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SISTEMAS ELÉCTRICOS Educación Tecnológica – 8° básico
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SISTEMAS
ELÉCTRICOS
Educación Tecnológica – 8° básico
• La electricidad es una de las fuentes de
energía más comunes en este planeta.
• Lo que nos lleva a preguntarnos:
¿Qué es la electricidad?
La Electricidad
En términos simples:
• La electricidad es un fenómeno físico debido a cargas eléctricas y a la interacción que hay entre ellas.
Hay dos tipos de cargas eléctricas:
• Las positivas y las negativas.
- +
- -
+ +
Las cargas iguales se repelen y las distintas se atraen.
• La corriente eléctrica es el paso de estas
cargas a través de un conductor.
• Para que exista este paso o flujo de cargas,
necesariamente se requiere un circuito.
• Para lo cual necesitamos de una fuente de
energía eléctrica y los conductores que
llevan esta electricidad hacia donde se
necesita.
¿Qué son los Sistemas Eléctricos?
Elementos básicos de un circuito:
Generador: transforma un tipo de
energía determinado en energía eléctrica
(por ejemplo, los generadores eólicos
transforman la fuerza del aire; las
centrales térmicas, la energía calorífica
de la combustión del carbón; las centrales
hidroeléctricas, la fuerza generada en los
saltos de los pantanos, etc.).
Nota: los contenidos de esta página se basan en un proyecto realizado por
Nacho Andrada Conde y José Luis Pinedo Lillo, profesores del Instituto de Enseñanzas Secundarias “Universidad Laboral” de Toledo.
Elementos básicos de un circuito:
Conductor: permite la circulación
descargas eléctricas. Por lo general,
son los cables de cobre.
Receptor: transforma la energía
eléctrica en otro tipo de energía (por
ejemplo, las ampolletas en energía
luminosa; las resistencias en energía
calorífica)
Nota: los contenidos de esta página se basan en un proyecto realizado por
Nacho Andrada Conde y José Luis Pinedo Lillo, profesores del Instituto de Enseñanzas Secundarias “Universidad Laboral” de Toledo.
Más sobre el GENERADOR
Es una máquina que transforma un tipo de
energía determinado en energía eléctrica. En su
interior, recibe los electrones en su polo positivo y
les aplica una fuerza para mandarlos al polo
negativo, “despegándolos” de las cargas positivas,
que son las que los retienen por atracción. De
este modo se consigue crear una diferencia de
cargas entre los polos positivo y negativo. Pues
bien, a la fuerza necesaria para trasladar los
electrones del polo positivo al negativo se le
denomina fuerza electromotriz. Y a la diferencia
de cargas existente entre el polo positivo y el
negativo se le denomina diferencia de potencial
o tensión.
Nota: los contenidos de esta página se basan en un proyecto realizado por
Nacho Andrada Conde y José Luis Pinedo Lillo, profesores del Instituto de Enseñanzas Secundarias “Universidad Laboral” de Toledo.
Más sobre el RECEPTOR
Es un elemento que transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía
(calorífica, lumínica, etc.) Como receptores, y de manera básica, se suelen
usar elementos llamados resistencias, que se oponen al paso de la
corriente eléctrica.
Nota: los contenidos de esta página se basan en un proyecto realizado por
Nacho Andrada Conde y José Luis Pinedo Lillo, profesores del Instituto de Enseñanzas Secundarias “Universidad Laboral” de Toledo.
Estos receptores
transforman la energía
eléctrica, fundamentalmente,
en calor, aunque en el caso
de las ampolletas, a pesar
de que también desprenden
mucho calor, su misión
fundamental es producir
energía lumínica.
SISTEMAS
ELÉCTRICOS…
… continuación
RESUMIENDO…
• Generador
• Conductor
• Receptor
• Las máquinas eléctricas son
muy importantes porque
permiten transformar la energía
eléctrica en energía mecánica.
Para ello emplean motores
eléctricos, los que hacen posible
tener máquinas como las
lavadoras, que son máquinas
compuestas en que interactúan
los mecanismos y los circuitos.
