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Electricidad y electrónica
Tecnología
E.S.O.
(Segundo ciclo)
El circuito eléctrico
El circuito eléctrico
Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos
que, unidos convenientemente entre sí, permiten la
circulación de electrones (electricidad).
Componentes:
Generadores y/o
acumuladores.
Conductores.
Receptores.
Elementos de control.
Elementos de protección.
El circuito eléctrico
Componentes:
Generadores y/o acumuladores.
Conductores.
Receptores.
Elementos de control.
Elementos de protección.
El circuito eléctrico
GENERADORES Y ACUMULADORES
Un generador es aquel elemento a partir del cual se
genera corriente eléctrica (alternador, dinamo, etc.).
Un
acumulador
es
aquel
elemento
donde
almacenamos electricidad (pila, batería, etc.).
El circuito eléctrico
CONDUCTORES Y AISLANTES
Denominamos conductores a aquellos materiales
que dejan pasar la corriente eléctrica con facilidad o
que ofrecen poca resistencia a su paso (cobre, plata,
aluminio, etc.)
Denominamos aislantes a aquellos materiales que no
dejan pasar o que permiten el paso de poca
corriente eléctrica (mica, porcelanas, vidrio,etc).
El circuito eléctrico
RECEPTORES
Son aquellos elementos que reciben la corriente
eléctrica y la transforman en algo útil, bien sea en
luz (bombillas), calor (resistencias), movimiento
(motores), sonido (timbre), etc.
El circuito eléctrico
ELEMENTOS DE MANIOBRA
Son aquellos elementos que se intercalan en el
circuito para abrir o cerrar el paso de la corriente
según sea preciso.
Los elementos de maniobra más conocidos son:
-
Interruptores
Pulsadores
Conmutadores
Conmutadores de cruce
El circuito eléctrico
ELEMENTOS DE PROTECCION
Son aquellos elementos que se intercalan en el circuito para
proteger toda la instalación de posibles sobrecargas por
establecer contacto directo entre los conductores (cortocircuito)
y también para proteger a las personas de posibles accidentes.
Los elementos de protección más conocidos
son:
•Fusibles.
•Automáticos (magnéticos y magnetotérmicos)
•Diferenciales.
El circuito eléctrico
MAGNITUDES FUNDAMENTALES
Las magnitudes fundamentales de los circuitos eléctricos
son:
Resistencia.
Voltaje.
Intensidad.
La resistencia
La resistencia eléctrica es la mayor o menor facilidad que
ofrece un elemento para transportar la corriente eléctrica.
La resistencia eléctrica representa la oposición que
presenta un conductor para que a su través circule una
corriente eléctrica. Dicho de otra manera, la resistencia
eléctrica es la oposición que presenta un material a que los
electrones pasen a su través.
La resistencia eléctrica se representa con la letra R y se
mide en ohmios ().
La resistencia
La resistencia eléctrica
depende del material.
resistividad, y por tanto
respecto a la electricidad,
clasificar en:
es una propiedad que
Según el valor de la
su comportamiento con
los materiales se pueden
Materiales conductores.
Materiales semiconductores.
Materiales aislantes.
La resistencia
Materiales conductores
Tienen una resistividad de hasta 210-6 m. En este
grupo están los metales. Estos materiales se utilizan (los
de menor resistividad) para hacer hilos y cables
conductores,
así
como
elementos
eléctricos
(transformadores, motores, generadores, etc). Se utiliza
mucho el cobre y el aluminio. También son buenos
conductores del calor.
La resistencia
Materiales semiconductores
Tienen una resistividad entre 1 y 10000 m. En este
grupo se encuentran principalmente el germanio y el
silicio. Estos materiales son de gran importancia, sobre
todo el silicio, ya que es la base para la fabricación de los
componentes electrónicos.
La resistencia
Materiales aislantes
También denominados dieléctricos. Tienen una
resistividad mayor que 1015 m. Estos materiales no
permiten el paso de la electricidad. Se utilizan pues como
recubrimiento de cables y en estructuras de dispositivos
eléctricos. Los más utilizados son los plásticos.
