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Copyright abril de 2015 por TECSUP

ELECTRONICA

Ing. Palmer Dionicio Torres

Ejercicios

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COMPONENTES ELECTRNICOS

1. COMPONENTES PASIVOS No son exactamente componentes electrnicos

(no son semiconductores), pero se usan en laelectrnica

Resistencias, Condensadores, Bobinas

2. COMPONENTES ACTIVOS Son componentes basados en semiconductores Componentes activos discretos

Integran un dispositivos Diodos, Transistores, Tiristores

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Componentes activos integrados Integran gran cantidad de transistores

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3. CONCEPTOS BSICOS Resistencia Dispositivos que controla el paso de la corriente

elctrica, la unidad es el Ohmio y suscaractersticas principales son:

Valor ohmico Potencia

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RESISTENCIA ELCTRICA Resistividad Elctrica Es una propiedad de cada material de oponerse

al movimiento de cargas elctricas, es decir, alpaso de corriente elctrica. Cada material tieneuna resistividad caracterstica que puede variarcon la temperatura y con el contenido deimpurezas. Se indica con la letra r y se mide enW-m o en W-cm (W = ohmnio)

Los materiales con alta resistividad se llamanAislantes Elctricos (Ej: Poliestireno), los demedia resistividad son los semiconductores (Ej:Silicio) y los de baja resistividad son losConductores Elctricos (Ej: Aluminio y cobre).

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Conductividad Elctrica Corresponde a la capacidad de un material de

conducir corriente elctrica. Se indica por la letra su valor es el inverso de la resistividadelctrica.

Resistencia Elctrica Un trozo de cualquier material presenta una

oposicin neta al paso de la corriente que sellama la Resistencia Elctrica, se indica por R ydepende de las dimensiones del material.

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Donde: L es la distancia que deben recorrer lascargas A es el rea transversal al flujo de cargasLa resistencia se mide en Ohmnios (W) y susmbolo es:

Ejemplo: La resistencia de un alambre de cobrede 100 metros y rea transversal de 2 mm2 es:

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Ejercicios Propuestos 1. Cul es la resistencia de un prisma

rectangular de silicio de 1 cm de largo y reatransversal de 1mm x 0.5 mm.?

2. Qu longitud debe tener un alambre dealuminio redondo de 4 mm de dimetro para quetenga una resistencia de 10W?

4. LEY DE OHM Esta ley nos dice: "La cantidad de corriente que

pasa por una resistencia es directamenteproporcional al voltaje que se aplica, laproporcin entre el voltaje y la corriente es elvalor de la resistencia".

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En una resistencia siempre la corriente va delpunto de alto voltaje (+) al punto de menorvoltaje (-), esto significa que la resistencia essiempre un elemento pasivo. Si cambia lapolaridad del voltaje entonces cambia el sentidode la corriente. La unidad de medida deresistencia es el ohmnio: W; de la formula de laley de Ohm se tiene:

Ejemplo 1.- La corriente que pasa por unresistencia de 22 KW cuando se aplican 10voltios es: I = V / R = 10 v/ 22KW = 4.54x10-4 A= 0.454mA

Ejemplo 2.- Si por una resistencia de 1 MWpasan 50A el voltaje es: V = R*I = 1 MW*50A= 1x106W*50*10-6A = 50 v

Ejemplo 3.- Si se desea tener una corriente de10mA al aplicar un voltaje de 5 v, la resistencia ausar es: R = V/I = 5 v/10 mA = 0.5x103W =500W

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5. RESISTENCIAS Las resistencias pueden ser para uso electrnico

o industrial. Resistencias en Electrnica Seaplican en circuitos para obtener diferentesvoltajes y corrientes, polarizar transistores ycircuitos integrados, las de uso ms comn sonde 10W hasta 1 MW aunque se consiguen devalores menores y mayores.

Se identifican las siguientes formas:

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Cdigo de colores Su usan normalmente 4 bandas de color, las tres

primeras indican el valor nominal en ohmnios yla ultima es una tolerancia indicada comoporcentaje del valor nominal. Los colores usadosy su equivalente son:

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Se leen las dos primeras franjas como dgitos, latercera es el nmero de ceros que se agregan ola potencia de 10 por la que hay que multiplicarlos dgitos, el valor se lee en ohmios. Un casoespecial es cuando aparece color oro en latercera franja el factor multiplicador es 0.01 ycuando es color plata el factor multiplicador es0.1.

Ejemplo 1

Resistencia de 270000 10% = 270 K 27K Es una resistencia que puede estar entre243 K y 297 K.

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Ejemplo 2

Resistencia de 56 5% = 56 2.8 . Es unaresistencia que puede estar entre 53.2 y58.8.

