Electrónica•Ingenia

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miércoles, 18 de abril de 2012

Curso Electrónica General. Tema 1.- Fundamentos y leyes básicas de la electrónica (I).

TEMA 1. Fundamentos y leyes básicas de la electrónica.


En este curso vamos a intentar manejar y comprender la electricidad y los fenómenos eléctricos, ya que hoy en día la electricidad es un bien indispensable en nuestras vidas. El conocimiento de los dispositivos eléctricos, de sus leyes, métodos y el dominio de técnicas y habilidades que nos permiten definir, desarrollar, analizar o manipular dispositivos, circuitos o sistemas, está al alcance de muy pocos.

1.1. Generadores y receptores eléctricos.

Comenzaremos en este apartado con los componentes básicos para que se puedan generar y manifestar los fenómenos eléctricos. En este caso nos estamos refiriendo a los generadores y receptores que, en ahora mismo, estarán constituidos exclusivamente por resistencias.


1.1.1. Generadores eléctricos.
Los generadores son elementos que, de una u otra manera, siempre estarán presentes en nuestros diseños electrónicos. Los generadores eléctricos se pueden clasificar de varias maneras, según la naturaleza de la energía que proporcionan y la tecnología utilizada en su fabricación.  Según su fabricación los generadores se dividen en:
                 ·      Electromagnéticos.
                 ·      Electrónicos.
                 ·      Químicos.
Un generador electromagnético consiste en una armadura metálica en la que hay gran cantidad de solenoides. En el interior de esta armadura se coloca un imán muy potente, que se hace girar a mucha velocidad.
Debido al movimiento del imán, en los solenoides se produce una corriente eléctrica inducida que se puede transmitir a cualquier hilo conductor externo. El estudio de los generadores electromagnéticos corresponde a la Electrotecnia. Los generadores electrónicos son conocidos como sistemas de alimentación o fuentes de alimentación. Más adelante dedicaremos un tema al estudio de estos sistemas. Y los generadores químicos son unos dispositivos que generan electricidad mediante una reacción química, como una pila por ejemplo, o una batería. Se basan en las reacciones REDOX, o de transferencia de electrones, en que un elemento se oxida (perdida electrones) y otro se reduce (obtiene electrones).

1.1.2. Las resistencias.

En este punto solo vamos a definir las propiedades y tipos mas comunes de las resistencias.
Las resistencias cumplen una función totalmente opuesta a la de los generadores, por que mientras que los generadores suministran energía al circuito, las resistencias la consumen, transformándola en otra energía, normalmente en calor.

-    Tipos de resistencia.
Las resistencias se clasifican, según su construcción, en fijas, variables y ajustables. Su denominación básica es además consecuencia del elemento resistivo en sí:
·      Resistencias de carbón aglomerado.
·      Resistencias de película de metal.
·      Resistencias de hilo bobinado.
Resistencia de película de carbón.
Resistencia de película de metal. 
En los dos primeros casos los componentes están fabricados en un soporte vidrio sobre el que se deposita una capa de carbón y resina líquida. El valor de la resistencia lo determina el porcentaje de carbón de la mezcla. El soporte se divide en partes, que componen las resistencias. Después se metalizan los extremos, para soldar los terminales, se moldea con una resina o esmalte, se comprueba el valor del componente y se dibujan unas franjas representando dicho valor.
Resistencia de hilo bobinado. 
Al respecto de las resistencias de hilo bobinado, están construidos con hilo de metal o de una aleación metálica bobinado en torno a un núcleo cerámico o vítreo. Sus principales características son:
Inductancia parásita elevada, mayor tamaño que las anteriores
y muy bajo nivel de ruido.
Tipos de resistencias variables.
Las resistencias variables tienen tres contactos, dos de ellos están conectados en los extremos de la superficie resistiva y el otro está conectado a un cursor que se puede mover a lo largo de la superficie resistiva. Estas resistencias variables son llamadas comúnmente en electrónica como potenciómetros.


1.2. ¿Qué es un circuito eléctrico?.
Expliquemos de una básica como es un circuito eléctrico: Es un conjunto de elementos que unidos de forma adecuada permiten el paso de electrones.
Esquema 1. Circuito básico.
En el esquema 1 se puede observar un generador, un interruptor y receptor conectados entre sí mediante un conductor eléctrico. Se puede observar que el generador tiene polaridad y por lo tanto se debe de conectar de la manera adecuada.
Cuando el interruptor está abierto el circuito no experimenta ningún fenómeno, pero cuando se acciona empieza a fluir una corriente eléctrica, en el sentido indicado por la flecha.

