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ELECTRÓNICA BÁSICA
Conceptos de Electrónica Básica
Definición de electricidad
La electricidad es un fenómeno
físico-químico, que integra la estructura molecular de un cuerpo y
generalmente se manifiesta a través de un flujo de electrones.
Un átomo normal tiene las mismas cantidades de carga eléctrica positiva y negativa;y se dice que es
eléctricamente neutro. La carga positiva se encuentra localizada en el núcleo y la carga negativa es
transportada por los electrones del átomo y por ende se encuentra totalmente equilibrada. Si un cuerpo
contiene un exceso de electrones quedará cargado negativamente. En caso contrario, con la ausencia de
electrones, un cuerpo queda cargado positivamente.
La corriente eléctrica tiene dos características: la primera es que produce calor y la segunda magnetismo.
Cuando el flujo de corriente pasa a través de cables angostos, el excedente de corriente eléctrica que no pudo
ser conducida se disipa en calor. Así mismo un flujo de corriente que pasa alrededor de una pieza de metal
produce magnetismo.
Tipos de electricidad
Existen dos tipos de electricidad conocida hasta ahora:
 La corriente directa (DC) también conocida como corriente continua (CC).
El flujo de electrones no cambia de sentido de negativo a positivo y su intensidad es sensiblemente
constante.
 La corriente alterna (AC), conocida por sus siglas en español como CA.
Se tienen cambios o alteraciones del sentido del flujo de electrones cada periodo determinado de tiempo,
dichos cambios son medidos en ciclos por segundo o Hertz.
Cualidades eléctricas
El movimiento de los electrones constituye la corriente eléctrica o intensidad y su unidad de medida es el
amperio (A).
Se denomina resistencia eléctrica a la oposición que encuentra la corriente eléctrica durante su recorrido, y su
unidad de medida es el ohm (Ω).
Se le denomina voltaje a la tensión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica sobre los
electrones en un circuito eléctrico cerrado, con el fin de que se establezca el flujo de una corriente eléctrica, su
unidad de medida es el voltio (V).
A la potencia se le conoce como la velocidad con la cual es desarrollado un trabajo (cantidad de energía
transferida y consumida) y se mide en vatios (W).
La capacitancia o capacidad de un elemento o dispositivo es su posibilidad para almacenar carga eléctrica en
sus placas.
La inductancia de una bobina es la posibilidad de almacenar energía en forma de campo magnético.
Tierra
La tierra es un sistema de seguridad en el manejo de la electricidad, ya que absorbe y disipa las descargas
eléctricas de tipo atmosférico y las fugas eléctricas en la vivienda, también ayuda a disminuir o cancelar ruidos.
El mal manejo de la Tierra puede causar accidentes graves e incluso la muerte.
Instrumentos de Medición Eléctrica
Los instrumentos de medición eléctrica son utilizados para revisar variaciones del flujo de electrones, se
clasifican con base en el tipo de corriente de la cual hacen uso. Si se maneja corriente continua se deberá
utilizar un instrumento de bobina móvil y si es corriente alterna, se deberá usar uno electromagnético.
Es importante señalar que un instrumento de corriente continua puede medir corriente alterna rectificando
previamente la corriente. Además todo instrumento deberá ser inicialmente ajustado en cero.
Existe una gran cantidad de dispositivos de medición de corriente eléctrica, pero los tres principales son
Amperímetro
Mide la intensidad de la corriente eléctrica. La unidad de medida es el amperio.
La utilidad más importante es conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento,
detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento.
Voltímetro
Midela tensión de una corriente eléctrica. Su unidad de medición es el voltio.
La utilidad que se le da al voltímetro es poder conocer en todo momento la tensión de una fuente o de una
parte de un circuito, detectando alzas y bajas de tensión.
Óhmetro
Mide el valor de la resistencia de un conductor. Su unidad básica de medición es el ohm.
La utilidad principal consiste en conocer el valor de una resistencia desconocida y de esta forma, medir la
continuidad de un conductor y detectar averías en circuitos desconocidos.
Circuitos Integrados
Un circuito integrado o chip es una pastilla muy delgada en la que se encuentran miles o millones de
dispositivos micro-electrónicos interconectados.
Dos de las ventajas principales que presentan los circuitos integrados son: su bajo costo y alto rendimiento;
esto debido a que los chips y sus componentes se imprimen en una sola pieza a través de fotolitografía y no
transistor por transistor.
En cuanto a las funciones integradas, los circuitos se clasifican en dos grandes grupos:
 Los circuitos integrados analógicos.
Suelen ser desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos, o hasta dispositivos
completos tales como amplificadores, osciladores o receptores de radio completos
 Los circuitos integrados digitales.