Los fabricantes de resistencias solo producenresistencias con ciertos valores nominales, quedependen de la tolerancia usada, esos valoresse les llama la serie de nmeros preferidos, acontinuacin aparece una tabla que indica esosnmeros para tolerancia de 5%

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En el mercado solo se consiguen resistenciascon esos valores y sus mltiplos en potencias dediez, por ejemplo en la tabla aparece el nmero27 significa que en el mercado hay resistenciasde 0.27 , 2.7 , 27 , 270 , 2.7 K, 27 K,270 K, 2.7 M. Para otras tolerancias seobtienen como Standard EIA Decade Values.

Potencia en una resistencia Si se combina la ley de Ohm con la formula de potencia

para elementos elctricos se tienen dos expresionespara calcular la potencia en una resistencia:

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P = V* I = V*(V/R) = V2/R P = V* I = (I*R)*R = I2*R Estas expresiones se usan con corrientes y

voltajes DC, se pueden usar tambin en AC si setrabaj con el valor RMS o eficaz de los voltajesy corrientes. La potencia calculada en unaresistencia significa conversin de energaelctrica en energa calorfica, el calor producidoeleva la temperatura de la resistencia y sualrededor creando un flujo de calor hacia elexterior.

Estas expresiones se usan con corrientes yvoltajes DC, se pueden usar tambin en AC si setrabaj con el valor RMS o eficaz de los voltajesy corrientes. La potencia calculada en unaresistencia significa conversin de energaelctrica en energa calorfica, el calor producidoeleva la temperatura de la resistencia y sualrededor creando un flujo de calor hacia elexterior.

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Ejemplo 1 La potencia que disipa una resistencia de 1 K

cuando se le aplican 20 v, es: P = V2/R = (20 v)2 /1x103 = 0.4 w

Ejemplo 2 La potencia que disipan 25 mA de corriente al

pasar por una resistencia de 82Wes. P = I2*R =(25x10-3 A)2 * 82W = 0.051 w = 51 mw.

Ejemplo 3 La resistencia de una estufa disipa 1500 w

cuando se aplican 220 VRMS, el valor de laresistencia es: R = V2/P = (220 v)2 / 1500 w =32.27 y la corriente que consume: I = P/V =1500 w / 220 v = 6.81 ARMS

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RESISTENCIAS INDUSTRIALES

Las resistencias industriales se usan comofuentes de calor, por ejemplo en estufas,calentadores de agua, marmitas,acondicionadores de aire, el voltaje aplicado esnormalmente el de la red de distribucin deenerga elctrica 120 VAC o 220 VAC y lacorriente que consumen es normalmente dedecenas de amperios. Se identifican por elvoltaje aplicado y la potencia que disipan,ejemplo una resistencia de 220 VAC y 2 Kw.

Otras caractersticas son la forma, tamao, si tienen o norecubrimientos que permitan sumergirlas en lquidos.

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POTENCIMETROS

Los potencimetros son dispositivos quepermiten disponer de resistencias variables, sondispositivos de 3 terminales, con una resistenciafija entre los terminales extremos y un cursor oescobilla que se desliza sobre el material de laresistencia, al cambiar la distancia cambia elvalor de resistencia, creciendo entre losterminales 1 y 2 y disminuyendo entre losterminales 2 y 3, o viceversa.

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Pueden ser con cursor de desplazamiento lineal orotativo (eje), y la variacin de la resistencia en funcindel desplazamiento puede ser logartmica o lineal, loshay de una vuelta o de varias vueltas.

Hay dos formas de conexin:

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La forma de obtener un voltaje variable en lospotencimetros no cumplen con la ley denmeros preferidos. Para usarlo como se usauno de los extremos y el cursor central se debeusar el terminal no usando unidas al central paraevitar que el central acte como antena y recibeondas electromagnticas.

6. RESISTENCIAS EQUIVALENTES Aplicando el concepto de circuitos equivalentes

de la leccin de Leyes de Kirchhoff, un circuitocon varias resistencias tiene una resistenciaequivalente, donde al cambiar el circuito por suresistencia equivalente a igual voltaje consumela misma corriente.

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RESISTENCIA EQUIVALENTE SERIE La resistencia Equivalente de un grupo de

resistencias en serie es:

RESISTENCIA EQUIVALENTE EN PARALELO

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Ejemplo: Calcular la resistencia equivalente del circuito

mostrado, R1 = 150 R2 = 200, R3 = 100

Las resistencias R2 y R3 estn en serie suequivalente es:

REQ1= R1 + R2 = 200 + 100 = 300 El equivalente REQ1 esta en paralelo con la

resistencia R1, entonces la resistenciaequivalente total es:

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7. CAPACITORES O CONDENSADORES Los condensadores son dispositivos electrnicos

que se usan para almacenar la energa en formade campos electrostticos.

