Aprende Electronic A Desde Cero

8/3/2019 Aprende Electronic A Desde Cero

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MICROPROCESADORESMICROPROCESADORES

COMPUTADORASCOMPUTADORASEsta obra es parte del CD:

Enciclopedia Visualde la Electrnica

que se distribuye exclusivamenteen la Repblica Argentina. Para laedicin se extrajo informacin de

la revista Electrnica y Servicio yse cont con la colaboracin deCentro Japons de InformacinElectrnica.Prohibida su reproduccin parcialo total por cualquier medio.
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El Mundo de la ElectrnicaAudio, TV, Vide o Co mputa do ras

Microprocesadores

CAPITULO 1PRINCIPIOS DE GENERACION DELA ELECTRICIDADFormas de g enerar electricidadElectricida d p or friccin o induc cinElectricida d p or rea cc in qumicaCom po nentes y ap lica ciones de las pilas

Fab rica cin d e una pila p rimariaElectricidad por presinElectricida d p or calorElectricida d po r luzAplicaciones del efecto fotoelctrico

Efecto fotoinicoEfecto termoelc tricoEfecto fotovoltaico

Electricida d po r mag netismoUN VISTAZO A LA ELECTRONICA DE HOYEl impe rio d e los bitsVentajas de la tec nologa digitalComunicacionesAudio y videoEl DVDLa televisin de alta definicinMtodos de grabac in de audio digitalProceso digital de aud ioProcesamiento de datos

MicroprocesadoresCapac idad de almacenamiento de datos

Internet

CAPITULO 2

QUE ES LA ELECTRICIDAD Y QUE LAELECTRONICA?Estructura atmica

Atomos: protones, electrones y neutronesConstitucin del tomo: protones, electro-

nes y neutronesIones positivos y neg at ivosCond ucto res, semico nduc tores y aislantesFlujo de electronesDiferencia de potencial, tensin, fuerza

electromotriz

Corriente elctricaResistenc ia e lct ric a

ConductanciaClasifica c in d e los resistoresCd igo d e c olores pa ra resistoresPilas y baterasCONDUCCION DE LA CORRIENTE ELECTRICALos con duc tores y los aislante sLa electricidad como fluidoTipos de c ond ucto resCampo elctrico y corriente elctricaEl camp o elctricoCorriente electrnica y corriente convencionalVelocida d d e la co rrienteLA REVOLUCION DE LOS MEDIOS OPTICOSMed ios de soporte de informac inEl surgimiento d e la tec nologa p ticaLuz y protuberanc iasTec nologa digitalOtros sistem as p tico s

El disc o lser de videoEl CD-ROM - El CD-IEl Pho to -CDLos med ios ma gneto -ptico sEl DVD

CAPITULO 3RESISTENCIA ELECTRICALa resistenc ia elc tric aUnida d d e resistenc iaLa ley de O hmResistividadCircuito elctricoOtra vez la ley d e OhmC lculo de la co rrienteClculo de la resistenciaC lculo de la te nsinLos resistores en la prctica

La ley de JouleUnidades de potencia, energa y calorCa lor espe cfico de los mate rialesDIODOS SEMICONDUCTORESIntroduccinDiodos semiconductores, rectificadores, zner,de c orriente constante, de recupe racin en es-c aln, invertidos, tnel, va ric ap , varistores,em isores de luzOtro s tipo s de LED

CAPITULO 4ASOCIACION DE RESISTORES, ASOCIACION DE

PILAS, POTENCIA ELECTRICAAsociacin de resistoresAsociacin de pilasPotenc ia elctricaClculo de potenc iaAplicac in de la ley de JoulePote nc ia y resistenc iaCAPACITORESLa ca pac idadCap ac itores planosLa energa almac enada en un capa citorLos ca pa citores en la prc ticaAsociac in de cap ac itoresCap ac itores de p ape l y ac eiteEl problema de la a islacinCapacitores de polister y policarbonato, depoliestireno, cermicos, electrolticosCa pa citores variab les y a justab les

Dnd e usar los trimm ersTensin d e tra ba joCapacitores variablesBanda de valoresPOR QUE APARECIERON LOS TRANSISTORESCom ienza la revolucin d igitalEn el principio fue la v lvula d e va coSurge el tra nsisto rQu es en realida d un semico nduc tor?Principio d e o pe racin d e un transistorTransistores contenidos en obleas de silicioSurgen los microprocesadoresFamilias MOS y MOSFETTransistores de alta s pote nc iasFuturo del transistor

CAPITULO 5MAGNETISMO E INDUCTANCIA MAGNETICAEl efecto magnticoCampo elctrico y camp o ma gnt icoPropieda de s ma gntica s de la ma teriaC lculos co n fuerzas magntica sDispositivos electromagnticosElec troimane s y soleno idesRels y Reed-relsLos galvanm etrosLos inductores

Encic lopediaEncic lopedia

VV isua lisua ld e l ad e l a

ElectrnicaElectrnica


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LOS COMPONENTES DE CORRIENTE ALTERNACorriente c ontinua y c orriente alternaRepresenta cin g rfica de la co rriente alternaReactanciaReac tancia ca pac itivaFase en el c ircuito c ap ac itivoReactancia inductivaFase en el circuito inductivoQu e s una sea l?TIRISTORES Y OTROS DISPOSITIVOS DE DISPAROLos tiristoresRec tificad or c ontrolado de silicioInterruptor controlado de silicio

FotoSCRDiodo d e cuatro capa sSUS, TRIAC, DIAC, SBS, SIDAC, UJT

CAPITULO 6LAS ONDAS ELECTROMAGNETICASLa na turaleza d e las ond as electroma gntica sPolarizacinFrecuencia y longitud de ondaEl espec tro electroma gntico y las onda s de ra-d ioEspectro electromagnticoEL TRANSISTOR COM O AMPLIFICADORConfiguraciones c ircuitales b sicasEl amp lifica do r base co mnEl am plificad or em isor c omnEl amplificador colector comn

Resumen sobre p olarizac inRecta esttica d e c argaRecta d inmica d e ca rgaClc ulo de los ca pa citores de p asoAcoplamientos interetapas

a) Acoplamiento RCb) Ac oplamiento a transformadorc) Ac oplamiento directo

FUNDAMENTOS FISICOS DE LA REPRODUCCIONDEL SONIDOPropag ac in de las vibrac iones u onda sLa ond a d e sonidoCa rac terstica s fsica s

Frecuenc ia o tonoAmplitudIntensidadTimbre

Velocida d d el sonido

Reprod ucc in del sonidoTipos de reproductores acsticos (parlantes)

CAPITULO 7EL SURGIMIENTO DE LA RADIOLos experimentos de FaradayLos planteam ientos de MaxwellLas ondas de radio y el espec tro electromag n-ticoLa teleg rafa sin hilosEstructura simplifica da de una vlvula diod oPrincipio bsico de operacin de un receptorde rad ioLas primeras transmisionesLa evolucin de las comunicaciones por ondasradiales

El desarrollo d e la radio c ome rcialMod ulac in en FM y transmisin en e streoTRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPOLos FETsEl JFETEfecto de c amp oEl MOSFETd e e mp ob recimient oMOSFETd e e nrique c imientoProt ec c in d e los FETs

CAPITULO 8INSTRUMENTOS PARA CORRIENTE CONTINUAInstrumentos analgicosFunciona miento de algunos instrumentos anal-gicosEmpleo como ampermetroEmp leo c omo voltmetroOhms por volt en los voltmetros de continua

Causas de errores en las medicionesLas puntas de p ruebaPunta s pasiva sPuntas ac tivasMEDICIONES EN CIRCUITOS TRANSISTORIZADOSa) a pertura d e los circuitos de p olarizac inb) apertura de los elementos del transistorc) entrada en c orto d e los elementos del transis-to rd) entrada en corto de elementos de acopla-

miento de la etap aEL SURGIMIENTO DE LA TVQu es la televisinEl televisor d esplieg a sea les elc tric asOrge nes de la te levisinSe e stab lecen los formatosCmo se c onvierte la image n en seales elc tri-casLa seal de video c omp uesto

CAPITULO 9INSTRUMENTOS PARA EL TALLER Y MONTAJES DEEQUIPOS

El instrumental p ara reparac ionesInstrumentos pa ra el banc o d e traba joConjunto d e instrumentos bsico sProbado r de semiconduc toresLista de materiales del conjunto de instrumentosbsicosLista de materiales del probador de semicon-ductoresGenerador de seales para calibracin y prue-basLista de mate riales del generad or de sealesInstrumentos para e quipos de aud ioLos galvan metrosVmetro pa ra seales dbilesVmetro p ara seales fuertesIndica do r de eq uilibrioModo de usoDIODO ZENER

Carac tersticas de op erac inRuptura del znerCurvas c arac tersticasResistenc ia d el znerEfecto s de la temp eraturaAplicac iones de los diodo s znerCaractersticas de los diodos zner comercialesComp robac in de los diod os znerLOS MICROFONOSQu es un micrfono?Telfon os y micrfo nosEl transdu c torTipos de micrfonosMicrfono de c arbnMicrfono de capacitorMicrfono de bob ina m vilMicrfono d e c ristalCaractersticas de los micrfonos

SensibilidadDireccionalidadImpedanciaInmunidad al ruido

CAPITULO 10PRIMERAS REPARACIONES EN EQUIPOSTRANSISTORIZADOSPrueb a d e tran sistores con el tsterAnlisis de montajes electrnicosLo que puede estar malDefectos y com probac ionesMediciones en pequeos amplificadoresSustitucin del c omp onenteEquivalenciasMEDICIONES QUE REQUIEREN PRECISIONMtodo de com pensac in d e Dubois-Reymond

Mtodo de c ompe nsac in de Pogg endorfDISPOSITIVOS ELECTRONICOS DE MEMORIADispo sitivos d e me mo riaAplicac iones de los circuitos de mem oriaTc nicas de fa bricac in de las mem orias digita-lesCmo traba ja una memo ria d igitalMemorias de la familia ROM

Mem orias ROMMemorias PROMMemorias EEPROMMemorias UV-EPROM

Memorias de la familia RAMMemorias SRAMMemorias DRAMMemorias VRAMMem orias NOVRAMMemo rias en equipos de aud io y vide o

Memo rias en com puta do ras PCRAM, Ca ch , ROMMemoria FlashCMOS-RAMMemoria d e video

CAPITULO 11IDENTIFICACION DE COMPONENTESCmo encarar la reparacin de equipos elec-trnicos

Camino lgicoConoc er la operac in d e un c ircuitoEL LASER Y LOS CONCEPTOS DE LA LUZLa luz en la p oc a d e las lucesLos planteam ientos de HuygensLos planteam ientos de NewtonEinstein y el efecto fotoelctricoPartculas elementales de la materiaAb sorcin y em isinFuentes co nvenc ionales de luzEmisin inducida o estimuladaEstructu ra b sic a de l lser

CAPITULO 12TV COLORCm o transmitir imge nesLa tran smisin de TVLa a ntena de TVAntena s pa ra varios ca nales

a) Antena Yag ib) Antena cnicac) Antena logartmica peridica

TV p or sat liteEl cable de bajadaEl sintonizador de canalesLa etapa amplificadora de FI de videoNeutralizac in y a justesEl control autom tico de gana ncia (CAG)Los circuitos de sincronismoEl sincronismo verticalEl sincronismo horizontal

Los circuitos de sincronismoEl osc ilad or vertica lEl oscilado r horizonta lLa deflexin horizontalLa de flexin vertica lAlgunos defectos usuales

CAPITULO 13REPARACIONES EN RECEPTORES DE RADIOPequeas reparaciones

1. Problemas de alimenta cin2. El defecto motor de lancha3. Fallas y ruido s en e l con trol de v olume n4. Interrupciones en las placas5. Camb ios de c ompo nentes6. Problemas del parlante7. Problem as de ajuste8. Los comp onente s

