GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1

Curso: Métodos y técnicas de uso

tecnológico

Unidad 2:

Electricidad y Electronica

Actividad 1

Electricidad y Electrónica

Adrián Ramírez Morales

Licenciatura: Ingeniería en gestión industrial

Prof. Ing. Eutiquio Canales Ruiz

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Introducción

En muchas ocasiones las personas pueden confundir estos términos ya que están muy relacionados.

Como podremos ver a continuación, aun de estar relacionados, tienen unas diferencias importantes,

para esto, vamos a resolver esta duda de una manera sencilla.

Para conocer las diferencias, primero hay que conocer cada término por separado, por ello, vamos a

mostrar sus significados, la electricidad es la propiedad fundamental de la materia que se manifiesta

por la atracción o repulsión entre sus partes, originada por la existencia de electrones con carga

negativa, o protones con carga positiva.

Por otro lado, la electrónica es el estudio y aplicación del comportamiento de los electrones en

diversos medios, como el vacío, los gases y los semiconductores, sometidos a la acción de campos

eléctricos y magnéticos.

Diferencia entre electricidad y electrónica

La electricidad es el fenómeno físico que se crea al conectar un elemento, como una resistencia,

condensador, bombilla, etc. a una batería o fuente de alimentación que es lo que genera esa fuerza

de atracción entre sus partes, también aparece de forma natural en las tormentas eléctricas, esas

descargas eléctricas naturales se denominan rayos.

Como se puede vislumbrar, la electrónica trabaja con electricidad, pero no todos los circuitos

eléctricos sobrellevan a que exista electrónica, por ejemplo, un circuito que solo lleve elementos

pasivos como las resistencias, condensadores y bobinas, no es un circuito electrónico, para que sea

electrónico tiene que llevar elementos activos como un transistor, diodos, circuitos integrados, etc.

La diferencia entre elementos pasivos y activos es que los pasivos no realizan un control del circuito,

sino que suelen ser los receptores, estos almacenan o disipan energía, en cambio los activos, sí que

hacen un control del flujo de electrones.

Estos elementos activos están compuestos por semiconductores, que hacen posible ese control en

el flujo de electrones del circuito (electricidad). Los semiconductores son elementos que se

comportan como conductores o aislantes según un campo magnético, eléctrico, presión, etc. De esta

manera, si se controla la variable adecuada, se puede dirigir cuándo actúa como aislante y cuándo

como conductor. También, gracias a estos elementos, se pueden ampliar señales, que es otra función

bastante común.

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Los elementos activos son la base de toda la tecnología que tenemos hoy en día como puede ser un

móvil, un ordenador, etc. Con estos elementos se puede procesar la información gracias a que los

transistores o diodos (por ejemplo) pueden comportarse como interruptores. De esta manera se

puede hacer un procesamiento digital de la señal que es con lo que trabajan todos los aparatos

mencionados anteriormente.

Como conclusión, se podría decir de la electricidad es solo el fenómeno físico y la electrónica es el

estudio con el cuál se controla este fenómeno físico mediante elementos activos, con el fin de crear

nuevos aparatos.

Partes que componen un circuito eléctrico.

Generador:

Producen y mantienen la corriente eléctrica. Hay 2 tipos de corrientes corriente continua y alterna

Pilas y Baterías: son generadores de corriente continua (c.c.)

Alternadores: son generadores de corriente alterna (c.a.)

Conductores:

Es por donde se mueve la corriente eléctrica de un elemento a otro del circuito, son de cobre o

aluminio, materiales buenos conductores de la electricidad o lo que es lo mismo, ofrecen muy poca

resistencia a que pase la corriente por ellos.

Receptores:

Son los elementos que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía, por ejemplo las

bombillas transforma la energía eléctrica en luz, los radiadores en calor, los motores en movimiento,

etc.

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Elementos de mando o control:

Permiten dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica. Tenemos interruptores, pulsadores,

conmutadores, etc.

Elementos de protección:

Protegen los circuitos y a las personas cuando hay peligro o la corriente es muy elevada, con riesgo

de quemar los elementos del circuito, tenemos fusibles, magneto térmicos, diferenciales, termos

magnéticos, etc.

Estos son los símbolos de los elementos más comunes que se usan en los circuitos eléctricos.

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Como se mide el Voltaje eléctrico y cuáles son sus unidades de

medida

Amperios:

La unidad básica en electricidad es el Amperio (A), que expresa la cantidad de corriente eléctrica (I)

que circula por un conductor. Por ejemplo, por un conductor eléctrico de sección 1,5 mm2 pueden

circular hasta 11 Amperios sin riesgo de calentamiento excesivo.

Voltios:

La magnitud que define la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos es la tensión (U), cuya

unidad de medida es el Voltio (V). En instalaciones de baja tensión la tensión es 230 o 400 Voltios,

pero en alta tensión encontramos tensiones de más de 10.000 Voltios. En España, las líneas de más

alta tensión de la red eléctrica nacional transportan la electricidad hasta tensiones de 400.000 Voltios.

Vatios o Watts:

La potencia eléctrica (P) se mide en Vatios (W), y resulta matemáticamente del producto de la tensión

(U) y la intensidad (I). Por ejemplo, en una instalación doméstica donde se encuentre instalado un

ICP limitador de 20 A, la potencia contratada será:

P = U x I = 230 Voltios x 20 Amperios = 4.600 Vatios = 4,6 Kilovatios

Hertzios:

Otra magnitud de interés en electricidad es la frecuencia (f), cuya unidad de medida es el Hertzio

(Hz). Indica el número de ciclos por segundo que se repite la onda de corriente alterna, el sistema

de transmisión de electricidad más habitual, aunque en el origen de la electricidad hacia 1870 se

comenzó a transportar la electricidad en corriente continua, la dificultad para enviarla a grandes

distancias motivó el paso a la utilización de la corriente alterna, en Europa la frecuencia de la red

eléctrica es 50 Hz, lo que significa que los motores y otros aparatos eléctricos deben estar diseñados

para funcionar a esa frecuencia, sin embargo, en Estados Unidos, México y otros países la frecuencia

es 60 Hz, y por tanto algunos dispositivos eléctricos europeos no funcionarán allí adecuadamente.