Asociación de resistencias
Resistencias en serie:
R = R1 + R2 + ... + RN
Resistencias en paralelo:
1
1
1
1
----- = ----- + ----- + ··· + ----R
R1
R2
RN
Asociación mixta
Voltaje
La tensión, voltaje o diferencia de potencial indica la
diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un
circuito.
El voltaje o diferencia de potencial (d.d.p.) se representa con
la letra V y su unidad es el voltio (V).
Nota: Una carga es capaz de desplazarse libremente entre
dos puntos de un campo eléctrico siempre que entre esos
puntos exista una diferencia de potencial. Por tanto, para
que se origine una corriente eléctrica en un conductor, es
condición necesaria que entre sus extremos exista una
diferencia de potencial.
La intensidad (I)
La intensidad (I) de corriente eléctrica representa la
cantidad de carga eléctrica que atraviesa la sección de un
conductor en la unidad de tiempo.
I=Q/t
La intensidad se representa por la letra I y su unidad es el
amperio, que se representa con la letra A y que equivale a 1
culombio / 1 segundo.
1A = 1C / 1s
La ley de Ohm
La Ley de Ohm se puede enunciar de la siguiente manera:
La intensidad de corriente eléctrica que atraviesa un
conductor es directamente proporcional a la diferencia de
potencial o voltaje entre sus extremos e inversamente
proporcional a la resistencia del conductor.
I=V/R
La ley de Ohm
Matemáticamente, la ley de Ohm se puede expresar mediante la
ecuación:
I=V/R
donde :
I = Intensidad en amperios (A)
V = Voltaje o d.d.p. en voltios (V)
R = Resistencia en ohmios ()
La anterior ecuación también se puede expresar de las siguientes
maneras:
V=R·I
R=V/I
Nota: La Ley de Ohm nos permite relacionar las tres magnitudes
fundamentales de un circuito eléctrico (intensidad, voltaje y resistencia)
de manera que conociendo dos de ellas, podemos calcular la tercera.
Tipos de resistencias
Tipos de resistencias
Resistencias fijas
Resistencias variables (Potenciómetros)
Resistencias dependientes
Resistencias dependientes de la luz (LDR)
Resistencias dependientes de la temperatura
(PTC y NTC)
Resistencias dependientes del voltaje (VDR)
Tipos de resistencias
Resistencias fijas
Tienen un valor fijo, constante, que el fabricante
pone sobre la propia resistencia (con números o con
un código de colores). Son las más habituales, y se
pueden ver en cualquier circuito electrónico.
Tipos de resistencias
Resistencias variables (Potenciómetros)
Un potenciómetro es una resistencia cuyo valor se
puede modificar moviendo un contacto giratorio o
deslizante, sobre un elemento resistivo. Tienen un
valor que el usuario puede variar a voluntad entre unos
límites. Se utilizan para ajustar algún parámetro en un
circuito electrónico; por ejemplo subir o bajar el
volumen, etc.
Tipos de resistencias
Resistencias dependientes: Varían su valor
automáticamente en función de alguna
magnitud física. Tendremos:
Resistencias dependientes de la luz (LDR)
Resistencias dependientes de la temperatura
(PTC y NTC)
Resistencias dependientes del voltaje (VDR)
Tipos de resistencias
Resistencias dependientes de la luz (LDR)
Su resistencia varía en función de la
luz que reciben, de forma que cuando
aumenta la cantidad de luz que incide
sobre ella, su resistencia disminuye;
es decir, cuanta más luz menos
resistencia. Tienen un encapsulado
transparente para que la luz llegue a
su interior. Se utilizan en detectores
por interrupción de luz, fotómetros,
interruptores crepusculares, etc.
Tipos de resistencias
Resistencias dependientes de la temperatura
(PTC y NTC)
Su resistencia varía con la temperatura.
En las de coeficiente de temperatura
negativo o NTC, al aumentar la
temperatura disminuye la resistencia,
mientras que en las de coeficiente de
temperatura positivo o PTC, al aumentar
la temperatura también aumenta la
resistencia. Se utilizan en termómetros,
detectores de nivel de líquidos, alarmas
contra incendios, etc.