9. Anlisis c on e l inyec tor de sea les10. Conc lusiones

REPARACION DE EQUIPOS CON CIRCUITOSINTEGRADOSCmo procederBsque da de fallasCm o usar el inyec torFIBRAS OPTICASGeneralidadesEnlace ptico c on fibraVentajas de las fibras pticasFsica de la luzConstrucc in de las fibras ptica sTipos de fibrasAtenuacin de la fibraComp onentes ac tivosDiodo s em isores de luz

Diod o de inyecc in lserCAPITULO 14INSTRUMENTOS PARA EL SERVICEInyec tor de sea lesFuente de alimentacinGenerador de funcionesGenerador de b arrasMedidor de inductanc iaMedidor de capa cidadesProbador de CIPunta de prueba d igitalInstrument os po rttiles varios

CAPITULO 15REGULADORES INTEGRADOS DE LA SERIE 78XXRegulad or de te nsin pa trnRegulad or fijo c on m ayor te nsin de salida

Aumenta ndo la tensin de salida c on znerTensin d e salida ajustable c on C I regula do r fijoFuente de corriente fijaFuente de co rriente a justab leCm o aum entar la corriente d e salidaReg ulad ores 78XX en pa raleloRegulador de tensin fijo de 7ARegulador de 7A c on protecc in c ontra c ortosReg ulad or a justab le utilizando CI 7805 y 741Fuent e d e te nsin sim trica utilizan do CI 78XX


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REPARACIONES EN ETAPAS DE SALIDADE RECEPTORES DE RADIOPrimera co nfigurac inSegunda configuracinTercera co nfigurac inRep arac in con multmetroCm o me dir tensiones en una radioTEORIA DE FUNCIONAMIENTO DE LOS VIDEOGRA-BADORESQu es una videograba doraNota histricaLa graba cin magnticaGrabac in lineal c ontra grabac in helicoidal

El forma to VHSGrabac in de aud ioGrabac in a zimuthalEl track de control y los servomecanismosEl sistem a de co ntrolAlgunas carac tersticas de las videog raba do rasmodernasManejo remotoGraba cin no asistidaSistema de auto diag nsticoMltiples velocida de s de rep roduc cinEfectos digitales

CAPITULO 16LOCALIZACION DE FALLAS EN ETAPAS CON MI-CROPROCESADORESBloque s b sico s de co ntrol pa ra los MP (P)

Fuente de alimentacinDiag nstico d e fa llas en la fuenteEl resetDiagnstico de fallas en el resetRelo j de l P (MP)Diagnstico de fallas en el relojLA TELEVISION DIGITAL (DTV)Qu e s la telev isin d igital?Conversin analgico/digitalTeo rema de m uestreo d e NyquistMuestreo, cuatizacin y resolucinCodif ica cin A/DRecomendaciones CCIR-601Com presin digitalReduc cin de datosTipos de compresinTransformacinTransforma c in de c oseno d isc reta (DC T)CuantizacinCodif icacinMtodo de c odif ica cin HuffmanCom presiones de aud ioNormas internacionales de televisin digital

JPEG - MPEG - Perfiles y nivelesMPEG-1 - MPEG-2

Transmisin de TV progresiva y entrelazadaForma tos mltiplesComentarios finalesUSOS DEL GENERADOR DE BARRASDE TV COLORUsos en la salida de RFUsos en la salida de FIUsos en la salida de videoUsos en la salidas de sincronismoUsos en el ba rrido e ntrelazad o y p rogresivo

Funciones y prestac iones de l gene rador

CAPITULO 17MANEJO Y OPERACION DEL FRECUENCIMETROQu es un frecuenc metro?Consejos pa ra la elecc in de un frecuenc metroPrincipio d e op erac in del frec uenc metroAplica ciones del c ontador d e frecuenciaMed iciones en aud io y vide oREPARACION DE EQUIPOS DE AUDIOMedicin de tensin en circuitos transistorizadosQu e fecto c ausa esa alterac in en la ca lida dde l sonido?Qu ocurre si estos componentes presentanproblemas?Tensione s en salida s c om plem enta riasCircuitos integrados hbridos

TEOREMAS DE RESOLUCION DE CIRCUITOSPrincipio de superposicin1) Clculo por leyes de Kirchhoff2) Clculo por el mtod o d e supe rposicinTeo rema de Theve ninTeorema de Norton

CAPITULO 18QUE ES UNA COMPUTADORA?Arquitectura de una PC

Definicin d e c omputad oraAnteced entes de las com putad oraspersonales

Las computadoras personales en los 70El surgim iento de la IBM PCLa p lataforma PCGeneraciones de computadoras PC

Elemen tos de la PCAutotest de funcionamientoEl primer a utote stEl disc o d e inicia lizac inEl proc eso de la inicializac inCone xin d e p erifrico s

Cmo funciona el plug and p layInstalac in de l sistema plug a nd playLos comp onente s electrnicos de la PC

Funcionamiento de un transistorC mo es el transistorFuncionam iento de una mem oria RAMCmo se escriben los datos en una RAMCm o se leen los da tos desde una RAMCmo funciona un microproce sado rEl microproc esad orLos procesadores RISC y CISCEl CISCComp utacin por c onjunto reducido d e ins-truc c ione s (RISC)

Cm o se co munica n los pe rifrico s co n la PCLa b arra de direcc iones de la PCPlaca s de expansin d e 8 b its

Placa de 16 bits o placa ISAPlaca MCA d e 32 bitsPlaca EISA de 32 bitsPlaca de bus local VESA (VL-BUS) de 32 bitsPlaca de bus loc al PCIBus loc a l VESABus loc a l PCI

CAPITULO 19ENSAMBLADO DE CO MPUTADORASArquitec tura de una PCPerifrico s de e ntrada de d atosDispositivos de proceso de informacinDispo sitivos de a lmac ena miento d e informac inPerifrico s de salida de da tosEquipo nec esario para la reparac inFactores a considerar en la eleccin de herra-mientas, componentes y programasReparacin de mquinas muy bsicas emplea-da s en hog ares o en em presas peq ueas

a) Herramientas y componentesb ) Disc os sistemac) Utileras para el servicio

MANEJO DEL OSCILOSCOPIOQu es un osciloscopioPrincipio d e funcionam iento d el oscilosco pioTipos y marcas de osciloscopiosControles tpicos de un osciloscopioConexiones de sealMediciones de c arcter generalMed iciones en aud io y videoLa func in delayTEORIA DE CIRCUITOSPrinc ipio d e sustitucinTeo rema d e Millma n

Teorema de la m xima transferencia d e ene rgaTeorema de la reciproc idadMtod os de resolucin de c ircuitosPlanteo de las ecuacionesMtodo d e mallasMtodo de los nodos

CAPITULO 20CIRCUITOS DE MONTAJE SUPERFICIALAntecedentes de los circuitos impresosEstructu ra d e un c irc uito impresoTipos de c ircu ito imp resoTec nologa de monta je superficialEncapsulados y matrculasEnc ap sulad os pa ra tra nsistores mltiplesTransistores de prop sito ge nera lIntroduccin

Diodo s de sintonaDiodo s Sc hottkyDiodos de c onmutacinDiod os mltiples de co nmutac inDiodo s zne rHerram ientas para la solda duraCm o soldar un co mpo nente SMDProcedimientoEL CONTROL REMOTOQu e s un co ntrol remoto

El co ntrol remo to d igitalPropied ad es de las emisiones infrarrojasEstructura fsica de un control remotoOpe racin d el circuito em isorEl circuito d e c ontrol de la unidad remotaOperac in d el circuito receptorEl forma to d e la sea l infrarrojaTRATAMIENTO DE LA INFORMACION EN UNACOMPUTADORACmo suma una com putad oraCm o se almac ena informac in en los disco sAlmac enamiento de informac inAlmac enamiento de informac in en discos

Formate o d e un discoLa disquete ra unidad de disco flexibleFuncionam iento de las unidad es de discoLa importanc ia de l disco rgidoLa unidades magneto-pticas y flpticasLas unida de s de ba ck-up Q IC y DATUnidad es de b ac k-up QICUnidad de c inta de b ac k-up DAT(c inta de a u-dio d igital)

CAPITULO 21CODIFICACION DE SEALES DE TVDiagrama en bloques del modulador de sonidoRecup eracin del audio en el decod if ica dorCIRCUITO DE CONM UTACIONEl tran sistor unijuntura en la c onm uta c inCircuitos de ap lica cin

Comportamiento de las cargas en un semicon-ductorDispo sitivos efec tivos de dispa roRec tificad or c ontrolado de silicioTriac - DiacLA SUPERCO NDUCTIVIDAD Y SUS APLICACIONESQu se entiende por superconductividadCarac tersticas de los superco nduc toresAplicac iones de los supe rcond ucto resGeneracin de energa elctricaMejores dispo sitivos elec trnico sTransportacin terrestreAplicaciones

CAPITULO 22MANTENIMIENTO Y REPARACION DECOMPUTADORASEn q u c onsiste e l servicio a una PC?MantenimientoReparacinProteccin de la informacinActualizacinHerramientas y componentesDiscos con sistemaUtilitarios para el servicio a PCUtilitarios de informa c in d el sistem aUtilitarios que se incluyen en Window s 95 y Win-dows 98Utilitarios de diagnstico y ReparacinPrograma s integrad osPrograma s pa ra mante nimiento y repa racinRep arac iones tpica sMante nimiento c orrec tivo y preventivoActualizacin

CAPITULO 23COMUNICACIONES VIA SATELITELos sa t litesLa TV sate litalEleme ntos nec esarios pa ra ve r TV sate litalLas antenas parab lica sConstruccin de un sistema para ver TV satelital

CAPITULO 24TECNICAS DIGITALESLgica digital ap licadaPresentac in de las principales co mp uertasLg ica p ositiva y lgica nega tivaCompuertas lgicasRelac iones entre las comp uertasLeyes de De Mo rgan

Ejemplos co n com puertasFuncin lgica co mpa racinCo mp uerta s lgic as co me rciales TTLCom pue rtas lgicas come rciales CMOSDiseo de circuitos digitalesExpresiones cannicasQu se pued e hac er con las com puertasDiagrama de Veitch y de KarnaughDiseo de circuitos lgicosEjemplos de ap lica cin


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El principio fsico segn el cualuna d e las pa rtc ulas atm ic as,el electrn, presenta una car-

ga a la que po r co nvencin se leconsidera negativa, constituye elfunda mento d e una d e las fuentesde energa m s imp ortantes d e lavida moderna: la electr icidad. Eneste captulo, de nivel bsico, seexplican las seis principales formasde generac in de e lect r ic idad:po r fric cin o induc cin, por rea c-cin qumica, por presin, por ca-lor, por luz y por magnetismo. Ytambin se aprovechan las expli-caciones para sugerir algunos ex-perimentos.

Si bien la electr icidad fue cono-cida por los antiguos griegos apro-ximadamente en el ao 600 AC,c ua nd o Ta les d e M ileto ob servque el mbar adquiere la propie-

d a d d e a tra er ob jeto s ligeros a l serfrota d o, el prime r estud io c ientficode los fenmenos elctricos fuep ub lica d o e n 1600, p or William Gil-be rt, un md ic o b ritnico que utili-z el trmino elctrico (del griegoelektron, que signi f ica mbar)para referirse a la fuerza que ejer-ce esa sustancia al ser frotada, yquien tambin estableci la dife-

renc ia entre las a c c iones mag nti-ca y elc tric a.