• Generador
• Conductor
• Receptor
• Hay otras máquinas que
transforman la energía
mecánica en energía eléctrica.
Son los generadores, que
permiten, por ejemplo, a partir
de un motor de bencina, tener
electricidad o aprovechar la
fuerza de la caída del agua para
producir energía eléctrica.
Tipos de CORRIENTE ELÉCTRICA
Corriente continua (CC)
Es producida por las baterías,
pilas o por generadores de
corriente continua (dínamos). Se
caracteriza porque los electrones
en su recorrido no cambian de
sentido, es decir, la tensión es
constante en valor y polaridad.
Corriente alterna (CA)
Es producida por generadores de
corriente alterna (alternadores).
Se caracteriza porque los
electrones cambian su sentido
constantemente, es decir, la
tensión varía en valor y polaridad.
Nota: los contenidos de esta página se basan en un proyecto realizado por
Nacho Andrada Conde y José Luis Pinedo Lillo, profesores del Instituto de Enseñanzas Secundarias “Universidad Laboral” de Toledo.
Tipos de CIRCUITOS
El circuito de la derecha, que muestra
tres ampolletas en serie, corresponde
a un circuito en serie. La corriente
fluye a través de cada una de las
ampolletas puestas en secuencia:
desde la A a la B hasta llegar a la C.
Mientras más ampolletas se añadan,
menos luminoso será el brillo. Es
posible añadir muchas ampolletas,
pero las últimas no brillan en
absoluto. Esto se debe a la
resistencia de cada ampolleta. Si
alguna de las ampolletas no deja
pasar el flujo a través del circuito, el
resto de los componentes no
funcionará.
CIRCUITOS EN SERIE
Tipos de CIRCUITOS
El circuito de la derecha, que
muestra tres ampolletas
colocadas en paralelo,
corresponde a un circuito en
paralelo. La corriente puede
fluir por las tres ampolletas sin
tener que pasar primero por
otra.
Si una ampolleta falla, las otras
dos continuarán funcionando,
ya que la corriente seguirá
fluyendo por el resto del
circuito.
CIRCUITOS EN PARALELO
LOS TRANSISTORES Y LA
ERA ELECTRÓNICA
Los transistores son una
innovación tecnológica que
responde a una necesidad de las
personas que se planteó a
principios del siglo XX. En 1907 se
concibió el servicio telefónico de
larga distancia. Eso no era tan fácil
de hacer porque una señal se
debilita a medida que viaja por el
cable de transmisión, de manera
que después de unos kilómetros ya
no se escuchaba nada.
• En esos años, el señor De Forest inventó un
aparato a base de tubos al que tomaba una
señal débil y la transformaba en una señal
fuerte: el amplificador. Este invento permitió
que cualquier conversación se pudiera
transmitir a grandes distancias si había
amplificadores a lo largo de la línea de
transmisión.
• Pero el invento tenía algunos problemas.
Usaba demasiada energía, producía mucho
calor y no era muy seguro. En 1930, Mervin
Kelly decidió que se necesitaba mejorar los
amplificadores para que la telefonía de larga
distancia pudiera crecer. Pensó que la
respuesta estaba en un tipo de materiales
llamado semiconductor.
Los transistores se encuentran prácticamente
en todos los aparatos domésticos de uso
diario:
• radios, televisores, grabadores,
reproductores de audio y video, hornos de
microondas, lavadoras, automóviles,
refrigeradores, alarmas, relojes de cuarzo,
computadoras, calculadoras, impresoras,
lámparas fluorescentes, equipos de rayos
X, reproductores mp3, celulares y robots.
¿Qué es un semiconductor?
Existen materiales que son buenos conductores
de la electricidad, como la plata, el cobre, el
aluminio. También existen otros materiales que no
permiten el paso de la corriente eléctrica y que
llamamos aislantes, como el plástico, la goma y el
vidrio. Los materiales semiconductores son
aquellos que no pueden ser considerados ni
conductores ni aislantes. Su resistencia eléctrica
puede ser poca o mucha, dependiendo de las
condiciones a que sean sometidos.
¿Qué es un semiconductor?
