Tema 1 introduccion a la electronica

CENTRO DE ESTUDIOS EMSSANAR PROGRAMA: Sistemas y computación aplicado al desarrollo de redes, soporte y mantenimiento de computadores, MÓDULO: Introducción a la electrónica

FECHA:10 de Febrero

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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A CONCEPTOS BÁSICOS PROGRAMA: Sistemas y computación I.H.S 2 T.H 32 ASIGNATURA: Introducción a la electrónica RESPONSABLE: Johnny A. Cabrera Narváez La electricidad es la base de todo lo que existe. Nuestro mundo es un mundo eléctrico. Existen fenómenos naturales que dan origen a la electricidad y a sus efectos muy importantes como: la luz eléctrica, el calor, el movimiento en las máquinas y vehículos, etc. Fenómenos que son difíciles de entender porque suceden al interior de partículas tan pequeñas como el átomo que el ser humano no puede captar, y solo con ilustraciones podemos explicarlos.

1. Composición de los materiales: Todos los materiales que existen en la naturaleza están constituidos por átomos. Si pudiéramos reducir un material a partes pequeñísimas, estas partes serían los átomos, tan pequeños que nunca conseguiríamos verlos, ni siquiera con un microscopio. 1.1 Estructura del átomo: El átomo es una parte extraordinariamente pequeña de cualquier material, pero aún así se pueden identificar en él unas partículas aún más pequeñas. Estas partículas son los protones, los neutrones y los electrones.

Para que el átomo se equilibre necesita tener el mismo número de protones y de electrones, así el átomo cargado positivamente necesita otro electrón. Esto genera una fuerza entre dicho átomo y sus vecinos. Esta fuerza puede ser tan grande que se puede robar un electrón de su átomo vecino para poder estabilizarse de nuevo. De esta forma el átomo, al cual se le ha robado su electrón se ve en la necesidad de robar uno para

equilibrarse y así sucesivamente creando un flujo constante de electrones entre los átomos que conforman un material. Lo anterior es la base para enunciar dos leyes fundamentales de la electricidad:

Cargas con igual carga se repelen

Cargas con diferente carga se atraen


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2. Clasificación de los materiales: Dependiendo de su comportamiento eléctrico, es decir, de la facilidad que tengan los electrones para desplazarse por ellos, los materiales se clasifican en materiales conductores, materiales aislantes y materiales semiconductores.

Los materiales conductores dejan pasar fácilmente la electricidad. Estos materiales tienen tendencia a ceder electrones (electrones libres), que serán atraídos por cargas eléctricas exteriores. Son ejemplos de elementos conductores el cobre, el oro, la plata, etc.

Los materiales aislantes no dejan pasar la electricidad. Son aquellos elementos que no tienen electrones libres. Son materiales aislantes el plástico, la madera, el cristal, etc.

Los materiales semiconductores dejan pasar la electricidad en determinadas condiciones. Estos materiales son la base de la electrónica. Son ejemplos de materiales semiconductores el silicio y el germanio.

3. Que es un circuito eléctrico??? Es una trayectoria cerrada compuesta por elementos y dispositivos conductores que están interconectados entre sí. Si el camino no es continuo, no hay circulación de corriente. Todo circuito por más sencillo que parezca, posee tres características importantes:

Posee una fuente de voltaje, sin ésta no puede establecerse un flujo de corriente.

Existe una trayectoria cerrada por la cual circula corriente desde un extremo de la fuente de voltaje hasta el otro, pasando por el circuito externo.

La trayectoria o camino por el cual circula la corriente presenta cierta oposición a su paso. Esto puede generar calor o limitar el paso de la corriente, lo que equivale también a una pérdida de energía que en la mayoría de los casos no se tiene en cuenta.

Los circuitos eléctricos y electrónicos, aunque pueden estar conformados físicamente por una gran cantidad de componentes, lo cual los hace ver muy complejos, están todos compuestos por tres elementos básicos:


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3.1 La fuente de voltaje. Para que haya un flujo de corriente a través de un circuito es necesario aplicar una fuerza capaz de mover los electrones libres que se encuentren en el circuito, llamada VOLTAJE y es proporcionada por una fuente la cual, recordemos posee una diferencia de potencial entre sus terminales debido a la acumulación de cargas eléctricas entre ellos. En otras palabras el voltaje nace en la fuente. Algunos símbolos empleados para representar algunos tipos de fuentes comunes son: El voltaje o fuerza aplicada a los circuitos puede ser básicamente de dos maneras:

Si los electrones se impulsan siempre en la misma dirección, es decir, la fuente conserva la misma polaridad, el voltaje es continuo (VCC)

Si por el contrario, los electrones se impulsan primero en una dirección y luego en la otra alternando continuamente la dirección de la fuerza, es decir, cambiando alternativamente de polaridad, el voltaje es alterno (VCA).

3.1.1 Unidad de medida: La unidad empleada para medir el trabajo realizado por la fuente al mover los electrones, recibe el nombre de

VOLTIO (V). El número de voltios representa la cantidad de fuerza aplicada a un circuito; a mayor voltaje, mayor será la fuerza aplicada al circuito y por lo tanto habrá mayor corriente. Debido a que en electrónica se manejan voltajes mayores y menores que el voltio, surgen otras unidades llamadas múltiplos y submúltiplos.

Los múltiplos son unidades mayores que la unidad fundamental.

Los submúltiplos por el contrario son unidades de medida más pequeñas que la fundamental (voltio).