En esa poca, an no estabantotalmente sentadas las bases dela revolucin cientf ica de la quesurgira la fsica clsica, y que to-mara forma definitiva en el sigloXVIII, con Isaac Newton, quien es-tableci una serie de principiosque daran base al mtodo cient-f ico. No obstante, a part ir de en-tonces se produjeron avances im-p ortante s q ue c ulmina ra n e n el si-glo XIX, cuando diversos investiga-do res d esarrollan tod a la ba se te -r ico-prct ica para la generacin,ap rove c ham iento y distribuc in d ela electr icidad, y que tendran co-mo punto f inal el establecimientode las primeras redes de distribu-cin de f luido elctr ico hacia loshogares y la industria (figura 1).

FORMAS DE GENERARELECTRICIDAD

Bsicamente, existen seis formasdiferentes de ge nerar elec tric ida d,aunque slo a lgunas pued en c on-siderarse fue ntes efic a c es d e e ner-ga. Lo caracterstico en todas es

que hay que libe rar los elec tronesde valencia a pa rt ir de o tra fuentede energa para producir el f lujoelctr ic o; sin em ba rgo , no es nec e-sario analizar esta fundamenta-cin para entender el tema cen-tral del presente captulo.

La s forma s en q ue la e lec tricida dpuede ser generada son las si-guientes: por friccin o induccin,por reaccin qumica, por presin,por calor, por luz y por magnetis-mo.

ELECTRICIDAD POR FRICC INO INDUCCIN

Ya mencionamos que la fr iccinentre materiales como forma deproducir electr icidad, fue descu-bierta d esde la antigua Grec ia. Por

me ra c a sua lida d , Ta les d e M iletoob serv que al frota r en la p iel delos animales una pieza de mbar,sta adqu i r a la prop iedad deatraer pequeos trozos de virutasde ma dera .

Actua lmente , sabemos quecuando dos cuerpos se frotan en-tre s, uno de ellos cede e lec tro-nes al otro. Es decir, mientras deuno de esos cuerpos se despren-den tales partculas subatmicas,el otro las recibe; como resultado,el pr imero queda con df ic i t deelectrones y el seg undo c on e xc e-so .

Cuando un tomo t iene df ic i tde electrones, la carga total delmaterial es positiva; cuando tieneexceso de electrones, el materialad quiere una c arga tota l nega t iva(figura 2). Para comprobar este fe-nmeno, frote varias veces en su

cabeza un globo inf lado; notarque ste puede atraer pequeostrozos de papel o mantenerse ad-herido a la p ared p or tiemp o inde -terminado (figura 3). Otro experi-

Captulo 1

5

Captulo 1

Principios de Generacin de la Electricidad

Fig. 1


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me nto c onsiste e n p einarse e l ca -be llo sec o, estand o frente a un es-

pe jo y de ntro d e un c uarto osc uro;lueg o d e p asar varias vece s el pe i-ne, po dremo s ob servar que se p ro-ducen chispas luminosas; esto sede be al efecto d e d esplaza-mien-to de c argas.

Conforme a lo que acabamosd e e xplic ar, la electr ic ida d se pro-d uc e p or el pa so d e los electronesd e un m ate rial a otro; es de c ir, porefecto de la fr iccin. Por lo tanto,

se le conoce comoelectricidad esttica.

Uno de los mediosms conoc idos paragenerar grandes canti-dades de electr ic idadesttica, es la Mquinade Wimshurst (figura 4).

Este aparato consisteen dos discos plsticosc oloca do s frente a fren-te, que giran en senti-d os op ue sto s; sob re un ode ellos se encuentranvarias laminil las con-ductoras.

La mutua inf luenciaejercida , origina un d es-plazam iento d e c argas.La carga elctr ica delos discos es recupera-da med iante un par deelec trod os, los c ua les seco locan de modo queestn en co ntacto c onla superficie del discoque tiene las laminillas;cuando la cant idad deca rga a cumulad a en la

sup erfic ie d e los disc os es gran d e,se llegan a producir arcos elctri-

cos entre las terminales externasdel dispositivo.

ELECTRICIDAD PORREACCIN QUMICA

Una d e las forma s m s eficiente sy ampliamente uti l izadas para ge-nerar electr ic idad, es la de lasreacciones qumicas. Como ejem-

p lo, tene m os las p ila s y b a te ra s uti-lizadas en equipos porttiles, ra-dios, automviles, etc.; se puededecir que una pila es un medioque transforma la energa qumicaen elctr ic a, ya q ue est formad ap or un elec trolito (q ue p ued e ser l-quido , slid o o de pa sta), un elec -

trod o p osit ivo y un electrodo neg a-tivo.

El electrolito, una sustancia qu-mica, reacciona con los electro-dos, de ta l forma que a uno deellos llega n los elec trone s liberad ospo r la reac c in -hac indo se neg a-tivo-, mientras que el otro, habin-do los pe rdido, ad quiere c arga p o-sitiva (figura 5). Esta diferencia dec a rg a s entre los d os elec trod os seconoce como d i fe renc ia de po-tencial. Si se conecta un cablec ond uc tor externo q ue los c om uni-que , la d iferenc ia d e p otenc ial ori-gina un c am ino p or el que los elec-trones del electrodo negativo pa-san al electrodo positivo. Precisa-mente, al desplazamiento de loselectrones a travs de un conduc-tor se le cono ce co n el nomb re d ecorriente elctrica (figura 6). B-s icamente, podemos hab lar de

dos tipos de pilas: primarias y se-c und a rias. En el c a so d e las p rima -rias, la sustancia qumica utilizadase transforma lentamente en sus-tanc ia s diferentes; y es que , a c au-sa de la reaccin qumica que l i-bera los electrones, el electrolitono puede transformarse en la sus-tancia original que era antes desuc ed er aq ulla (es c uand o se d i-c e q ue las pi las se ha n de sc arga -


6

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5


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do). Las pilas de este tipo tam-bin reciben el nombre voltai-cas.

Por su parte, las pilas secunda-rias, bateras o acumuladores, tie-nen la caracter st icade que en e llas el elec -trolito s puede ser re-convertido despus deutilizarse en las sustan-c ia s origina les; pa ra lo-grarlo, ba sta c on p asara t ravs de l una co-rriente elctrica, pero

en sentido contrario alde su operacin nor-ma l (esto es a lo q ue sel lama recarga de lapila).

COM PONENTES YAPLICAC IONES DE

LAS PILAS

Una de las pilas pri-ma rias m s c om unes esla Leclancho pila se-ca, inventada en los

aos 60 por el qumicofrancs Georges Le-clanch. El electrol i toconsiste en una pastade c loruro d e a monio ycloruro de zinc. Una l-mina que se empleacomo el e lectrodo ne-gat ivo, s i rve tambincomo envase, y estconstruida con base enzinc; el elec trod o p ositi-vo es la combinacinde una b arra d e c arbo-no co n d ixido de m an-ganesio, y al momentode combinar los t reselementos, se obtienenaprox imadamente 1 ,5volts entre la terminalcentral y el envase (fi-gu ra 7).

Otro ejemplo de pila

p rima ria , es a q uella q uese utiliza en eq uipos pe -queos (tales como losrelojes de pulso digita-les). En esta pila -conforma de disco cilndri-co-, el elec trolito es unasolucin de hidrxidode po tasio, el electrod o

po sit ivo se ha c e c on xid o d e m er-cur io y el e lectrodo negat ivo con

zinc . La pila de este t ipo, c ono c idacomo bater a de mercur io , ge-

nera aproximadamente 1,34 volts(figura 8).

Por lo que se refiere a la pila se-cundar ia o acumulador (que co-mo ya se d ijo p ued e ser rec arga daal invert ir la rea c c in q umica ), ca -be mencionar que fue inventadaen 1859 po r el fsico fra nc s G a sto n

Plant. Est formada por un elec-trol i to de cido sulfrico y agua,con electrodos de plomo y xidode p lomo; in ternamente, estconstituida por un conjunto de pi-las individuales conectadas en se-rie (figura 9). Las pilas secundariaslas encontramos en automviles,aviones y en sistem as de alma c e-nam iento d e e nerga elc tric a defuentes de energa al ternat iva;ejemplo de estas ltimas, son lospaneles solares o los generadoresmo vido s po r viento.

FABRICACIN DE UNAPILA PRIMA RIA

Para fabricar una pila primaria,se requiere solamente de un limngrande, una laminil la de cobre yuna zinc, ambas de 5 x 1 cm. Lo

nic o q ue ha y que hac er es inser-ta r la s lam inilla s, una en c a d a c a radel l imn, procurando que entrenlo m s profunda me nte po sible pe -ro sin llegar a tocarse.

Con ayuda de un voltmetro, sepuede comprobar fci lmente ladiferenc ia d e po tenc ial que existeentre las laminillas. La terminal ne-ga t iva se forma en el e lec trod o d ezinc , mientras que la termina l po si-

t iva en el de cobre; el electrol i tode nuestra pi la es prec isa me nte e l

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Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9


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c ido c tric o q ue c ontiene el zumod e lim n. Vea la fig ura 10.

ELECTRICIDAD POR PRESIN

Los materiales piezoelctr icosson aquellos que liberan electro-nes c uand o se les ap lic a una fuer-za. Su nombre se deriva del trmi-no g rieg o Piezo, q ue sign ific a p re-sin.

Cua ndo se a plic a la fuerza sob reel material, los electrones son obli-gados a salir de sus rbitas y sedesplazan hacia el punto opuestoa a que l en q ue se est e jerciend ola presin; cuando sta cesa, loselectrones regresan a los tomos

d e d o n d e p r o c e d e n .Sustancias como las sa-les de Roc helle y la s c e-rmicas de t i tanato debario, son especialmen-te efec t ivas pa ra gene -rar ste e fec to.

E l punto moment-n e a m e n t e a b a n d o n a -do por los electrones acausa de la apl icacinde la fuerza, se tornaentonces posit ivo; por

c ontra, el extrem o m s alejado del se h a c e neg a tivo: surge a s entream bo s una d iferenc ia de c arga ( fi-gu ra 11).

Los materiales piezoelctricos se

cortan en formas especiales, demo d o q ue sea po sible c ontrolar lospunto s en d ond e existe la diferen-cia de potencial. Este efecto seaprovecha para generar sealeselectrnic as d e a udio e n los micr-fonos de cristal, los cuales estnformados por un cristal piezoelc-tr ico sobre el que se coloca unatapa que lo deforma conforme alas variaciones de los sonidos quelogran desplazarla. Aos atrs, loscristales piezoelctricos se utiliza-ba n p ara rec uperar la msica gra-

bada en fo rma desurcos en los discosde a c etato neg ro ( fi-g ura 12).

Ad em s, los ma te-ria les piezoe lc trico st ienden a deformar-se cuando se les

a p lic a un v oltaje. Es-te fenmeno es ex-p lo tado para gene-rar seales electrni-c as de una frec uen-

c ia f i ja y a ltam ente e stab le.

ELECTRICIDAD POR CALOR

Cua ndo se a plic a e nerga c alor-f ic a a de termina do s me tales, stosaumentan el movimiento cint icode sus tomos; as, se origina eld esprendimiento d e los elec tronesde las rbitas de valencia. Otrosmeta les, se c om po rtan d e m anerainversa.

Supongamos que un metal delprimer tipo es unido superficial-mente a un meta l de compor ta-miento contrario, y que se les apli-ca calor. Mientras que uno ser

cada vez ms posit ivo conformese vayan liberando sus electrones,el otro -que los absorbe- se harmuy negat ivo al a lmacenar car-ga s neg a tivas.

Tras retira r la fue nte d e c a lor, lo smetales se irn enfriando y enton-c es los elec trone s extrasque fue-ron d e m ome nto alojad os po r unod e los meta les, reg resa r n a l de suproced enc ia. Cua nto m s calor se

ap lique a la unin d e e sos me tales,mayor ser la cant idad de cargaelctr ica que pueda producirse. A


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Fig. 10

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Fig. 12


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ste fenmeno se le c onoc e c om otermoelectricidad.

A aquellos dispositivos formadospo r la unin d e d os me tales y quepresentan e l efec to d e termoe lec -tricidad, se les denomina termo-par(figura 13).

