Conceptos de la electricidad basica
Introducción
La electricidad es una fuente de energía que con el tiempo
se vuelve cada vez mas importante e indispensable para todos, ya que las
maquinarias y artefactos modernos necesitan de esta para su funcionamiento, por
lo tanto, hay que cuidar y no malgastarlo en cosas inútiles.
El origen de la electricidad son las cargas eléctricas,
estáticas o en movimiento, su interacción. Una carga eléctrica en reposo
produce fuerzas sobre otras cargas. Si la carga eléctrica está en movimiento,
produce también fuerzas magnéticas. Hay sólo dos tipos de cargas eléctricas,
las positivas y las negativas. Las cargas eléctricas elementales son los
protones, los electrones, responsables de la formación de los átomos,
moléculas, pero también hay otras partículas elementales cargadas.
Tema I: conceptos de electricidad básica.
Se refiere a las magnitudes o valores que “varían con el
tiempo en forma continua” como la distancia y la temperatura, la velocidad, que
podrían variar muy lento o muy rápido como un sistema de audio. Ver reloj
analógico (lado izquierdo del diagrama). En la vida cotidiana el tiempo se
representa en forma analógica por relojes (de agujas), y en forma discreta
(digital) por displays digitales.
En la tecnología analógica es muy difícil almacenar,
manipular, comparar, calcular y recuperar información con exactitud cuando esta
ha sido guardada. En cambio en la tecnología digital (computadoras, por
ejemplo), se pueden hacer tareas muy rápidamente, muy exactas, muy precisas y
sin detenerse.
La electrónica moderna electrónica digital para realizar
muchas funciones que antes desempeñaba la electrónica analógica. Un ejemplo muy
evidente es el hecho de que la música actualmente se graba en discos compactos
(CD’s), que previamente ha sido convertida a formato digital del original que
es el formato analógico.
El equipo creado para reproducir la música grabada de esta
manera está llena de circuitos lógicos digitales. A diferencia, los discos de
acetato (los discos de 45 r.p.m. y L.P. de color negro) utilizaban una aguja
que recorría los surcos en el disco para poder reproducir la música grabada en
forma analógica.
Electrónica
digital
La electrónica digital es una parte de la electrónica que
se encarga de sistemas electrónicos en los cuales la información está
codificada en dos únicos estados. A dichos estados se les puede llamar
"verdadero" o "falso", o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose
a que en un circuito electrónico digital hay dos niveles de tensión.
Electrónicamente se les asigna a cada uno un voltaje o
rango de voltaje determinado, a los que se les denomina niveles lógicos,
típicos en toda señal digital. Por lo regular los valores de voltaje en
circuitos electrónicos pueden ir desde 1.5, 3, 5, 9 y 18 voltios dependiendo de
la aplicación, así por ejemplo, en una radio de transistores convencional las
tensiones de voltaje son por lo regular de 5 y 12 voltios al igual que se
utiliza en los discos duros IDE de computadora.
Se diferencia de la electrónica analógica en que, para la
electrónica digital un valor de voltaje codifica uno de estos dos estados,
mientras que para la electrónica analógica hay una infinidad de estados de
información que codificar según el valor del voltaje.
Esta particularidad permite que, usando Álgebra Booleana y
un sistema de numeración binario, se puedan realizar complejas operaciones
lógicas o aritméticas sobre las señales de entrada, muy costosas de hacer
empleando métodos analógicos.
La electrónica digital ha alcanzado una gran importancia
debido a que es utilizada para realizar autómatas y por ser la piedra angular
de los sistemas microprogramados como son los ordenadores o
La electricidad es una forma de energía que, a pesar de su
conocimiento y su dominio son relativamente recientes, se encuentra en todas
las facetas y actividades de cualquier sociedad desarrollada. La utilización de
la electricidad represento una importante evolución en las soluciones
tecnológicas que dan respuestas a les necesidades de la humanidad.
El origen de la electricidad son las cargas eléctricas,
estáticas o en movimiento, su interacción. Una carga eléctrica en reposo
produce fuerzas sobre otras cargas. Si la carga eléctrica está en movimiento, produce
también fuerzas magnéticas. Hay sólo dos tipos de cargas eléctricas, las
positivas y las negativas. Las cargas eléctricas elementales son los protones,
los electrones, responsables de la formación de los átomos, moléculas, pero
también hay otras partículas elementales cargadas.