Estos son diseñados y fabricados para cumplir una función específica dentro de un sistema. Su fabricación
es compleja ya que tienen una alta integración de componentes en un espacio muy reducido permitiendo
grandes simplificaciones con respecto los antiguos circuitos, además de un montaje más rápido.
Glosario
Amperímetro
Instrumento que mide laintensidad de corriente que circula por un circuito eléctrico.
Átomo
Unidad de materia más pequeña imposible dividir mediante procesos químicos.
Capacitancia
Propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica.
Circuito
Red eléctrica que contiene al menos una trayectoria cerrada.
Circuito integrado
Pastilla pequeña de material semiconductor, sobre la que se fabrican circuitos
electrónicos, protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica.
Condensador eléctrico
Dispositivo pasivo capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.
Conductor eléctrico
Material que ofrece poca resistencia al movimiento de carga eléctrica.
Corriente alterna
Corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente.
Corriente continua
Corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido se mantiene constante.
Corriente eléctrica
Flujo de electrones por unidad de tiempo que recorre un material.
Diodo
Componente electrónico que permite la circulación de la corriente eléctrica a través
de él en un solo sentido
Electricidad
Conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas
eléctricas.
Electrón
Partícula subatómica con una carga eléctrica elementalnegativa.
Fotolitografía
Proceso que permite transferir un patrón desde una fotomáscara a la superficie de
una oblea semiconductora para la creación de circuitos integrados.
Inductancia
Propiedad que tiene un cuerpo para mantener energía en forma de campo
magnético.
Neutro
Cuerpo que tiene la misma cantidad de cargas positivas y negativas.
Ohm
Unidad de medida para la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un
circuito eléctrico.
Óhmetro
Instrumento que mide la resistencia eléctrica existente entre dos puntos de un
circuito eléctrico
Potencia eléctrica
Es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo.
Resistencia eléctrica
Oposición de un objeto al paso de corriente en un circuito eléctrico.
Tierra
Permite la desviación de corrientes de falta o de las descargas de tipo atmosférico, y
consigue que no se pueda dar una diferencia de potencial peligrosa.
Vatio
Unidad de medida para la potencia eléctrica de una corriente eléctrica.
Voltaje
Es la diferencia del potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito eléctrico.
Voltímetro
Instrumento que mide ladiferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de
un circuito eléctrico.
Voltio
Unidad de medida para la diferencia de potencial en un circuito eléctrico.
Historia de la Electricidad
Thales de Miletus (630−550 AC) fue el primero que conociera el hecho de que el ámbar, al ser frotado adquiere
el poder de atracción sobre algunos objetos.
Sin embargo fue el filósofo Griego Theophrastus (374−287 AC) el primero, que en un tratado escrito tres siglos
después, estableció que otras sustancias tienen este mismo poder, dejando así constancia del primer estudio
científico sobre la electricidad.
En 1600, la Reina Elizabeth I ordena al Físico Real Willian Gilbert (1544−1603) estudiar los imanes para
mejorar la exactitud de las Brújulas usadas en la navegación, siendo éste trabajo la base principal para la
definición de los fundamentos de la electrostática y magnetismo.Gilbert fue el primero en aplicar el término
electricidad del Griego "elektron" = ámbar. Gilbert es la unidad de medida de la fuerza magnetomotriz.
En 1752, Benjamín Franklin (1706−1790) demostró la naturaleza eléctrica de los rayos. Desarrolló la teoría de
que la electricidad es un fluido que existe en la materia y su flujo se debe al exceso o defecto del mismo en ella.
Invento el pararrayos.
En 1776, Charles Agustín de Coulomb (1736−1806) inventó la balanza de torsión con la cual, midió
conexactitud la fuerza entre las cargas eléctricas y corroboró que dicha fuerza era proporcional al producto de
las cargas individuales e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Coulomb es la
unidad de medida de carga eléctrica.
El físico italiano Luigi Galvani (1737−1798) propuso la teoría de la Electricidad Animal, lo cual contrarió a Volta,
quien creía que las contracciones musculares eran el resultado del contacto de los dos metales con el músculo.
Sus investigaciones posteriores le permitieron elaborar una celda química capaz de producir corriente
continua, fue así como desarrollo la Pila.
En 1800, Alejandro Volta (1745−1827) construye la primera celda electrostática y la batería capaz de producir
corriente eléctrica. Su inspiración le vino del estudio realizado por Galvani. Volt es la unidad de medida del
potencial eléctrico (Tensión).