El fenmeno de la termoelectr i-c idad puede ser fci lmente com-probado mediante un sencil lo ex-perimento. Haciendo uso de unalambre de cobre y uno de zinc,hay que formar una trenza deap roxima da mente 30 cm de largo;se d eb en d ejar lib res uno s 5 cm d e

cada a lambre. Enseguida, conuna vela, se calienta el principiode la trenza; f inalmente, con unvoltmetro se mide la diferencia depotencial en los extremos que sed ejaron lib res. En a p lic a c iones rea -les se unen varios dispositivos ter-mopar, en circuitos serie/paralelo,

pa ra a umentar la c ant i-da d total de c orriente yd e vo ltaje. Este d isp ositi-vo, en su conjunto, esc o n o c i d o c o m o ter-mopila. En g ene ra l, po -de mo s de c ir que las ter-mopilas transforman la

energa calor f ica enenerga elc tric a.

ELECTRICIDAD POR LUZ

El efecto fotoelctr i-co consiste en la l ibe-

rac in d e electrones de un ma te-rial, cuando la luz incide sobre s-te. El potasio, el sodio, el cesio, elselenio, el sulfuro de plomo, el ger-ma nio, el silicio y e l ca d m io, son a l-gunos de los materiales que pre-sentan tal caracterstica.

Aplicaciones del efectofotoelctrico

Al efec to fotoe lc tric o se le pue -den dar tres distintas aplicacionesen elec trnica :

a) Fotoionizacin. La luz aumen-ta la c ond ucc in q ue se real iza de lc todo a la p lac a d e una v lvu lade ga s (bulbo), deb ido a la ioniza-cin ( l iberacin de los electronesde valencia d el gas co ntenido ).

b) Efecto fotovoltaico. Al produ-

c irse c a rga s en los extrem os d e losma teria les sem ic ond uc tores, se ori-g ina una di ferencia de potencial(co mo en e l ca so d e las pi la s).

c) E fecto de fo toconducc in.Puesto que son liberados los elec-trones de materiales cristal inos(que normalmente presentan alta

resistencia elctrica), aumenta suc ond uc tivid a d y d isminuye su resis-tencia elctr ica al paso de la luz(figura 14).

Fue en 1905, c ua nd o el fsic o a le-m n Albe rt Einste in prop uso p or pri-me ra ve z una te ora q ue explic ab ade manera satisfactoria el efectofotoelctrico. Su teora seala quela luz est formad a po r foto nes (esde c ir pe queos paq uetes de ener-ga), los cuales chocan contra lasuperficie de las sustancias; si tie-nen suficiente energa, sern ca-paces de l iberar a los electronesde valencia del mater ia l y, porconsecuencia, provocarn exce-sos y d fic it d e c a rg a s.

El efec to fotovo ltaico se explotapara generar e lect r ic idad, me-diante el uso de celdas solares fo-tovoltaicas. Para ello, se necesita

montar una gran c ant ida d d e pa -neles solares, do nd e las c elda s vie-nen d e f b ric a en g rupo s d ispue s-tos en serie/ pa ralelo pa ra ge nerargrandes cant idades de vol ta je ycorriente.

Actualmente ya existen subesta-c ione s p iloto , en las q ue se g ene ra

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Fig. 13

Fig. 14


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electr icidad a part ir de la energasolar que llega a la Tierra duranteel da. Pa ra su c onsum o d ura nte lanoc he, pa rte d e e sta e nerga es al-ma cena da en ac umulad ores.

Si se tom a en c uenta que es muyfcil conseguir celdas solares, nohab r problema a lguno pa ra, conuna d e a l me nos 10 x 10 cm , gene-rar potenciales de hasta 1,5 volts -verificables mediante voltmetro-que bien pueden al imentar a mo-tores pequeos.

ELECTRICIDAD PORMAGNETISMO

Ha notado la capacidad quetienen algunas personas de orien-ta rse a un en lugares do nde no ha y

puntos de referencia claros? Estaca pa c idad a lgo q ue puede exp li-c a rse: e xiste e n la na riz un d ep sitode un compuesto basado en e lhierro, el cual tiene la misma fun-c in d e una brjula; dicho de p si-to tiene conexiones nerviosas alc ereb ro, de ta l manera q ue la inte-rac c in de su ca mpo co n e l ca m-po magntico de la Tierra, produ-c e una c ierta resp uesta o e stmu loque el cereb ro p roc esa, pe rmit ien-d o la o rienta c in d el ind ividuo . Esacapacidad est casi perdida enlos humanos, pero no en otros or-ganismos como el atn, el delfn yotros m s, que la utiliza n c om o m e-d io d e orienta c in d urante sus mi-g ra c ione s ma sivas.

El magnetismo es una forma deenerga capaz de atraer metales,gracias al campo de fuerza quegene ra. A su vez, e l c am po ma g-

nt ico de un imn est formadopor fotones, pero de una frecuen-c ia dist inta a la d e la luz. Cuand oun alambre conductor cruza per-p end ic ularme nte las lnea s d e fuer-

za magn t i ca de unimn, los fotones delc a m p o o b l i g a n a l o se lect rones de d ichoconductor a desplazar-se; de e sta forma , da doq ue e n uno d e sus extre-mos se p rod uce un ac u-

mulam iento d e e lec tro-nes y en el otro un dfi-

c i t , se obt iene un conductor conun extremo positivo y otro negati-vo . Esto es a lo q ue se llam a mag-netoelec tricidad (figura 15).

Co n e ste p rincipio, se c onstruyengeneradores elctr icos con cien-tos de espiras de alam bre q ue ro-dean un ncleo ferromagnt ico.Tod o se m onta sob re un e je gira to-rio, dentro d e un ca mp o ma gnt i -co intenso. Al girar, las espiras dealambre cor tan cientos de veceslas lneas de fuerza magntica;c on e sto se o bliga a los electronesde c ad a una de las espiras a e sta-blecer una acumulacin de car-ga s, la c ua l se g lob a liza p a ra final-mente obtener magnitudes consi-de rab les de voltaje y d e c orrienteaprovechables.

Los generadores elctricos los

encontramos, por ejemplo, en lasbicic letas, con el nombre de di-nam os. Cuand o la rueda de la b i-cicleta gira, la dinamo tambin lohac e y ento nc es ge nera sufic ienteelec tric ida d pa ra al imenta r a unape que a lm pa ra . En los auto s, elgenerador elctr ico se l lama al-ternador, deb ido a que produceelectr icidad alterna en vez de di-recta; su estructura es prctica-

mente igual a la d e c ualquier ge-nerado r c onve nc iona l, ya q ue girag rac ias a l im p ulso q ue le sum inistrael propio motor del auto. La ener-ga prod uc ida po r el alternad or se

uti l iza para recargar al acumula-dor (pi la secundaria) del propiovehculo.

Los ge nerad ores d e e ste tip o sonam pliam ente uti lizad os en el ca m-po de la electr ic idad comercial .Para ello se recurre a diferentesfuerza s q ue ha c en g ira r a los ge ne-

radores, entre las que se cuenta alva p or de a g ua , la s p resa s, la s c en-trales nucleoelctricas, etc. Parac omp rob ar esta forma de g enerarelectr icidad, habr que conseguirun motor pequeo (como los uti l i-za d os en los juguet es); una v ez ob -tenid o, se c oloc a e n sus termina lesde alimentacin un voltmetro enel rango ms bajo; al hacer girarmanualmente el eje del motor, seob servar que el valor ledo po r elvoltme tro a ume nta -lo cual indicala presencia de una diferencia depotenc ial- (figura 16).

CONCLUSIN

Queda claro, por las explicacio-nes anteriores, que la electricidades un fen me no fsic o a soc iad o acargas elctricas estticas o en

movimiento; por lo tanto, es unama nifestac in d e la estruc tura at -mica d e la m ater ia.

El hombre conoci la electr ici-dad por diversos acontecimientosna turales c om o los ra yos y la s p ro-piedades del mbar, pero no fuesino hasta el siglo XIX -cuando yaestaban bien sentadas las basesde la fsica clsica- que surgi laciencia de la electr ic idad y del

magnetismo, que a la postre per-mit ir a la generacin, aprovecha-miento y distribucin de esta fuen-te d e e nerga p ara b enef ic io d e lahumanidad.


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Fig. 15

Fig. 17


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E

s muy p rob ab le q ue sta sea laprime ra vez que lee una pub li-cacin de electrnica, es por

ello que haremos un pequeo re-sumen de lo que est ocurriendoen la actual idad en mater ia deelectrnica .

Ya sea que usted enc iend a el te-levisor, escuche un CD, hable portelfono, utilic e e l ca jero auto m ti-c o, naveg ue p or Internet o c onsul-te una base de datos computar i -zad a, lo m s prob ab le e s que esthaciendo uso de alguna tecnolo-

ga d igita l. Es p or ello q ue ha rem osun breve recuento del panoramatecnolgico que se avizora en elpresente y e n el que, de una u o traform a , inte rvien en siste m a s y c irc ui-to s d igitales.

EL IMPERIO DE LOS BITS

La tecnologa digital no slo hape rmit ido la fabr ic ac in d e nuevosap aratos de co nsumo q ue ofrec enp resta c ione s ind itas, ta l es el c a sod e los televisores c on efe c tos digi-tales, los reproductores de CD, lasa g end a s y tra d uc tores d e b olsillo eincluso las nuevas mascotas vir-tuales; tambin ha modi f icadonuestra percepcin del mundo yde nosotros mismos por el surgi-miento de nuevo s sistem as de c o-munica c in, de los que la red Inter-

net y la televisin por satlite sona lguno s ejem p los. E igua lm ente haprop ic iado una revo luc in ennuestros sistemas de aprendizaje,laborales, fabriles, de diagnsticoclnico y en numerosos camposms, gracias a los microprocesa-d ores. En resum ida s c ue nta s, la hu-manidad no es la misma ni piensaigua l que ha c e una ge nerac in.

Las sociedades antiguas evolu-c ionaban de manera muy lenta ,en parte porque no haba mediosde comunicac in g i les y , porconsecuencia, no haba muchocontacto entre culturas distintas.No en vano la imaginacin popu-

lar concibi tantos mitos y leyen-das, pues los pueblos sin comuni-caciones son campo frt i l para lasupersticin.

No e s el c a so d e e ste fin de siglo,que se caracteriza por su dimen-sin a esc ala de l plane ta y p or suscambios tan profundos y tan rpi-do s. La tec nologa, y e spe c ialme n-te la elec trnic a , es q uiz s la m ues-tra m s pe rc ep t ib le de ese m uda rinc esante que lleg a a p rod uc ir vr-t igo y d esc onfianza.

Quin, siendo adulto, no ha

sentido alguna vez recelo por losnuevos sistemas de entretenimien-to c om o los videojueg os y el Tam a-gotchi?

Quin no se ha impresionadopor l a capac idad de p rocesa-miento de las computadoras?Quin, especialmente si su reade trabajo es la electrnica, estco mp letam ente seguro que no ne-cesita ad ap ta rse y a similar nuevo sconocimientos?

Algo es muy cierto de esta po-c a: el mund o se no s mue ve, y mu-cho. Ese es justamente uno de losrasgo s d e lo q ue a lguno s espe c ia-listas llaman era digital.

VENTAJAS DE LA TECNO LOG A DIGITAL

Si b ien la te c nolog a d ig ita l no hade splazad o a la tec nolog a ana l-

gica , y no sab em os si lleg ue a ha-cerlo, s ha mostrado una mayoref ic ienc ia en c uanto a l trata mien-to d e sea les y el alma c ena mientoy procesamiento de informacin,lo que a su vez ha dado origen anuevos sistemas electrnicos ynuevas prestaciones de los equi-pos. Y es que un aparato que an-tes requer a de una enorme yco mp leja ci rcui tera ana lgica pa -ra l levar a cabo cierto proceso,ahora, con los recursos digitales,no slo puede incorporar novedo-sa s func ione s, sino t a m b in ser sim-plif ic ad o e n su c onstruc c in. Ad e-m s, grac ias a los c irc uitos d e c on-

versin analgico/digi ta l y d ig i-ta l /ana lgico, la electrnica de losbits ha invadido de forma exitosarea s que se c onside rab a n verda -d eros b a stione s d e la s sea les a n -logas.

