Principios de circuitos eléctricos

I

Principios de circuitos eléctricos

Introdución

En este documento se analizan algunos conceptos básicos en la electrónica. Éstos son: la estructura

atómica; la carga eléctrica; el voltaje, la corriente y la resistencia; las fuentes de voltaje y de corriente;

los resistores y, finalmente, el circuito eléctrico. Entender muy bien estos conceptos es esencial para

comprender la ciencia que hay detrás de las tecnologías electrónicas y así interpretar algunas causas de

los fenoménos asociados a las tecnologías electrónicas y para ejecutar un buen diseño electrónico. Al

terminar de leer este resumen, se espera que puedas expresar el concepto de voltaje, detallar el

concepto de corriente y los apliques en un circuito electrónico básico.

Estructura atómica

Toda la materia que existe se puede descomponer hasta en una estructura pequeña llamada átomo. El

modelo aceptado del átomo fue propuesto por Niels Bohr, en 1913. De acuerdo con el investigador, es

muy similar al sistema solar, tiene un núcleo y varias órbitas alrededor de las cuales circulan los

electrones. El núcleo es un acumulado de partículas llamadas protones y neutrones. Los electrones están

cargados de manera negativa, los protones de forma positiva y los neutrones no tiene carga1.

El átomo es considerado la estructura fundamental de la materia debido a que conserva las mismas

propiedades que el elemento de materia del cual proviene2. Cada uno de los 109 elementos de la tabla

periódica se diferencia por la cantidad de electrones y protones que contienen sus átomos. Por ejemplo,

el átomo de Hidrógeno tiene un electrón en una sola órbita y un protón en su núcleo. Todos los

elementos de la tabla periódica tienen igual número de electrones y protones, lo que los hace

eléctricamente neutros. Es decir, en su conjunto no tienen carga ni positiva ni negativa.

Los elementos en la tabla periódica están ordenados según su número átomico., que se refiere al

número de protones que tiene cada núcleo de átomos. No todos los electrones de un átomo están sobre

una órbita. Los electrones de un átomo viajan en diferentes órbitas alrededor de su núcleo. Los

electrones más cercanos al átomo tienen menor energía que los que están más alejados del núcleo. Las

órbitas son conocidas también como niveles de energía y delimitan capas entre los diferentes niveles.

Cuando a un electrón se le aumenta la energía, éste sube de capa o de nivel de energía. De igual manera,

cuando un electrón pierde energía baja de capa o de nivel de energía.

Para que un electrón suba de energía se le inyecta energía mediante luz, por ejemplo3, al cabo de un

momento el electrón regresa a su nivel de energía y cuando hace eso emite una luz de cierto color que

1 En los últimos años se han descubierto partículas más pequeñas que los electrones, protones y neutrones. Por ejemplo, los neutrones pueden estar formados de varios Cuarks. 2 En una analogía con la astronomía, el átomo es similar al sistema solar. 3 Este principio físico se usa en la tecnología de celdas solares o paneles fotoeléctricos. Se les llama así debido a que generan energía eléctrica a partir de las partículas de luz llamadas fotones.

Principios de circuitos eléctricos

II

depende de los materiales4. La órbita o capa/nivel/banda de energía más alejada del núcleo se le llama

capa de valencia y los electrones que orbitan allí se les llaman electrones de valencia. Si un electrón de la

banda de valencia recibe energía (ya sea mediante una partícula de luz, también llamada fotón), éste se

libera del átomo y queda en estado libre. Un átomo sin un electrón de su última capa de valencia se

llama átomo ionizado. La ionización rompe el equilibrio de carga neutro del átomo haciéndolo de carga

positiva.

El electrón libre puede desplazarse sin estar atado al núcleo creando el movimiento del electrón. A esto

lo llamaremos flujo de electrones y este fenómeno es conocido como corriente electrónica. El cobre

tiene un electrón en su última capa de valencia. Este electrón no requiere mucha energía para ser libre

por lo que a temperatura ambiente el cobre es un buen material conductor ya que tiene muchos

electrones libres. Un material con las mismas características que el cobre se llama conductor. La mayoría

de los metales son buenos conductores (ejemplo: plata, oro, etc.).

