Concepto de electricidad Corriente eléctrica y su medida Circuitos

1. Tema 5: Los dispositivos electrónicos • Concepto de electricidad • Corriente eléctrica y su medida • Circuitos • Los aparatos electrónicos: Los equipos electrónicos • Resistores • Diodos • Transistores: la ampliación electrónica • El montaje de circuitos eléctricos • La conmutación electrónica • Condensadores La temporización y el condensador • Fuente de alimentación • Buen uso y mantenimiento de equipos electrónicos

2. CONCEPTO DE ELECTRICIDAD • La teoría aceptada hoy es que el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por: protones y neutrones, en conjunto conocidos como nucleones, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa. • En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza. • El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón. • Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z.- La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón • Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones. (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

3. La corriente eléctrica y sus magnitudes • Tensión • Resistencia • Intensidad de Corriente • Ley de Ohm • Energía eléctrica • Potencia eléctrica Indicar unidad, símbolo de la misma y definición

4. LA TENSIÓN • La tensión, voltaje o diferencia de potencial  es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica. La tensión, también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro. Se puede medir con un voltímetro. • En el Sistema Internacional de Unidades, la diferencia de potencial se mide en voltios ( V ), al igual que el potencial. • La tensión es independiente del camino recorrido por la carga, y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo. (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

5. LA RESISTENCIA • Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica. (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

6. LA INTENSIDAD DE CORRIENTE • La intensidad del flujo de los electrones de una corriente eléctrica que circula por un circuito cerrado depende fundamentalmente de la tensión o voltaje (V) que se aplique y de la resistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la carga o consumidor conectado al circuito. Si una carga ofrece poca resistencia al paso de la corriente, la cantidad de electrones que circulen por el circuito será mayor en comparación con otra carga que ofrezca mayor resistencia y obstaculice más el paso de los electrones. • En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C·s-1 (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

7. LA LEY DE OHM • La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán George 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 • La Ley de Ohm afirma que la corriente que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia siempre y cuando su temperatura se mantenga constante. • La ecuación matemática que describe está relación es: (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

8. LA ENERGIA ELECTRICA • Se denomina energía eléctrica  a la forma de energía la cual resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos cuando se les coloca en contacto por medio de un conductor para obtener trabajo. La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la  energía mecánica  y la  energía térmica. • Su uso es una de las bases de la  tecnología  utilizada por el ser humano en la actualidad. • La energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones a través de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de potencial que un generador esté aplicando en sus extremos. (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

9. LA PONTENCIA ELECTRICA. • Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”.Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica.La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la letra “W” (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

10. CIRCUITOS ELÉCTRICOS Intensidad Tensión Potencia Resistencia equivalente • Circuitos en serie • Circuitos en paralelo

11. CIRCUITOS EN SERIE • Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros.) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente. • 1. INTENSIDAD: En la Intensidad un circuito en Serie la corriente que entra en cada resistencia es la misma que sale, y es igual a la intensidad total de todo el circuito: • 2. TENSION: El voltaje de la pila se reparte entre los elementos del circuito: -V= V1,V2,V3 (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

12. 3. LA RESISTENCIA EQUIVALENTE :Cuando dos o más resistencias se conectan en serie, la corriente que circula por ellas es la misma .La resistencia equivalente (Rs) de estas resistencias en serie se obtiene sumando los valores de las resistencias. Una vez que se tenga la resistencia equivalente, se puede obtener la corriente con ayuda de la Ley de Ohm I = V / Rs • 4. POTENCIA: El receptor de mayor resistencia disipa mayor potencia (energía por unidad de tiempo) (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

13. CIRCUITOS EN PARALELO • El circuito en paralelo es una conexión donde los bornes o terminales de entrada de todos los dispositivos, conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida • 1.INTENSIDAD: La corriente se reparte de modo que la mayor intensidad, circula a traves del receptor que presenta la resistencia mas pequeña . • 2.TENSION: Entre los bornes de de cada receptor del circuito exixte la misma tension . • 3.POTENCIA: Se disipa menor potencia en el receptor de mayor resistencia . • 4.RESISTENCIA EQUIVALENTE: Un conjunto de receptores en paralelo es menor que cualquiera de las resistencias originales: 1/Re = 1/R1 + 1/R2 (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