La tecnologa digita l puedeexpresar sonidos, imgenes ydatos con slo dos estadoslgicos: ausencia y presencia

de voltaje, o unos y ceros.

Esto permite manejar informa-

c in c on un gran ma rgen d e segu-rid a d , pue s un 1 y u n 0 siem p re se-rn 1 y 0, mientras que los nivelesde vol ta je de una seal anlogapueden sufr ir degradaciones du-rante los procesos electrnicos, serinfluenciadas por ruidos externos,sufrir p eq ue o s erro res en e l p roc e-so de almacenaje y/o recupera-cin, etc. Y aunque las seales di-gita les ta mb in son susc ep tibles d elas mismas alteraciones, es posibleap lica r pod erosos mto do s de de -teccin y correccin de erroresque garantizan la f iabil idad de lainformacin grabada, transmitida,proce sad a o recuperad a.

Otras ventajas de la tecnologad igita l sob re la a na lg ic a son la s si-guientes: la po sibi lid ad de c om pri-mir los datos de manera muy efi-c iente ; la capac idad de mezc larmltiples seales en un solo canal

sin q ue se int erfie ran entre s; el usode razones variab les de da tos; etc .

Por supuesto, al igual que todoslos avances que son profunda-mente innovadores, la tecnologad igita l es resultad o d e los d esa rro-llos en otros campos: la construc-c in d e c irc uitos integ rad os de ba - jo costo y muy alta complejidad;la s nueva s tc nic as de ma nejo dedatos numr icos, que permitenoperaciones ms eficientes y sim-plif ican procesos muy complica-dos; la fabricacin de poderososmicroprocesadores capaces deefectuar mil lones de operacionespo r seg undo ; y, en ge neral, de una

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Un Vistazo a la Electrnica de Hoy


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cont inua evolucin en el manejode seales digitales.

COMUNICACIONES

Ya sabemos que las comunica-ciones electrnicas van mucho

ms all de una simple conexintelefnica. Revisemos algunos sis-tema s que ya se e stn em pleandoen nuestros d a s y q ue p osib leme n-te se vuelvan e lem entos c otidiano sen un futuro c erc ano.

VideoconferenciaNo obstante que ya t iene ms

d e 100 ao s de hab er sido inventa -do , e l te lfono ha m ostrad o p oc osc a m b ios signific a tivos en sus p rinc i-pios b sic os de op erac in (de he-cho, es posible utilizar un aparatoantiguo en las modernas lneas di-gitales). Sin embargo, desde haceva rios ao s se ha tra b a jad o en sis-temas que permiten adems ob-servar en una pe quea pa ntalla alinterlocutor.

Se han hecho mltiples experi-mentos en esa direccin, aunqueun ob stc ulo m uy imp ortante e s la

inversin n ec esaria p a ra sustituir lostradicionales cables de cobre dela red telefnica, por un tendidode f ibra p t ica que p ermite un an-cho d e ba nda m uy ampl io . Cuan-do slo se maneja una seal deaud io (y ni siq uiera de muy a lta c a-l idad), es suficiente el cableadotradicional , pero cuando se re-quiere enviar el enorme flujo ded a tos q ue imp lic a la transmisin de

una imag en en mo vimiento, la p r-dida de f ide lida d e n el trayec to estal que la comunicacin se vuelveprc t ic am ente imp osible.

A p esar d e e sta limitante, a la fe-cha se han realizado algunos ex-perimentos que permiten la trans-misin de imgenes de baja reso-lucin, utilizando las mismas lneastelefn ic a s y el mism o e st nd a r d ec omunicac iones que em plean mi-l lones de telfonos alrededor del

mund o. Com pa as tan impo rtan-te s c o m o Ca sio, AT&T, La b ora to riosBell, Matsushita y otras ms, hanpresentado prototipos funcionalesde sistemas que son capaces de

transmitir igualmente voz e ima-ge n. Por sup uesto, la im a ge n trans-mit id a es d e m uy ba ja resolucin yco n una frec uencia d e refresco deapenas unos cuantos cuadros porseg undo , pero se e spe ra que , con-forme se desarrollen las tecnolo-gas de co di fica c in y de c om pre-

sin de da tos, su c alida d me jore.Hasta el momento ningn siste-

ma ha sido ac ep tad o p or las gran-des compaas telefnicas comoun estndar, aunque ya est enuso una alternativa muy promete-do ra: po r me d io d e la red Internetes posible enlazar dos o ms com-putadoras utilizando las lneas tele-fnicas tradicionales, y entre susmensajes intercambiados se pue-de hac er una com binac in de a u-dio y v ideo compr imido, en pe-queos paquetes que se deco-difican en el sistema receptor y sepresenta n a l usuario c om o voz pro-veniente de la tarjeta de sonido eima ge n exped ida en e l mo nitor. Laventa ja de esta innovac in, es quelas computadoras pueden estarubicadas en puntos muy distantesde l p lane ta, pe ro el co sto d e la lla-ma d a no e s d e larga distanc ia, si-

no loca l, de la misma ma nera quelos dems servicios de Internet.

No e st de m s rec orda r otroservicio moderno que constituyeuna alterna tiva de com unica cinbarata, eficiente e instantnea: elcorreo e lec trnico. Si usted est

conec tado a Internet sab e a qunos referimos.

Televisin va sa tliteSeg ura me nte usted ha sido testi-

go d e la propag ac in de antenasparabl icas que reciben directa-mente la seal de un satlite.

En los a o s 60s, en p lena c a rreraentre norteamericanos y soviticospor la conquista del espacio, co-menzaron las primeras transmisio-nes de televisin por satlite. Alprincipio, con el lanzamiento del

Early Bird apenas se consigui unflujo d e 240 llam a d a s telefn ic a s si-multneas entre Europa y EstadosUnido s; sin em ba rgo , de entonc esa la fecha los circuitos de manejo

de seal incluidos en los satlites,han avanzad o a ta l g rad o q ue unsatl i te moderno puede manejarc ientos de c ana les de TV y aud io ala vez, al tiempo que transfiereenormes ca nt ida de s de da tos de -riva d os de los flujos de lla ma d a s te-lefnicas.

Conforme se desarroll todo unsistema de satlites comerciales,las grandes compaas televisoraspudieron vender directamente susseales a los usuarios. Fue enton-ces cuando se comenz a instalaren m uchos hoga res de l mundo lastradicionales antenas parablicasque toma n la seal que bajad e lsat lite y la e ntreg a n a un rec ep torespecial que f inalmente recuperalas em isione s te levisiva s. La d esve n-ta ja d e d ic ho sistem a , es q ue se re-quiere una antena de grandes di-mensiones y un enorme mecanis-mo que permita cambiar su orien-tac in ha c ia ta l o c ual sa tlite.

Ese sistema de recepcin de TVva satli te ha quedado obsoletogracias a las tcnicas digitales,que m ediante una po derosa c om-presin d e d a tos hac en p osible latransmisin y codif icacin de va-

rios c ana les en e l mismo anc ho d ebanda ded icado normalmente aun solo c ana l. De e sta m ane ra, espo sible uti lizar una pe que a a nte-na or ientada de manera perma-nente ha cia una misma direc cin,desde donde transmite su sealuno o m s sat lites ge oe stac iona -rios. A este nuevo sistema se le co-noce como DTH-TV (siglas de Di-rec t-to-Home TVo televisin d irec -

ta al hoga r) .Internet tambin ha sido plan-teado como un recurso para latransmisin de programas televisi-vos, aunque igualmente se ha to-pado con la barrera del a justadoanc ho d e b and a de las lneas te le-fnicas tradicionales; sin embar-go , es po sible q ue c on la a pa ric inde los l lamados Cable Modems(dispositivos que utilizan las lneasde TV por ca ble pa ra estab lec er

enlaces va Internet) y el consi-guiente aumento en la velocidadde transferencia de datos, la TVpor esta red se convierta en algocot id iano.


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Comunica cin yloca lizac in personalLa telefona celular es un medio

de comunicac in que aparec ihac e po co s aos y que ha tenidobuena aceptacin, y si bien lasemisiones son analgicas, su tec-nologa d ep end e en los c entros decontrol de sistemas digitales muy

complejos. Adems, se le han in-corporado recursos digitales deencr ip tac in de conversac ionespara evitar que personas ajenaspuedan interceptar l lamadas, asc o m o llaves de seguridad q uepermiten precisar si una llamadae fec t i vamen te p rov iene de uncierto telfono o si algn pirataest tratando de utilizar la lnea sinderecho. Una adicin ms, es elc lcu lo automt ico de factura-c in, po r med io de l cua l el usuariopuede ir controlando sus consu-mo s telefn ic os.

Ta m b in ha n surgido sistem a smasivos de radiolocalizacin, losl lamados beeper, los cuales pue-d en transmitir m en sa jes sin im p orta rel punto de la c iudad donde seenc uent re el usua rio. Pa ra ello, lascompaas proveedoras del servi-c io poseen estaciones radiales,

que e miten en tod as direc c iones elmensaje, pero con una clave digi-ta l nic a pa ra que slo p ueda serde c od if ic ad a po r el rec epto r dest i-natario. Incluso, el mismo mensaje

se enva en formato digital yse despliega en una pantallade cr ista l l quido mediantec arac teres alfanum ric os.

Pero ha y tod a va un sistem ade localizacin personal nomuy conoc ido.

Ha observado en algunos

camiones repartidores la le-yenda Protegido con sistemade loca lizac in va sa tlite?

Esta forma d e ub ic ac in seba sa en un peq ueo apa ratodenominado GPS (Global Po-sitioning System o Sistema dePosicin Global), el cual reci-be las seales enviadas portres o ms satlites colocadosen rbi ta estacionar ia; mi-diendo de forma muy p rec isael t iemp o que ta rda c ad a se-a l en lleg a r, es p osib le d ete r-

minar la ubicacin del camin ( locual se logra con un margen deerror de pocos metros); para llevara c a bo este c lculo, los GPS nec e-sitan forzosam ente d e una c om pu-tadora que mide los retardos delas sea les d e los sa t lite s, rea liza latriangulacin de seales y localizacon exact i tud el punto del g lobo

terrestre e n qu e se e nc uent ra .Este mtodo tambin ha revolu-

cionado los sistemas de orienta-cin en la nave ga c in m art ima ya rea , pue s pe rmiten a los c ap ita-nes d e b a rc o y a los p iloto s c onsul-tar en t iempo real la posicin delbarco o la nave a t ravs de unacom putadora a bo rdo q ue rec ibelas se a les de l GPS.

AUDIO Y VIDEO

Esta es una reado nde los c am bios sonpercibidos muy rpi-damente por el pbl i -c o c onsumido r y po r elespecialista electrni-co, y probablementees la que ms influyeen nuestros hb itos de

entretenimiento. Ense-guida haremos refe-rencia a algunos desus principales avan-ces.

El DVDRecientemente entr al merca-

do d e co nsumo y de co mputac inun nuevo sistema de almacena-miento de informacin que segu-ram ente va a reem plazar a las c in-tas de vide o y a l CD convenc ional :nos referimo s al formato d e a udio y

video digi ta l conocido como DVDo disco verstil digital.