Tipos de resistencias
Resistencias dependientes de la temperatura
con coeficiente de temperatura positivo (PTC)
Su resistencia varía con la
temperatura de tal manera que,
al aumentar la temperatura
también aumenta la resistencia.
Se utilizan en termómetros,
detectores de nivel de líquidos,
alarmas contra incendios, etc.
Tipos de resistencias
Resistencias dependientes de la temperatura
con coeficiente de temperatura negativo (NTC)
Su resistencia varía con la
temperatura de tal manera que,
al aumentar la temperatura
disminuye la resistencia. Se
utilizan
en
termómetros,
detectores de nivel de líquidos,
alarmas contra incendios, etc.
Tipos de resistencias
Resistencias dependientes del voltaje (VDR)
Al aumentar el voltaje entre sus extremos disminuye su
resistencia. Se utilizan en circuitos de protección contra
sobretensiones.
Tipos de resistencias
Resistencias (Símbolos)
Control de circuitos
Interruptores y relés
Con el fin de regular la circulación de la corriente, se
intercalan en los circuitos una serie de elementos que
abren o cierran el paso de ésta para controlar el
funcionamiento de los receptores. Estos elementos son
los interruptores.
Control de circuitos
Interruptores:
Interruptor UPUD (n.a. y n.c.)
Pulsador
Interruptor UPDD
Interruptor DPDD
Llave de cruce
Relés
Control de circuitos
Interruptores
Control de circuitos
Interruptores (Símbolos)
Control de circuitos
Interruptor UPDD
Control de circuitos
Interruptor UPDD
Control de circuitos
Interruptor DPDD
Control de circuitos
Relés
El relé es un interruptor que se acciona por
medio de un electroimán.
Control de circuitos
Relés
El relé es un interruptor que se acciona por
medio de un electroimán.
Control de circuitos
Relés
El relé es un interruptor que se acciona por
medio de un electroimán.
Control de circuitos
Relés
Relé asociado a un interruptor UPUD
Relé asociado a un interruptor
UPDD
Relé asociado a un interruptor DPDD
Control de circuitos
Relés
Esquema eléctrico de un relé
asociado a un interruptor UPUD
Esquema eléctrico de un relé
asociado a un interruptor UPDD
Control de circuitos
Relés
Esquema eléctrico de
un relé asociado a un
interruptor UPUD
Control de circuitos
Relés
Esquema eléctrico de
un relé asociado a un
interruptor UPDD
Control de circuitos
Relés
Esquema eléctrico de
un relé asociado a un
interruptor DPDD
Control de circuitos
Relé asociado a un interruptor UPUD
Misma instalación con
una única pila
Control de circuitos
Relés
Control de circuitos
Relé de enganche o enclavado
Control de circuitos
Circuito temporizador
El condensador
Condensador
Los condensadores son elementos capaces
de almacenar y descargar energía eléctrica.
Están formados por dos láminas de material
conductor separadas por un aislante, de tal
forma que las cargas eléctricas quedan
almacenadas en las láminas, llamadas
armaduras.
El condensador
Condensador
El producto de la capacidad de un
condensador, expresada en faradios, por el
valor de la resistencia, expresada en ohmios,
a través de la cual se carga o descarga un
condensador se llama constante de tiempo:
=C·R
El condensador
Condensador
El tiempo real que tarda en cargarse o
descargarse
un
condensador
es
aproximadamente cinco veces la constante
de tiempo:
t=5·=5·C·R
Condensadores
Capacidad:
La capacidad de un condensador se define como
la relación entre la carga común, tomada como
positiva y la diferencia de potencial entre los
conductores.
C=Q/V
Unidades: Faradio  F = C / V
Asociación de condensadores
Condensadores en paralelo:
C = C1 + C2 + ... + CN
Condensadores en serie:
1
1
1
1
----- = ----- + ----- + ··· + ----C
C1
C2
CN
Asociación mixta
El diodo
Diodo
El diodo es un dispositivo
electrónico que permite el
paso de la corriente eléctrica
sólo en un sentido.
A la hora de montar un diodo hay que tener en cuenta que terminal
debe conectarse al polo positivo y cuál al negativo. La banda que
llevan marcada los diodos es la que identifica el terminal que debe
conectarse al polo negativo o cátodo (igual que la línea vertical del
símbolo).
