ESCUELA SECUNDARIA TÉCNICA No. 37

“DR. ENRIQUE BUSTAMANTE LLACA”

CICLO ESCOLAR 2017-2018

LABORATORIO TECNOLÓGICO: ELECTRÓNICA, COMUNICACIÓN Y

SISTEMAS DE CONTROL

“ELECTRÓNICA BÁSICA”

NOMBRE DEL ALUMNO: _______________________________________

GRADO Y GRUPO: ________________

PROFESORA: EDITH GUTIERREZ BARROSO

INDICE

¿CÓMO FUNCIONA UN CIRCUITO ELECTRÓNICO?...........................................................................................3El circuito electrónico.........................................................................................................................................3

PARTES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO............................................................................................................5

VOLTAJE, INTENSIDAD DE CORRIENTE Y RESISTENCIA ¿QUÉ SON?......................................................................8CortoCircuito..................................................................................................................................................12

COMPONENTES BASICOS DE LOS CIRCUITOS ELECTRONICOS ANALOGICOS........................................................13

¿QUÉ ES UNA RESISTENCIA?....................................................................................................................13Código de Colores Para Resistencias....................................................................................................................15Tipos de Resistencias........................................................................................................................................17

POTENCIÓMETRO O RESISTENCIA VARIABLE................................................................................................18

LA LDR O RESISTENCIA VARIABLE CON LA LUZ..............................................................................................21

EL TERMISTOR......................................................................................................................................22

EL DIODO............................................................................................................................................23

EL DIODO LED......................................................................................................................................24

DIODO ZENER......................................................................................................................................25

EL CONDENSADOR................................................................................................................................25Tipos de Capacitores.........................................................................................................................................26

EL TRANSISTOR.....................................................................................................................................27

LEY DE OHM........................................................................................................................................29

SIMBOLOGÍA ELECTRÓNICA.....................................................................................................................32

CIRCUITOS SERIE Y PARALELO..................................................................................................................35Circuitos en Serie............................................................................................................................................35Circuitos en Paralelo........................................................................................................................................38

¿CÓMO FUNCIONA UN CIRCUITO ELECTRÓNICO?

Antes de explicar lo que es un circuito electrónico, daremos un repaso a lo que es un circuito eléctrico primero. Cuando estás usando una batería, un grupo electrógeno o una placa solar para producir electricidad, hay tres cosas que siempre son iguales:

• El origen de la electricidad tendrá dos terminales: un terminal positivo y un terminal negativo • El origen del flujo eléctrico – ya sea un generador, batería, etc. – querrá empujar los electrones fuera de su

terminal negativo a un cierto voltaje. Por ejemplo, una pila AA normalmente quiere empujar esos electrones a 1,5 voltios.

• Los electrones tendrán que fluir desde el terminal negativo al terminal positivo por medio de un cable de cobre u otro tipo de conductor. Cuando hay un camino que va desde el terminal negativo al positivo, tienes un circuito, y los electrones pueden fluir por el cable.

Puedes incluir una carga de cualquier tipo (una bombilla, un motor, una televisión, etc.), en el centro del circuito. La fuente de electricidad alimentará la carga, y la carga hará su función (crear luz, generar imágenes, arrancar un motor, etc.).

Los circuitos electrónicos se pueden volver muy complejos, pero a un nivel muy básico, siempre tienes la fuente de la electricidad (batería), la carga y dos cables para conducir la electricidad entre la batería y la carga. Los electrones se

mueven desde el origen, por la carga y de vuelta al origen.

Los electrones que se mueven tienen energía. Según los electrones se mueven de un punto a otro, pueden realizar un trabajo. Por ejemplo, en una bombilla de filamento incandescente, la energía de los electrones se usa para crear calor, y el calor a su vez para crear luz. En un motor eléctrico, la energía en los electrones crea un campo magnético, y este campo puede interactuar con otros (por atracción y repulsión magnética) para crear movimiento.

El circuito electrónico

Basándonos en lo explicado hasta el momento, un circuito electrónico es un circuito eléctrico que también contiene dispositivos tales como transistores, válvulas y otros elementos electrónicos. Los circuitos electrónicos pueden hacer funciones complejas utilizando las cargas eléctricas, aunque se gobiernan con las mismas leyes que los circuitos eléctricos.

Los circuitos son trayectorias cerradas que pueden utilizarse para describir muchas situaciones. En aparatos electrónicos, una corriente eléctrica fluye a través de una serie de componentes electrónicos que están dispuestos y conectados entre sí para crear una trayectoria cerrada o circuito.

Los circuitos electrónicos se pueden clasificar en:

Circuitos analógicos – Aquellos que manejan la variación del voltaje (tensión eléctrica), corriente, etc. Y propias de cada componente (resistores, condensadores, transistores, diodos, led, circuitos integrados, etc.).

Circuitos digitales – Son los que transforman la señal en dígitos binarios (0 y 1) y utilizan funciones matemáticas (algebra booleana) para manejar la información. El componente digital por excelencia es el microprocesador.

Circuitos mixtos – Estos circuitos son híbridos y contienen elementos tanto analógicos como digitales. Algunos ejemplos de estos circuitos son los convertidores de analógico a digital y viceversa.