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Como se mide el voltaje:

El voltaje es la diferencia del potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito eléctrico o electrónico,

expresado en voltios, mide la energía potencial de un campo eléctrico para causar una corriente

eléctrica en un conductor eléctrico.

La mayoría de los dispositivos de medición pueden medir o leer voltaje. Dos mediciones de voltaje

comunes, son la corriente directa (CD) y la corriente alterna (CA).

Aunque las mediciones de voltaje son las más sencillas de los diferentes tipos de mediciones

analógicas, presentan retos únicos debido a las consideraciones que deben hacerse.

Aunque muchos sensores producen voltajes de CD medibles con un dispositivo de adquisición de

datos, la preocupación principal en este documento consiste en examinar mediciones generales de

CD que no involucran la configuración de un sensor como intermediario.

Fundamentos para Medir el Voltaje

Para comprender cómo medir el voltaje, resulta esencial entender los fundamentos acerca de cómo

realizar una medición, esencialmente el voltaje, es la diferencia del potencial eléctrico entre dos

puntos de interés en un circuito eléctrico, sin embargo, un punto común de confusión es cómo

determinar el punto de referencia para la medición, el punto de referencia para la medición es el nivel

de voltaje a la cual la medición es referenciada.

Métodos para el Punto de Referencia

Esencialmente existen dos métodos para medir voltajes: referencia a tierra y diferencial.

Medición de Voltaje por Medio de Referencia a Tierra

Un método consiste en medir el voltaje con respecto a un punto común, o a “tierra”. Con frecuencia,

esta “tierra” es estable o no cambia y se encuentra comúnmente cercano a los 0 V. Históricamente,

el término tierra originado de la aplicación usual de asegurar el potencial del voltaje es en 0 V al

conectar la señal directamente a la tierra.

Podemos utilizar conexiones de entrada referenciadas a tierra para cualquier canal que cumpla con

las siguientes condiciones:

• La señal de entrada es de alto nivel (mayor a 1 V)

• Las tapas que conectan a la señal con el dispositivo son menores a 10 ft (3 m)

• La señal de entrada puede compartir un punto de referencia común con otras señales

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 La referencia a tierra es provisto ya sea por el dispositivo que toma la medición o bien, por la señal

externa medida, cuando la tierra es proporcionada por el dispositivo, la configuración se denomina

modo de salida sencilla referenciada a tierra (RSE), y cuando la tierra es proporcionada por la señal,

la configuración se llama modo de salida sencilla no referenciada (NRSE).

Medición de la corriente eléctrica y sus unidades

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Amper:

El Sistema Internacional comprende tres tipos de unidades: básicas, derivadas y suplementarias.

Dentro de las unidades básicas se encuentra el ampere (A), para designar la Intensidad de corriente

eléctrica.

ampere El ampere (A) es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dos

conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a

una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2·10-7 newton por

metro de longitud.

La intensidad de corriente es la carga eléctrica que atraviesa una sección del conductor por

segundo.

La intensidad viene dada por la siguiente fórmula:

I = Q / t

Donde:

I: Intensidad expresada en Amperios (A).

Q: Carga eléctrica expresada en Culombios (C).

t: Tiempo expresado en segundos (s).

Con esta definición, podemos decir que una corriente eléctrica tiene una intensidad de 1 amperio

cuando por una sección del conductor pasa una carga de 1 colombio en 1 segundo.

La intensidad de una corriente eléctrica se mide con el galvanómetro, para una correcta medición,

se debe colocar el galvanómetro en serie con el conductor eléctrico cuya intensidad se desea

medir. La unidad de medida de la intensidad es el amperio A en el Sistema Internacional de

unidades, si el galvanómetro esta calibrado en amperios se llama amperímetro.

No debe confundirse los amperios con los amperios-hora. El amperio-hora es una unidad que mide

la cantidad de carga eléctrica que fluye a través de un dispositivo de almacenamiento en el caso de

que ésta suministre una corriente de 1 amperio durante 1 hora. Un amperio-hora equivale a 3600

culombios.

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Imaginemos dos extremos de un mismo conductor, cada extremos está sometido a un campo

eléctrico distinto, los campos eléctricos tienen un potencial eléctrico distinto, debido a esta

diferencia de potencial, los electrones presentes en el conductor experimentan fuerzas de atracción

y repulsión, estas fuerzas eléctricas provocan que los electrones libres se muevan.

El movimiento de estas cargas eléctricas se realiza con cierta velocidad. Consideramos una sección

cualquiera situada en un punto entre los dos extremos, por esta sección pasará un cierto número de

electrones por segundo, por lo que es lo mismo: una cierta cantidad de electricidad por segundo.

Esa cantidad de electricidad por segundo se denomina intensidad de la corriente eléctrica

expresada en amperios.

En un circuito eléctrico pueden existen dos tipos de corriente eléctrica:

La corriente contínua (CC).

La corriente alterna (CA).

La corriente y el voltaje son dos aspectos diferentes pero relacionados de la energía eléctrica. El

voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, mientras que la corriente es el flujo

de cargas eléctricas (o la cantidad de carga eléctrica) a través de un material conductor.

LEY DE OHM

Junto con la resistencia, forman la ley de Ohm que relaciona las tres variables juntas.

La Ley de Ohm establece que el voltaje entre dos puntos de un elemento es equivalente a la

resistencia del elemento multiplicada por la corriente que fluye a través de él.

Ley de Ohm

V: diferencia de potencial. Voltios (V).

R: resitencia. Ohmios (Ω).

