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Fundamentos de la electricidad y electronica
- 1. FUNDAMENTOS DE LA ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA Zharick Viana Cuartas Diaz Liceo Departamental Tecnología e Informática Cali, Colombia 2020 *Guillermo Mondragón Castro
- 2. Introducción Para empezar la electricidad es un conjunto de fenómenos que se producen por el movimiento y la interacción entre las cargas eléctricas positivas y negativas. Esta se manifiesta en cuatro factores: físico, luminoso, mecánico y térmico. Cabe destacar que la electricidad hace parte de las energías secundarias, es decir, aquellas que se dan por la transformación de energía primaria. (primarias son aquellas que se obtienen directamente de la naturaleza). Normalmente, se suele usar el término de electricidad en frases como “se fue la electricidad”, pero ¿realmente sabemos que significa? Generalmente no es así. Es por ello que, a través de este trabajo se definirán esos conceptos que envuelve la palabra “electricidad”. Para una mejor comprensión, se podrán observar algunas imágenes de apoyo.
- 3. FUNDAMENTOS DE LA ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA El circuito eléctrico (serie, paralelo, mixto): Se llama circuito en serie a un tipo de circuito eléctrico provisto de un único camino para la corriente, que debe alcanzar a todos los bornes o terminales conectados en la red de manera sucesiva, es decir uno detrás de otro, conectando sus puntos de salida con el de entrada del siguiente. Los circuitos en serie suministran a los terminales la misma cantidad de corriente en la misma idéntica intensidad, y provee al circuito de una resistencia equivalente igual a la suma de las resistencias de cada terminal conectado, pero siempre más alta que la mayor de ellas; esto significa que a medida que añadimos terminales, la resistencia incrementa (en vez de disminuir, como en los circuitos en paralelo). Los circuitos en serie son útiles porque permiten la suma del voltaje, sobre todo en lo referido a generadores; esto es, permiten acumular la potencia de la red. Por eso ciertos aparatos emplean un número determinado de baterías, para alimentarse: porque sólo así pueden alcanzar el voltaje requerido. Caso contrario requeriríamos una sola pila más potente y costosa. Los elementos que componen un circuito en serie no son en esencia distintos de los de un circuito de otro tipo. La diferencia sustancial es cómo están dispuestos. De ese modo, tenemos que un circuito en paralelo se compone de:
- 4. Una fuente eléctrica. En donde se origina la energía que se transmite por el conductor. Un conductor. Usualmente elaborado de un material metálico (cobre, etc.) que va desde la fuente hasta los terminales y de vuelta, permitiendo el flujo electrónico que es la electricidad. Terminales o receptores. Que son cada uno de los dispositivos conectados a la red eléctrica, los cuales reciben la corriente y la transforman en otro tipo de energía: lumínica si son bombillas, cinética si son motores, etc. Cuando hablamos de un circuito en paralelo o una conexión en paralelo, nos referimos a una conexión de dispositivos eléctricos (como bobinas, generadores, resistencias, condensadores, etc.) colocados de manera tal que tanto los terminales de entrada o bornes de cada uno, como sus terminales de salida, coincidan entre sí. El circuito en paralelo es el modelo empleado en la red eléctrica de todas las viviendas, para que todas las cargas tengan el mismo voltaje. Si lo entendemos usando la metáfora de una tubería de agua,
- 5. tendríamos dos depósitos de líquido que se llenan simultáneamente desde una entrada común, y se vacían del mismo modo por un desagüe compartido. Un circuito mixto es aquel en el que se combinan conexiones en serie y en paralelo. No todas las lámparas van a alumbrar igual. La que está en serie será la que más alumbre, ya que por ella circula toda la intensidad. Al llegar a la bifurcación la intensidad se divide en dos, una parte para cada lámpara que está en paralelo, por lo que alumbrarán menos.