El sentido real de la corriente va del polo negativo al positivo. Sin embargo, en los primeros estudios se consideró al revés, por ello cuando resolvamos problemas siempre consideraremos que el sentido de la corriente eléctrica irá del polo positivo al negativo.

1.2.1. Magnitudes del circuito eléctrico.

Las magnitudes eléctricas más importantes dentro del circuito eléctrico son las siguientes:
·      Fuerza electromotriz.
·      Intensidad de corriente.
·      Tensión eléctrica.
·      Resistencia.

§  Fuerza electromotriz.
Es una magnitud ligada a los generadores eléctricos y la causa de mantener en movimiento los electrones por el circuito eléctrico.
La fuerza electromotriz se suele representar como E y es medida es voltios (V).

§  Intensidad de corriente.
El electrón es la unidad básica de la electricidad, pero su carga es tan pequeña que para poder producir una corriente que sea apreciable, hay que mover millones de ellos. Para facilitar la medida de esta cantidad tan grande de electrones se creó una unidad llamada Culombio (C) y equivale a 6,24 trillones de electrones.
El culombio es una unidad de medida y se representa como C, mientras que la cantidad de electricidad (magnitud) se representa con la letra Q.
La intensidad de corriente es la cantidad de electrones que circulan a través de un conductor en una determinada cantidad de tiempo. Normalmente se suele representar como una flecha y nombrada con la letra “i” ó “I” y su unidad de medida es el Amperio (A). 
Un culombio equivale a la cantidad de electricidad de corriente de un amperio transportada en un conductor durante un segundo.             
Visto esto podemos afirmar que la intensidad de corriente se representa con la letra I y que se mide en culombios/segundos. Esta relación recibe el nombre de Amperio (A).
Vamos a explicar un poco mejor la relación que existe entre la intensidad de corriente (I) y la cantidad de electricidad (Q):
La cantidad de corriente eléctrica es igual a la intensidad por el tiempo
En un circuito eléctrico cuya intensidad de corriente es de 1 Amperio, pasará un culombio cada segundo. Luego cada 2 segundos pasaran 2 culombios, en 3 segundos pasarán 3 culombios y en t segundos pasaran t culombios, etc… permaneciendo constante el valor de la intensidad de corriente en 1 Amperio. 

§  Tensión eléctrica.
La tensión eléctrica se define como la diferencia de nivel eléctrico que existe entre dos puntos distintos de un circuito eléctrico.
La unidad de medida de la tensión, igual que en la fuerza electromotriz, es el voltio (V).
No hay que confundir la fuerza electromotriz con la tensión, ya que la primera es la causa y la segunda es el efecto. Como magnitudes la fuerza electromotriz es representada con la letra E y la tensión como V ó U, pero ambas se miden, como ya hemos dicho, con la misma medida el voltio (V). 

§  Resistencia eléctrica.
La resistencia eléctrica es una propiedad que tienen todos los cuerpos de cierta resistencia al ser atravesados por la corriente eléctrica.

La unidad de la resistencia eléctrica, como magnitud, es representada por la letra R.

El nombre de resistencia suele ser empleado también para designar a los componentes que forman el receptor, es decir, la resistencia es también un elemento eléctrico o electrónico a parte de una magnitud.

La resistencia de un material es mayor cuanto mayor es su longitud y es menor cuanto mayor es la sección de dicho conductor.

La resistencia de un conductor de dimensiones y material conocidos se calcula con la siguiente formula:
La R representa el valor de la resistencia del conductor en ohmios,
r el valor de la resistividad del material, l la longitud del conductor en metros y S la sección del hilo conductor en milímetros cuadrados.

En breve colgaré otra entrada con la continuación del Tema 1, para no hacer tan extenso esta misma entrada. Al final de cada entrada voy a colocar un PDF con el tema completo para que se pueda imprimir o guardar. También colocaré otra entrada al final de cada tema con ejercicios resueltos de lo que se haya visto en el mismo, para así comprender mejor lo expuesto en él.
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