que integran el circuito en serie. Si una de las resistencias se daña, el circuto se abrira y cesara de circular la corriente por todas las demas partes del circuito.

Propiedades del circuito en serie: •

La intensidad o corriente (I): es siempre la misma en cada elemento del circuito. It= I1 = I2 = I3 = . . .+ In .

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Resistencia total o Equivalente (Rt o Req): es igual a la suma de todas las resistencias individuales del circuito. Rt=R1 + R2 + R3 + . . .+ Rn .

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Potencia Total(P): es igual a la suma de todas las potencias individuales. Pt= P1 + P2 + P3 + . . .+ Pn .

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Voltaje o tension(E): el voltaje suministrado por la fuente es igual a la suma de los voltajes individuales.

Et= E1 + E2 + E3 + . . .+ En .