Entre 1801 y 1815, Sir Humphry Davy (1778−1829) desarrolla la electroquímica, nombre asignado por él
mismo, explorando el uso de la pila o batería de Volta, y tratando de entender como ésta funciona. En 1801
observa el arco eléctrico y la incandescencia en un conductor energizado con una batería. Entre 1806 y 1808
publica el resultado de sus investigaciones sobre la electrólisis, donde logra la separación del Magnesio, Bario,
Estroncio, Calcio, Sodio, Potasio y Boro. En 1807 fabrica una pila con más de 2000 placas doble, con la cual
descubre el Cloro y demuestra que es un elemento, en vez de un ácido. En 1815 inventa la lámpara de
seguridad para los mineros.Sin ningún lugar a duda, el descubrimiento más importante lo realiza ese mismo
año, cuando descubre al joven Michael Faraday y lo toma como asistente.
En 1819, El científico Danés Hans Christian Oersted (1777−1851) descubre el electromagnetismo, cuando en
un experimento para sus estudiantes, la aguja de la brújula colocada accidentalmente cerca de un cable
energizado por una pila voltaica, se movió. Este descubrimiento fue crucial en el desarrollo de la electricidad,
ya que puso en evidencia la relación existente entre la electricidad y el magnetismo. Oersted es la unidad de
medida de la reluctancia magnética.
En 1823, Andre−Marie Ampere (1775−1836) establece los principios de la electrodinámica, cuando llega a la
conclusión de que la fuerza electromotriz es producto de dos efectos: la tensión eléctrica y la corriente
eléctrica. Experimenta con conductores, determinando que estos se atraen si las corrientes fluyen en la misma
dirección, y se repelen cuando fluyen en contra. Ampere produce un excelente resultado matemático de los
fenómenos estudiados por Oersted.Ampere es la unidad de medida de la corriente eléctrica.
En 1826, el físico Alemán Georg Simon Ohm (1789−1854) fue quien formuló con exactitud la ley de las
corrientes eléctricas, definiendo la relación exacta entre la tensión y la corriente. Desde entonces, esta ley se
conoce como la ley de Ohm.Ohm es la unidad de medida de la resistencia eléctrica.
En 1831, Michael Faraday (1791−1867) a los 14 años trabajaba como encuadernador, lo cual le permitió tener
el tiempo necesario para leer y desarrollar su interés por la Física y Química. A pesar de su baja preparación
formal, dio un paso fundamental en el desarrollo de la electricidad al establecer que el magnetismo produce
electricidad a través del movimiento.Faradio es la unidad de medida de la capacitancia eléctrica.La tensión
inducida en la bobina que se mueve en campo magnético no uniforme fue demostrada por Faraday.
En 1835, Simule F.B. Morse (1791−1867), mientras regresaba de uno de sus viajes, concibe la idea de un
simple circuito electromagnético para transmitir información.En 1835 construye el primer telégrafo. En 1837 se
asocia con Henry y Vail con el fin de obtener financiamiento del Congreso de USA para su desarrollo, fracasa
pero obtiene el éxito en 1843, cuando el congreso le aprueba el desarrollo de una línea de 41 millas desde
Baltimor hasta el Capitolio en Washington D.C. La cual construye en 1844.
Entre 1840 y 1842, el físico inglésJames Prescott Joule (1818−1889), quien descubrió la equivalencia entre
trabajo mecánico y la caloría, y el científico alemán Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz (1821−1894), quien
definió la primera ley de la termodinámica, demostraron que los circuitos eléctricos cumplían con la ley de la
conservación de la energía y que la electricidad era una forma de Energía.Adicionalmente, Joule inventó la
soldadura eléctrica de arco y demostró que el calor generado por la corriente eléctrica era proporcional al
cuadrado de la corriente.Joule es la unidad de medida de Energía.
En 1845, el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff (1824−1887) a los 21 años de edad, anunció las leyes que
permiten calcular las corrientes, y tensiones en redes eléctricas. Conocidas como leyes de Kirchhoff. Estableció
las técnicas para el análisis espectral, con la cual determinó la composición del sol.
En 1854, el matemático Inglés William Thomson (Lord Kelvin) (1824−1907), con su trabajo sobre el análisis
teórico sobre transmisión por cable, hizo posible el desarrollo del cable transatlántico.En 1851 definió la
segunda ley de la termodinámica.En 1858 Inventó el cable flexible.Kelvin es la unidad de medida de
temperatura absoluta.
En 1870, el matemático inglés James Clerk Maxwell (1831−1879) formuló las cuatro ecuaciones que sirven de
fundamento de la teoría electromagnética. Dedujo que la Luz es una onda electromagnética, y que la energía
se transmite por ondas electromagnéticas a la velocidad de la luz. Maxwell es la unidad del flujo magnético.
En 1879, el físico inglés Joseph John Thomson (1856−1940) demostró que los rayos catódicos
estabanconstituido de partículas atómicas de carga negativas la cual el llamó corpúsculos y hoy en día los
conocemos como Electrones.