En circuitos eléctricos se usa comúnmente el cobre, mientrás que en los circuitos integrados (también

conocidos como “chips”) se usa el oro5. En los materiales aislantes se requiere inyectar mucha energía

para que los electrones de la banda de valencia sean libres por lo que es muy díficil que conduzcan

electrones. Los materiales semiconductores se comportan como materiales conductores o aislantes, y se

diseñan para poder controlar su comportamiento. Lo que permite el nacimiento de los dispositivos

elaborados de materiales semiconductores, los cuales podemos controlar su comportamiento

(conductores o aislantes). Algunos dispositivos semiconductores con los que podemos controlar los

electrones son: el diodo, el transistor y el circuito integrado.

Carga eléctrica

Un material con electrones libres exhibe carga eléctrica negativa. Y al que le faltan electrones exhibe

carga eléctrica positiva. La carga eléctrica es una propiedad de la materia que indica si le faltan o si les

sobran electrones. La electricidad estática es el fenómeno que indica si el material tiene o no tiene

electrones libres6. Para generar cargas eléctricas hay que inyectar energía y así liberar electrones. Esto se

puede hacer frotando dos materiales uno contra otro. El calor producido por la fricción libera algunos

electrones. Cuando se combinan dos materiales con diferentes electrones libres o falta de los mismos,

también se pueden formar iones.

Un principio de la física dice que los materiales con cargas eléctricas iguales se rechazan mientras que los

materiales con cargas eléctricas diferentes se atraen7. La fuerza invisible que atrae o rechaza dos cargas

eléctricas se le llama campo eléctrico.

4 Este principio físico se usa en los diodos emisores de luz (también conocidos como LEDs por si siglas en inglés Light Emitting Diode). 5 Por esta razón en algunos países se reciclan los dispositivos electrónicos. Para extraer los materiales preciosos que llevan. 6 Si tocas a una persona y te da toques es que uno de los dos estaba cargado y se descargó al contacto con el otro. 7 Los imanes funcionan de manera similar sólo que las cargas a las que se refieren son magnéticas y no eléctricas.

Principios de circuitos eléctricos

III

El campo eléctrico viaja de las cargas positivas a las cargas negativas8. La unidad de medida de las cargas

eléctricas es el Coulomb, en honor al científico francés Charles Coulomb por haber deducido la fórmula

de atracción/repulsión de cargas eléctricas. A la carga eléctrica se le representa con una Q y sus unidades

se expresan en Coulombs (C). Un Coulomb es la carga total poseída por 6.25x1018 electrones. Por lo

tanto, un solo electrón tiene 1.6x10-19 C. La carga total Q expresada en Coulombs para un número

determinado de electrones se determina con la siguiente fórmula:

Voltaje, corriente y resistencia

En todos los circuitos eléctricos existen estas tres cantidades. El voltaje se requiere para producir

corriente, y la resistencia se opone al flujo de electrones por lo que limita la corriente. Anteriormente,

mencionamos que las cargas opuestas se atraen, supongamos que tenemos dos cargas opuestas pero

que no se pueden desplazar físicamente. La fuerza de atracción que se ejercen entre ambas cargas se le

conoce como diferencia en la energía potencial, diferencia de potencial o voltaje9. El voltaje se define

como la energía potencial o trabajo por unidad de carga eléctrica. El voltaje (V) respecto a la carga (Q) y

la diferencia de potencial eléctrico (W) se calcula con la siguiente fórmula:

Definición: un volt (1V) es la diferencia de potencial (Voltaje) entre dos puntos cuando se utiliza un joule

de energía para mover un coulomb de carga de uno de los puntos al otro.

La corriente eléctrica (I) es el flujo de electrones y produce trabajo en el circuito eléctrico. Si se conecta

una fuente de voltaje a un material conductor, el lado positivo de la fuente de voltaje atrae los

electrones libres mientras que el lado negativo los rechaza. Éste es el principio de generación de

corriente y para que exista debe haber un elemento, sistema o componente entre ambas polaridades de

la fuente de voltaje10. La corriente eléctrica (I) respecto a la carga eléctrica (Q) y el tiempo (t) se calcula

con la siguiente fórmula:

8 Los rayos de las tormentas son descargas eléctricas que viajan de la tierra al cielo no al revés, como se piensa comúnmente. Eso significa que la tierra esta cargada de manera positiva mientras que las nubes de manera negativa. 9 El tanque de agua instalado arriba de tu casa tiene una energía potencial respecto a las llaves de debajo de tu casa que permite que la corriente de agua fluya fácilmente. 10 En el caso de los rayos, el conductor es el medio ambiente y el camino que sigue es el de menor resistencia.