El diodo
Diodo rectificador
Sólo permite el paso de electrones en un sentido.
Soporta corrientes elevadas y se usa para
transformar c.a. en c.c., cuando se combina para
tener un puente rectificador.
El diodo
Diodo zener
Hay diodos que funcionan cuando se sobrepasa una
determinada tensión, llamada tensión Zener y a este
fenómeno se llama efecto Zener. Se instala en un
circuito de forma inversa a los diodos comunes para
que se produzca el efecto Zener, en caso contrario
deja pasar la corriente en un solo sentido como los
demás diodos.
El diodo
Diodo LED
Consta de un elemento transparente y dos patillas
de conexión, siendo la larga la positiva (cátodo) y la
corta la negativa (ánodo). Se deben colocar en
posición directa para que convierta en luz toda la
corriente eléctrica que circula por él, sin pérdidas en
forma de calor; en caso contrario no emite luz.
El transitor
Transistor
El transistor es un componente
eléctrico constituido por material
semiconductor que se utiliza para
amplificar señales eléctricas débiles.
Existen varios tipos y tienen múltiples
aplicaciones. Nosotros estudiaremos
el transistor bipolar y su uso como
interruptor
(funcionamiento
del
transistor en saturación).
El transitor bipolar
Transistores bipolares (Tipos)
Existen dos tipos de
transistores bipolares, el
NPN y el PNP, y ambos
tienen tres patillas que
se corresponden con
las tres partes de su
interior: emisor, colector
y base.
El transitor
El transistor
Funcionamiento como interruptor
El funcionamiento del transistor está basado en la propiedad de
poder gobernar la intensidad que circula entre el emisor y el
colector mediante el paso de una pequeña corriente de base.
El transistor
Funcionamiento como interruptor
Situación a: Cuando el interruptor I está abierto no hay paso de corriente
por el circuito.
Situación b: Al cerrar el interruptor I, se genera una pequeña corriente IB
que circula por la base del transistor y lo polariza. La resistencia R evita
que esta corriente sea demasiado elevada.
Situación c: En este momento, se genera paso de corriente entre el
emisor y el colector. Esta corriente IC es mucho mayor que la corriente IB
que circula por la base.
El transistor
Funcionamiento como interruptor
Situación a:
Cuando el interruptor I está
abierto no hay paso de corriente
por el circuito.
El transistor
Funcionamiento como interruptor
Situación b:
Al cerrar el interruptor I, se genera
una pequeña corriente IB que
circula por la base del transistor y
lo polariza. La resistencia R evita
que esta corriente sea demasiado
elevada.
El transistor
Funcionamiento como interruptor
Situación c:
En este momento, se genera
paso de corriente entre el emisor
y el colector. Esta corriente IC es
mucho mayor que la corriente IB
que circula por la base.
El transistor
Funcionamiento como interruptor
Nota: Cuando por la base no circula corriente, no hay paso de
corriente del colector al emisor (transistor en corte). Si la corriente
que llega por la base es excesiva, el paso del colector al emisor
queda totalmente libre (transistor en saturación). Cuando la
corriente que entra por la base está entre los dos valores anteriores,
la corriente que circula entre el colector y el emisor es proporcional
a la corriente que circula por la base (transistor en su zona activa).
El transitor
El transitor
El transitor
Los circuitos integrados
Circuito integrado
Un circuito integrado (CI) es un circuito
completo en sí mismo. También se les
conoce como chips. Los circuitos integrados
son
circuitos
electrónicos
complejos
formados por componentes muy pequeños,
encapsulados o envasados en una sola
pieza. Esta pieza es una funda de plástico
(carcasa) de la que salen unas patillas que
sirven para conectar el circuito integrado al
resto del sistema electrónico.
Los circuitos integrados
Aplicaciones
Son muchos los circuitos integrados que
existen en el mercado: amplificadores
operacionales, temporizadores, etc.
La utilización de circuitos integrados va
desde los circuitos electrónicos con
amplificadores, filtros y conmutadores
hasta las memorias de ordenadores y
microprocesadores.
FIN