Materia
Es combinación de dos o más sustancia mezcla ejemplo Agua,
sacarosa, Sangre, aire, acero, hierro, arena alimentos Presentan propiedades
Presentan propiedades Tiene Constantes y cambios variables definidas químicas
ejemplo transformaciones ejemplo físicas
La materia está formada por partículas muy pequeñas, que no
podemos ver, ni con microscopio Entre las partículas hay vacío, es decir nada
Las partículas están en continuo movimiento. Este movimiento aumenta con la
temperatura. Entre las partículas existe una fuerza de atracción (cohesión) que
las mantienen unidas
Compuesto
Son
substancias formadas por moléculas de dos ó más clases de átomos, siempre en la
misma proporción.
Molécula
Es la parte más pequeña de una sustancia que podemos
separar de un cuerpo sin alterar su composición química. “Es la parte más
pequeña de la masa que conserva las propiedades del cuerpo original”
Imaginemos que se toma una muestra de agua y la
subdividimos hasta tener la partícula más pequeña que aún es agua, tal
partícula es una molécula.
Las propiedades de una molécula están determinadas por el
número, tipo y arreglo de los átomos que la forman.
Así las moléculas de los elementos se componen de una sola
clase de átomos, mientras que las moléculas de un compuesto están constituidas
por dos o más clases de átomos.
Ejemplo: La molécula de oxígeno está constituida por dos
átomos de oxígeno, la molécula de cloruro de sodio (NaCl) está constituida por
un átomo de sodio y un átomo de cloro.
Átomo
El átomo es la menor fracción en que puede dividirse un
elemento simple sin que pierda sus propiedades químicas y pudiendo ser objeto
de una reacción química. Está formado por un conjunto de nucleones (protones y
neutrones), situados en el núcleo, que concentra la casi totalidad de la masa
atómica y a cuyo alrededor gira, en distintos orbitales, un número de
electrones igual al de protones.
El concepto de átomo como partícula indivisible se
encuentra ya en la Grecia presocrática, en las concepciones de Leucipo y
Demócrito acerca del mundo material, quienes anticiparon además los principios
de cuantificación y conservación de la materia.
1.4 Núcleo, protón, neutrón, electrón y masa.
Un
neutrón es un barión neutro formado por dos quarks abajo y unquark arriba.
Forma, junto con los protones, los núcleos atómicos. Fuera del núcleo atómico
es inestable y tiene una vida media de unos 15 minutos emitiendo un electrón y
un antineutrino para convertirse en un protón. Su masa es muy similar a la del
protón.
En física, el protón es una partícula subatómica con una
carga eléctrica elemental positiva y una masa 1.836 veces superior a la de un
electrón. Experimentalmente, se observa el protón como estable, con un límite
inferior en su vida media de unos 1035 años, aunque algunas teorías predicen
que el protón puede desintegrarse en otras partículas. El protón y el neutrón,
en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los
átomos.
En un átomo, el número de protones en el núcleo determina
las propiedades químicas del átomo y qué elemento químico es.
Neutrón
Es una partícula sin carga neta, presente en el núcleo
atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio. Aunque se dice
que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas
fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por
tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y
un quark de tipo arriba.
Cada neutrón se descompone en un electrón, un antineutrino
y un protón. Su masa es muy similar a la del protón, aunque ligeramente mayor.
El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos
los núcleos atómicos, a excepción del isótopo hidrógeno-1. La interacción
nuclear fuerte es responsable de mantenerlos estables en los núcleos atómicos.
Electrón
Es representado por el símbolo: e−, es una partícula
subatómica de tipo fermiónico. En un átomo los electrones rodean el núcleo,
compuesto únicamente de protones y neutrones.
Los electrones tienen una masa pequeña respecto al protón,
y su movimiento genera corriente eléctrica, aunque dependiendo del tipo de
elemento o compuesto en el que se genere, necesitará más o menos energía para
provocar esta corriente eléctrica. Estas partículas desempeñan un papel
primordial en la química ya que definen las atracciones con otros átomos.
Desde el punto de vista físico, el electrón tiene una carga
eléctrica contraria a la del protón. Sin embargo, por razones históricas -y
ventajas en ecuaciones matemáticas-, se dice que el electrón tiene una carga
eléctrica negativa, en el sentido que es contraria a la carga del protón, que
se considera positiva. Sin embargo, esta elección de signo es totalmente
arbitraria.