Un condensador est formado por dos placasconductoras separadas por un material aislanteo dielctrico, unos terminales unidos a las placaspermiten la conexin del condensador a otroselementos de circuito.

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Clasificacin por el tipo de dielctrico Papel: Placas metlicas, papel de aluminio

(enrollados) Poliester Nylon Aire Electrolitos Tantalio Cermicos

CAPACITANCIA La capacidad de un condensador depende de su

forma geomtrica, del tamao de las placas (A),de la distancia entre placas (d) y de lapermitividad relativa del dielctrico (er), porejemplo para un condensador de placasparalelas con d muy pequea con relacin a lasdimensiones de las placas:

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C = e0 er A/d e0 = Permitividad al vaco =8,85 X 10-12 F/m La unidad de medicin de capacidad elctrica es

el Faradio, se indica por F y se deriva como: 1 F = 1Coulombio / 1 Voltio Los condensadores usados en circuitos

electrnicos van de pF a 1 F.

Ejemplo: Encuentre la capacitancia de un condensador de

placas de 2X10-4 m2 un dielctrico de Nylon yuna distancia entre placas de 50X10-6m ypermitividad relativa = 5.

C= 8,85 X10-12(5)(2X10-4 m2)/(50X10-6 m) =177 pf

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En el comercio un condensador se especificapor su capacidad, el voltaje mximo al que sepuede cargar y la clase de condensador, porejemplo condensador electroltico de 10 mF a 25v. Si un condensador se carga a un voltajemayor que el especificado puede ocurrir una delas siguientes fallas: Carbonizacin dedielctrico, corto entre placas, paso de corrienteentre placas por dao en las propiedades delconductor.

8. IDENTIFICACIN DE CONDENSADORES Hay varias formas de hacer la identificacin de

condensadores:a) Condensadores Electrolticos La capacidad viene identificada en

microfaradios, en algunos casos no trae laindicacin de unidades, en estos condensadoreses importante conectarlos con la polaridadcorrecta de voltaje,

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si se conectan al reves el condensador explota(CUIDADO!!), el condensador trae una franjaque apunta a uno de los terminales indicando sies el terminal positivo o negativo.

b) Condensadores No Electrolticos Vienen marcados con un nmero entero de tres

dgitos, se lee en forma similar al cdigo decolores de resistencias, primer y segundo dgitosde la marca son primer y segundo dgitos de lacapacidad y el tercer dgito de la marca es unfactor multiplicador o cantidad de ceros que hayque agregar, el resultado es en pico faradios.

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Se lee 4, 7 y se agregan 3 ceros: 473 47000 pfque equivale a 47 nF o 0.047 mF

Cuando aparecen letras como k, l, m, n, p notienen significado en la capacidad delcondensador, las letras significan las tolerancias,en forma similar a la cuarta franja de color de lasresistencias.

c. Cdigo de colores Se leen igual que el cdigo de colores de las

resistencias, primera franja es primer dgito,segunda franja es segundo dgito y la tercerafranja es el factor multiplicador, el resultado seda en picofaradios. Si aparece una cuarta franjasignifica el voltaje mximo en centenas delvoltio.

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Ejemplo:

Caf = 1, negro = 0, amarillo = agregar 4 ceros,rojo = 2 x 100 = 200 voltios.

10x104 pf = 0.1mf, mximo voltaje 200 v. SMBOLOS

Relacin de voltaje y corriente en un condensador

Ejemplo: Un condensador de 100 mF se le aplica una corriente de

5 mA durante 2 segundos, cal es el voltaje al que secarga el condensador?

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Equivalente de Condensadores en Serie

Equivalente de Condensadores en Paralelo

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Ejemplo: Calcular la capacidad equivalente del circuito

mostrado, C1 = 100 nF, C2 = 2uF, C3 = 0.82 uF.

Los condensadores C2 y C3 estn en serie suequivalente es:

El equivalente CEQ1 esta en paralelo con elcondensador C1, entonces la capacidadequivalente total es:

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9. INDUCTANCIA Una BOBINA es un dispositivo electrnico que se usa

para almacenar la energa en forma de campomagntico.

Smbolo:

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L es el smbolo de inductancia que es lacaracterstica de una bobina que mide lainfluencia de cada diferencial de longitud delalambre de la bobina sobre el resto de la bobina,se mide en Henrios (H).

Identificacin de bobinas Hay dos formas de hacer la identificacin de

bobinas: a) Inductancia impresa en el cuerpo de la bobina

b) Cdigo de colores

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Los colores se leen igual que el cdigo decolores de resistencias, la franja 1 es el primerdgito, la franja 2 es el segundo dgito y la franja3 es el factor multiplicador, el resultado da enmicrohenrios.

GRACIAS