I: intensidad de corriente. Amperios (A).

Según la ley de Ohm, cuanto mayor sea el voltaje entre los extremos del conductor, mayor será la

corriente que fluye a través del circuito resistivo, el voltaje es directamente proporcional a la

magnitud de la corriente, cuanto mayor es la resistencia en el circuito, mayor es la resistencia en el

circuito, es decir, la corriente eléctrica es inversamente proporcional a la magnitud de la resistencia.

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Densidad de corriente:

Con la densidad de corriente podemos expresar la corriente media por unidad de área de un

conductor. La densidad de corriente se designa por el símbolo J. En la definición de densidad de

corriente se supone que la corriente circula uniformemente por la sección transversal del conductor.

J=I/S

J se mide en unidades del Sistema Internacional en A/m2 (amperios por metro cuadrado). Sin

embargo, dadas las dimensiones de los conductores es frecuente expresarlo en A/mm2.

Evidentemente, al tratarse de la sección de un conductor, es más manejable realizar la medición en

milímetros cuadrados.

La densidad de corriente es un valor importante a la hora de calcular la sección de un conductor

por el cual tiene que circular una determinada corriente eléctrica.

Impedancia:

La impedancia es la magnitud que determina la correspondencia entre la tensión y la intensidad de

la corriente eléctrica, expresa la relación entre la tensión y la intensidad para una corriente, en un

tiempo determinado, su módulo (llamado, a veces, impropiamente impedancia) establece la relación

entre los valores máximos o los valores eficaces tensión y corriente.

En el sistema internacional de medidas, la unidad de medida de la impedancia es el Ohm.

La impedancia es una de las características más importantes de un cable, así como para todos los

elementos de la red, que indica la resistencia a la corriente alterna entre hilos que ofrece el cable a

las distintas frecuencias.

Unidades SI derivadas coherentes con nombres y símbolos especiales.

Magnitud Nombre Símbolo Expresión en otras

unidades SI

Expresión en unidades SI

básicas

Ángulo plano Radián rad 1 m/m= 1

Ángulo sólido Estereorradián sr 1 m2/m2= 1

Frecuencia Hercio Hz s-1

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Fuerza Newton N m·kg·s-2

Presión, tensión Pascal Pa N·/m2 m-1·kg·s-2

Energía, trabajo,

cantidad de calor Julio J N·m m2·kg·s-2

Potencia, flujo energético Vatio W J·/s m2·kg·s-3

Carga eléctrica, cantidad

de electricidad Culombio C - s·A

Diferencia de potencial

eléctrico, fuerza

electromotriz

Voltio V W/A m2·kg·s-3·A-1

Resistencia eléctrica Ohmio W V/A m2·kg·s-3·A-2

Conductancia eléctrica Siemens S A/V m2·kg·s-3·A-2

Capacidad eléctrica Faradio F C/V m-2·kg-1·s4·A2

Flujo magnético Weber Wb V·s m2·kg·s-2·A-1

Densidad de flujo

magnético Tesla T Wb/m2 kg·s-2·A-1

Inductancia Henrio H Wb/A m2·kg s-2·A-2

Temperatura Celsius Grado Celsius ºC - K

Flujo luminoso Lumen lm cd·sr cd

Iluminancia Lux lx lm/m2 m-2cd

Actividad de un radio

nucleído Becquerel Bq - s-1

Dosis absorbida, energía

másica (comunicada),

kerma

Gray Gy J/kg m2·s-2

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Dosis equivalente, dosis

equivalente ambiental,

dosis equivalente

direccional, dosis

equivalente individual

Sievert Sy J/kg m2·s-2

Actividad catalítica Katal kat - s-1·m

Partes que forman un circuito electrónico

Todo circuito electrónico está formado por unos componentes básicos:

Resistencias

Potenciómetros

LDR

Termistores

Diodos y diodos LED

Condensadores

Transistores

Circuitos impresos e integrados

En electrónica se trabaja con resistencias mucho más pequeñas que, al oponerse al paso de la

corriente, limitan el valor de la intensidad que pasa por el circuito.

Las resistencias.

Tanto en electricidad como en electrónica, se pueden representar de dos formas, ambas igualmente

válidas:

El valor de la resistencia se mide en ohmios (Ω).

Cuantos más ohmios, más se opone la resistencia al paso de la corriente y más baja es esta última.

Como en electrónica se trabaja a veces con resistencias muy altas, pueden emplearse múltiplos kΩ,

que equivale a mil ohmios.

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Potenciómetros

Los potenciómetros o reóstatos son resistencias de valor variable; algunos potenciómetros

tienen una palanca para que podamos modificar su valor girándola, en otros su valor se

modifica haciendo girar la pieza de dentro con un destornillador.

Aquí tienes un potenciómetro con palanca y otro sin palanca. Siempre tienen tres terminales.

El símbolo del potenciómetro es el de la resistencia, pero añadiendo una flecha que indica que

su valor es variable. Como se trata de una resistencia, su valor se medirá en W o en kW.

Fotorresistencias o LDR

LDR son las siglas en inglés de Light Dependant Resistor (resistencia que varía con la luz). En

español el nombre más correcto de estos componentes es fotorresistencias o foto resistores,

pero el nombre más común es LDR.

Son resistencias variables como los potenciómetros, pero tienen la propiedad de que su valor

varía en función de la luz que reciben.

Cuando no reciben luz, tienen una gran resistencia; en cambio si reciben mucha luz su

resistencia baja y dejan pasar la corriente.

Su símbolo es el de la resistencia, pero con unas flechas que representan la luz que incide

sobre ellas. Su valor se medirá igualmente en Ω ó kΩ, como cualquier resistencia.

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Termistores

Los Termistores son resistencias de valor variable. En esta ocasión, varían con la temperatura.

Existen dos tipos:

Los NTC (Negative Temperature Coefficient), cuya resistencia disminuye con la

temperatura.