Por ejemplo: considerando una medida real concreta, como la longitud total de un coche:

En un sistema digital, esta medida podría ser de 4 metros o de 4 metros y 23 centímetros.

Es posible darle la precisión deseada, pero siempre serán cantidades enteras.

En un sistema analógico, la medida en decimales seria 4,233648596... En teoría hasta que llegásemos a la mínima cantidad de materia existente (siempre que el sistema de medida sea lo suficientemente exacto).

PARTES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO

Los elementos que forman un circuito eléctrico básico son:

Generador: producen y mantienen la corriente eléctrica por el circuito. Son la fuente de energía. Hay 2 tipos de corrientes: corriente continua y alterna.

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

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

Conductores : es por donde se mueve la corriente eléctrica de un elemento a otro del circuito. Son de cobre o aluminio, materiales buenos conductores de la electricidad, o lo que es lo mismo que ofrecen muy poca resistencia a que pase la corriente por ellos. Hay muchos tipos de cables eléctricos diferentes, en el enlace puedes ver todos.

Receptores : son los elementos que transforman la energía eléctrica que les llega en otro tipo de energía. Por ejemplo las bombillas transforma la energía eléctrica en luminosa o luz, los radiadores en calor, los motores en movimiento, etc.

Elementos de mando o control: permiten dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica dentro del circuito. Tenemos interruptores, pulsadores, conmutadores, etc.

Elementos de protección : protegen los circuitos y a las personas cuando hay peligro o la corriente es muy elevada y puede haber riesgo de quemar los elementos del circuito. Tenemos fusibles, magneto térmicos, diferenciales, etc.

Para simplificar el dibujo de los circuitos eléctricos se utilizan esquemas con símbolos. Los símbolos representan los elementos del circuito de forma simplificada y fácil de dibujar.

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

VOLTAJE, INTENSIDAD DE CORRIENTE Y RESISTENCIA ¿QUÉ SON?

Antes de continuar, tenemos que entender tres conceptos básicos pero indispensables, que definen un circuito sea cual

sea su tipo, por tal motivo: Intensidad de Corriente (I), Tensión o Voltaje (V), Resistencia (R).

El siguiente caso es una analogía que permite entender fácilmente la electricidad básica mediante el análisis del comportamiento de niños.

Supongamos que un grupo de niños es llevado a una universidad un día de semana en tiempos en que los estudiantes se inscriben en las materias. Los niños son ubicados en un extremo de un pasillo largo en uno de los edificios. La oficina de registración esta ubicada en el extremo opuesto del pasillo que se encuentra lleno de estudiantes esperando que se abra la oficina para poder inscribirse en sus cursos. Los estudiantes ocupan todo el pasillo, encontrándose algunos sentados en el piso, apoyándose en las paredes y charlando para matar el tiempo.

Esta es una descripción de la situación:

Fig. 1

El propósito de este experimento es hacer que los niños atraviesen el pasillo desde la entrada donde se encuentran hasta la oficina de registración ubicada en el otro extremo, y analizar los resultados.

Imaginemos que el pasillo es un cable eléctrico y que los estudiantes son los átomos de cobre que lo conforman. Digamos también que los niños son "cargas eléctricas positivas". Más adelante entenderemos mejor este concepto. Por ahora sigamos con nuestro experimento.

Les pedimos entonces a los niños que vayan al otro extremo del pasillo, y, viendo que no se movieron de su lugar, nos dimos cuenta que para que hagan lo que les pedimos tenemos que darles un premio. Con lo cual decidimos darle un centavo a cada uno que llegue al otro extremo del pasillo. Vemos entonces que solo uno o dos niños deciden empezar a caminar lentamente y sin ganas a través de los estudiantes hacia donde esta la oficina de registración. Claro está, como un centavo no causa mucha motivación en los niños, solo unos pocos van. Los estudiantes ni se advirtieron que los niños pasaron. Los niños entonces llegaron al otro extremo del pasillo, recibieron su centavo, salieron del edificio por la puerta al lado de la oficina de registración, y por fuera del edificio dieron la vuelta y entraron nuevamente por la puerta opuesta donde originalmente habían entrado, y donde estaban los demás niños. Entonces, podrían volver a atravesar el pasillo, o decirles a los demás niños que podrían hacer lo mismo. Como conclusión, observamos que un promedio de 2 niños por minuto atravesaba el pasillo.

Decidimos entonces darle a cada niño que llegue al otro extremo, un billete de 1 dólar, y como era de esperar, ahora son como 5 o 6 los niños que deciden ir al otro extremo, y también vemos que lo hacen con mas ganas, empujando a los estudiantes que se encuentren en su camino. Los estudiantes se veían un poco molestos por el paso de los niños causando un poco de mal humor entre ellos. Una vez que llegaban al otro extremo, se les daba el dólar prometido, salían del edificio y daban la vuelta para volver a donde estaban los demás. En este caso vimos que 6 niños por minuto atravesaban el pasillo para obtener el dólar.