En el año 1945, los físicos norteamericanos
Bardeen, Brattain y Shockley, investigando con
semiconductores, descubrieron el transistor. Fue
un largo esfuerzo y se generaron muchas
tensiones entre las personas. Debido a la gran
importancia de dicho descubrimiento, se les
concedió en 1956 el Premio Nobel de Física.
FUNCIONAMIENTO
DEL TRANSISTOR
Se puede explicar cómo
funciona el transistor a partir
de un modelo hidráulico. Un
modelo no es exactamente
igual a lo que se quiere
explicar, pero permite
mostrar su comportamiento.
Por la cañería O llega una
corriente de agua que
puede seguir dos caminos:
1. Por C, que no puede
pasar, ya que se lo
impide el tapón.
2. Por B tampoco, porque
está cerrada la llave L.
Además, por esta cañería
puede pasar mucha
menos agua que por C.
Por lo tanto, a la cañería E
no llega agua, y podemos
decir que el transistor está
bloqueado.
Si ahora abrimos un poco
la llave L, comienza a
salir agua por el tubo B y
ésta empuja la palanca
que unida al tapón
permite el paso de agua
por la tubería C.
Por la tubería E ahora
sale el agua que pasa
por C más el agua que
pasa por B.
Esta figura muestra
cómo si abrimos más la
llave de paso L, por la
cañería B sale más
agua y por lo tanto
empuja más fuerte la
palanca y abre
completamente el paso
por la cañería C.
Como se puede comprobar, nos encontramos con tres
situaciones:
1. La llave de paso L está totalmente cerrada. No
circula agua.
2. La llave de paso L está algo abierta, el tapón de la
cañería C está parcialmente abierto. Se puede
regular la cantidad de agua que sale por E abriendo
más o menos la llave L.
3. Se abre L para que esté totalmente abierto el
tapón. Por C pasa prácticamente toda el agua que
viene por O, ya que por B circula muy poca.
Entonces, por E pasa toda el agua que viene por C.
Esto mismo es lo que tenemos en
los transistores eléctricos,
cambiando caudal de agua por
corriente eléctrica.
El transistor tiene tres partes.
• Una que emite electrones
(emisor),
• otra los recibe o recolecta
(colector) y
• otra regula el paso de dichos
electrones (base).
Entonces pueden ocurrir las siguientes
situaciones:
1. Por la base no se le suministra
corriente: el transistor no deja
conducir entre colector y emisor.
2. Por la base se le suministra una
pequeña corriente: Se puede
controlar el paso de corriente
entre el colector y el emisor. La
corriente que pasa entre colector
y emisor es mucho mayor que la
corriente que le suministramos a
la base.
Entonces pueden ocurrir las siguientes
situaciones:
3. Se le suministra suficiente
corriente a la base para que
circule la máxima corriente entre
colector y emisor. En este caso,
se dice que el transistor está
saturado y la corriente que se le
suministra a la base es la
necesaria para producir la
saturación del transistor.
CIRCUITOS INTEGRADOS
Centro Nacional de Información y de Comunicación Educativa del
Ministerio de Educación y Ciencia , España - Nobelprize.org
Cuando se construye un
circuito es muy
importante que todas las
conexiones estén
intactas. De lo contrario,
la corriente eléctrica no
circulará y el circuito
fallará. Otro problema fue
el tamaño de los
circuitos.
En un circuito complejo,
como el de un
computador, el problema
era el número de
elementos de los
circuitos y la cantidad de
alambres de
interconexión, que los
hacían muy lentos para
ser útiles.
Los trabajadores que
construían estos circuitos
tenían que hacerlo
manualmente, soldando
cada componente y cada
alambre. Por lo tanto, los
circuitos más avanzados
eran casi imposibles de
construir. Este problema
era conocido como la
tiranía de los números.
En 1958, Jack Kilby tuvo la
idea de hacer todos los
circuitos y los componentes
en un solo bloque de material
semiconductor. Eso se llamó
el circuito integrado, que es
la base de los computadores.
El Sr. Kilby recibió el Premio
Nobel de Física el año 2000.
Componentes Electrónicos
Circuito Integrado Transistor