Los PTC(Positive Temperature Coefficient), cuya resistencia aumenta con la temperatura.

A simple vista no se puede distinguir los NTC de los PTC. Estos son los símbolos de los

termistores.

A veces se escribe en ellos +T o -T. +T querría decir que se trata de un PTC y -T que se trata de un

NTC. Naturalmente, su valor se mide en Ω o kΩ.

Diodos

Simbología y Polarización

Los diodos son componentes semiconductores que dejan pasar la corriente en un sentido y

la bloquean en el otro sentido.

En la siguiente imagen vemos dos diodos:

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Y se representan mediante este símbolo:

La flecha es el polo positivo del diodo y la barra el polo negativo.

LED

Los diodos que estamos más acostumbrados a ver son los LED.

Los LED emiten luz cuando se encuentran en polarización directa; una

de sus funciones más típicas es avisar de que un aparato electrónico

está encendido: las lucecitas de colores de los televisores, ordenadores,

DVDs, etc., son diodos LED.

La pata larga de los LED es el polo positivo. Su símbolo es igual al del diodo, pero se le

añaden las flechas que representan la luz que emiten:

En el circuito de la izquierda el LED está en polarización directa, pasa corriente por el

circuito, el LED brilla y el motor gira (lo notas por la flecha que indica movimiento).

En el circuito de la derecha el LED está en polarización inversa: no pasa corriente por el

circuito, el LED está apagado y el motor no se mueve.

Condensadores:

Definición. Capacidad. Tipos

Formado por dos placas conductoras o armaduras y un aislante entre ellas son componentes

capaces de acumular carga eléctrica que luego pueden liberar cuando nos interese; es decir,

pueden funcionar como pilas durante un tiempo limitado.

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Existen dos tipos de condensadores:

Cerámicos Electrolíticos

Los electrolíticos son más grandes y presentan polaridad; es decir, tienen un polo positivo y

uno negativo y hay que tener cuidado de conectarlos en polarización directa. Se representan

de esta forma:

El primer símbolo representa un condensador cerámico, sin polaridad. El símbolo de la

derecha es el condensador electrolítico en el programa croc clip.

Transistores:

Transistores Bipolares. PNP y NPN

Los transistores son semiconductores que constan de 3 terminales: emisor, colector y base.

Aquí tienes imágenes de transistores.

En una de ellas, puedes ver a qué patilla corresponde cada terminal. Hay diferentes tipos de

transistores, pero en este curso sólo estudiaremos los bipolares. Dentro de ellos, según como

sea la conexión de sus componentes, hay dos tipos, los NPN y los PNP. Se simbolizan de la

siguiente manera:

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Circuitos impresos e integrados:

Circuitos Integrados

Los circuitos integrados o chips son dispositivos que contienen una gran cantidad de

componentes electrónicos (diodos, transistores, resistencias, etc.) de muy pequeño tamaño y

conectados entre sí. De esta forma se ahorra espacio y se reduce la posibilidad de error en

las conexiones.

Los circuitos integrados más populares, aparte de los microprocesadores de los ordenadores,

son los llamados 555, que se usan como temporizadores para regular luces intermitentes, etc.

Cada circuito integrado tiene su simbología. Por lo general se representan mediante una

simple caja con el número de terminales que tengan; dentro de la caja se escribe alguna

indicación sobre el tipo de circuito del que se trata.

Circuitos Impresos

Todos los componentes electrónicos (diodos, condensadores, resistencias, transistores, circuitos

integrados, etc.) anteriormente vistos se sueldan sobre una placa de material conductor,

configurando así lo que se conoce por circuito impreso.

Si se abre cualquier aparato

electrónico (un ordenador, un

DVD, etc.) lo que se verá será

un montón de circuitos

impresos, de placas con

componentes electrónicos.

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 En la primer imagen se ven bastante bien algunos diodos y condensadores cerámicos, muchas

resistencias con su código de colores, zócalos para los circuitos integrados (son las cajitas negras

con patas metálicas arriba y abajo) y condensadores electrolíticos de distinto tamaño (son los

cilindros blancos de borde oscuro).

La imagen de abajo representa las pistas y los puntos de conexión de una placa de circuito

impreso.

Ley de Ohm:

La ley de Ohm se usa para determinar la relación entre tensión, corriente y resistencia en un circuito

eléctrico.

Para los estudiantes de electrónica, la ley de Ohm (E = IR) es tan fundamental como lo es la

ecuación de la relatividad de Einstein (E = mc²) para los físicos.

E = I x R

Cuando se enuncia en forma explícita, significa que tensión = corriente x resistencia, o voltios =

amperios x ohmios, o V = A x Ω.

La ley de Ohm recibió su nombre en honor al físico alemán Georg Ohm (1789-1854) y aborda las

cantidades clave en funcionamiento en los circuitos:

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Cantidad Símbolo de ley de

Ohm

Unidad de medida

(abreviatura) Rol en los circuitos En caso de que se esté preguntando:

Tensión E Voltio (V) Presión que desencadena el flujo del

electrones E = fuerza electromotriz (término de la antigua escuela)

Corriente I Amperio (A) Caudal de electrones I = intensidad

Resistencia R Ohmio (Ω) Inhibidor de flujo Ω = Letra griega omega

Si se conocen dos de estos valores, los técnicos pueden reconfigurar la ley de Ohm para calcular el

tercero. Simplemente, se debe modificar la pirámide de la siguiente manera:

La ley de Ohm es un elemento fundamental para la explicación de ciertos fenómenos relacionados

con la electricidad. Este hecho fue descubierto en el año de 1827 por George Simon Ohm, observó

la relación entre el voltaje aplicado V, la Intensidad I y la resistencia R, donde se expresa con la famosa

Ley de Ohm, que es la ecuación fundamental de toda la ciencia de la electricidad, esta ley ha revestido

extraordinaria importancia en los cálculos eléctricos. En su formulación más sencilla, esta ley afirma

que la intensidad de la corriente (I) que circula por un conductor eléctrico es directamente

proporcional a la diferencia de potencial (V) y, paralelamente, inversamente proporcional a la

resistencia (R).