Principios de circuitos eléctricos

IV

Definición: un ampere es la cantidad de corriente que existe cuando cierto número de electrones, cuya

carga total es un coulomb (1C), pasa por un área de sección transversal dada en un segundo (1 s).

Los electrones libres y en flujo chocan con átomos. Las colisiones reducen su energía y restringen su

movimiento. Los diferentes materiales ofrecen diferentes comportamientos al flujo de electrones. La

propiedad de los materiales con la que se mide la opocisión del flujo de electrones se llama resistencia,

se expresa en (Ohms) y se representa por la letra griega omega mayúscula ().

Definición: un ohm () de resistencia representa el paso un ampere (A) producido por un volt (V).

El fenómeno físico contrario a la resistencia es la conductancia. Las unidades de medición de la

conductancia son los Siemens y su símbolo es (S). La conductancia eléctrica (S) en función de la

resistencia eléctrica (R) se calcula con la siguiente fórmula:

Fuentes de voltaje y corriente

Una fuente de voltaje propociona energía eléctrica o fuerza electromotriz (fem) o voltaje. Hay diferentes

métodos de generación de energía eléctrica y usan los principios de la química, la fotónica (luz) o del

magnetismo. Estos métodos son complementados con un movimiento mecánico. Las fuentes de

corriente proporcionan una corriente constante a una carga, mientras que las fuentes de voltaje ideal

producen energía eléctrica sin sufrir ninguna modificación debido a la cantidad de la carga. Estas fuentes

no existen pero en la realidad se aproximan. Un corto circuito es una carga muy cercana a cero que

produce una corriente casi infinita, lo que haría que se quemarán las conexiones usadas en el circuito.

Existen dos tipos de fuentes de voltaje: corriente continúa o directa y corriente alterna o variable.

Las baterías son fuentes de voltaje de corriente continúa, se construyen usando principios

electroquímicos. Existe una gran variedad de este tipo de baterías, se compone de una o varias celdas

electroquímicas interconectadas eléctricamente y los componentes básicos son: el electrodo positivo

(tiene carencias de electrones), electrodo negativo (tienen demasiados electrones), el electrolito es el

medio por el cual los electrones fluyen y cuentan con un separador que aisla los electrodos. Los

materiales usados y sus interacciones químicas determinan el voltaje de la batería. Las cantidades de

materiales determinan su capacidad. La capacidad de una de las celdas es igual al número de electrones

que se pueden obtener de ella y se mide por la cantidad de corriente que es suministrada a lo largo del

tiempo. Las celdas de una batería se interconectan en serie o en paralelo.

El tipo de conexión también determina su capacidad. Si las celdas se interconectan en los puntos de

polaridades opuestas, la conexión es en serie; en cambio, si las conexiones son entre las mismas

Principios de circuitos eléctricos

V

polaridades la conexión es en paralelo. En paralelo el voltaje del conjunto es el mismo pero tiene mayor

capacidad. En serie, el voltaje es la suma de las mismas y la capacidad no se ve aumentada.

Las baterías también se clasifican en dos tipos: primarias y secundarias. Las primarias se usan una sola

vez, mientras que las secundarias son recargables. Las baterías recargables tienen procesos

electroquímicos irreversibles, lo que les permite recuperar su condición original mientras que las

baterías primarias son hechas con materiales que en su conjunto provocan reacciones químicas

irreversibles. Las baterías son una tecnología en constante evolución, en los últimos años y debido al

auge de la conciencia sustentable se han convertido en uno de los principales consumibles para la vida

moderna.

Otro tipo de fuente de energía eléctrica son las celdas solares. Su funcionamiento se debe al efecto

fotoeléctrico, el cual fue explicado con anterioridad. Una celda solar se puede explicar usando la analogía

de un sandwich. El pan de abajo es un contacto positivo, en medio se rellena de capas de

seminconductores y en el pan superior es el contacto negativo que además está agujereado para

permitir la entrada de los rayos solares que, al chocar con el material semiconductor, libera los

electrones.