14. LOS APARATOS ELECTRÓNICOS 1.- Estructura del aparato electrónico a. Dispositivo de entrada b. Dispositivo de proceso c. Dispositivo de salida 2.- Componentes electrónicos a. Componentes discretos b. Circuitos integrados c. Elementos auxiliares 3.- Otros componentes a. Carcasa b. Placas de circuito impreso y conexiones c. Alimentación

15. 1.ESTRUCTURA DE APARATO ELECTRONICO • El funcionamiento de los aparatos electrónicos cumple los mismos principios de electricidad que el de los circuitos eléctricos , aunque , a diferencia de ellos, tiene por finalidad procesar información , en lugar del aprovechamiento de energía eléctrica. • A. DISPOSITIVO DE ENTRADA: proporcionan la información que necesita el aparato para su funcionamiento. simples ,como interruptores o complejos como micrófonos . • B. DIPOSITIVO DE PROCESO : regulan el funcionamiento del aparato a partir de la información de entrada. Como resistores , condensadores… • C. DISPOSITIVOS DE SALIDA: producen los efectos finales, como la visualización mediante las LCD. (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

16. 2.COMPONENTES ELECTRONICOS • Todos los circuitos eléctricos están constituidos por los mismos componentes básicos , diseñados para desempeñar funciones versátiles que te permitan su utilización en situcianes distintas • A .COMPONENTES DISCRETOS: Son componentes individuales y constituyen las unidades mas simples que se puedan emplear. Su comportamiento ante las corrientes y voltajes, pueden ser de dos tipos: • -PASIVOS: son aquellos que no modifican la amplitud de las señales que les llegan. Dos de ellos son los resistores y los condensadores. -ACTIVOS: amplifican o atenúan las señales. Hechos de materiales semiconductores como el silicio o el germanio • B. CIRCUITOS INTEGRADOS: Están formados por componentes activos y pasivos que se han interconectado sobre un mismo bloque de material semiconductor , creando así circuitos microscópicos o microchips. • C. ELEMENTOS AUXILIARES: (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

17. 3. OTROS COMPONENTES. • Además, los aparatos electrónicos disponen de los siguientes elementos : • CARCASA: Con forma la estructura del aparato y le da cuerpo . Su forma se acomoda para facilitar su manejo y servir de alojamiento y protección a todas las piezas . • PLACAS DE CIRCUITO INPRESO Y CONEXIONES: Los componentes electrónicos se sueldan con estaño a unas pistas de cobre impresas sobre placas baquelita , fibra de vidrio o resina . En algunas ocasione se utiliza para cableado auxiliar . • ALIMENTACION: Los aparatos electrónicos suelen utilizar pilas ,baterías ,células solares o fuentes de alimentación que les proporcionan corriente continua .funcionan con voltajes que van desde unas pocas décimas a algunas decenas de voltios . (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

18. Resistores • Definición • Tipos • Fijos • Variables • Potenciómetros • Resistores dependientes 3. Aplicaciones 4. Identificación de resistores fijos

19. Resistores • Son componentes pasivos que ofrecen cierta resistencia al paso de la corriente eléctrica. Para lograr un resistencia (r) con un valor concreto se juega con la longitud (L), la sección (S) y la resistividad (p) del material. Estas magnitudes se relacionan según la formula: R=P L\S. . RESISTRES FIJOS: Tienen una resistencia con calor constante. . REESISTORES VARIABLES: Cambian de resistencia cuando varia algún parámetro físico hay dos grandes grupos: .POTENCIOMETROS : Permiten variar la resistencia manualmente. . RESISTORES DEPENDIENTES; Su resistencia depende de condiciones fisicas ambientales . (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

20. 3.APLICACIONES. • Sus características y comportamientos se pueden aprovechar para emplearlos en diferentes aplicaciones : • RESISTORES FIJOS: Como limitadores de corriente. • LOS POTENCIOMETROS: Como reguladores de corriente y tensión. • RESITORES INDEPENDIENTES: Como sensores en sistemas automáticos. (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

21. 4.IDENTIFICACION DE RESISTORES FIJOS. • Se codifica la información con una serie de franjas de colores terminada en una franja metalizada: • La ultima franja : Indica la tolerancia. • El color anterior : Indica el multiplicador u orden de magnitud. • Los primeros : dan la cifra por la que hay que multiplicar para obtener el valor resistivo en ohmios . (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