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Como podemos saber, el voltaje y la resistencia afectan la intensidad de corriente en un circuito, y

que el voltaje cae a través de una resistencia. Las relaciones básicas de la intensidad de la corriente,

voltaje y resistencia son las siguientes mencionadas:

1. La intensidad de corriente de un circuito aumenta cuando se aumenta el voltaje sin variar la

resistencia.

2. La intensidad de corriente de un circuito disminuye cuando se aumenta la resistencia sin

variar el voltaje

Ley de Watt:

La ley de Watt hace referencia a la potencia eléctrica de un componente electrónico o un aparato

y se define como la potencia consumida por la carga es directamente proporcional al voltaje

suministrado y a la corriente que circula por este. La unidad de la potencia es el Watt. El símbolo

para representar la potencia es “P”.

Para encontrar la potencia eléctrica (P) podemos emplear las siguientes formulas:

Conociendo el voltaje y corriente:

P = V x I

Conociendo la resistencia eléctrica y corriente:

La Ley de Watt hace referencia a la potencia eléctrica de un componente electrónico o un aparato y se define como la potencia consumida por la carga es directamente proporcional al voltaje suministrado y a la corriente que circula por este. La unidad de la potencia es el Watt. El símbolo para representar la potencia es “P”.

Para encontrar la potencia eléctrica (P) podemos emplear las siguientes formulas:

Conociendo el voltaje y corriente:

P = V x I

Conociendo la resistencia eléctrica y corriente:

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 P = R x I/2

Conociendo el voltaje y la resistencia eléctrica:

P = V2 x R

En las anteriores fórmulas únicamente se sustituyeron las incógnitas correspondientes empleando la fórmula de la ley de Ohm.

Conociendo el voltaje y la resistencia eléctrica:

P = V 2 R

En las anteriores fórmulas únicamente se sustituyeron las incógnitas correspondientes empleando la

fórmula de la ley de Ohm.

Si la potencia eléctrica es positiva (+P) quiere decir que el componente electrónico está consumiendo

energía. Si la potencia eléctrica es negativa (-P) quiere decir que el componente electrónico produce

o genera energía (Baterías, generadores…).

En la industria se expresa la potencia eléctrica mediante hp (E) que corresponde a caballos de fuerza

eléctrico (Electrical horsepower). La equivalencia de esta unidad con el watt es:

1 hp = 745.699 871 582 270 22 W

El triángulo de la ley de watt permite obtener las ecuaciones dependiendo de la variable a

encontrar, es una forma visual y fácil de interpretar. Marcando la variable a obtener en el triángulo de

la ley de Watt es posible visualizar la fórmula resultante.

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Para encontrar la potencia, (P):

PIV

P = I x V

Para encontrar la corriente, (I):

PIV

I = PV

Para encontrar el voltaje, (V):

PIV

V = PI

Fuente de corriente directa y sus características:

Fuentes de corriente directa, también son llamadas fuentes de alimentación, son un dispositivo que

convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas,

que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (ordenador, televisor,

impresora, router, etc.).

Las fuentes de alimentación, para dispositivos electrónicos, pueden clasificarse básicamente como

fuentes de alimentaciones lineales y conmutadas. Las lineales tienen un diseño relativamente simple,

que puede llegar a ser más complejo cuanto mayor es la corriente que deben suministrar, sin embargo

su regulación de tensión es poco eficiente.

Una fuente conmutada, de la misma potencia que una lineal, será más pequeña y normalmente más

eficiente pero será más compleja y por tanto más susceptible a averías.

Fuentes de alimentación colineales:

Las fuentes lineales siguen el esquema: transformador, rectificador, filtro, regulación y salida. En

primer lugar el transformador adapta los niveles de tensión y proporciona aislamiento galvánico. El

circuito que convierte la corriente alterna en continua se llama rectificador, después suelen llevar un

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 circuito que disminuye el rizado como un filtro de condensador. La regulación, o estabilización de la

tensión a un valor establecido, se consigue con un componente denominado regulador de tensión.

La salida puede ser simplemente un condensador. Esta corriente abarca toda la energía del circuito,

esta fuente de alimentación deben tenerse en cuenta unos puntos concretos a la hora de decidir las

características del transformador.

Fuentes de alimentación conmutadas:

Una fuente conmutada es un dispositivo electrónico que transforma energía eléctrica mediante

transistores en conmutación. Mientras que un regulador de tensión utiliza transistores polarizados en

su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmutándolos

activamente a altas frecuencias (20-100 Kilociclos típicamente) entre corte (abiertos) y saturación

(cerrados). La forma de onda cuadrada resultante es aplicada a transformadores con núcleo de ferrita

(Los núcleos de hierro no son adecuados para estas altas frecuencias) para obtener uno o varios

voltajes de salida de corriente alterna (CA) que luego son rectificados con diodos rápidos) y filtrados

inductores y condensadores para obtener los voltajes de salida de corriente continua (CC). Las

ventajas de este método incluyen menor tamaño y peso del núcleo, mayor eficiencia y por lo tanto

menor calentamiento.

Las desventajas comparándolas con fuentes lineales es que son más complejas y generan ruido

eléctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente minimizado para no causar interferencias

a equipos próximos a estas fuentes. Las fuentes conmutadas tienen por esquema: rectificador,

conmutador, transformador, otro rectificador y salida. La regulación se obtiene con el conmutador,

normalmente un circuito PWM Pulse Width Modulation que cambia el ciclo de trabajo. Aquí las

funciones del transformador son las mismas que para fuentes lineales pero su posición es diferente.