En 1881, Thomas Alva Edison (1847−1931) produce la primera lámpara incandescente con un filamento de
algodón carbonizado. Este filamento permaneció encendido por 44 horas.En 1881 desarrolló el filamento de
bambú con 1.7 lúmenes por vatio. En 1904 el filamento de tungsteno con una eficiencia de 7.9 lúmenes por
vatio. En 1910 la lámpara de 100 vatios con rendimiento de 10 lúmenes por vatio.Hoy en día, las lámparas
incandescentes de filamento de tungsteno de 100 w tienen un rendimiento del orden de 18 lúmenes por vatio.
En 1882 Edison instaló el primer sistema eléctrico para vender energía para la iluminación incandescente, en
los Estados Unidos para la estación Pearl Street de la ciudad de New York. El sistema fue en corriente directa de
tres hilos, a 220−110 voltios con una potencia total de 30 kw.
En 1884, Heinrich Rudolf Hertz (1847−1894) demostró la validez de las ecuaciones de Maxwell y lasreescribió,
en la forma que hoy en día es conocida.En 1888 Hertz el reconocimiento por sus trabajos sobre las ondas
electromagnéticas: propagación, polarización y reflexión de ondas.Con Hertz se abre la puerta para el
desarrollo de la radio.Hertz es la unidad de medida de la frecuencia.
Historia de la Electricidad
Instrumento
¿Qué mide?
Unidad de medida
Principal Utilidad
Voltímetro
Diferencia de potencial
en dos puntos de un
circuito eléctrico.
Voltio
Permite conocer la tensión de un
circuito eléctrico, detectando alzas y
bajas al momento.
Óhmetro
Resistencia
eléctrica
entre dos puntos de un
circuito eléctrico.
Ohm
Permite conocer el valor de una
resistencia desconocida, medir la
continuidad de un conductor y detectar
averías en circuitos.
Amperímetro
Intensidad de corriente
que circula por un
circuito eléctrico.
Amperio
Permite conocer la intensidad de
corriente que circula en un circuito
eléctrico, detectando en todo momento
alzas y bajas repentinas.
Frecuencímetro
Frecuencia de impulsos
eléctricos en un circuito
eléctrico.
Hertzios
Permite medir la frecuencia, contando el
número de repeticiones de una onda en
un intervalo de tiempo.
Energía Eléctrica en México
Instituciones reguladoras de electricidad
La energía eléctrica en México se considera estratégico para la soberanía nacional. Por lo tanto, hay ciertas
limitaciones para la participación privada y se permite a las empresas extranjeras operar en el país sólo a través
de contratos de servicio específicos. Según establece la Constitución, el sector eléctrico es de propiedad federal
y es la Comisión Federal de Electricidad (CFE) quien controla esencialmente todo el sector. Los intentos de
reformar el sector se han enfrentado tradicionalmente a una gran resistencia política y social en México, donde
los subsidios para consumidores residenciales absorben considerables recursos fiscales.
Fuentes de generación de energía eléctrica
El sector eléctrico se basa en gran medida en fuentes térmicas (74% de la capacidad instalada total), seguido
por la generación hidroeléctrica (22%). Aunque la explotación de recursos solares, eólicos y biomasa cuentan
con un gran potencial, la energía geotérmica es el único recurso renovable (excluyendo la hidroeléctrica) con
una contribución considerable a la matriz de energía (2% de la capacidad de generación total). Los planes de
expansión para el período 2006 - 2015 suponen la incorporación de unos 24 000 MW de nueva capacidad de
generación, con un predominio de ciclos combinados.
Capacidad actual
La capacidad eléctrica instalada en México en 2006 fue de 49 GW. De la capacidad instalada, el 73,6% es
térmica, el 21,6% es hidroeléctrica, el 2,8% es nuclear y el 2% es geotérmica.
La capacidad instalada total en 2015 se estima que será de 66599 MW. El 51,4% de la capacidad adicional serán
ciclos combinados y un 9,6% será producción termoeléctrica. También es importante observar que el gas
natural proporcionará el 61,1% del combustible necesario.
Electricidad
Puede presentarse como:
Corriente Alterna
Se tienen cambios o alteraciones
del sentido del flujo de
electrones cada periodo
determinado de tiempo.
Corriente Directa
Cuyas magnitudes son:
El flujo de electrones no cambia
de sentido de negativo a
positivo y su intensidad es
sensiblemente constante.
Intensidad
Tensión
Resistencia
Flujo electrones en el
interior del material
conductor de un circuito
eléctrico.
Es la diferencia del
potencial eléctrico entre
dos puntos de un circuito
eléctrico.
Oposición de un objeto al
paso de corriente en un
circuito eléctrico.
Su unidad de medida es:
Su unidad de medida es:
Su unidad de medida es:
Amperio
Voltio
Ohm
Es medida mediante un:
Es medida mediante un:
Es medida mediante un:
Amperímetro
Voltímetro
Óhmetro