Probamos entonces con ofrecer a cada niño un billete de 5 dólares. El resultado fue que casi todos los niños decidieron atravesar el pasillo, corriendo y chocando con los estudiantes quienes se exaltaban y los insultaban. El mal humor de los estudiantes crecía y también se manifestaba entre ellos mismos quienes se enojaban.

Los niños se daban cuenta que atravesar el pasillo no era una tarea fácil ya que sabían que los estudiantes se molestaban mucho con ellos. Observamos entonces, que un promedio de 15 niños atravesaba el pasillo.

Como siguiente paso, decidimos ofrecer 20 dólares. En este caso, todos los niños decidieron ir a la otra punta del pasillo, corriendo y molestando aun más a los estudiantes quienes hasta les pegaban patadas y los frenaban. Tal es el caso que el grado de exaltación y furia de los estudiantes provocaba que los mismos transpiren liberando mas calor al ambiente.

La temperatura del pasillo entonces aumentó considerablemente. Además, como los niños eran muchos, se molestaban entre sí al correr demasiado juntos uno del otro.

Fig. 2

Como una observación general, nos dimos cuenta que de seguir aumentando el premio que les ofrecíamos, la situación llegaría al tal punto que la furia de los estudiantes causaría violentas reacciones contra los niños y entre ellos mismos que se provocaría que se rompa la fila para inscribirse en los cursos.

Similarmente, cuando motivamos cargas eléctricas a atravesar un cable lleno de átomos de cobre, ellas lo harán de acuerdo al premio o motivación que les ofrezcamos. Tal motivación es llamada voltaje (V) y se mide en volts.

Muchos de nosotros sabemos que 220 volts son motivación suficiente para hacer circular muchas cargas eléctricas a través de nuestro cuerpo que es lo que ocurre cuando nos electrocutamos al tocar un enchufe o un cable con corriente.

Cuando aplicamos poco voltaje en un cirquito, son pocas las cargas que viajan a través del mismo causando poca irritación en los átomos de cobre de los que el cable esta hecho. Cuanto mayor es el voltaje o motivación, mas son las cargas que viajan a través del mismo.

La cantidad de cargas que viaja a través del cable por segundo se llama corriente (I) y se mide en amperes. Es como la cantidad de niños que viaja a través del pasillo cada segundo.

Mientras hicimos nuestro experimento, también pudimos medir cuanto se resistían los estudiantes a que los niños pasaran. Eso es lo que llamamos resistencia (R) que medimos en ohms. De la misma manera, los átomos de cobre del cable se resisten a que pasen las cargas ya que las mismas chocan con ellos irritándolos y haciéndolos vibrar. Tal vibración se siente como calor, de hecho, cuando por un cable circula mucha corriente, el mismo se calienta.

Cuando ofrecemos mucha motivación, como ser un viaje gratis a Disney World a los niños, ellos seguramente causarían la rotura de la fila de estudiantes en el pasillo. De la misma forma, si ofrecemos un alto voltaje (1000 volts) a un cable de un velador seguramente las cargas provocarían que el cable se caliente tanto que se derrita instantáneamente.

Además de saber la diferencia entre un centavo, un dólar y un viaje a Disney World, ellos también saben la clase de pasillo que tienen que atravesar. Si ven que el mismo esta lleno de víboras, ratas o leones hambrientos, seguramente no van a atravesarlo. Este es el caso en que las cargas eléctricas ven que tienen que atravesar un material hecho de plástico o goma (malos conductores), con lo que no lo atravesarían. Por eso son materiales aislantes.

Si los niños ven estudiantes universitarios que no son tan peligrosos, se animan a cruzar, y si lo que ven es un pasillo con algunas niñas inofensivas, seguramente lo atravesarían aunque sea por un centavo ya que las niñas representan muy poca resistencia. Este ultimo caso seria el de aplicar un voltaje aunque sea pequeño (unos pocos volts) en un cable de buena calidad (buen conductor), viendo así una corriente de cargas eléctricas a través del mismo.

Otro factor que tanto los niños como las cargas eléctricas consideran antes de viajar a través de un pasillo o cable, es si los elementos que conforman el mismo están ordenados o no. Si los estudiantes se ordenan en filas perfectas, seria mas fácil para los niños viajar a través de ellos, es decir que los niños encuentran menos resistencia (R = pocos ohms). Pero si los estudiantes están desordenados, tirado en el piso, contra las paredes, y hasta moviéndose, el pasillo seria más difícil de atravesar (R = muchos ohms).

Si los átomos de cobre están todos ordenados (cable de buena calidad) las cargas circulan mas fácilmente sin calentarlo, o sea que el cable es de poca resistencia. Pero si el los átomos están desordenados (cable de mala calidad, o de material no tan buen conductor) la corriente de cargas se dificulta con lo que menos cargas viajarían por segundo, lo que significa una corriente I de menor valor causada por la alta resistencia del cable.

Fig. 3

Otro factor que las cargas y los niños consideran es la densidad del pasillo o cable. Es decir, la cantidad de gente que hay por metro cuadrado. Digo gente por que se refiere tanto a estudiantes como a niños también, ya que los niños también

se molestan entre sí. Si el pasillo esta lleno de personas, la resistencia es mayor, pero si solo hay pocos estudiantes, la resistencia es menor (más fácil de cruzar). Si los átomos son muchos y están muy juntos entre sí, es más difícil para las cargas circular (mucha resistencia), pero si son pocos y están muy separados, la resistencia es menor.