El segundo rectificador convierte la señal alterna pulsante que llega del transformador en un valor

continuo. La salida puede ser también un filtro de condensador o uno del tipo LC. Las ventajas de

las fuentes lineales son una mejor regulación, velocidad y mejores características EMC. Por otra parte

las conmutadas obtienen un mejor rendimiento, menor coste y tamaño.

Fuentes de alimentación especiales:

Entre las fuentes de alimentación alternas, tenemos aquellas en donde la potencia que se entrega a

la carga está siendo controlada por transistores, los cuales son controlados en fase para poder

entregar la potencia requerida a la carga. Otro tipo de alimentación de fuentes alternas, catalogadas

como especiales son aquellas en donde la frecuencia es variada, manteniendo la amplitud de la

tensión logrando un efecto de fuente variable en casos como motores y transformadores de tensión.

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Fuentes de corriente alterna y sus características:

La corriente alterna es un tipo de corriente eléctrica en donde la dirección del flujo de los electrones

va y viene ya sea por medio de intervalos regulares o en ciclos. Este es el tipo de corriente que

normalmente viaja por las líneas eléctricas y es la electricidad que encontramos en las casas en los

enchufes de la pared.

La corriente alterna, cuya abreviatura se muestra como AC, es considerada como un flujo de carga

eléctrica que se invierte de forma periódica la cual se puede decir que inicia desde cero y que crece

a un máximo, disminuye a cero, invierte, alcanza un máximo en la dirección opuesta, regresa de nuevo

al valor original y repite este ciclo de una manera indefinida. El intervalo de tiempo entre el logro de

un valor definido en dos ciclos sucesivos se denomina período, el número de ciclos o períodos por

segundo es la frecuencia, y el valor máximo en cualquier dirección es la amplitud de la corriente

alterna.

Las principales características que podemos observar en la corriente alterna son las siguientes:

La forma en la que la corriente alterna oscila es en forma senoidal.

Tiene la capacidad de transmitir energía de una forma eficiente.

Su magnitud y dirección muestra una variación de tipo cíclico.

Su símbolo se representa con las letras CA.

Se da cuando el flujo que tiene la corriente eléctrica varía de sentido cada cierto tiempo.

La función de un transformador y su capacidad:

Si durante la primera mitad del siglo XIX no se hubiera descubierto el fenómeno de la inductancia ni

se hubieran inventado las primeras bobinas de inducción, probablemente no existiría el transformador

eléctrico tal como lo conocemos ni, por ende, el tan vital manejo sencillo de la corriente alterna que

es posible gracias al transformador. En la actualidad, los transformadores eléctricos son esenciales

para la transmisión, distribución y utilización de la energía eléctrica.

Desde su primer uso comercial en 1886, hoy encontramos transformadores eléctricos en todas partes,

incluso en el hogar. Su tamaño puede ser considerable, como los transformadores de las redes de

servicio público eléctrico, o muy pequeño, como los transformadores contenidos en el enchufe que

conectamos a la pared para recargar nuestro teléfono celular, o los que forman parte de componentes

electrónicos miniaturizados.

El transformador eléctrico tiene el propósito básico de transferir energía eléctrica de un circuito a otro

mediante conductores acoplados inductivamente, convirtiendo esa energía eléctrica, que tiene un

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 voltaje o una corriente determinados, en energía eléctrica con otro voltaje o corriente. Estos

mecanismos se basan en dos principios esenciales: el electromagnetismo y la inducción

electromagnética.

En otras palabras, es importante que las corrientes eléctricas puedan producir campos magnéticos y

que esos campos magnéticos puedan cambiar en una bobina de alambre e inducir un voltaje (o

tensión) en los extremos de esa bobina.

Estos principios restringen las aplicaciones del transformador a la corriente alterna solamente, pero

allí es precisamente donde radica su ventaja, ya que la corriente continua no puede transformarse de

manera sencilla o económica, lo que explica el amplio uso de la corriente alterna, que sí puede

transformarse fácilmente.

La simplicidad, fiabilidad y economía de la conversión de voltajes de los transformadores fue el

principal factor para seleccionar la transmisión de la energía por corriente alterna en la “Guerra de las

corrientes” a fines del siglo XIX. En los circuitos electrónicos, los nuevos métodos de diseño de

circuito han reemplazado algunas de las aplicaciones de los transformadores, pero la tecnología

electrónica también ha desarrollado nuevos diseños de transformadores y aplicaciones.

El principio básico de funcionamiento de un transformador es que una corriente variable en el

devanado primario crea un flujo magnético variable en el núcleo del transformador y, por lo tanto, un

flujo magnético variable en el devanado secundario. Este flujo magnético variable induce una fuerza

electromotriz variable (f.e.m.) o voltaje en el devanado secundario.

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Devanado primario:

El devanado primario (o bobina primaria) está conectado a la fuente de energía y transporta la

corriente alterna desde la línea de suministro. Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje,

dependiendo de la aplicación del transformador.

Núcleo de material magnético:

Es el circuito magnético en el que se enrollan los devanados y donde se produce el flujo magnético

alterno. Hasta no hace mucho, todos los núcleos de los transformadores se componían de

apilamientos de chapa de acero (o laminaciones) sujetadas firmemente entre sí. A veces, las

laminaciones se recubrían con un barniz delgado -o se insertaba una hoja de papel aislante a

intervalos regulares entre laminaciones- para reducir las pérdidas por corrientes parásitas.

Un nuevo tipo de construcción del núcleo consiste en una tira continua de acero al silicio que se

enrolla apretadamente en una espiral alrededor de los devanados aislados y se sujeta firmemente

mediante soldadura por puntos en el extremo. Este tipo de construcción reduce el costo de

fabricación y la pérdida de potencia en el núcleo debido a las corrientes de Foucault.

Devanado secundario:

El devanado secundario (o bobina secundaria) es el que suministra energía a la carga y es donde

se genera la fuerza electromotriz (f.e.m.) por el cambio de magnetismo en el núcleo al cual rodea.

Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje, dependiendo de la aplicación del transformador.

A veces, el transformador puede tener sólo un devanado que servirá el doble propósito de bobina

primaria y secundaria.

Clasificación de los transformadores eléctricos

Existe una diversidad de maneras de clasificar los transformadores eléctricos. Una de esas

clasificaciones es según la relación entre el número de vueltas en los devanados. Estos pueden ser:

Devanado compuesto de muchas vueltas de alambre de cobre relativamente fino, lo suficientemente

aisladas para soportar el voltaje aplicado en el mismo. En este caso decimos que se trata de un

devanado de alto voltaje.

Devanado compuesto de relativamente pocas vueltas de alambre de cobre pesado, capaz de

transportar una corriente considerable a un voltaje bajo. En este caso decimos que se trata de un

devanado de bajo voltaje.

Desde este punto de vista existen cuatro combinaciones posibles que dan origen a distintos tipos

de transformadores, es decir:

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Transformadores reductores: están conectados de manera que el voltaje entregado es menor que el

suministrado, ya que el devanado secundario tiene menos vueltas que el primario, como vemos en

la figura de abajo.

Transformadores elevadores: están conectados de manera que el voltaje entregado es mayor que el

voltaje suministrado, ya que el devanado secundario tiene más vueltas que el primario.

Transformadores aislantes: los dos devanados tienen aproximadamente el mismo número de vueltas,

aunque a menudo hay una ligera diferencia a fin de compensar las pérdidas; de lo contrario, en

lugar de ser el mismo, el voltaje de salida sería un poco menor que el voltaje de entrada. Están

destinados a transformar de un voltaje al mismo voltaje.

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GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Otras formas de clasificación de transformadores eléctricos se resumen en la siguiente tabla.

Según el método de

enfriamiento

Auto-refrigerados por aire (tipo seco)

Refrigerados por chorro de aire (tipo seco)

Sumergidos en líquido, auto-refrigerados

Sumergidos en aceite, combinación con auto-

refrigeración y chorro de aire

Sumergidos en aceite, refrigerados por agua

Sumergidos en aceite, enfriados por aceite forzado

Sumergidos en aceite, combinación de auto-refrigerados

y refrigerados por agua

Según el aislamiento entre los

devanados

Devanados aislados entre sí

Autotransformadores

Según el número de fases Monofásicos

Polifásicos

Según el método de montaje En poste y plataforma

Subterráneos

En bóveda

Especiales

Según el propósito Voltaje constante

Voltaje variable

Corriente

Corriente constante

Según el servicio Gran potencia

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Pequeña potencia

Distribución

Iluminación de carteles

Control y señalización

Para lámparas de descarga gaseosa

Para timbres

Para instrumentos

Corriente constante

Transformadores en serie para el alumbrado público

Según el nivel de potencia De fracción de un watt a miles de megavatios

Según la clase de voltaje De unos pocos voltios a 750 kilovoltios

Según el rango de frecuencia Para alimentación, audio, RF, etc.

Se denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales

o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como

trifásicos. Aunque la mayoría de tales unidades están proyectadas para montaje sobre postes, algunos

de los tamaños de potencia superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje

en estaciones o en plataformas. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias,

edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales.

¿En una casa habitación que tipo de alimentación eléctrica recibe y cuál es su voltaje de alimentación?

Se recibe una alimentación eléctrica monofásica de 120 V

GIMTT_U2_Adrián_Ramírez_A1 Describe los elementos fundamentales de un circuito electrónico

Todo circuito electrónico está formado por unos componentes básicos:

Resistencias

Potenciómetros

LDR

Termistores

Diodos y diodos LED

Condensadores

Transistores

Circuitos impresos e integrados

En electrónica se trabaja con resistencias mucho más pequeñas que, al oponerse al paso de la

corriente, limitan el valor de la intensidad que pasa por el circuito.

Las resistencias.

Tanto en electricidad como en electrónica, se pueden representar de dos formas, ambas igualmente

válidas:

El valor de la resistencia se mide en ohmios (Ω).

Cuantos más ohmios, más se opone la resistencia al paso de la corriente y más baja es esta última.

Como en electrónica se trabaja a veces con resistencias muy altas, pueden emplearse múltiplos kΩ,

que equivale a mil ohmios.

Potenciómetros

Los potenciómetros o reóstatos son resistencias de valor variable; algunos potenciómetros

tienen una palanca para que podamos modificar su valor girándola, en otros su valor se

modifica haciendo girar la pieza de dentro con un destornillador.

Aquí tienes un potenciómetro con palanca y otro sin palanca. Siempre tienen tres terminales.

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El símbolo del potenciómetro es el de la resistencia, pero añadiendo una flecha que indica que

su valor es variable. Como se trata de una resistencia, su valor se medirá en W o en kW.

Fotorresistencias o LDR

LDR son las siglas en inglés de Light Dependant Resistor (resistencia que varía con la luz). En

español el nombre más correcto de estos componentes es fotorresistencias o foto resistores,

pero el nombre más común es LDR.

Son resistencias variables como los potenciómetros, pero tienen la propiedad de que su valor

varía en función de la luz que reciben.

Cuando no reciben luz, tienen una gran resistencia; en cambio si reciben mucha luz su

resistencia baja y dejan pasar la corriente.

Su símbolo es el de la resistencia, pero con unas flechas que representan la luz que incide

sobre ellas. Su valor se medirá igualmente en Ω ó kΩ, como cualquier resistencia.

Termistores

Los Termistores son resistencias de valor variable. En esta ocasión, varían con la temperatura.

Existen dos tipos:

Los NTC (Negative Temperature Coefficient), cuya resistencia disminuye con la

temperatura.

Los PTC(Positive Temperature Coefficient), cuya resistencia aumenta con la temperatura.