22. Diodos • Definición • Funcionamiento • Tipos • Ordinarios • Especiales 4. Aplicaciones

23. DIODOS • Los diodos son componentes activos que dejan pasar la corriente eléctrica en un sentido y la bloquea en el contrario .Se fabrican a partir de materiales semiconductores, de los que se obtienen materiales con exceso de electrones, denominados de tipo “n” y con defecto de electrones de tipo “p”.conectado a “p” recibe el nombre de ánodo o positivo y conectado a “n” cátodo o negativo. • FUNCIONAMIENTO DE UN DIODO : los diodos solo permiten la conducción de corriente cuando el ánodo se conecta a un potencial mayor que el cátodo y su diferencia y su potencial supera un valor determinado. Si el sentido de corriente o polaridad se invierte , los diodos impiden el paso de corriente , por lo que se pueden considerar interruptores activados por polaridad. • TIPOS DE DIODOS : Los principales son : - Diodos ordinarios : muestran el comportamiento general descrito aunque hay distintos modelos para las diversas aplicaciones. -Diodos especiales : añaden alguna característica más como los LED que emiten luz cuando pasa la corriente por ellos . .APLICACIONES DE LOS DIODOS: una de las mas importantes es la conmutación o conexión automatica ya que permiten el paso de la corriente para voltajes positivos y la bloquean para voltajes negativos. también se usan como prtecion de circuitos contra descargas, desviando la corriente por otro camino (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

24. Transistores • Definición • Funcionamiento • F. en corte • F. en zona activa • F. en saturación 3. Tipos Transistor. PNP Transistor NPN 4. Transistor como interruptor 5. Transistor como amplificador

25. TRANSISTORES • Los transistores son los componentes activos de tres terminales diseñados para controlar la conducción entre dos de ellos a través del otro. En la estructura del transistor bipolar la parte central sellama base y las otras dos emisor y colector , respectivamente. • FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR : pueden ocurrir tres situaciones en las que el transistor puede actuar de manera distinta : • -Funcionamiento en corte : sin corriente de base , el transistor se comporta como si fuese un interruptor abierto. • -Funcionamiento en zona activa: la incidencia en la base de pequeñas corrientes permite el paso de corriente colector-emisor mayor y proporcional a la corriente de la base , la relación entre ambas se le llama amplificación o ganancia. • -funcionamiento en saturación : el transistor se comporta como un interruptor cerrado ya que permite el paso o circulación de corriente eléctrica , por tanto puede funcionar como amplificador y como interruptor. • TIPOS DE TRANSISTORES: según el orden de colocación de las capas interiores “n” o “p” : • Transistor “PNP” :formado por dos semiconductores tipo “p” y uno tipo “n” la corriente entra por el emisor y sale por el colector. • Transistor “NPN” : formado por dos semiconductores tipo “n” y uno tipo “p” . La corriente entra por el colector y sale por el emisor (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

26. El transistor como interruptor y amplificador • COMO INTERRUPTOR :aprovechando su corte a saturación , el transistor se utiliza en la conmutación automática de lámparas u otros receptores en función de las condiciones del entorno. • COMO AMPLIFICADOR : el comportamiento en activa del transistor permite la amplificación de señales débiles, como las de un micrófono ; en este caso la corriente de paso sigue fielmente las variaciones del fenómeno captado , mientras que la corriente del colector excita a la del receptor proporcionalmente. (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

27. El montaje de circuitos eléctricos • Definición • Placa para prototipos • Placa universal • Placa virgen

28. EL MONTAJE DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS • Para montar los circuitos electrónicos podemos utilizar distintos soportes, dependiendo de su finalidad y de la disponibilidad de medios : • PLACA PARA PROTOTIPOS: Útil en montajes de prueba , que luego se desmontan para reutilizar la placa y los componentes . Forma una matriz de conexiones para insertar los componentes y unirlos con cables. • PLACA UNIVERSAL : Se usa en montajes experimentales . Formada por una cuadricula taladrada de contactos de cobre estañado , a la que se sueldan los componentes unidos con cables flexibles. • PLACA VIRGEN : Se reserva para circuitos probados , que serán definitivos. Tiene una fina capa de cobre en una en una o las dos caras , sobre las que se forman las conexiones entre los componentes . Han de ser taladradas para insertar y soldar los componentes . (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