Estos discos tienen un aspectomuy similar al de un CD c om n; dehecho, su tecnologa de fabr ica-c in es sim ila r, co n la sa lved a d d eque p ueden a lmac enar una c ant i-da d de da tos seis vec es ma yor a lade un disc o d e a udio digita l deb i-do a que es menor el tamao delos pitsde informacin (figura 1); yaun esa c ap ac ida d p od ra l lega r aser ha sta m s d e 20 vec es sup eriora la q ue a lc a nza un C D, grac ias aun sistema de grabacin por ca-p a s (fig ura 2).

Esto ha c e q ue e l DVD se c onv ier-ta en un medio de a lma cena mien-to ideal para video digital izado,con la ventaja de que proporcio-na m ejor ca lida d de ima gen q uelas tradicionales cintas magnti-c as, y que a de m s ofrec e las ven-

ta ja s d el med io p tico : su nulo d es-gaste y la posibi l idad de aadirda tos de c ontrol y de d etec cin yc orrec c in d e e rrores en la lec tura.

La televisin de alta definicinAunque ya t iene ms de 50

a o s, el form a to d e te levisin NTSCsigue rigiendo la transmisin y re-cepcin de seales televisivas en

Captulo 1

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Fig. 1

Fig. 2


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la m ayor parte d el mund o.Este fo rmato fue d isea do a f ina-

les de los aos 40s, y aunque gra-dua lmente se le han aa dido c ier-tas innovaciones (como la inclu-sin d el co lor o d el aud io e n est-reo ), en un aspe c to tan imp ortantec omo la resoluc in d e imag en no

ha ha bido me joras. Dic ho forma topuede manejar un mximo de al-rededor de 350 lneas horizontales,lo c ua l queda muy por deba jo de lmanejo de v ideo en computado-ras personales, donde las imge-nes son de 600, 700 o ms de 1000lneas de resolucin horizontal.

Ya hace ms de diez aos queen Europ a , Ja p n y Esta d os Unido sse han p lantea do nuevos forma tosde televisin de alta definicin in-cluso, en Argent ina, hace unosmeses hemos asistido a la primeratrasm isin e n HDTV rea liza d a p or elcanal 13 de Bs. As. Sin embargo, elprob lem a d e su estand ariza c in e sque requieren un t ipo de televisorespecial para dichos formatos, ylos millones de aparatos que yaexisten son incompatibles con losnuevos sistemas. No obstante, des-pus de aos de investigacin y

d isc usione s, fina lmente en 1997 seaprob en Estados Unidos un nue-vo e stnd a r que ofrec e una resolu-cin horizontal superior a las mil l-nea s, lo c ua l p ermite el de sp lieguede imgenes con cal idad equiva-lente a la de una pel cula de 35m m .

Pa ra c onseg uir este imp resiona n-te incremento en la resolucin sinque se d ispa re el ancho de ba nda

req uerid o, se n ec esita forzosa me n-te del proceso digi ta l de imge-nes, las cuales, una vez converti-d as en 1s y 0s, pa san po r com plejos mtodos decompresin dedatos que per-miten reducir elancho de ban-da de la seal aa p r o x i m a d a -mente una sex-

ta parte de sutamao or ig i -nal.

Esta seal re-d u c i d a p u e d e

transmitirse utilizando el mismo an-cho d e ba nda q ue necesita un ca-nal de TV c om n, lo c ual es muyconveniente porque ampla la f le-xibi lida d en e l mane jo d el espe c troelectromagnt ico (de por s yace rc ano al punto d e saturac in).

Una desventaja de dicho siste-

ma de televisin, es que es incom-patible con los actuales recepto-res PAL o NTSC; es decir, los televi-sores ac tuales no p od rn c ap tar lanueva sea l, co mo s oc urri c on elsurgimien to d e la TV c olo r, y los re-ce ptores en b lanc o y neg ro p udie-ron seguir funcionando normal-mente .

Mtodos de grabacinde audio digita lA p esar de que el manejo digita l

del audio no es novedoso (se po-pulariz en 1981, con el surgimien-to de l d isc o c om pa c to) , hasta ha -ce algunos aos no exista un me-dio que fuera no solam ente d e lec-tura, sino tambin de escritura. Enla ac tualida d existen va rias opc io-nes a nivel de c onsumido r para lagrab a c in d e a ud io d ig ita l: el DAT,

el DCC y el Mini-Disc . Ca da uno d eestos sistemas funciona con princi-pios particulares y son incompati-b les entre s.

El DAT o c inta d e a ud io d ig ita l, esun sistema patentado por Sonyque trabaja con base en un tam-bor giratorio similar al de una vi-deograbadora; puede a lmacenaruna seal estereofnica de audiomuestreada con una precisin de

16 bits y una frecuencia de 48kHz,garant izando una buena capturade toda la gama d inmica aud i -b le p or e l ser hum a no . Este siste m a

fue el prime ro q ue o frec i a l pbli-co consumidor la posibi l idad degrabar audio en formato digi ta l ;no obstante sus ventajas, no tuvomucha aceptac in, excepto enlos estudios de grabacin y en lasradiotransmisoras.

El DCC e s ta m b in un sistem a d e

c inta, aunque trab aja c on ba se encabezas mlt iples que graban lostracksde ma nera pa ra le la ( figura3). Este sistem a es una p a tent e d ePhilips y tiene la ventaja de que elaparato, a pesar de grabar y re-producir cintas en formato digital,es c om pa tible c on los c assettes deaud io a nalgico s, que tam bin esuna patente de Philips de 1963.Con esto se busc que los consu-midores tuvieran un incentivo adi-c iona l pa ra ad quirir este nue vo fo r-mato, aunque hasta la fecha susresultados no son muy exitosos (suprincipal punto de venta es Euro-pa ) .

Finalmente, el Mini-Disc, otra pa-tente de Sony, trabaja por mediosma gne top tic os, lo que le pe rmitecombinar las ventajas del discocompacto y la f lexib i l idad de lascintas en cuanto a su capacidad

d e g ra b a c in (figura 4). Este d esa -rrollo parece ser el ms promete-d or de los tres m tod os de grab a-c in d e a udio d igital a nivel co nsu-midor, aunque con la prxima ge-neracin de DVDs grabables, espo sible q ue no alca nc e su c onsoli-dac in.

Proceso digital de audioLos fabricantes equipos de au-

dio, estn incluyendo en sus dise-os sistem as que ofrec en noved o-sas experiencias auditivas, talesc omo la emulac in d el sonido en-


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Fig. 3


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volvente de una sala de concier-tos, de un espacio abierto, de unc onc ierto a l aire libre, etc .

Esta reproduccin de ambientessonoros es posible gracias al pro-c eso d igita l d e sea les, que ide nti-fic a n la s c a ra c terstic a s fund a m en-ta les d e las distintas loc a c ione s c o-

munes y, por mtodos lgicos, losemulan pa ra d ar al espe c tad or laimpresin de estar en un recintocompletamente dist into a la salade su c asa.

Estos aparatos incluyen complejos procesadores que, a partir deuna sea l original, pue de n recrearlos ecos y rebotes de sonido queprodu-cen ciertas salas o sitios es-pecficos, rodeandoal auditoriocon sonidos que le dan la sensa-c in de enc ontrase en dicha loca -l idad.

PROC ESAMIENTO DE DATOS

No hay rama de la tecnologaque a vance a un ritmo tan a ce le-rado como la informt ica, tantoen sus aspectos de hardware c o -m o d e software. A ta l grado han

evo luc ionado las computadorasen los ltimos aos, que se estimaque la potenc ia de c lcu lo con- junta de todos los ordenadoresque c ontrolaron la m isin A po lo 11que l lev por primera vez al hom-bre a la Luna en 1969, es menospoderosa y versti l que una com-pu tadora moderna . Ana l i cemosalgunos puntos relevantes de estatecnologa.

MicroprocesadoresDesde q ue se de sa rrollaron los p ri-

meros circuitos integrados en la d-c ad a d e los 60s, se v islumb r la p o-sibilid ad de c ond ensar en una solapastilla de silicio todos los elemen-tos necesarios para efectuar losc om plejos c lc ulos que se lleva n aca bo en una c omputad ora; sin em-bargo, es posible que los investiga-dores no imaginaran que se po-

dran incorporar cientos de miles eincluso millone s d e elem ento s sem i-co nduc tores en un chipde apenasa lguno s milme tros c ua d ra dos.

Los modernos microprocesado-

res de quintay sexta g ene -racin de lap l a t a f o r m aPC, estnc o n s t i t u i d o spor ms decinco mi l lo-

nes de tran-sistores quet raba jan aaltsimas ve-loc ida de s, al-c a n z a n d o900MHz def r e c u e n c i ad e re loj. Ta n s lo e l Pen tium III d eIntel incluye unos 10 millones detra nsistores y tra b a ja c on ve loc id a -d es q ue v a n d e 300 a 800MHz, y yase anunc iaron frec uenc ias toda vamayores.

Otros d esa rrollos en e l ca mp o d elos microprocesadores, es la incor-poracin de grandes magnitudesde me moria c ac h de rp ido ac -ceso para la ejecucin predictivade operaciones, la inclusin demltiples lneas de ejecucin quepermiten realizar ms de una ope-rac in p or ciclo d e reloj, la am plia-

cin de los buses de comunica-cin que permite la adquisicin oexpe dic in de va rios b ytes a la vez,la inc lusin d e las unida d es d e p un-to flotante en la misma estructurad e l chip, etc. De hec ho, ap roxima -da me nte c a da seis me ses los fab ri-ca ntes de microprocesad ores pre-sentan alguna innovacin que ha-c e a sus d isp ositivo s m s p od erososy f lexib les.

Esto ha puesto al alcance decualquier usuar io promedio decom putadoras, una c apa c idad deproce sam iento d e d ato s que hastahace pocos aos estaba destina-da a grand es emp resas o universi-dades. Como un dato interesante,le diremos que TRON, una pelculade Disney filmada en la segundamita d d e los 70s, fue una d e las p ri-meras cintas que incorpor anima-ciones en c omp utadora c on g rf i-

cos renderizados en tres dimensio-nes. Pues bien, en aquella pocase requiri to da la po tenc ia de unac om puta do ra C ray d e 64 bits pa rarealizarlas; en la actualidad, los vi-

de ojuegos de la c onsola Nintendo64 inc luyen un mic rop roc esad or de64 bits de Silicon Gra-phicsy pue-de n generar animac iones de m ejorcalidad que las de obtenidas enTRON y n i que ha b lar d e las mod er-nas mquinas de 128 bits.

Capacidad dealmac enamiento de d atosActua lmente , una com putadora

con microprocesador Pent ium,equipo mult imedia, disco duro dems de un gigabyte, tar jeta defax-mdem, etc. l lega a costar

menos de mil dlares. En cambio,hac e uno s quince ao s tan slo undisco duro de 10 20 mega bytes(el 1% de la capacidad t p ica ac-tual), poda costar unos $1.500.

Al igua l que la ma yora de c om-ponentes de una computadora,los discos duros han experimenta-do una cada sensible en sus pre-cios asociada a crecientes mejo-ra s tec nolg ic a s; en e ste c a so, ha-blamos de un extraordinario incre-men to en la c apa c idad de a lma-cenamiento, d isminucin de lostiempos de acceso a los datos yfia b ilid a d d e la informa c in. Ello seha conseguido gracias a avancesen la tecnologas de fabricacinde los platos magnticos, de lascabezas de lectura/escritura y delos c irc uitos que c od if ic an y ma ne-jan la informac in.

Inc luso, desde hace a lgunos

a os se viene utiliza nd o la te c nolo-g a m agnetop t ica co mo a lterna-t iva para el a lmacenamiento ded a tos (fig ura 5). Y no h a y qu e o lvi-da r que el CD-ROM (la misma tec -

Captulo 1

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Fig. 4


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nologa de l d isco compacto deaud io d igital, pe ro a p lic ad a a siste-mas de cmpu to ) po r muchosaos se mantuvo como el mediopor excelencia para la venta deprogramas mult imedia, debido asu a l ta capac idad de a lmacena-miento (hasta 640 MB de informa-c in) y muy ba jo c osto.