Cuando los ingenieros tienen que comprar un cable, eligen el que tiene menos resistencia (átomos más separados y más ordenados entre sí), mientras no sea muy caro.

Aunque ya la hayamos mencionado, la temperatura también es un factor muy importante que afecta la intensidad de corriente I (cuantos niños o cargas circulan por segundo). Si el aire acondicionado del edificio no funciona y es verano los estudiantes seguramente tolerarían menos tener que hacer fila y ser chocados por niños corriendo que si fuera invierno. Seguramente se enojarían más fácil cuando hace calor que cuando hace frío y no les importe estar apretados en un pasillo.

Cuando la temperatura del pasillo o la del cable aumenta la resistencia también lo hace. En lugar de necesitar un voltaje de 1000 volts, a lo mejor con aplicar 800 v el cable del velador se derretiría. Similarmente, en lugar de tener que ofrecer a los niños un viaje a Disney World para que se rompa la fila de estudiantes, a lo mejor si hace mucho calor, con ofrecerles 100 dólares lo logramos.

En invierno, en cambio, cuando la temperatura es baja, las compañías eléctricas ahorran plata ya que la corriente a través de los cables se facilita, es decir que necesitan ofrecer menos voltajes para lograr el mismo flujo de cargas eléctricas de una ciudad a otra por ejemplo.

Hasta ahora nuestro experimento nos permite entender la relación entre las tres variables: el voltaje V (premio o motivación), la intensidad de corriente I (cuantas cargas circulan por segundo), y la resistencia R (cuanto se resisten los átomos a que pasen las cargas

Donde podemos observar que si aumentamos el voltaje (motivación), la corriente aumenta, y cuanto mayor es la resistencia ofrecida por el circuito menor es la corriente. Esta ecuación fue descubierta por George Ohm y por eso se conoce como la Ley de Ohm.

CortoCircuito

Analicemos que pasaría si la persona que da los premios a los niños se sale del edificio, da la vuelta y se ubica en la entrada de donde salen los niños. En este caso, los niños no tendrían que atravesar el pasillo para recibir el premio.

En otras palabras, recibir el premio no requiere ningún esfuerzo. En ese caso todos los niños se arrojarían encima de esta persona instantáneamente y en forma desesperada aplastando la persona, como cuando en un cumpleaños uno aparece con una torta donde están todos los niños.

Similarmente si uno junta el polo negativo que es el que tiene el premio con el positivo que es de donde salen las cargas, las mismas no tendrían que atravesar el circuito o cable con resistencia para lograr lo que quieren.

En este caso las mismas se abalanzarían desesperadamente al polo negativo provocando un chispazo que es el llamado cortocircuito que todos alguna vez habremos visto, y es una de las causas más comunes de incendios.

COMPONENTES BASICOS DE LOS CIRCUITOS ELECTRONICOS ANALOGICOS

En este primer grado, nos enfocaremos en los circuitos analógicos, por lo cual debemos conocer los principales componentes utilizados en electrónica y sus principales aplicaciones, sobre todo en circuitos.

Por ser un curso básico no entraremos en detalles demasiados complicados, solamente en el funcionamiento, forma de conexión y sus usos, suficiente en la mayoría de los casos.

¿QUÉ ES UNA RESISTENCIA?

La Resistencia Eléctrica es la oposición o dificultad al paso de la corriente eléctrica. Cuanto más se opone un elemento de un circuito a que pase por el la corriente, más resistencia tendrá.

Veamos esto mediante la fórmula de la Ley de Ohm, formula fundamental de los circuitos eléctricos:

I = V / R

Esta fórmula nos dice que la Intensidad o Intensidad de Corriente Eléctrica (I) que recorre un circuito o que atraviesa cualquier elemento de un circuito, es igual a la Tensión (V) a la que está conectado, dividido por su Resistencia (R). Esta fórmula nos sirve para calcular la resistencia de un elemento dentro de un circuito o la del circuito entero.

Según esta fórmula en un circuito o en un receptor que este sometido a una tensión constante (voltaje) (por ejemplo a la tensión de una pila de 4V) la intensidad que lo recorre será menor cuanto más grande sea su resistencia.

Comprobado: la resistencia se opone al paso de la corriente, a más R menos I, según la Ley de Ohm.

Todos los elementos de un circuito tienen resistencia eléctrica. La resistencia eléctrica se mide en Ohmios (Ω) y se representa con la letra R. En un circuito podemos calcular la resistencia despejándola de la fórmula de la ley de ohm:

R = V/I

V en voltios e I en amperios nos dará la resistencia en Ohmios (Ω).

Para el símbolo de la resistencia eléctrica, dentro de los circuitos eléctricos, podemos usar dos diferentes:

Da igual usar un símbolo u otro.

Ya sabemos que los elementos de un circuito tienen resistencia eléctrica, pero lógicamente unos tienen más que otros.

A continuación vemos algunas de las resistencias más usadas y como se calcula su valor.