29. La conmutación electrónica • Definición • La conmutación con transistores bipolares • La conmutación con relés

30. LA CONMUTACION ELECTRONICA • La conmutación es la conexión y desconexión de los receptores de salida . Esta acción se auto matiza mediante el funcionamiento del transistor entre las zonas de corte y saturación . • Para lograr enclavar le conmutación aunque aparezca el estimulo de entrada o para usar receptores de corriente alterna , se incorporan relés a la salida . • La combinación de transistores y condensadores permite temporizar la conmutación de forma monoestable o aestable . Según pertenezca la salida estable en los dos estados o en ninguno

31. Condensadores • Definición • Funcionamiento • Tipos • Condensadores fijos • Electrolíticos • No polarizados • Condensadores variables • 4. Circuitos temporizadores • Monoestables • Aestables 5. La temporización con condesadores

32. CONDENSADORES • Los condensadores son componentes pasivos diseñados para almacenar carga eléctrica . Están constituidos por dos placas conductoras separadas por una capa de material dieléctrico (aislante). La característica principal de un condensador es su capacidad (C) que representa la cantidad de carga eléctrica (Q) que es capaz de almacenar en proporción al voltaje (V) que se le aplica . Estas tres magnitudes cumplen la relación : Q=CV • En el sistema internacional la carga se mide en culombios (C), y la capacidad , en faradios (F). • FUNCIONAMIENTO DE UN CONDENSADOR : Al conectar un condensador a una pila o generador , la placa conectada a mayor potencial cede electrones a otra , conectada a un potencial menor . La placa de que cede electrones , a través de un circuito, se queda cargada con una carga “+Q” (polo positivo), y la que los recibe alcanza una carga “-Q” (polo negativo) este momento se dice que el condensador esta cargado y existe la misma diferencia de potencial que entre lo bornes de la pila. Al desconectar la pila y conectar sus placas entre si mediante un circuito , los electrones que se desplazaron en el proceso de descarga regresan a su posición original. Entonces se dice que el condensador esta descargado. Su comportamiento depende del tipo de corriente: En “CC”; permite el paso de la corriente solo mientras se esta cargando. En “CA”; siempre permite el paso de la corriente. (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

33. TIPOS DE CONDENSADORES • TIPOS DE CONDENSADORES : Según las siguientes categorías: -Condensadores fijos : tienen una capacidad fija pueden ser de dos tipos; . Electrolíticos; presentan una polaridad que es necesario respetar . No polarizados :su dieléctrico, que puede ser de , plástico, cerámico , papel o de mica. -Condensadores variables; formados por placas móviles que se desplazan de forma que varia la superficie enfrentada de las placas y cambia la capacidad del condensador. (Extraído del libro de tecnología de 3º ESO SM.)

34. FUENTE DE ALIMENTACIÓN • Definición • Tipos • Internas • Externas • De instrumentación 4. Funcionamiento a. transformador b. rectificador c. Filtro d. estabilizador 3. Componentes básicos a. carcasa b. Transformador c. Entrada de alterna d. Placa de circuito impreso e. Salida de continua

35. FUENTE DE ALIMENTACION • Convierten la corriente alterna en continua por lo que resultan imprescindibles para conectar los aparatos a la red eléctrica . Están constituidas básicamente por un transformador, un puente de diodos rectificador . un filtro por condensador y un estabilizador o regulador.

36. BUEN USO Y MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS • Seguridad y protección • Ahorro energético y respeto medioambiental • Cuidado y mantenimiento • Recomendaciones básicas

37. MANTENIMIENTO DE EQUIPOS • Conviene respetar un serie de pautas como usuarios de equipos electrónicos y mas aun si manipulamos sus circuitos. Relacionadas con : • La seguridad y protección de personas ,aparatos e instalaciones. • El ahorro energético y el respeto medio ambiental • Su cuidado y mantenimiento, sacarles provecho y alargar su vida util.

38. Direcciones www.e-sm.net/tc3eso05 www.e-sm.net/tc3eso04 www.e-sm.net/tc4eso04 www.e-sm.net/tc4eso05 http://usuarios.multimania.es/tecnoutrillas/2005-2006.htm http://sites.google.com/site/tecnoeuropa/tecnologias-3o-eso/tercero-eso http://www.filotron.com/tecnologia/tecnologia-5.php http://www.areatecnologia.com/APUNTES%20Y%20UNIDADES%20DIDACTICAS.htm http://www.educa.madrid.org/web/ies.victoriakent.fuenlabrada/Departamentos/Tecnologia/Tecnologia.htm