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A simple vista no se puede distinguir los NTC de los PTC. Estos son los símbolos de los

termistores.

A veces se escribe en ellos +T o -T. +T querría decir que se trata de un PTC y -T que se trata de un

NTC. Naturalmente, su valor se mide en Ω o kΩ.

Diodos

Simbología y Polarización

Los diodos son componentes semiconductores que dejan pasar la corriente en un sentido y

la bloquean en el otro sentido.

En la siguiente imagen vemos dos diodos:

Y se representan mediante este símbolo:

La flecha es el polo positivo del diodo y la barra el polo negativo.

LED

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Los diodos que estamos más acostumbrados a ver son los LED.

Los LED emiten luz cuando se encuentran en polarización directa; una

de sus funciones más típicas es avisar de que un aparato electrónico

está encendido: las lucecitas de colores de los televisores, ordenadores,

DVDs, etc., son diodos LED.

La pata larga de los LED es el polo positivo. Su símbolo es igual al del diodo, pero se le

añaden las flechas que representan la luz que emiten:

En el circuito de la izquierda el LED está en polarización directa, pasa corriente por el

circuito, el LED brilla y el motor gira (lo notas por la flecha que indica movimiento).

En el circuito de la derecha el LED está en polarización inversa: no pasa corriente por el

circuito, el LED está apagado y el motor no se mueve.

Condensadores:

Definición. Capacidad. Tipos

Formado por dos placas conductoras o armaduras y un aislante entre ellas son componentes

capaces de acumular carga eléctrica que luego pueden liberar cuando nos interese; es decir,

pueden funcionar como pilas durante un tiempo limitado.

Existen dos tipos de condensadores:

Cerámicos Electrolíticos

Los electrolíticos son más grandes y presentan polaridad; es decir, tienen un polo positivo y

uno negativo y hay que tener cuidado de conectarlos en polarización directa. Se representan

de esta forma:

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El primer símbolo representa un condensador cerámico, sin polaridad. El símbolo de la

derecha es el condensador electrolítico en el programa croc clip.

Transistores:

Transistores Bipolares. PNP y NPN

Los transistores son semiconductores que constan de 3 terminales: emisor, colector y base.

Aquí tienes imágenes de transistores.

En una de ellas, puedes ver a qué patilla corresponde cada terminal. Hay diferentes tipos de

transistores, pero en este curso sólo estudiaremos los bipolares. Dentro de ellos, según como

sea la conexión de sus componentes, hay dos tipos, los NPN y los PNP. Se simbolizan de la

siguiente manera:

Circuitos impresos e integrados:

Circuitos Integrados

Los circuitos integrados o chips son dispositivos que contienen una gran cantidad de

componentes electrónicos (diodos, transistores, resistencias, etc.) de muy pequeño tamaño y

conectados entre sí. De esta forma se ahorra espacio y se reduce la posibilidad de error en

las conexiones.

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Los circuitos integrados más populares, aparte de los microprocesadores de los ordenadores,

son los llamados 555, que se usan como temporizadores para regular luces intermitentes, etc.

Cada circuito integrado tiene su simbología. Por lo general se representan mediante una

simple caja con el número de terminales que tengan; dentro de la caja se escribe alguna

indicación sobre el tipo de circuito del que se trata.

Circuitos Impresos

Todos los componentes electrónicos (diodos, condensadores, resistencias, transistores, circuitos

integrados, etc.) anteriormente vistos se sueldan sobre una placa de material conductor,

configurando así lo que se conoce por circuito impreso.

Si se abre cualquier aparato

electrónico (un ordenador, un

DVD, etc.) lo que se verá será

un montón de circuitos

impresos, de placas con

componentes electrónicos.

En la primer imagen se ven bastante bien algunos diodos y condensadores cerámicos, muchas

resistencias con su código de colores, zócalos para los circuitos integrados (son las cajitas negras

con patas metálicas arriba y abajo) y condensadores electrolíticos de distinto tamaño (son los

cilindros blancos de borde oscuro).

La imagen de abajo representa las pistas y los puntos de conexión de una placa de circuito

impreso.

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Conclusión:

La electricidad es una de las principales formas de energía usadas en el mundo actual. Sin ella no

existiría la iluminación conveniente, ni comunicaciones de radio y televisión, ni servicios telefónicos, y

las personas tendrían que prescindir de aparatos eléctricos que ya llegaron a constituir parte integral

del hogar.

Además, sin la electricidad el transporte no sería lo que es en la actualidad. De hecho, puede decirse

que la electricidad se usa en todas partes.

La electricidad es una manifestación de la materia, producida por el átomo y sus pequeñas partículas

llamadas electrones y protones. Estas partículas son demasiado pequeñas para verlas, pero existen

en todos los materiales.

La electrónica se basa en emplear las fuerzas electromagnéticas para transmitir y usar información.

Podríamos decir que su descubrimiento es similar al de la polea, la rueda y otros aparatos mecánicos

que facilitaron tanto la vida a la gente. Pero si estos están encaminados a ahorrar esfuerzos físicos, la

electrónica se basa en el manejo, transferencia y uso de la información. Sin electrónica no habría

ordenadores, móviles, televisores, ciertos aparatos médicos, autómatas, internet... Y es que mediante

el uso de aparatos electrónicos se puede transmitir y usar fácilmente la información desde un

dispositivo de entrada, para procesarla y mostrarla en otro dispositivo de salida.

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Créditos a las publicaciones de cada una de las ligas.

http://www.bnm.me.gov.ar/giga1/documentos/EL002056.pdf

https://www.importancia.org/electronica.php

https://www.logicbus.com.mx/ley-de-ohm.php

https://solar-energia.net/electricidad/corriente-electrica/intensidad-de-corriente

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esotecnologia/quincena4/4q2_contenidos_6b.htm

https://www.se.com/mx/es/

https://www.postglover.com/