El generador de voltaje es otro tipo de fuente de energía eléctrica, convierte la energía mecánica en

eléctrica mediante el principio de inducción electromagnética. El estator es la carcaza del generador y el

rotor es la parte móvil. Ambos tienen un conjunto de imanes que al pasar muy cerca producen campos

electromagnéticos que generan electricidad en las bobinas de alambre que los rodean.

Otra forma de construir una fuente de energía eléctrica es mediante la conversión de la alimentación

eléctrica que viene en el voltaje de tipo variable, específicamente, es alterno a la corriente continúa.

El termopar es una fuente de energía eléctrica basada en el principio termoeléctrico. El calor es también

un movimiento rápido de moléculas que por consecuencia produce movimiento de electrones o

corriente.

Existe una gran diversidad de sensores que también producen energía eléctrica, pero no son tan

eficientes como los presentados anteriormente y se usan solamente como sensores. Los sensores

piezoeléctricos se basan en el principio del movimiento de particulas para generar energía eléctrica. Un

ejemplo de sensores de esta naturaleza son los micrófonos tradicionales.

Las fuentes de corriente ideal suministran flujo de electrones libres constantes a cualquier tipo de carga.

Al igual que las fuentes de voltaje ideales, no existen pero se aproximan. Una fuente de corriente se

puede construir con un dispositivo electrónico activo clásico, usado para amplificar la corriente

(transistor), el cual tiene un tipo de respuesta muy similar a una fuente de corriente por lo que es usando

como tal. Las fuentes de corriente eléctrica típicamente se utilizan como cargadores de baterías

secundarias.

Principios de circuitos eléctricos

VI

Resistores

El resistor es un componente electrónico pasivo. El término pasivo y activo se distinguen porque para

que realicen su función deben o no ser alimentados con una fuente de energía. Los resistores se usan

para limitar el flujo de electrones, para dividir el voltaje y a veces para generar calor, ya que al oponerse

al flujo de electrones generan calor. Hay dos tipos de resistores, los fijos y los variables. Los fijos se

encuentran en una gran variedad de valores y tamaños. El tamaño está directamente relacionado con el

calor que son capaces de absorber. Un resistor más grande mantiene su funcionamiento cuando el flujo

de corriente es muy alto. El resistor más común está hecho de una combinación de carbón. La

proporción de carbón a aislante determina el valor de la resistencia.

Actualmente, se encuentran resistores en el mercado de tamaño físico muy pequeños y que circuitos

impresos para tecnología de montaje superficial (Surface Mount Technology). La tolerancia es una

característica instrínseca de los resistores e indica la variabilidad de su valor. Algunos valores típicos son

5% y 10%. Algunos resistores se fabrican de alambres enrollados. Este tipo de resistores no se ocupan en

frecuencias altas ya que generan mucho ruido. Los resistores se codifican mediante bandas de colores.

La banda más cercana a la orilla es el primer dígito, la segunda banda es el segundo dígito, la tercera

banda indica el número de ceros después del segundo dígito. La cuarta indica la tolerancia. Ejemplo, una

resistencia con los colores naranja-naranja-café-oro significa un valor de reisistencia de 330 Ohms con

una tolerancia de 5%. En la tabla 1 se explican los códigos para los colores.

Digito 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5% 10%

Color Negro Café Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco Oro Plata

Tabla 1. Código de colores de resistencias.

Existen resistencias codificadas con 5 bandas. Si el resistor no es de precisión, la quinta banda representa

la confiabilidad en porcentaje de fallas por cada 1000 horas. La Tabla 2 muestra el código para esta

banda extra.

Color Café Rojo Naranja Amarillo

% de fallas

durante 1000

horas de

operación

1.0%

0.1%

0.01%

0.001%

Tabla 2. Código de colores para resistores con banda de confiabilidad

Para resistores de precisión, la tercera banda es el tercer digito y la cuarta banda es el número de ceros

(multiplicador) y la quinta es la tolerancia. Para estos resistores, si la cuarta banda es oro, se debe

multiplicar por 0.1 y si es plata se multiplica por 0.01. Las tolerancias para este tipo de resistores son

también diferentes. Rojo es ±2%, café es ±1%, verde es ±0.5%, azul es ±0.25% y, finalmente, violeta es

±0.1%.

