INSTITUCIÓN EDUCATIVA TÉCNICA NIÑA MARIAFRESNO – TOLIMA

TECNOLOGÍA GRADO NOVENO 2016

Guía de trabajo No. 1

¿QUÉ ES LA ELECTRÓNICA?

1. Es el campo de la Ingeniería y de la física aplicada al diseño y la aplicación de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la generación, transmisión, recepción y almacenamiento de información.

2. Es el conjunto de circuitos y componentes a través de los cuales un flujo de carga eléctrica microscópica se convierte en señales.

CONCEPTOS

Átomo. La unidad más pequeña que conforma toda la materia. Esta unidad está compuesta por partículas subatómicas: protones y neutrones en su núcleo, y electrones orbitando alrededor de dicho núcleo.

Electrón. Partícula subatómica con carga eléctrica negativa. Esta partícula contiene menos masa que el protón y el neutrón.

Protón. Partícula subatómica con carga eléctrica positiva, tiene una conducta más estable que el electrón.

Neutrón. Partículas subatómicas sin carga, unidas a los protones en el centro del núcleo del átomo.

Tensión o Voltaje. La tensión es la causa que hace que se genere corriente por un circuito. Ej.: En un enchufe hay tensión, pero no hay corriente. Solo cuando conectamos el circuito al enchufe empezará a circular corriente (electrones) por el circuito y eso es gracias a que hay tensión.

La tensión se mide en voltios (V), y los generadores son los que hacen que se mantenga la tensión.

Corriente. Es la cantidad de electrones que pasan por un punto en un segundo. Se mide en Amperios (A).

Resistencia. Los electrones cuando en su movimiento se encuentran con un receptor no lo tienen fácil para pasar por ellos, es decir ofrecen una resistencia. Todos los elementos de un circuito tienen resistencia. Se mide en Ohmios (Ω) y se representa con la letra R.

Watts. Es la unidad de cuantificación del flujo de energía eléctrica (o poder) en un circuito por segundo. Esto es Joules por segundo.

Joule. La unidad estándar para la medición de la energía.

Faradio. Unidad de medida para el almacenamiento de carga eléctrica. Es una cantidad muy grande, por convención se utilizan los prefijos micro (µ), nano (nf), y pico (pf).

Corriente Alterna. Es corriente que fluye en una dirección, y después en la otra, cambiando así su voltaje, de negativo a positivo y viceversa.

Corriente Directa. Es la corriente que fluye en una sola dirección y esta es solo positiva o negativa. Además, tiene la particularidad de incrementar o disminuir constantemente.

Circuito en Serie. Es aquella red de componentes en la que cada uno tiene la misma corriente.

Circuito en Paralelo. Es aquella red de componentes en la que cada uno tiene el mismo voltaje.

Diagramas de Circuito. Son representaciones gráficas que muestran las conexiones y componentes de un circuito. Estas representaciones a menudo son simbólicas para simplificar su uso y elaboración.

Pulso. Descarga de voltaje en un rango controlado de tiempo.

Señal eléctrica. Información codificada en una variación de voltaje o corriente en un circuito.

Input. Pulso o carga eléctrica que sale de un circuito a otro dispositivo.

Output. Pulso o carga eléctrica que sale de un circuito a otro dispositivo.

Análogo. Descripción de un fenómeno considerando un rengo continuo de múltiples estados, variando así la representación en una magnitud proporcional.

Digital. Descripción de un fenómeno considerando un rango discreto y representado con un número limitado de valores.

Energía. Capacidad de realizar un trabajo.

Transducción. Conversión de una forma de energía en una diferente. Este es un concepto clave de electrónica y cómputo físico pues constantemente la energía que suponen las cargas eléctricas es transformada en energía motriz o mecánica, y viceversa.

Sensor. Componente electrónico y/o mecánico, capaz de percibir un cambio de estado de alguna de las condiciones físicas que rigen un sistema y emitir una señal analógica o digital en consecuencia.

Actuador. Componente electrónico y /o mecánico que modifica su estado de acuerdo a señales recibidas o instrucciones programadas.

Piezoelectricidad. Diferencia de potencial que surge a través de los lados de un cristal al ser sometidos a tensión mecánica.

Ley de Ohm. Para hacer pasar una corriente a través de una resistencia, es necesario tener un voltaje.

Con esta premisa es posible establecer una relación entre voltaje, resistencia y corriente.

De esta relación se pueden establecer 3 variantes donde:

MAGNITUD

SIMBOLO

UNIDAD SIMBOLO

FÓRMULA

TENSIÓN V VOLTIOS V V = I x RINTENSID

AD I AMPERIOS A I = V / R

RESISTENCIA R OHMIOS Ω R = V / I

Ejemplo – Ley de Ohm

Determine la corriente que circula por un bombillo cuando está conectado a un voltaje de 120 Voltios y tiene una resistencia en su filamento de 50Ω.

I = V/RI = 120V / 50Ω = 2,4ª

EJERCICIOS.

1. Determine la corriente que pasa por un circuito eléctrico que se encuentra conectado a 50V y presenta una resistencia de 450Ω.