Resistencias

El valor de una resistencia de este tipo viene determinado por su código de colores. Vemos en la figura anterior varias resistencias, y como las resistencias vienen con unas franjas o bandas de colores. Estas franjas, mediante un código, determinan el valor que tiene la resistencia.

Código de Colores Para Resistencias

Para saber el valor de una resistencia tenemos que fijarnos que tiene 3 bandas de colores seguidas y una cuarta más separada.

Leyendo las bandas de colores de izquierda a derecha las 3 primeras bandas nos dice su valor, la cuarta banda nos indica la tolerancia, es decir el valor + - el valor que puede tener por encima o por debajo del valor que marcan las 3 primeras bandas.

Un ejemplo. Si tenemos una Resistencia de 1.000 ohmios (Ω) y su tolerancia es de un 10%, quiere decir que esa resistencia es de 1.000Ω pero puede tener un valor en la realidad de +- el 10% de esos 1000Ω, en este caso 100Ω arriba o abajo.

En conclusión, será de 1.000Ω pero en realidad podría tener valores entre 900Ω y 1100Ω debido a su tolerancia.

Normalmente los valores de las resistencias si los medimos con un multímetro suelen ser valores bastante exactos, tengan la tolerancia que tengan.

Ahora vamos a ver como se calcula su valor.

El color de la primera banda nos indica la cifra del primer número del valor de la resistencia, el color de la segunda banda la cifra del segundo número del valor de la resistencia y el tercer color nos indica por cuanto tenemos que multiplicar esas dos cifras para obtener el valor, o si nos es más fácil, el número de ceros que hay que añadir a los dos primeros números obtenidos con las dos primeras bandas de colores.

El valor de los colores los tenemos en el siguiente esquema:

Imaginemos esta resistencia

El primer color nos dice que tiene un valor de 2, el segundo de 7, es decir 27, y el tercer valor es por 100.000 (o añadirle 5 ceros). La resistencia valdrá 2.700.000 ohmios. ¿Fácil no?.

¿Cual será su tolerancia? pues como es color plata es del 10%. Esa resistencia en la realidad podrá tener valores entre 2.700.000Ω +- el 10% de ese valor. Podrá valer 270.000Ω más o menos del valor teórico que es 2.700.000Ω.

Veamos algunos ejemplos más:La que viene en la imagen del código es negra-roja-verde : 0200000Ω es decir 200.000Ω tolerancia 10%. Una con los siguientes colores verde-negro-marrón, el marrón es el color café. Será de 50 más un cero del marrón, es decir es de 500Ω.

Tipos de Resistencias

En función de su funcionamiento tenemos:

• Resistencias fijas: Son las que presentan un valor que no podemos modificar. • Resistencias variables: Son las que presentan un valor que nosotros podemos variar modificando la posición

de un contacto deslizante. A este tipo de resistencia variables se le llama Potenciómetro. • Resistencias especiales: Son las que varían su valor en función de la estimulación que reciben de un factor

externo (luz, temperatura...). Por ejemplo las LDR son las que varían su valor en función de la luz que incide sobre ellas.

RESISTENCIAS FIJAS

Resistencias fijas: Siempre tienen el mismo valor. Su valor o unidad es el ohmio (Ω) y su valor teórico viene determinado por un código de colores.El símbolo utilizado para los circuitos, en este caso, pueden ser 2 diferentes, son los siguientes:

Aquí tienes como son las resistencias en la realidad:

POTENCIÓMETRO O RESISTENCIA VARIABLE

Son resistencias variables mecánicamente (manualmente).

Los potenciómetros limitan el paso de la corriente eléctrica (Intensidad) provocando una caída de tensión en ellos al igual que en una resistencia, pero en este caso el valor de la corriente y el voltaje en el potenciómetro las podemos variar solo con cambiar el valor de su resistencia. En una resistencia fija estos valores serían siempre los mismos.

El valor de un potenciómetro viene expresado en ohmios (símbolo Ω) como las resistencias, y el valor del potenciómetro siempre es la resistencia máxima que puede llegar a tener. El mínimo lógicamente es cero. Por ejemplo un potenciómetro de 10KΩ puede tener una resistencia variable con valores entre 0Ω y 10.000Ω.

El potenciómetro más sencillo es una resistencia variable mecánicamente.

Fíjate que la resistencia es el hilo conductor enrollado. Tenemos 3 terminales A, B y C. Si conectáramos los terminales A y B al circuito sería una resistencia Fija del valor igual al máximo de la resistencia que podría tener.

Ahora bien, si conectamos los terminales A y C el valor de la resistencia dependería de la posición donde estuviera el terminal C, que se puede mover hacia un lado o el otro. Hemos conseguido un Potenciómetro, ya que es una resistencia variable. Este potenciómetro es variable mecánicamente, ya que para que varía la resistencia lo hacemos manualmente, moviendo el terminal C.

El mismo mecanismo, pero mas pequeño, tendrían los potenciómetros rotatorios para electrónica. Se usan en circuitos de pequeñas corrientes. Veamos como son.