Los electrones son mucho más pequeños que los neutrones y
protones. La masa de un simple neutrón o protón es más de 1 800 veces mayor que
la masa de un electrón. Este último tiene una masa de 9,11×10-28 gramos.
Los electrones poseen una carga eléctrica negativa, con una
magnitud llamada algunas veces carga elemental o carga fundamental. Por esto se
dice que un electrón tiene una carga de -1. Los protones tienen una carga del
mismo valor, pero con polaridad opuesta, es decir +1. La carga fundamental
tiene un valor de 1,602×10-19 coulombios.
Masa
Es la suma de las masas de todos los protones y neutrones
que lo componen. Existen diferencias entre la definición de masa atómica y de
masa atómica relativa, masa atómica media o peso atómico.
La masa atómica de diferentes isótopos de un mismo
elemento, difieren entre sí.
En algunos elementos encontramos que existe un isótopo que
es más común que los otros, y la diferencia entre su masa atómica y la masa
atómica relativa o peso atómico estándar es suficientemente pequeña como para
no afectar algunos cálculos, pero esta diferencia puede ser importante en otros
casos.
1.5 Capa orbital de valencia.
La cubierta exterior es la última capa de distribución
electrónica, que contiene la mayor cantidad de energía sub nivel. Diagrama de
Pauling afirma que los átomos pueden tener siete capas de la distribución
atómica. Estas capas se llaman K, L, M, N, O, P y Q. Cada una de estas capas
poseen un número máximo de electrones. Así, las capas superiores tienen,
respectivamente, 2, 8, 18, 32, 32, 18 y 2 electrones. Las necesidades de
cáscara externa, sobre todo de los átomos, de 8 de electrones para ser
estables. Esa es la teoría del octeto.
Cuando hay
inestabilidad, los átomos tienden a hacer que los enlaces químicos con
elementos que pueden aportar los dos electrones que faltan. Los gases nobles
tienen 8 electrones en su capa exterior, la única excepción es el helio, que
tiene dos electrones en la capa de valencia. Todos están estables y no
necesitan enlaces químicos para adquirir la estabilidad. Como ejemplo de las
conexiones que se producen a causa de los átomos presentes en la capa de valencia,
son el oxígeno, que tiene 6 electrones en la capa anterior y de hidrógeno, que
tiene un electrón en la última capa.
Electricidad Estática
El término electricidad estática se refiere a la
acumulación de un exceso de carga eléctrica en una zona con poca conductividad
eléctrica, un aislante, de manera que la acumulación de carga persiste.
Los efectos de la electricidad estática son familiares para
la mayoría de las personas porque pueden ver, notar e incluso llegar a sentir
las chispas de las descargas que se producen cuando el exceso de carga del
objeto cargado se pone cerca de un buen conductor eléctrico (como un conductor
conectado a una toma de tierra) u otro objeto con un exceso de carga, pero con
la polaridad opuesta. Causas de la electricidad estática
Los materiales con los que tratamos en nuestra vida diaria
están formados por átomos y moléculas que son eléctricamente neutros porque tienen
el mismo número de cargas positivas (protones en el núcleo) que de cargas
negativas (electrones alrededor del núcleo). El fenómeno de la electricidad
estática requiere de una separación sostenida entre las cargas positivas y
negativas, a continuación, se muestran las principales causas para que esto sea
posible
Fuerza electrostática
Los átomos que están presentes en todos los cuerpos, están
compuestos de electrones, protones y neutrones. Los tres tienen masa pero
solamente el electrón y el protón tienen carga. El protón tiene carga positiva
y el electrón tiene carga negativa. Si se colocan dos electrones (carga
negativa los dos) a una distancia “r”, estos se repelerán con una fuerza “F”.
Esta fuerza depende de la distancia “r” entre los
electrones y la carga de ambos. Esta fuerza “F” es llamada Fuerza
electrostática. Si en vez de utilizar electrones se utilizan protones, la
fuerza será también de repulsión pues las cargas son iguales. (positivas las
dos)
La fuerza electrostática cambiará de repulsiva a atractiva,
si en vez de poner dos elementos de carga igual, se ponen se cargas opuestas.