Principios de circuitos eléctricos

VII

Algunos resistores están codificados mediante una rotulación numérica. En este caso el primer y

segundo números son dígitos, el tercero es el número de ceros o multiplicador. También existen

resistores codificados al estilo alfanumérico. La letra siempre indica el punto decimal y el multiplicador.

Por ejemplo: 22R es 22 Ohms, 2M2 es 2.2 MOhms, 220K es 220 KOhms.

Los resistores variables, como su nombre lo indica, tienen la opción de variar de valor de resistencia. Este

tipo de resistores son los que encontramos en muchos de los controles de volúmen en los aparatos

electrónicos de uso cotidiano. Los resistores variables pueden cambiar su valor de manera manual o

automática. Los usos típicos de los resistores variables son división de voltaje (potenciómetro) y

controlar el flujo (reóstato) de corriente electrónica. Los resistores variables pueden ser mecánicos o

electrónicos.

Un resistor electrónico utiliza un circuito integrado (chip) de propósito específico (dedicado solo a eso),

para realizar esta función. También las resistencias variables pueden ser clasificadas en dos tipos:

lineales y no lineales. En las resistencias variables lineales el valor de la resistencia es directamente

proporcional al movimiento. Por ejemplo, si mueves a la mitad el mecanismo, el valor de la resistencia

variable es la mitad.

En las resistencias variables no lineales el valor de la resistencia no es directamente proporcional al

movimiento mecánico. Por ejemplo, si mueves el mecanismo un cuarto del giro total, el valor de

resistencia es la mitad. Otros ejemplos de resistores variables son los sensores a la temperatura y a la

intensidad de luz. Los nombres que reciben son termistor (termométro-resistor) y celda fotoconductora

o fotoresistencia o fotoresistor. Ambos varían el valor de su resistencia dependiendo del valor del

fenómeno físico al que son sensibles: la variación de la temperatura y de la intensidad luminosa.

El circuito eléctrico

El circuito eléctrico es un conjunto de componentes interconectados que usan el voltaje, la corriente y la

resistencia para realizar una función específica. Como mencionamos en la sección de carga eléctrica,

explicada con anterioridad, la dirección del flujo de electrones es del polo negativo de la fuente de

voltaje al polo positivo. Es decir, que en un circuito eléctrico debe salir de la terminal positiva de la

fuente de voltaje y circular a través de todo el circuito eléctrico para llegar nuevamente a la terminar

negativa. Cuando el flujo de corriente en una dirección determinada entra a un componente eléctrico o

electrónico, la corriente es absorbida por el componente y por lo tanto la terminal del componente por

la que entra la corriente se le asigna el signo positivo. Se puede tomar otra convención (dirección) para el

flujo de corriente, pero se debe también cambiar la convención en los componentes que absorben la

corriente.

Principios de circuitos eléctricos

VIII

El circuito eléctrico básico se compone de una fuente de voltaje, un resistor y la corriente eléctrica. En la

figura 1 se presenta un diagrama esquemático del circuito eléctrico básico. En la misma también se

muestran los símbolos de una fuente de voltaje continúa y del resistor.

Figura 1. Circuito eléctrico básico.

Para que exista una corriente es necesario que el circuito eléctrico esté cerrado. Si las conexiones entre

los componentes están abiertas, no existiría corriente y por lo tanto no es un circuito eléctrico y recibe el

nombre de circuito abierto. Para que se controle el circuito se pueden colocar interruptores mecánicos

de un polo y un tiro. En la figura 2 se muestra un diagrama esquemático de un circuito básico con una

lámpara como carga en dos estados: interruptor cerrado e interruptor abierto.

Figura 2. Circuito eléctrico básico con lámpara en dos estados: interruptor abierto (izquierda), interruptor cerrado (derecha).

En la figura 2, cuando el interruptor está cerrado la lámpara se enciende y cuando está abierto la

lámpara se apaga. Por lo tanto, el interruptor sirve para controlar el encendido de la lámpara tal como lo

hacemos en nuestras casas todos los días11.