Si nos fijamos tienen 3 patillas como el anterior. Para conectarlo debemos conectar al circuito las patillas A y B o la C y B, es decir la del medio siempre con una de los extremos y así conseguiremos que sea variable. Tienen una rosca que puede variarse con un destornillador, como es el caso del de color negro, o puede tener un saliente que gira con la mano para variar la resistencia del potenciómetro al valor que queramos. Estos potenciómetros también se llaman rotatorios.

El símbolo de un potenciómetro en un circuito eléctrico es el siguiente:

Vemos que es como el de una resistencia pero con una flecha que lo atraviesa y que significa variabilidad (que varia). Podemos usar cualquiera de los dos.

Circuitos con Potenciómetro

Veamos el circuito más clásico. Tenemos un circuito para que se encienda un led con una pila a 9V. El Led trabajo a un voltaje de 2V, por lo que pondremos una resistencia fija (para que la resistencia total del circuito nunca sea 0, en caso de poner a 0 el potenciómetro) y un potenciómetro para provocar una caída de voltaje de 7V entre la Rfija y el Potenciómetro, de tal forma que el Led solo tenga los 2V necesario como máximo.

Si el potenciómetro lo ponemos a 0 de resistencia el voltaje del Led será el máximo que pueda tener (2V). si ahora aumentamos la resistencia del potenciometro el Led estará a menos voltaje y lucirá menos. A más resistencia del potenciómetro menos voltaje en el Led y lucirá menos.

Podemos usar un potenciómetro para controlar el nivel de luz, pero también para controlar el volumen en audífonos, radios y amplificadores, el nivel de calor en un radiador, nivel de iluminación de un televisor, indicar el nivel de gasolina en un coche, etc.

Si cambiamos el Led por un altavoz controlaremos el nivel del altavoz.

Otro de los usos de los potenciómetros es la de reguladores de velocidad en motores. Si ponemos en serie un potenciometro con un motor al aumentar la resistencia del potenciómetro disminuirá la velocidad del motor d.c. Esto es mejor hacerlo con un transistor. El potenciómetro controla la intensidad que envía el transistor al motor. El potenciómetro controla la intensidad de base.

OJO La conexión de los terminales exteriores (los extremos) hace que funcione como una resistencia fija con un valor igual al máximo que puede alcanzar el potenciómetro.

LA LDR O RESISTENCIA VARIABLE CON LA LUZ

Resistencia que varía al incidir sobre ella el nivel de luz. Normalmente su resistencia disminuye al aumentar la luz sobre ella. También se llama fotocélula o resistencia LDR.

Cuando hay luz sobre la LDR su resistencia disminuye, cuanto menos luz tenga la LDR mayor será su resistencia.

En esta LDR cuando hay luz prácticamente no tiene resistencia. Suelen ser utilizados como sensores de luz ambiental o como una fotocélula que activa un determinado proceso en ausencia o presencia de luz.

Cualquier símbolo que tenga flechas dirigidas hacia el símbolo, significa que cambia al actuar la luz sobre el. Su símbolo es:

EL TERMISTOR

Son resistencias que varían su valor en función de la temperatura que alcanzan. Hay dos tipos: la NTC y la PTC. NTC : Aumenta el valor de su resistencia al disminuir la temperatura (negativo). PTC: Aumenta el valor de su resistencia al aumentar la temperatura (positivo).

Los símbolos son:

EL DIODO

Componente electrónico que permite el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección (polarización directa). Cuando se polariza inversamente no pasa la corriente por él

En el diodo real viene indicado con una franja gris la conexión para que el diodo conduzca. De ánodo a cátodo conduce. De cátodo a ánodo no conduce.

El símbolo del diodo es el siguiente:

Veamos como funcionaría en un circuito con un lámpara. Si en la pila la corriente va del polo positivo (Barra larga) al negativo (barra corta) Tenemos que la lámpara:

En el primer caso se dice que está polarizado directamente, la lámpara lucirá. En el segundo caso está polarizado inversamente (fíjate que cambió la polaridad de la pila), en este caso la lámpara no luce. Normalmente los diodos se utilizan con LEDs, no con lámparas o bombillas.

EL DIODO LED

Diodo que emite luz cuando se polariza directamente (patilla larga al +). Estos diodos funcionan con tensiones menores de 2V por lo que es necesario colocar una resistencia en serie con ellos cuando se conectan directamente a una pila de tensión mayor (por ejemplo de 4V).

La patilla larga nos indica el ánodo. Lucirá cuando la patilla larga este conectada al polo positivo (polarización directa).

Su símbolo para los circuitos es el siguiente:

DIODO ZENER

Los diodos zener, zener diodo o simplemente zener, son diodos que están diseñados para mantener un voltaje constante en su terminales, llamado Voltaje o Tensión Zener (Vz) cuando se polarizan inversamente, es decir cuando está el cátodo con una tensión positiva y el ánodo negativa.

En definitiva, los diodos zener se conectan en polarización inversa y mantiene constante la tensión de salida.

EL CONDENSADOR

Componente que almacena una carga eléctrica, para liberarla posteriormente.

¿Cómo almacena la Carga el Condensador?