(un electrón y un protón).
1.7 Fuerza electromotriz.
Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía
proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente
eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial
entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que
sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito
cerrado.
Cuando se mueve un conductor en un campo magnético, en
dirección tal que corte las líneas de fuerza, se engendra o induce en el
conductor una FEM. Si se invierte el sentido de la corriente, la aguja se
desviará en sentido opuesto, de modo que el amperímetro indica tanto el sentido
como la magnitud de la corriente.
Si el conductor de la figura 1 se mueve hacia abajo a
través del campo magnético, se engendra en el conductor una FEM en el sentido
indicado. Si el conductor se mueve hacia arriba, la FEM engendrada es de
sentido opuesto. Si se mueve paralelamente a las línes de fuerza, no se
engendra FEM en el conductor. Es un hecho experimental que la FEM engendrada es
proporcional a la cantidad de líneas de fuerza cortadas en la unidad de tiempo.
1.8 Intensidad eléctrica.
Es la carga eléctrica que pasa a través de una sección del
conductor en la unidad de tiempo.
La intensidad de corriente es la cantidad de carga
eléctrica que pasa a través del conductor por unidad de tiempo (por segundo),
por lo tanto el valor de la intensidad instantánea.
Si la intensidad permanece constante, utilizando
incrementos finitos de tiempo. Si por el contrario la intensidad es variable la
fórmula anterior nos dará el valor de la intensidad media en el intervalo de
tiempo considerado. La unidad de intensidad de corriente en el Sistema
internacional de unidades es el amperio.
Se mide con un galvanómetro que, calibrado en ampere, se
llama amperímetro y en el circuito se coloca en serie con el conductor cuya
intensidad se desea medir. El valor I de la intensidad instantánea será: Si la
intensidad permanece constante, en cuyo caso se denota Im, al utilizar
incrementos finitos de tiempo se puede definir como: Si la intensidad es
variable la fórmula anterior da el valor medio de la intensidad en el intervalo
de tiempo considerado.
1.9 Coulomb.
Ley de Coulomb. La magnitud de cada una de las fuerzas
eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente
proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Charles Augustin de
Coulomb (1736-1806) midió cuantitativamente la atracción y repulsión eléctricas
y dedujo la ley que las gobierna.
1.10 Conductores, aisladores y semiconductores
Conductores
Conductores son todos aquellos materiales o elementos que
permiten que los atraviese el flujo de la corriente o de cargas eléctricas en
movimiento. Si establecemos la analogía con una tubería que contenga líquido,
el conductor sería la tubería y el líquido el medio que permite el movimiento
de las cargas.
Cuando se aplica una diferencia de potencial a los extremos
de un trozo de metal, se establece de inmediato un flujo de corriente, pues los
electrones o cargas eléctricas de los átomos que forman las moléculas del
metal, comienzan a moverse de inmediato empujados por la presión que sobre
ellos ejerce la tensión o voltaje.
Esa presión procedente de una fuente de fuerza
electromotriz (FEM) cualquiera (batería, generador, etc.) es la que hace posible
que se establezca un flujo de corriente eléctrica a través del metal.
Aislantes
Los materiales aislantes tienen la función de evitar el
contacto entre las diferentes partes conductoras (aislamiento de la
instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas
(aislamiento protector). La mayoría de los no metales son apropiados para esto
pues tienen resistividades muy grandes. Esto se debe a la ausencia de
electrones libres. Los materiales aislantes deben tener una resistencia muy elevada,
requisito del que pueden deducirse las demás características necesarias.
son elementos utilizados en electrónica para
"manejar" una corriente eléctrica. Poseen una "juntura" que
define el comportamiento del semiconductor.
Ejemplos: Diodos rectificadores, triacs, transistores, etc
2.1 El resistor y sus clases.
El componente electrónico más simple por su construcción y
funcionamiento y más utilizado en los aparatos electrónicos, es el conocido
como resistor o resistencia.
El término resistencia, considerado en un sentido general,
es la oposición que se presenta a una acción. En electricidad y electrónica,
resistencia es la oposición al paso de la corriente eléctrica.
Existen muchos aparatos en donde se utilizan resistores
para convertir energía eléctrica en energía calorífica. Es el caso de las
estufas, los hornos, las planchas, los calentadores de agua, etc.