Algunos dispositivos hechos de semiconductores pueden emular (trabajar de manera muy similar) el

funcionamiento de los interruptores mecánicos. Los transistores son un dispositivo semiconductor que

tiene varias aplicaciones y entre ellas se encuentra la de tener la capacidad de emular el funcionamiento

de los interruptores. El transistor recibe ese nombre porque su funcionamiento se puede esquematizar

por un circuito eléctrico con una resistencia muy alta en la entrada a una resistencia muy baja en la

11 Existe una gran variedad de interruptores con sus respectivos símbolos. Aquí sólo pretendemos mostrar como nos sirven para controlar el encendido de la lámpara en un circuito eléctrico básico.

Principios de circuitos eléctricos

IX

salida (transferencia de resistencia o transference resistor o transistor). La figura 3 muestra un diagrama

esquemático de un transistor emulando un interruptor de un polo una vía. En la figura 3 se muestra el

símbolo de otro tipo de interruptor, en esta ocasión de tipo push-button.

Figura 3.Transistor emulando el comportamiento de un interruptor: transistor alimentado por una corriente o interruptor

cerrado (izquierda), transistor no alimentado o interruptor abierto (derecha).

Existen otros dispositivos de materiales semiconductores que pueden también emular el

comportamiento del interruptor. Entre ellos se encuentra el transistor de efecto de campo o FET (Field

Effect Transistor), el cual funciona con voltaje al contrario del transistor.

Cuando el valor de la corriente sobrepasa un nivel se pueden quemar algunos dispositivos en el circuito

eléctrico. Los fusibles y cortacircuitos son componentes eléctricos que sirven para proteger al resto de

los componentes en el circuito eléctrico. Un fusible es un interruptor que se quema (se abre) si un

determinado nivel de corriente es sobrepasado. Cuando un fusible se abre debe ser remplazado

mientras que un cortacircuitos puede ser reusado ya que recupera su funcionamiento, básico toda vez

que se ha eliminado la causa por la cual se abrió. Ambos componentes funcionan por medio de la

temperatura producida por la corriente que pasa por ellos.

Para realizar las conexiones entre dispositivos en un circuito eléctrico se usan cables. Los alambres son

un solo hilo conductor mientras que los cordones son un conjunto de hilos conductores. Los cordones

son más flexibles y resistentes a varios dobleces mientras que el alambre es más sensible y puede

romperse más fácilmente. Los cordones también ofrecen más resistencia puesto que es un conjunto de

alambres de mayor resistencia conectados en paralelo.

El diámetro equivalente de los alambres o cordones se maneja bajo un estándar llamado AWM

(American Wire Gauge). Algunas aplicaciones especiales en medicina, automotriz, aeronaútica o

aeroespacial requieren cables especiales con otros estándares. Todos los materiales ofrecen algún valor

de resistencia. Los buenos conductores ofrecen un mínimo de resistencia mientras que los buenos

aislantes ofrecen una muy alta resistencia. La temperatura también afecta el valor de la resistencia. La

resistencia eléctrica de un pedazo de cable hecho de cierto material en función de su resistividad (), la

longitud del cable (l) y el área transversal de conducción (A) y se calcula con la siguiente fórmula:

Principios de circuitos eléctricos

X

La resistencia se aumenta con el valor de la resistividad del material del cable, así como su longitud y

disminuye al aumentar el área transversal del mismo. Los alambres del área mayor tienen menor

resistencia y pueden conducir una mayor cantidad de corriente. Los fusibles son diseñados usando estos

principios para determinar a que corriente deben fundirse.

El voltaje o diferencia de potencial se mide respecto a un valor de referencia llamado tierra. El nombre

de tierra se originó debido a que se refiere a una barra de metal enterrada en el piso o tierra. Ésa es la

tierra en tierra12. En las casas se acostumbra a conectar la tierra a las cajas metálicas de los contactos o

bien a las varillas de construcción. Siempre se debe asegurar que la tierra de la casa o de los equipos

electrónicos o electrodomésticos estén conectados a la tierra en tierra. La tierra de referencia es siempre

respecto al circuito eléctrico y representa el valor de 0 Volts.