Es ms, pruebas de laboratorioen las que tambin se combinanlas tecnologas ptica y magnti-ca, prometen mult ipl icar por unfactor de 10 la capac idad de a l -macenamiento, uti l izando bsica-mente los mismos discos magnti-c os; al mismo tiem p o, se e st n e x-per imentando mtodos para gra-bar informacin en cristales foto-sen sibles e incluso p a ra u tiliza r me -

morias t ipo RAM como principalmed io de a lmac enamiento de da-tos, con el consiguiente aumentode la ve loc ida d d e ac ce so.

Gracias a estos avances, se cal-c ula que hac ia princ ipios de l prxi-mo sig lo una c omp utad ora estn-dar podra contener decenas ocientos de gigabytes de informa-cin en disposit ivos de tamaomuy red ucido.

InternetPoc os tema s han g enerad o ta nta

expec tat iva c omo Internet, aun en-tre e l pblic o q ue raram ente trab a-

ja c on una c omp utad ora; y es quela red mundia l de computadoras

ofrece una serie de servicios quedefinit ivamente han modif icado elconc epto de la com unica cin. In-ternet es una red mund ial de c om-putadoras conectadas entre s pormed io d e l neas de rp ido ac ce so,a travs de c om unic ac iones va sa-tlite o por simples lneas telefni-cas. Estos son los servicios de Inter-net ms utilizados, y todos al costode una llam ad a telefnica loc al:

1) Correo electrnico. Permite elinterca mb io de informa c in esc rita(pued en enviarse ta mb in img e-

nes, grficos o cualquier otro tipode a rchivo com puta cional) de for-ma p rc tic am ente instant nea y acua lquier pa rte d el mundo.

2) IRC. Permite entrar a grupos

virtuales de conversacin escrita,en los que navegadores de distin-tas pa rtes de l planeta se renenpa ra intercam biar expe riencias so-bre un tema especfico; lo que unusuario escribe en su computado-ra los otros lo rec iben. A e stos servi-cios tam bin se les co noc e c omochats. El concepto tambin haevolucionado hacia la conversa-cin directa como si fuera una lla-mada telefnica (los llamados In-ternet-phone) e incluso hacia latransmisin de la imagen de los in-terlocutores.

3) La World Wide Web (telaraamund ial). Es un sistem a basado enpginas , que no son otra cosa

que interfaces similares a las quese utilizan en los programas multi-med ia, es dec ir, pa ntallas con tex-

to, grficos, sonidos, animacin yotros elementos de control que seutilizan en los p rogram as c on inter-face grfica. Y al igual que en unprogra-ma multimedia, la pantalla

tiene textos e imgenes sensiblesque, al colocar el puntero del ra-tn y hacer clic, permiten saltarde un punto a otro de la mismap gina o hac ia otra p gina.

La Web es la parte ms exitosade Internet y la que de hecho hapopularizado a esta red mundialde computadoras, deb ido a suma nejo e xtrao rdinariam ente senc i-llo. Cualquier persona, aunque notenga conoc imientos de compu-tac in, puede navegar en laWeb. Ad em s, otra de sus venta jases que hay millone s de p ginas entod o e l mundo , puestas po r las em -presas, por las universidades y porparticulares, que brindan accesogratui to a todo t ipo de informa-c in. De hec ho, es muy impo rtanteque usted, ya sea estudiante,hobista, tcnico en electrnica oprofesiona l, vaya pe nsand o en a d -

quirir una computadora (si no latiene) y c one c ta rse a Internet, si esque an no lo ha hecho. A t ravssus pginas en la Web, los fabri-cantes de equ ipos e lect rn icosbrinda n muc ha informa c in gratui-ta y sumamente valiosa; adems,se pueden intercambiar experien-c ia s c on otros usua rios de d iferen-tes pa rtes de l mund o, etc .

Existen otros servicios disponibles

en Internet, com o g rupo s de disc u-sin, listas de correo, transferenciade archivos de un servidor haciac ualquier com putad ora que lo so-lic ite (FTP), etc ., pe ro sin d ud a estosson los m s em p lead os p or el usua -rio tpico. ****************


Fig. 5


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TV

AUDIO

VIDEO

TV

AUDIO

VIDEO

COMPUTADORAS - MICROPROCESADORESCOMPUTADORAS - MICROPROCESADORES


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Encic lopediaEncic lopedia

VV isua lisua ld e l ad e l a

ElectrnicaElectrnica

INDICE DEL

CAPITULO 2QUE ES LA ELECTRICIDAD Y QUE LAELECTRONICA?

Estruc tura a tmica ........................................19Atomos: protones, electrones y

neutrones....................................................19Constitucin del tomo: protones,

electrones y neutrones..............................19Iones positivos y negativos...........................19Cond ucto res, semic onduc tores

y a islantes....................................................19Flujo de elec trones........................................19Diferenc ia d e p ote nc ia l, tensin,

fuerza electromotriz...................................20Corriente elc trica ........................................20Resistenc ia elc trica ....................................20

Cond uc ta nc ia ...............................................21Clasificac in de los resisto res.......................21Cdigo de colores para resistores..............22Pilas y ba te ras................................................23

CONDUCCION DE LACORRIENTE ELECTRICA

Los conductores y los aislantes....................24La electricidad como fluido.........................24Tipos de conductores...................................25Ca mp o elc tric o y c orriente elc tric a .......27El c ampo elc trico ........................................27Corriente elec trnica y c orrienteconvencional.................................................28Veloc ida d de la c orriente ............................29

LA REVOLUCION DE LOS MEDIOS OPTICOSMedios de sop orte de informac in ............29El surg imiento de la tec nolog a p tic a ......30Luz y p rotub eranc ias.....................................30Tec no log a d igita l ..........................................31Otros sistemas pticos...................................31

El d isc o lser de video ...............................31

El CD-ROM - El CD-I....................................32El Photo-CD.................................................32Los medios magneto-pticos...................32El DVD ..........................................................32


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ESTRUCTURAATOMICA

Atomos: protones,

electrones y neutrones

La corriente elctrica es el pasode electrones por un conductor.Dichos electrones estn en todaslas cosas pero arraigados a la es-tructura de un tomo constituyen-

te de un elem ento q umico.Para aclarar el tema, digamos

q ue to d os los c uerpo s est n forma -dos por elementos qumicos (elagua, por ejemplo, est formadapor los elementos qumicos hidr-geno y oxgeno ), y que un tomoes la p arte m s peq uea a la quepuede ser reducido un elementoqumico.

Constituci n del tomo:

protones, electrones y

neutrones

Si se pudiera dividir el tomo deun eleme nto, tend ram os pe que -simas partculas que son las quedan a los tomos sus particularescaracter s t icas. Debemos saberque un tomo de un eleme nto sedi ferencia de un tomo de otroeleme nto en e l nmero de c iertaspartculas subatmicas que tiene

cada uno de ellos, y stos son loselectrones.

En el centro del tomo est elncleo, que tiene dos clases dep a rtc ulas: los proto ne s y los ne utro-nes; alrededor del ncleo giran loselectrones en rbitas electrnicas,as como ocurre con los planetasq ue g ira n en to rno al sol.

Una caracterstica importantsi-ma de los protones y neutrones es

que tienen carga elctr ica, valedecir: tienen una energa intrnse-ca y na tural, puesta d e ma nif iestop or la s fuerza s q ue p ued en e jerc ersobre otras partculas del mismo ti-po y que originan fenmenos dea tra c c in y rep ulsin entre pa rtc u-las cargadas elctricamente. Seha c onstatad o q ue d os elec troneso dos protones se repelen entre s;es ind ud a b le que la s d os p a rtc ulastiene n c a rga s elc trica s d e d istintosigno : se las deno min c arga elc-trica positiva (+) al protn y, alelectrn, carga elctr ica negativa(-). Sin embargo, los neutrones delncleo son partculas que tienenigual cant idad de carga posi t ivaque de negativa; por lo tanto, t ie-ne un efecto neutro por la anula-cin mutua entre los dos, el neu-trn no ejerce fuerza elctrica so-bre un elec trn o protn y t iene la

funcin de separar los protonesque estn e n el ncleo. Un to mo

es elctr ic am ente neutroy eso quiere decir que lacant idad de e lec t roneses igual al nmero deprotones; ese nmero deelectrones se denomina"NUMERO ATOMICO". Losneutrones t ienen inter-vencin en la masa at-mica, que est prct ica-mente en el nc leo; elresto es espacio vacodonde los electrones gi-ran a grandes velocida-des (figura 1).

Iones positivos y negativos

Cuando por cualquier circuns-tanc ia un tomo gana o p ierdeelectrones, se d ic e q ue d ic ho to-mo se ha ionizad o.

Se denomina ION POSITIVOcua ndo el tomo t iene m s proto-nes que electrones e ION NEGATI-VO cuando t iene ms electrones

que protones. Como cargas ded istinto sig no se a tra en, c ua nd o es-tn cerca iones negativos y positi-vos, stos se unen, pero tambinpuede ocurrir que solamente sedesprendan los electrones que tie-ne d e m s el in ne ga tivo y se d iri-jan hac ia el in po sit ivo p a ra neu-traliza r su c a rga .

Cua ndo esto o curre, se d ic e q ueel paso de los electrones "neutrali-za d ores d e c a rga " c onstituyen unaCORRIENTE ELECTRICA.

Conductores,

semiconductores y aislantes

Existen materiales que permitenel pa so d e los electrones co n m a-yor fa c ilid a d q ue o tros. Se d eno mi-na c onduc tor de la co rriente elc-tr ica a todo aquel mater ial queofrec e m uy poc a resistenc ia al pa -so de los electrones (cobre, plata,

oro, pla tino, e tc .) Un a isla nte d e lacorriente elctr ica es todo aquelmater ial que ofrece una elevadaresistencia al paso de los electro-nes. Existen otros materiales que,segn como se los trate, se com-por tan c omo cond uc tores o c omoaislantes. Dicho de otra manera,son materiales sobre los cuales sepuede "regular" el paso de la co-rriente elctrica; a dichos materia-

les se los d en om inaSEMICONDUC-

TORES.

Flujo de electrones

Se d enom ina c orriente elctr icaal paso de los electrones por un

Captulo 2

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Captulo 2

Qu es la Electricidad y

qu es la Electrnica?

Fig. 1


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c ond ucto r de la c orriente e lc trica(o sem ic ond uc tor). Su unida d e s elampere (A) y "mide" la cantidadd e e lec trone s que atraviesa n a unelemento en una unidad de t iem-p o .

Para que pueda establecerseuna corriente elctr ica t iene queexistir algo que impulse a los elec-trone s a c irc ular de un lad o a otro.

Diferencia de potencial,

tensi n, fuerza electromotriz

Com o hem os dicho, pa ra que seestab lezc a una c orriente elctr icadebe existir algo que impulse a loselectrones para que se muevan.Por ejemplo, colocando iones ne-ga t ivos de un lad o de un cond uc-tor e iones negativos del otro, se

establecer una corriente elctr i-ca que ser ms grande cuantomayor sea la "diferencia de cargasentre los iones".

Se dice que para que exista unflujo de electrones debemos apli-c a r "energ a al conductor". Cuandola energa proviene de una fuerzadel t ipo elctr ico, se la denomina"fuerza electromotriz" porque per-mite el desplazam iento d e e lec tro-

nes al de sp rend erse d e los tom os.Esa fuerza electromotriz puedeoriginarla una batera. Ejemplo: elac umulad or de un auto, una pi la oun generador para alimentar unaciudad, como los que usan lascompaas de electr ic idad. Estasfuentes de energa tienen 2 termi-nales, o polos negativo y positivo,y se dice que existe una tensinelctr ica o di ferencia de poten-c ial, que prod uce la fuerza elctr i-

ca ya m enc ionada .Co nsid erem os a una tensin o d i-

ferencia de potencial como un"desnivel" que debe existir entre 2puntos de un cond uctor para que

se produzca un movimiento deelectrones y, entonces, una co-rriente elc trica (figu ra 2).