En los aparatos electrónicos, los resistores se encuentran en
todo tipo de circuitos y su función principal es controlar el paso de la
corriente.
Los resistores están construidos con diferentes materiales
resistivos, en diversos tipos, formas y tamaños dependiendo de su aplicación y
se clasifican en dos grandes grupos, resistores fijos y resistores variables.
Clases
Resistores fijos
A este grupo pertenecen todas los resistores que presentan
un mismo valor sin que exista la posibilidad de modificarlo a voluntad.
De acuerdo con su material de construcción los resistores
fijos se clasifican en dos grandes grupos principales:
Carbón
Alambre
Hay dos tipos de resistores fijos de carbón, los
aglomerados y los de capa o película. En los aglomerados, el elemento resistivo
es una masa homogénea de carbón, mezclada con un elemento aglutinante y
fuertemente prensada en forma cilíndrica. Los terminales se insertan en la masa
resistiva y el conjunto se recubre con una resina aislante de alta disipación
térmica.
Existe otro método de fabricación de los resistores de
carbón que consiste en recubrir un tubo o cilindro de porcelana con una capa o
película de carbón, o haciendo una ranura en espiral sobre la porcelana y
recubriéndola luego con la película de carbón, quedando parecida a una bobina.
Estas son los resistores de bajo vatiaje como las de 1/8, 1/4, 1/3, 1/2, 1 y 2
vatios.
Resistores de alambre
Se construyen con un alambre de aleación de níquel y cromo
u otro material con características eléctricas similares. El alambre se enrolla
sobre un soporte aislante de cerámica y luego se recubre con una capa de
esmalte vítreo, con el fin de proteger el alambre y el resistor contra golpes y
corrosión.
Son resistores hechos para soportar altas temperaturas sin
que se altere su valor. Por tanto, corresponden a los vatiajes altos como 5,
10, 20, 50 y más vatios.
2.2 Código de colores del resistor y tolerancia.
Muchas veces nos habremos preguntado porqué algunos
resistores tienen unas bandas o líneas de colores alrededor de su cuerpo. Estas
bandas tienen un significado específico determinado por un código especial
llamado el código de colores.
Para los resistores de alambre o de carbón de 1 vatio en adelante es fácil escribir el valor en su cuerpo, pero para los resistores más pequeñas es muy difícil hacerlo ya que su tamaño lo impide.
Para los resistores de alambre o de carbón de 1 vatio en adelante es fácil escribir el valor en su cuerpo, pero para los resistores más pequeñas es muy difícil hacerlo ya que su tamaño lo impide.
Para los resistores pequeñas de carbón y película de
carbón, que son las más utilizadas en los circuitos electrónicos, existe un
método de identificación muy versátil llamado el código de colores. Este
método, que utiliza tres, cuatro o cinco líneas de colores pintadas alrededor
del cuerpo del resistor, sirve para indicar su valor en Ohmios y su precisión.
El sistema de las líneas de colores resuelve dos problemas
principalmente:
·
Sería demasiado difícil
ver números grandes marcados en resistores pequeños. Por ejemplo: 1.000.000
ohmios en un resistor de 1/4 de vatio no se vería muy bien.
·
Si el resistor queda en
cierta posición en el circuito, no sería visible este número y no se podría
leer su valor.
Las bandas de
colores que tienen este tipo de resistores alrededor de su cuerpo, parece que
resuelven todos estos problemas. En este código, cada color corresponde a un
número en particular. Hay dos códigos de colores para los resistores de carbón.
El de 3 o 4 bandas y el de 5 bandas.
Para leer el
código de colores de un resistor, ésta se debe tomar en la mano y colocar de la
siguiente forma: la línea o banda de color que está más cerca del borde se
coloca a la izquierda, quedando generalmente a la derecha una banda de color
dorado o plateado.
En
el sistema de tres o cuatro bandas, el color de la primera banda es el primer
número, el segundo color es el número siguiente, el tercer color es el número
de ceros o multiplicador, y la cuarta línea o banda es la tolerancia o
precisión. El concepto de tolerancia lo explicaremos más adelante.
Cuando leemos el código de colores debemos recordar:
- La primera banda representa
la primera cifra.
- La segunda banda representa
la segunda cifra.