Para almacenar la carga eléctrica, utiliza dos placas o superficies conductoras en forma de láminas separadas por un material dieléctrico (aislante). Estas placas son las que se cargarán eléctricamente cuando lo conectemos a una batería o a una fuente de tensión. Las placas se cargarán con la misma cantidad de carga pero con distintos signos (una + y la otra -). Una vez cargado ya tenemos entre las dos placas una tensión, y estará preparado para soltar esta carga cuando lo conectemos a un receptor de salida.

El material dieléctrico que separa las placas o láminas suele ser aire, tantalio, papel, aluminio, cerámica y ciertos plásticos, depende del tipo de condensador. Un material dieléctrico es usado para aislar componentes eléctricamente entre si, por eso deben de ser buenos aislantes. En el caso del condensador separa las dos láminas con carga eléctrica. La cantidad de carga eléctrica que almacena se mide en Faradios. Esta unidad es muy grande, por eso se suele utilizar el microfaradio, 10 elevado a menos 6 faradios. 1 µF = 10-6 F. También se usa una unidad menor el picofaradio, que son 10 elevado a menos 12 Faradios. 1 pF = 10-12 F.

Tipos de Capacitores

Los condensadores o capacitores se clasifican según el dieléctrico que utilizan. Ya vimos antes los tipos. El tipo no es muy importante, aunque los más utilizados son los electrolíticos, los de papel, los de aire y los cerámicos.

Los electrolíticos son condensadores que tienen polaridad, es decir tienen positivo y negativo fijos para su conexión. No se puede cambiar la polaridad en sus patillas.

El material más usado para la fabricación de condensadores es el Tantalio, por su gran capacidad de almacenamiento y su poder de miniaturización, condensadores muy criticados por ser un mineral que procede del coltan, material que por su explotación, provoca muchas muertes en el Congo.

Ojo los condensadores electrolíticos están formados por una disolución química corrosiva, por eso siempre hay que conectarlos con la polaridad correcta. Tienen una patilla larga y una corta, la larga siempre debe ir al positivo y la corta al negativo. También se pueden clasificar como fijos y variables. Los fijos tienen una valor de la capacidad fija y los variables tienen una capacidad que se puede ajustar.

Ahora veamos algunos de los símbolos usados en los circuitos en función del tipo de condensador:

EL TRANSISTOR

Es un componente electrónico que podemos considerarlo como un interruptor o como un amplificador.

Como un interruptor por que deja o no deja pasarla corriente, y como amplificador por que con una pequeña corriente (en la base) pasa una corriente mucho mayor (entre el emisor y el colector). Luego lo veremos mejor. La forma de trabajar de un transistor puede ser de 3 formas distintas.

• En activa: deja pasar más o menos corriente. • En corte: no deja pasar la corriente. • En saturación: deja pasar toda la corriente Veamos un símil hidráulico (con agua). • Símil hidráulico: Vamos a ver cómo funciona comparándolo con una llave de agua siendo el agua la corriente

en la realidad y la llave el transistor.

La llave es un muelle de cierre que se activa por la presión que actúa sobre él a través del agua de la tubería B.

ü Funcionamiento en corte: si no hay presión en B (no pasa agua por su tubería) no se abre la válvula y no se produce un paso de fluido desde E (emisor) hacia C (colector).

ü Funcionamiento en activa: si llega algo de presión a la base B, se abrirá la válvula en función de la presión que llegue, pasando agua desde E hacia C.

ü Funcionamiento en saturación: si llega suficiente presión por B se abre totalmente la válvula y todo el agua podrá pasar desde E hasta B (la máxima cantidad posible).

Como vemos en un transistor con una pequeña corriente por la base B conseguimos una circulación mucho mayor de corriente desde el emisor al colector (amplificador de corriente), pero cuando no pasa nada de corriente por la base funciona como un interruptor cerrado, y cuando tiene la corriente de la base máxima, su funcionamiento es como un interruptor abierto. Podemos considerarlo un interruptor accionado eléctricamente (si metemos corriente por B, se abre).

Hay una gama muy amplia de transistores por lo que antes de conectar deberemos identificar sus 3 patillas y saber si es PNP o NPN. En los transistores NPN se deba conectar al polo positivo el colector y la base, y en los PNP el colector y la base al polo negativo. Veamos su símbolos, el NPN y el PNP:

LEY DE OHM

Como se mencionó anteriormente, para el cálculo de la intensidad de corriente, el voltaje y la resistencia en un circuito utilizaremos la Ley de Ohm.

La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son:

Circuito eléctrico cerrado compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga eléctrica "R" y la.circulación de una intensidad o flujo de corriente eléctrica " I " suministrado por la propia pila.

Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la corriente eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante.

Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante.

Postulado general de la Ley de Ohm

El flujo de corriente en ampere que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada.

SIMBOLOGÍA ELECTRÓNICA

CIRCUITOS SERIE Y PARALELO

En esta ocasión te vamos a explicar los circuitos de resistencias en serie y de resistencias conectadas en paralelo. enlace.