Por ejemplo, en el circuito eléctrico básico de la figura 1 la tierra de referencia es el lado negativo de la

batería. En los circuitos eléctricos a la tierra de referencia también se les llama común. En la figura 4 se

muestran tres símbolos de tierra. No existen símbolos diferentes para distingir la tierra en tierra de la

tierra de referencia.

Figura 4. Símbolos de tierra

Nota de seguridad: Se debe tener cuidado al intervenir los equipos electrónicos ya que la tierra de

referencia puede estar a otro potencial de la tierra en tierra.

Los equipos de instrumentación electrónica como las fuentes de voltaje, de corriente, generadores de

señales, osciloscopios, etc., aislan la tierra en tierra de la tierra de referencia y ofrecen la posibilidad de

conectar los circuitos eléctricos a la tierra en tierra. Algunos circuitos eléctricos requieren de dos fuentes

de alimentación, una positiva y otra negativa. En la figura 5 se muestra un amplificador operacional que

usa dos fuentes de alimentación, ya que su principio de funcionamiento es respecto al voltaje diferencial.

Figura 5. Un amplificador operacional conectado a dos fuentes de alimentación invertidas.

12 Dos edificios tienen diferentes tierras y entre ellos puede existir una diferencia de potencial por lo que hay que tener cuidado cuando se conectan equipos entre dos edificios. También puede existir una diferencia de potencial entre un equipo electrónico y la tierra en tierra de la misma habitación o casa en donde se encuentre. En estos casos hay que tener cuidado al momento de trabajar con estos equipos.

Principios de circuitos eléctricos

XI

Juicio crítico del asunto abordado

En este documento se han explicado de manera muy concisa los conceptos básicos de la electrónica.

Primero abordamos el tema de la estructura atómica, se presentó el modelo de Bohr y se describieron

las características principales de los átomos así como los principios usados en la electrónica. Enseguida

presentamos la carga eléctrica con las definciones asociadas y la fórmula para su cálculo. Luego fueron

introducidas las definciones y conceptos asociados de voltaje, corriente, resistencia y conductancia.

También presentamos las fórmulas de como se calculan estas propiedades. Luego profundizamos en los

conceptos y principios de generación de energía eléctrica. Presentamos a los resistores y los conceptos

asociados, sus características y tipos. Fueron introducidos algunas definiciones de sensores de resistencia

variable basados en diferentes principios físicos. Finalmente, presentamos el concepto de circuito

eléctrico, las definiciones y principios asociados.

Perspectivas de solución

Existen muchos más principios básicos de la electrónica. El objetivo de esta breve introducción es que

poseas los conocimientos esenciales para entender los fenómenos físicos usados por esta ciencia y la

forma en cómo son aplicados en los dispositivos de uso cotidiano, en el teléfono celular, los

electrodomésticos, los automóviles, los aviones, etc. La electrónica sigue avanzando como ciencia,

actualmente podemos encontrar que se ha aplicado para elaborar nanomáquinas y microcomponentes.

La bioelectrónica por su lado ha desarrollado biocomponentes. También se ha avanzado la ciencia de la

espintrónica, que consiste en controlar la dierección de polarización de cada uno de los electrones y que

abre perspectivas muy prometedoras. Más allá también se encuentra la ciencia de la cuántica. La

electrónica fue solo el inicio, te invitamos a que sigas aprendiendo sobre el desarrollo de la misma ya que

es una ciencia en continúa y permanente evolución.

Conclusión

La electrónica es la ciencia que usa tecnología para controlar el flujo de electrones. Conocer muy bien

sus principios básicos te ayudará a entender los equipos que se han construido con esta tecnología,

también te permitirá diseñar circuitos eléctricos para propósitos específicos usando tecnologías

electrónicas. En esta lectura te hemos proporcionado las primeras herramientas para lograr estos

objetivos. Te invitamos a seguir conociendo esta ciencia y sus tecnologías así como las otras ciencias

relacionadas ya que en el futuro estaremos rodeados de una mayor diversidad de tecnologías tales como

la electrónica, la espintrónica, la bioelectrónica y la cuántica.

Bibliografía

Floyd, Thomas L. (2007). Principios de circuitos eléctricos. México: Pearson Educación de México, 8ª

edición.

Principios de circuitos eléctricos

XII