- La tercera banda representa
el número de ceros que siguen a los dos primeros números. (Si la tercera
banda es negra no hay ceros en el número, si esta banda es dorada se
divide por 10 y si esta banda es plateada se divide por 100).
- La cuarta banda representa
la tolerancia. Esta es usualmente dorada que representa un 5%, plateada
que es del 10%, café o marrón indica el 1%, el rojo indica un 2% y si no
tiene banda es del 20%.
Para comprender
mejor este sistema, en la figura tenemos varios ejemplos de utilización.
El código de las cinco bandas se utiliza para resistores de precisión así:
El código de las cinco bandas se utiliza para resistores de precisión así:
- La primera banda representa
la primera cifra.
- La segunda banda representa
la segunda cifra.
- La tercera banda representa
la tercera cifra.
- La cuarta banda representa
el número de ceros que siguen a los tres primeros números. (Si la cuarta
banda es negra no hay ceros en el número, si esta banda es dorada se
divide por 10 y si esta banda es plateada se divide por 100).
- La quinta banda representa
la tolerancia. El café o marrón indica el 1%, el rojo indica un 2% y si es
verde tiene una tolerancia del 0.5%.
En los resistores
de 6 bandas, la última banda especifica el coeficiente térmico expresado en
ppm/ºC (partes por millón por cada grado Centígrado). Este valor determina la
estabilidad resistiva a determinada temperatura.
Es muy importante practicar mucho con este código hasta que se aprenda de memoria ya que los resistores que lo utilizan se encuentran en todo tipo de circuitos. Si tenemos que consultar un libro o manual cada vez que tengamos que identificar un resistor, vamos a perder mucho tiempo. Después de algún tiempo de trabajar en electrónica, este código se hace tan familiar que ya se identifica un resistor con sólo mirar brevemente su combinación de colores.
2.3 El inductor.
La bobina o inductor por su forma (espiras de alambre arrollados)
almacena energía en forma de campo magnético. El símbolo de una bobina /
inductor se muestra en el gráfico:
El inductor es diferente del condensador / capacitor, que
almacena energía en forma de campo eléctrico. Todo cable por el que circula una
corriente tiene a su alrededor un campo magnético, siendo el sentido de flujo
del campo magnético, el que establece la ley de la mano derecha (ver
electromagnetismo). Al estar el inductor hecho de espiras de cable, el campo
magnético circula por el centro del inductor y cierra su camino por su parte
exterior.
2.4 El transformador.
Un transformador es una máquina estática de corriente
alterno, que permite variar alguna
función de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la
frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal.
Para lograrlo, transforma la electricidad que le llega al
devanado de entrada en magnetismo para volver a transformarla en electricidad,
en las condiciones deseadas, en el devanado secundario.
La importancia de los transformadores, se debe a que,
gracias a ellos, ha sido posible el desarrollo de la industria eléctrica. Su
utilización hizo posible la realización práctica y económica del transporte de
energía eléctrica a grandes distancias.
2.5 Transformador elevador, reductor y auto transformador.
Transformador elevador
Un transformador elevador aumenta la tensión, por lo que
tiene más espiras en el secundario que en el primario, mientras que un
transformador reductor reduce la tensión y, por tanto, tiene más espiras en el
primario que en el secundario.
Aunque una relación de transformación (Np:Ns) 1:1 no altera
el valor de la tensión, puede ser útil para aislar una parte de un sistema de
otra. Frecuentemente se utilizan transformadores con dos o más devanados
secundarios o con varias tomas en el devanado secundario. En la figura a
continuación se muestran los símbolos para distintos tipos de transformadores,
así como algunas aplicaciones de cada uno.
Transformador Reductor
En el transformador reductor el número de espiras (vueltas)
de alambre de cobre aislado es mayor que el número de espiras del secundario y
en un transformador elevador a la inversa.
Los usos más frecuentes y conocidos son para fuentes de
poder de artefactos electrónicos con el agregado de elementos rectificadores y
de filtro.
Auto transformador
Un autotransformador es un transformador donde una parte
del devanado es común tanto al primario como al secundario. El principio de
funcionamiento es el mismo que el de el transformador común, entonces la
relación de transformación entre las tensiones y las corrientes y el número de
vueltas se mantiene.