2. Cuál es el voltaje que alimenta a un circuito por el que pasan 8,5A de corriente y presenta una resistencia de 100Ω.

3. El voltaje que entrega una pila es de 9V y la corriente es de 0,008A, determine la resistencia que presenta el circuito.

4. Una ducha eléctrica está siendo alimentada por 220V y la resistencia es de 400Ω, determine la corriente que circula a través de ella.

5. Cuál debe ser la resistencia que presenta el embobinado de un motor que se alimenta de 9V en corriente directa y pasa una corriente de 0,425A.

6. Cuál es el valor de una resistencia por la que circula una corriente de 0,005A cuando el voltaje aplicado es de 2,0V.

CIRCUITOS ELECTRÓNICOS

Un circuito electrónico es una asociación de componentes que funcionan conjuntamente para convertir señales del mundo exterior en señales eléctricas, procesarlas y transformarlas en otro tipo de señal (encendido de una bombilla, puesta en marcha de un motor, temporizador…).

Los componentes de un circuito electrónico se clasifican en:

a. Componentes activos: generan, modifican o amplían una señal eléctrica. Destacamos las pilas, generadores, diodos y transistores.

b. Componentes pasivos: no proporcionan ninguna ganancia, pero sí consumen energía eléctrica. Destacamos los condensadores y las resistencias.

CIRCUITOS INTEGRADOS

Son circuitos electrónicos en los que los que los componentes son de tamaño microscópico y se encuentran en el interior de un chip. Cada chip se encierra en una funda de plástico y se conecta a un juego de patillas que se conectan al circuito integrado. Para conectar entre sí varios circuitos integrados se recurre a los circuitos impresos.

RESISTENCIAS

De la ley de Ohm se puede obtener la siguiente expresión: I = V/ R

Para un voltaje fijo, se observa que la intensidad será más pequeña cuanto mayor sea el valor de la resistencia. Esto es importante porque controlando el valor de la resistencia podemos conseguir el valor adecuado de intensidad y así no fundir ningún componente del circuito electrónico.

El símbolo de la resistencia es:

También existen otras resistencias que no tienen valor fijo, sino que dependen de la cantidad de luz que incide sobre ellas. Son las resistencias LDR (Light Dependent Resistor).

Su aspecto es el siguiente:

y su símbolo es:

CÓDIGO DE COLORES

Para saber el valor de las resistencias debemos recurrir al código de colores. Cada resistencia consta de cuatro bandas, de forma que:

La 1ª banda nos proporciona la primera cifra del valor de la resistencia.

La 2ª banda nos proporciona la segunda cifra del valor de la resistencia.

La 3ª banda nos proporciona el factor multiplicador (es el exponente de la potencia de 10 por la que debemos multiplicar las dos primeras cifras).

La 4ª banda nos proporciona la tolerancia (valores entre los que puede trabajar sin quemarse).

CONDENSADORES

Es un componente electrónico formado por dos placas metálicas paralelas, llamadas armaduras separadas por aire o un material aislante llamado dieléctrico. Tienen como función almacenar carga para cederla cuando se necesite. Para descargarse es necesario que las dos placas se pongan en contacto. Sus principales aplicaciones son: como temporizadores y en circuitos rectificadores.

La capacidad de un condensador se define como la cantidad de carga que puede almacenar cuando está conectado a un determinado voltaje.

Donde C es la capacidad que se mide en Faradios (F), Q es la carga que se mide en culombios (cul) y V es el voltaje que se mide en voltios (V).

El aspecto de un condensador es el siguiente:

C = Q/V

y su símbolo es:

El tiempo de carga de un condensador se define como “el tiempo que tarda dicho condensador en adquirir 2/3 de su tensión cuando se carga a través de una resistencia”. La fórmula que debemos emplear es la siguiente:

t =2. C . R 3

Donde t es el tiempo que se mide en segundos, C es la capacidad que se mide en faradios y R es la resistencia que se mide en ohmios.

DIODOS

Es un componente electrónico que permite el paso de corriente en un sentido y lo impide en el otro. Está polarizado, por lo que debemos colocarlo correctamente para que funcione.

Su aspecto es el siguiente:

y su símbolo es:

En el diodo, la banda negra coincide con el cátodo (polo negativo), por lo que debemos colocarlo respetando la polaridad.

Se pueden dar dos casos diferentes:

1. Diodo directamente polarizado: el cátodo del diodo estaría orientado hacia el polo negativo de la pila y entonces permitiría el paso de la corriente.

La bombilla se enciende

2. Diodo inversamente polarizado: el cátodo del diodo está orientado hacia el polo positivo de la pila y entonces no se permitiría el paso de la corriente.

La bombilla no se enciende

DIODO LED

Diodo especial que convierte toda la energía eléctrica que recibe en luz.

Su aspecto es el siguiente:

y su símbolo es:

Para colocarlo en un circuito debemos respetar su polaridad, de forma que el polo positivo del diodo se oriente hacia el polo positivo de la pila. Para reconocer cuál es el polo positivo y cuál es el negativo, basta con fijarnos en las patillas del diodo LED. La patilla más larga coincide con el polo positivo.

Siempre debemos colocar una resistencia en serie con el diodo LED porque estos funcionan en un

rango muy bajo de intensidades (10- 20 mA) y si se conectaran directamente a la pila, se fundirían.