En la siguiente tabla se muestra un resumen de los múltiplos y submúltiplos, y el método de conversión de unidades. 3.1.2 Con que se mide??? El voltaje puede ser medido con un instrumento llamado Multímetro, este debe ser conectado en paralelo con el elemento en el cual desea hacerse la medición, tal como se muestra en la siguiente figura:


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3.2 La carga o receptor de energía. Este convierte la energía de los electrones en movimiento, señales eléctricas u otras formas de energía. Algunos símbolos se muestran a continuación: Estos dispositivos convierten la energía de los electrones en movimiento, señales eléctricas u otras formas de energía. El hecho de que un material por el cual está circulando corriente se caliente, demuestra que el voltaje aplicado efectúa un trabajo para mover electrones contra cierta oposición. Esta oposición de la corriente se denomina resistencia. 3.3 Los conductores. Estos proporcionan un camino fácil o de baja resistencia para la circulación de la corriente hacia y desde la carga. A este grupo pertenecen todos los materiales en los cuales la corriente eléctrica pasa con suma facilidad, como son los metales y el agua, entre otros. La capacidad de un material para conducir depende de la abundancia de electrones libres que haya en él. Se representan mediante líneas delgadas rectas, debido a que el grado de oposición que estos presentan al paso de la corriente es tan pequeño (aproximadamente


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cero), que puede despreciarse. A continuación se muestra como debe probarse usando el Multímetros en la opción de óhmetro.

Recuerden que la resistencia de un conductor debe ser cercana a cero, por lo tanto al conectar los dos extremos del conductor con el óhmetro,

este debe marcar una lectura muy baja o igual a cero, de lo contrario, podemos afirmar que el conductor se encuentra roto o abierto. Para emplear el óhmetro no debe circular corriente por el elemento en el cual se desea hacer la medición, o en caso en el que se encuentre este elemento soldado a una tarjeta, lo correcto es desoldar por lo menos una de sus puntas. 3.4 La resistencia. Todos los materiales conductores o aisladores ofrecen cierta oposición al paso de la corriente, propiedad que se denomina RESISTENCIA. La facilidad de movimiento de los electrones en un material depende del tipo de átomos que lo constituyen. Así, los elementos aislantes son pobres en electrones (poseen una resistencia alta), mientras que los materiales conductores (tienen una resistencia baja) son ricos en electrones. Se representa con el símbolo que se muestra a continuación:

3.4.1 Unidad de medida: la unidad empleada para medir la resistencia de los materiales recibe el nombre de OHMIO y se representa con la letra griega omega (Ω). El número de ohmios representa la cantidad de oposición al paso de la corriente, por lo tanto a mayor cantidad de Ω, mayor será el grado de oposición a su paso y por lo tanto habrá menos corriente.


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Para la conversión de unidades debemos tener en cuenta la tabla que se muestra a continuación:

En la práctica las resistencias son medidas con un instrumento llamado óhmetro, el cual hace parte del Multímetros y que debe ser conectado a las resistencias que se quiere medir sin importar la polaridad, tal como se observa en la figura siguiente. Nunca debemos medir resistencia en un circuito por el cual está circulando corriente.


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3.5 Circuito abierto (Open Circuit OC). Como sabemos para que haya flujo de electrones o de corriente en el circuito es indispensable que exista una trayectoria continua, es decir un camino cerrado. Cuando cualquier parte del circuito se abre, decimos que el circuito se encuentra abierto puesto que no hay continuidad en la trayectoria de conducción y por consiguiente el flujo de electrones se detiene. La resistencia de un circuito abierto es infinitamente alta. Algunos motivos por el cual se puede presentar este hecho son:

3.6 Corto circuito (short circuit SH). A diferencia del OC, existe una trayectoria cerrada entre los terminales de la fuente, pero la Resistencia de esta es prácticamente igual a cero, lo cual hará circular un flujo de corriente mayor al normal. La manera de representar esta situación se muestra a continuación:


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3.7 La Corriente eléctrica. Sabemos que el electrón es la unidad básica de la electricidad, pero como su carga es tan pequeña, es necesario mover millones de ellos para producir corriente que ser apreciable. Por lo tanto decimos que la intensidad de corriente es la cantidad de electrones que pasan o circulan por un conductor en una determinada unidad de tiempo. Se representa con una flecha con la letra i o I y se mide en amperios (A). Para medirla debemos ubicarnos en un punto del conductor para establecer la cantidad de electrones que pasan por este en un segundo. Para la conversión de unidades debemos tener en cuenta las siguientes tablas:

Para medir la corriente es utiliza un instrumento llamado amperímetro, el cual hace parte de las opciones que ofrece el Multímetro. Para conectarlo, lo primero que se debe tener en cuenta es que SIEMPRE se conecta en serie con la línea que suministra corriente al circuito, tal como se muestra en la siguiente grafica, de esta manera obligamos a que la corriente circule a través del amperímetro y nos aseguramos que la medida sea la correcta.


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TALLER

1. ¿Que otras maneras existen para generar electricidad??? 2. De acuerdo a la guía, haga un cuadro resumen en donde se

exponga las características del voltaje (V), corriente (I) y resistencia (R).

3. Cuáles son las diferencias a tener en cuenta en el momento de utilizar el Multímetro en la medición de los anteriores parámetros.

4. Consultar cuales son las medidas de protección a la hora de utilizar el Multímetro.

5. ¿Cuál es la principal característica que hace que los materiales se comporten como conductores o aislantes???

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