Las corrientes primaria y secundaria están en oposición y
la corriente total que circula por las espiras en común es igual a la
diferencia de la corriente del devanado de baja tensión y el devanado de alta
tensión. Para que un autotransformador funcione adecuadamente, los dos
devanados deben tener el mismo sentido de bobinado.
2.6 El capacitor.
Es un dispositivo eléctrico que permite almacenar energía
en forma de campo eléctrico. Es decir, es un dispositivo que almacena cargas en
reposo o estáticas. Consta en su forma más básica de dos placas de metal
llamadas armaduras enfrentadas unas a otras, de forma que al conectarlas a una
diferencia de potencial o voltaje una de ellas adquiera cargas negativas y la
otra positivas.
Esto se debe a que al conectar las armaduras a una
diferencia de potencial, que puede ser una batería, las cargas llegan muy
rápidamente a un nuevo estado de reposo en la cual esa diferencia de potencial
es "transmitida"(los electrones del polo negativo de la batería se
repelen hacia una placa mientras que en el polo positivo se extraen electrones
de la otra armadura)a las armaduras, pero al estar enfrentadas las placas unas
con otras estas cargas se atraen formando un campo eléctrico paralelo y
almacenando energía eléctrica permanentemente.
2.7 Diodo semiconductor.
El diodo semiconductor está constituido fundamentalmente
por una unión P-N, añadiéndole un terminal de conexión a cada uno de los
contactos metálicos de sus extremos y una cápsula que aloja todo el conjunto,
dejando al exterior los terminales que corresponden al ánodo (zona P) y al
cátodo (Zona N)
El diodo deja circular corriente a través suyo cuando se
conecta el polo positivo de la batería al ánodo, y el negativo al cátodo, y se
opone al paso de la misma si se realiza la conexión opuesta. Esta interesante
propiedad puede utilizarse para realizar la conversión de corriente alterna en
continua, a este procedimiento se le denomina rectificación.
2.8 Diodo led y sus clases
Si alguna vez ha visto, unas pequeñas luces de diferentes
colores que se encienden y apagan, en algún circuito electrónico, ha visto los
diodo LED en funcionamiento. Ver el símbolo
El LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un
diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz.
Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual
fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo,
entre otros
Clases
LED (DIP):
Son los primeros chips y más básicos, utilizados en
electrodomésticos como pilotos luminosos, en semáforos o señales viales. Tras
la evolución de los diodos, este tipo se utiliza para productos concretos en
los que cada led actúa de manera independiente.
High power :
Tienen una potencia lumínica bastante considerable, incluso
más que los SMD, pero también mayor consumo (1w por LED aproximadamente).
Necesitan una buena disipación por lo que suelen usarse en bombillas y
similares para sustituir halógenos. Dentro de este tipo de chips, el más
eficiente es el Chip Cree, marca conocida por su alto rendimiento y eficiencia.
SMD:
Surface Mount Device – Dispositivo de montaje superficial:
Son los más extendidos del mercado utilizados tanto para
iluminación doméstica como profesional. El diodo viene encapsulado en una
resina semirígida por lo que asegura una buena protección frente a golpes.
Emite luz unidireccional y proporciona una gran cantidad de luz.
2.9 Diodo Zener.
El diodo zener es un tipo especial de diodo, que siempre se
utiliza polarizado inversamente.
Recordar que los diodos comunes, como el diodo rectificador
(en donde se aprovechan sus características de polarización directa y
polarización inversa), conducen siempre en el sentido de la flecha. En este
caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo.
2.10 El transistor y sus clases
Un transistor es un dispositivo que puede utilizarse para
amplificar señales o como interruptor para permitir o no el paso de la
corriente dentro de un circuito (esto es lo que sucede con lo que normalmente
conocemos como unos y ceros en un ordenador). En función de cuál sea el uso que
quieras en tu circuito unos tipos de transistor son más eficientes que otros.
Los tipos de transistor que se utilizan principalmente en la actualidad son:
Tipos de Transistor
Transistor de contacto puntual
Primer transistor, consta de una base de germanio
semiconductor, sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que
constituyen el emisor y el colector. La corriente de base es capaz de modular
la resistencia que se "ve" en el colector.
Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano),
frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso, en la actualidad ha desaparecido.
Transistor de unión
bipolar
El transistor de unión, se fabrica básicamente sobre un
monocristal de Germanio o Silicio, que tienen cualidades de semiconductores,
estado intermedio entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante.
Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en forma muy controlada tres zonas,
dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dos uniones
NP.
Fototransistor
Sensible a la luz, normalmente a los infrarrojos. La luz
incide sobre la región de base, generando portadores en ella. Esta carga de
base lleva el transistor al estado de conducción. El fototransistor es más
sensible que el fotodiodo por el efecto de ganancia propio del transistor.
Un fototransistor es igual a un transistor común, con la
diferencia que el primero puede trabajar de 2 formas:
Disipadores de calor
Un disipador es un componente metálico generalmente de
aluminio que se utilizan para evitar que los transistores bipolares se
calienten y se dañen.
Por ello una manera de aumentar la potencia de un
transistor es deshacerse del calor interno del encapsulado.
Transistor de potencia
Son similares a los transistores comunes, con la diferencia
que soportan altas tensiones e intensidades que soportan, pero debido a ello
también tienen que disipar altas potencias y su recalentamiento es prolongado;
para evitar el sobrerecalentamiento se usa los disipadores.
Tipos de transistores
de potencia:
- Bipolar.
- Unipolar o Transistor de Efecto de Campo.
- IGBT (Transistor bipolar de puerta aislada).
Podemos
concluir que la electricidad es un elemento muy importante para la sociedad,
por que les permite a las personas trabajar en las diferentes máquinas de
trabajo que necesitan electricidad.
Hoy en día, los transportes,
supermercados, empresas, industrias y la mayor parte de los hogares del mundo
dependen del suministro de energía eléctrica.
Uno
de los principales problemas que nos enfrentamos es el del transporte de esta
energía eléctrica, ya que parte de la misma se pierde por la resistencia
eléctrica ofrecida por las líneas de transporte existentes en Rep. Dom. Estas
pérdidas están estimadas en cerca del 10% de la energía total generada.
La
energía eléctrica nos ofrece otro inconveniente: su almacenamiento.
Almacenar
energía eléctrica es caro e ineficiente; así pues, la energía eléctrica se
genera conforme a la necesaria o demandada en cada momento.
En
este trabajo vimos y descubrimos todo lo que tiene que ver con electricidad, sus elementos con las que podemos trabajar en
caso de que tengamos electricidad, este tema pienso que es muy importante ya
que sin electricidad no podríamos hacer muchas cosas que hacemos en nuestra
vida cotidiana, porque en la actualidad la mayoría de las cosas tiene que ver
con este tema.
El desarrollo de la
electricidad y sus aplicaciones tienen un notable impacto en la sociedad y en
nuestras vidas. El conocimiento acumulado por la humanidad hasta nuestros días
ha transitado por un largo y arduo camino y es resultado del esfuerzo y la
constancia de científicos de la talla de Tesla,Coulomb, Franklin, entre otros.
La
mayoría de las personas no conocen el impacto de un acto tan común en estos
tiempos como levantarse de la cama y pulsar el interruptor de la luz para
encender esa lámpara que tienen colgando del techo o colocada sobre la mesilla.
Hoy
en día, no concebimos un mundo sin electricidad: teléfono móvil, nevera, ,
televisión y podría seguir así hasta el infinito pero, sabemos lo que ocurre
para que ésta llegue hasta nuestros enchufes?
La
electricidad que llega a nuestros hogares y oficinas se obtiene principalmente
mediante generación de centrales nucleares, térmicas, hidráulicas y también a
través de parques de energías renovables: eólicos y fotovoltaicos.
Bibliografía
arturoclemente. (2009). Obtenido de
http://arturoclemente.blogspot.com/2009/03/diodo-zener.html
forosdeelectronica. (s.f.). Obtenido de http://www.forosdeelectronica.com/tutoriales/resistencia.htm
menoswatios1. (2012). Obtenido de
http://www.menoswatios.com/tipos-de-led.html
quimicaweb. (s.f.). Obtenido de
http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema8/tema8.html
Romero, E. (2011). educachip. Obtenido de
http://www.educachip.com/tipos-de-transistor/
salonhogar. (2007). Obtenido de
http://www.salonhogar.com/ciencias/fisica/atomo.htm
tecnologia-industrial. (s.f.). Obtenido de
http://www.tecnologia-industrial.es/Transformador.htm
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