Circuitos en Serie

Las características de los circuitos en serie son:

Los elementos están conectados como los eslabones de una cadena (el final de uno con el principio del otro). La salida de uno a la entrada del siguiente y así sucesivamente hasta cerrar el circuito. Veamos una bombilla y un timbre conectados en serie:

Todos los elementos que se conectan en serie tienen la misma intensidad, o lo que es lo mismo, la misma intensidad recorre todos los elementos conectados en serie. Fíjate que la intensidad que sale de la pila es la misma que atraviesa cada receptor.

It = I1 = I2 = I3

La tensión total de los elementos conectados en serie es la suma de cada una de las tensiones en cada elemento:

Vt = V1 + V2 + V3

La resistencia total de todos los receptores conectados en serie en la suma de la resistencia de cada receptor.

Rt = R1 + R2 + R3

Si un elemento de los conectados en serie deja de funcionar, los demás también. Date cuenta que si por un elemento no circula corriente, al estar en serie con el resto, por los demás tampoco ya que por todos pasa la misma corriente o intensidad (es como si se cortara el circuito).

Veamos cómo se resuelve un circuito en serie con 3 resistencias.

Ejercicios de Circuitos en Serie

Lo primero será calcular la resistencia total. Esta resistencia total también se llama resistencia equivalente, por que podemos sustituir todas las resistencias de los receptores en serie por una sola cuyo valor será el de la resistencia total. Fíjate en el circuito siguiente:

Rt = R1 + R2 + R3 = 10 + 5 + 15 = 30Ω. El circuito equivalente quedaría como el de la derecha con una sola resistencia de 30 ohmios. Ahora podríamos calcular la Intensidad total del circuito. Según lal ey de ohm:

It = Vt/Rt = 6/30 = 0,2 A que resulta que como todas las intensidades en serie son iguales:

It = I1 = I2 = I3 = 0,2A Todas valen 0,2 amperios.

Ahora solo nos queda aplicar la ley de ohm en cada receptor para calcular la tensión en cada uno de ellos:

V1 = I1 x R1 = 0,2 x 10 = 2V

V2 = I2 x R2 = 0,2 x 5 = 1V

V3 = I3 x R3 = 0,2 x 15 = 3V

Ahora podríamos comprobar si efectivamente las suma de las tensiones es igual a la tensión total: Vt = V1 + V2 + V3 = 2 + 1 + 3 = 6 V Como ves resulta que es cierto, la suma es igual a la tensión total de la pila 6 Voltios.

Recuerda: Para tener un circuito resuelto por completo es necesario que conozcas el valor de R, de I y de V del circuito total, y la de cada uno de los receptores. En este caso sería:

Vt, It y Rt

V1, I1 y R1

V2, I2 y R2

V3, I3 y R3

Como ves ya tenemos todos los datos del circuito, por lo tanto ¡Ya tenemos resuelto nuestro circuito en serie!. Aquí tienes otros dos circuitos en serie resueltos:

Ojo que no te despiste la colocación de las resistencias en el segundo circuito, si te fijas están una a continuación de otra, por lo tanto están en serie.

Circuitos en Paralelo

Las características de los circuitos en paralelo son: Los elementos tienen conectadas sus entradas a un mismo punto del circuito y sus salidas a otro mismo punto del circuito.

Todos los elementos o receptores conectados en paralelo están a la misma tensión, por eso: Vt = V1 = V2 = V3 ..... La suma de la intensidad que pasa por cada una de los receptores es la intensidad total: It = I1 + I2 + I3 .....

OJO no te confundas, si te fijas es al revés que en serie.

La resistencia total o equivalente de los receptores conectados en paralelo se calcula con la siguiente fórmula:

Si un receptor deja de funcionar, los demás receptores siguen funcionando con normalidad. Este es el principal motivo por lo que la mayoría de los receptores se conectan en paralelo en las instalaciones.

Ejercicios Circuitos en Paralelo

Podríamos seguir los mismos pasos que en serie, primero resistencia equivalente, luego la It, etc. En este caso vamos a seguir otros pasos y nos evitaremos tener que utilizar la fórmula de la resistencia total.

Sabemos que todas las tensiones son iguales, por lo que:

Vt = V1 = V2 = V3 = 5V; todas valen 5 voltios.

Ahora calculamos la intensidad en cada receptor con la ley de ohm I = V / R.

I1 = V1 / R1 = 5/10 = 0,5ª

I2 = V2 / R2 = 5/5 = 1ª

I3 = V3 / R3 = 5/15 = 0,33ª

La intensidad total del circuito será la suma de todas las de los receptores. It = I1 + I2 + I3 = 0,5 + 1 +0,33 = 1,83A

Date cuenta que la I3 realmente es 0,333333333... por lo que cometeremos un pequeño error sumando solo 0,33, pero es tan pequeño que no pasa nada.

¿Nos falta algo para acabar de resolver el circuito? Pues NO, ¡Ya tenemos nuestro circuito en paralelo resuelto! ¿Fácil no?.

Repito que podríamos empezar por calcular Rt con la fórmula, pero es más rápido de esta forma. Si quieres puedes probar de la otra manera y verás que te dará lo mismo.

Para calcular las potencias y las energías se hace de la misma forma que en serie.

Aquí te dejamos otro circuito en paralelo resuelto:

Para calcular circuitos de 3 resistencias en circuito mixto (mezcla serie y paralelo).