Algo parecido es lo que sucedeen un ro, pa ra que oc urra un d es-plazamiento de agua: el terrenotiene q ue e sta r en d esnivel; de u namism a forma , si ha y una d iferenc ia

de potencial en electr ic idad, staes comparable a una di ferenciad e p resin entre 2 extrem os d e unacaera que l leva agua o cual-quier f luido, y es producida poruna bomba. En la atmsfera, elviento es similar a una corrienteelctr ic a, que se p rod uce po r unadiferencia de presin que existeentre una zona c iclnica y otra a n-tic ic lnica. La unidad denomina-d a VOLT, se utiliza para medir latensin elctrica; se abrevia "V".Una pi la de carbn genera entrebornes una tensin de 1,5V, unacumulador de auto genera unatensin de 12V y la que ge nera lacompaa de electr ic idad es de220V, en A rge ntina. Muc ha s vec es,en electrnica usaremos tensionesm s p eq uea s q ue el VOLT, pe roen electricidad industrial es c om nha b lar de KILOVO LT (kV), que eq ui-

va le a 1.000V.

1 volt = 1.000 milivolt1V = 1.000mV

1 volt = 1.000.000 microvolt1V =1.000.000V

1 volt = 0,001 k ilovolt1V = 0,001kV

CORRIENTE ELECTRICA

Un flujo de electrones en movi-miento como causa de la apli-ca c in d e una fuerza electromo trizo fuente de tensin a un conduc-tor elctricoes lo que l lamamoscorriente elctrica. El flujo est for-mado por electrones l ibres que,a ntes d e a p lica rles la tensin, e ra nelec trone s q ue e sta b a n sujetos p or

la atraccin de los ncleos de lostomos que constituyen el con-ductor.

En sus trayec to s, los e lec tron es li-b res c hoc a n c ont ra los ione s p ositi-

vos del material y retroceden yvuelven a ser acelerados por lafuerza electromotriz. Los choquesson el motivo por el cual el con-ductor se calienta cuando l levacorriente elctr ica, ya que cual-quier c hoq ue entre 2 cue rpo s oc a -siona un d esprendimiento d e e ner-

ga en forma d e c alor.La corr iente elctr ica por un

co nduc tor se d ef ine co mo:

"el n mero de electrones libres

que pasa una secci n cualquiera

del conductor en un momento es-

pec fico".

Los electrones llevan una cargaelctr ica medida en COULOMB y

podemos decir que la corrienteelctr ica es la carga elctr icatransportada por esos electronesdurante e l in terva lo de t iempoconsiderado. Si la carga elctricaes d e 1C b y el tiemp o es d e 1s, seobtendr una corriente elctr icade 1A (inicial de AMPERE, por el f-sico francs AMPERE), siendo launidad de corriente elctr ica. Enelec trnica , esta unida d de med i-cin resulta grande, por tal motivo

se utilizan los submltiplos del am-pere.

1m A = 0,001A1A = 1.000mA (miliampere)1A = 0,000001A1A = 1.000.000A (microampere)1A = 0,001m A1mA = 1.000A

RESISTENCIA ELECTRICA

Definamos la resistencia elctri-ca de un conduc tor como unapropied ad de l material que repre-senta la op osicin d el mism o frenteal paso de la corriente elctr ica.La op osicin se o rigina c om o c on-sec uenc ia d e los c hoq ues entre loselectrones libres de la corriente ylos iones positivos del metal. Lacausa de estos choques es el ca-

lenta miento de l c ond ucto r, el que ,a su vez, lo tra nsmite a l me d io am -biente.

La resistencia se mide en OHM,llamado as por el fsico alemn

Qu es la Electricidad y qu es la Electrnica?

20

Fig. 2


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que lo descubri. La resistenciaelctr ica del material dependerd e t res fac tores: la long itud, la sec -c in tra nsve rsa l y la resistivid a d d elmaterial. Veamos cmo es la fr-mula m atem t ica :

x lR =______ (ve r fig. 3)

S

La resistividad del material () esun n m ero y su va lor nos m ue stra sies bueno, o no, pequeo o gran-de ; o sea , cm o e s el mate rial co -mo co nduc tor de electr ic id ad , y semide e n x m (f ig. 4). Cab e a c la-rar que, normalmente, la resistivi-da d d e un meta l aumenta c on latemperatura.

CONDUCTANCIA: se denominaas a la inversa de la resistencia, se

simboliza con la letra G y se mideen m ho (al rev s d e o hm ) o e n SIE-MENS.

1G=______ =R

La u nida d e s:

mho = SIEMENSCLASIFICACION

DE LOS RESISTORES:

Vea mo s una d efinic in d e los re-sistores. Son componentes electr-nicos fabr icados especialmentepa ra que teng an ciertos valores deresistencia. En varios casos, los va-lores en ohm de los resistores sonmuy altos, utilizando mltiplos delohm, como, por ej., el kilo-ohm,igual a 1.000 ohm, que tiene una

abrev ia tura k , y e l mega-ohm,igual a 1.000.000 ohm, que tieneuna abreviatura M. Entonces:

1k = 10001M = 1000000

= 1000k

Podemos agru-par a los resistores(figu ra 5) en:

1) Resistores de

composici n de car-

b n

2) Resistores de pe-

l cula met lica

3) Resistores de alambre

1) Resistores de composici n

de carb n

Estos se fabrican mezclando pol-vo de carbn y un aglomerantehasta darle forma de barrita, parafija r los termina les. El co njunto se e n-

capsula con una resina fenlica oba quelita p ara p roteg erlo d e la hu-medad y la temperatura, t iene unrango de valores de resistencia en-tre 1 y 22M. En e lec trnica son losresistores ms usados por su bajoc osto (figura 6).

2) Resistores de pel cula met lica

Estos se fabrican depositandouna pelcula metlica, que est aalta temperatura, sobre un tubito

d e v idrio, a l que se fija n los term ina-les y se los encapsula como dijimosanteriormente.

Tienen un alto costo y se usan so-lamente cuando se necesita unagran exactitud en el valor de resis-tencia; ejemplo: instrumentos elec-trnicos (figura 7).

3) Resistores de alambre

Se fa bric an arrolland o un a lam -

bre hecho de aleaciones de cro-mo, nquel, etc., sobre un cilindrode cermica. El conjunto se recu-brir de barniz, as se protege elalambre de la influencia de la hu-medad y temperatura. Estos son

Captulo 2

21

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 7

Fig. 6


22/117

grandes y se utilizan para la con-d uc c in d e a lta s c orriente s. El ra n-go de valores de resistencia esten tre 1 y 100k (figura 8).

CODIGO DE COLORESPARA RESISTORES

Por el c d igo d e c olores se lee e lvalor de resistencia, que est im-preso sobre el cuerpo del resistor.Cada color representa un dgitodecimal: las 2 primeras bandas de

colores, que estn ubicadas msc ercana s de un extrem o, rep resen-tan el valor en ; la 3 banda re-presenta el nmero po r el que ha yq ue m ultip lica r el valor a nterior pa -ra ob tene r el valor fina l de resisten-c ia; la 4 ba nd a rep resenta la tole-ranc ia, c uyo va lor se e xplic ar m sad elante (f igura 9).

La c orrespo nde ncia e ntre un c o-lor y su va lor se m ue stra e n la ta b la

1. La tolerancia de un resistor es unnmero expresado en porcentaje,que rep resenta el ma rge n supe rioro inferior que puede tomar un va-lor nom inal (por el c d igo d e c olo-res) del resistor. Ejemplificando, di-remos que para resistores de car-b n se tienen toleranc ia s d el 5%,10% y 20%. Si e l va lor nom ina l esde 100 y la tolerancia de 10%, elvalor real estar comprendido en-

tre 100 y 90; finalmente, para unatolera ncia d e 20%, el valor rea lser entre 120 y 80.

La tolerancia nos indica hasta

cu nto puede

estar el valor

por encima o

por debajo

del compo-

nente.

Es un mto-

do p rc t i codel fabr ican-te para ase-gu ra r al usua -rio los lmitesmximos ymnimos delva lor de unresistor. Comoel proc eso d ef a b r i c a c i nno permi teestablecer valores precisos conanterioridad, en los resistores decomposic in de carbn la con-venc in es sta :

COLOR DE LA TOLERANC IA4 BANDA

DORADO 5 %PLATEADO 10 %SIN COLOR 20 %

La p ote nc ia d e u n resistor no vie-ne imp resa en e l resisto r, pe ro se re-co noc e p or su tam ao . Esa p oten-cia t iene un signif ic ad o d e la m xi-ma c ant ida d de c a lor que puededar el resistor por el paso de co-rriente y, si sta exce d e, se q uem a -r por la alta temperatura obteni-da. Se mide en watt (W). Los resis-tores de carbn se fabrican de

1/ 8W; 1/ 4W; 1/ 2W; 1W y 2W, y el ta -mao aumenta g radua lmente

c on la p otenc ia. Pa ra m ayores p o-tencias se utilizan resistores dealambre; los de pelcula metlicapueden disipar hasta 1W. Los resis-tores de composic in de carbnse fab rica n c on valores nom inalesd e resistenc ia ya norm a liza d os y elnmero dep ende r de l valor de latolera ncia. Pa ra una tolera ncia d el20%, las cifras significativas de losvalores nominales son: 10, 15, 22,

33, 47, 68.Las cifras significativas para una

tolerancia del 10% son: 10, 12, 15,18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82. Pa-ra una tolerancia del 5% las cifrassignificativas de los valores nomi-nales son: 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18,20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47,51, 56, 62, 68, 75, 82, 91. En la figura10 se dan ejemplos de valores d eresistores de composicin de car-b n med iante el cd igo d e c olores.Vea ejem p los d e v a lores de resisto-

Qu es la Electricidad y qu es la Electrnica?

22

Fig. 8

Fig. 9

Tabla 1

COLOR DIGITO MULTIPLICADOR

NEGRO 0 1MARRON 1 10

ROJO 2 100NARANJA 3 1000AMARILLOAMARILLO 4 10000VERDE 5 100000AZUL 6 1000000VIOLETA 7 10000000GRISGRIS 8BLAN C OBLANCO 9DORADODORADO 0,1PLAPLATEADOTEADO 0,01

Fig. 10


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res en la fig ura10.

D i g a m o sq ue a los resis-tores se lospuede clasifi-car tambinen variables;

stos estn re-p r e s e n t a d o spor los poten-cimetros ylos presets opreajustes (fi-gu ra 11).

La constitucin de los potenci-me tros se d eb e a una pista c irc ularde carbn desplazndose por uncontacto mvil (cursor) solidario aun e je vertic al.

Los extremos de la pista de car-b n y el c ursor tienen una c onexina terminales, es decir, que la resis-tenc ia entre uno de los terminales yel cursor dep end e d e la po sic in d este (figura 12).

En el primer caso, los potenci-me tros p ued en ser linea les o loga rt-mic os; la v a riac in d e resistenc ia esproporcional al ngulo girado porel c ursor, y en e l 2 c a so la va riac in

es logartmica, esto hace que, alcomienzo, la resistencia vare conrap ide z c on e l ng ulo d e g iro; de s-pus la variacin ser ms lenta ytendr un uso c omn e n el co ntrolde volumen de radios y TV. Llama-mos presets a los resistores variablesque se ajustan una sola vez, hastalog rar una pe rfecta po sic in, y queno tienen posibilidad de ser varia-dos por los usuarios.

El tamao es red ucido y tiene unajuste c on un p eq ueo d estornilla-

do r, que es ap licad o a una ranura

que tiene el contac to m vil.

PILAS Y BATERIA

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