- 6. Transporte de la corriente eléctrica: La red de transporte de energía eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico constituida por los elementos necesarios para llevar hasta los puntos de consumo y a través de grandes distancias, la energía eléctrica generada en las centrales eléctricas. Para ello, los niveles de energía eléctrica producidos deben ser transformados, elevándose su nivel de tensión. Esto se hace considerando que para un determinado nivel de potencia a transmitir, al elevar la tensión se reduce la corriente que circulará, reduciéndose las pérdidas por Efecto Joule. Con este fin se emplazan subestaciones elevadoras en las cuales dicha transformación se efectúa empleando transformadores, o bien autotransformadores. De esta manera, una red de transmisión emplea usualmente voltajes del orden de 220 kV y superiores, denominados alta tensión, de 400 o de 500 kV. Parte de la red de transporte de energía eléctrica son las llamadas líneas de transporte. Términos básicos: Tensión o voltaje: Es la fuerza capaz de producir un flujo de electrones. Tensión continua: Su polaridad no cambia en el tiempo. Tensión alterna: Es aquella en la que su polaridad cambia con el tiempo y cuya magnitud es variable. Intensidad de corriente: Es el flujo de electrones que circula por segundo, a través de una sección del conductor. Es además, el desplazamiento ordenado de electrones o cargas eléctricas. Es un efecto de la tensión. Corriente continua: Es aquella en la que su valor o magnitud permanece constante en el tiempo y además, su sentido no varía. Corriente alterna: Es aquella en la que su sentido de movimiento varía con el tiempo y sus calores o magnitudes no permanecen constantes. Resistividad o resistencia específica: Resistencia de un conductor de 1m de longitud y 1 m2 de sección. Para facilitar su medición se utiliza una sección de 1mm2. Importancia de la resistividad: Permite conocer qué materiales nos ofrecen mayor y menor resistencia al paso de
- 7. la corriente, y así también conocer el terreno adecuado para la puesta a tierra. Resistencia eléctrica: Es la oposición que ejercen los materiales al paso de la corriente eléctrica. Potencia eléctrica: Cantidad de energía que consume una instalación eléctrica en la unidad de tiempo. Se representa con la letra P. Energía eléctrica: Se define como la potencia consumida por una instalación eléctrica en un determinado tiempo. Se representa con la letra E. Conexión serie: Resistencia total = suma de las resistencias. La corriente es la misma en todo el circuito. En cada resistencia se produce una caída de tensión. El voltaje aplicado es igual a las caídas de tensión en cada resistencia. Conexión paralela: El voltaje es el mismo en todo el circuito. La resistencia equivalente es la resistencia total del circuito, la cual siempre es menor que la resistencia más pequeña conectada. La corriente total es la suma de las corrientes parciales. La electrónica: La electrónica es una parte de la física encargada del estudio del electrón y de esas aplicaciones. La física es una disciplina científica encargada del estudio de las cualidades y comportamiento de la materia y la energía. Los primeros efectos eléctricos y magnéticos fueron observados por la cultura griega hace más de 2.500 años, si bien en aquella remota época nadie entendía muy bien por qué algunas sustancias como el ámbar (resina seca de algunos árboles) al frotarla atraía pequeños materiales como pelo o papel.
- 8. Resistencias variables: Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contacto móvil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante). Según su función en el circuito estas resistencias se denominan: Potenciómetros: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectúa el usuario desde el exterior (controles de audio, video, etc.). Trimmers, o resistencias ajustables: se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.). Reóstatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos está eléctricamente anulado. Tanto en un potenciómetro como un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento será el de un reóstato, aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes.
- 9. Condensadores: Un condensador también conocido como capacitor, es uno de los componentes electrónicos pasivos como las resistencias. El condensador se utiliza generalmente para almacenar carga eléctrica. La carga del condensador se almacena en forma de «campo eléctrico». Condensadores desempeñan un papel importante en muchos circuitos eléctricos y electrónicos. Generalmente, un condensador tiene dos placas de metal paralelas que no están conectadas entre sí. Las dos placas del condensador están separadas por un aislamiento no conductor, este medio se conoce comúnmente como dieléctrico. Hay diferentes tipos y formas de condensadores disponibles, desde los pequeños condensadores que se utilizan en circuitos de resonancia, a grandes condensadores para estabilizar líneas HVDC. Pero todos los condensadores están haciendo el mismo trabajo que es almacenar carga eléctrica. La forma de un condensador puede ser rectangular, cuadrada, redonda, cilíndrica o esférica. A diferencia de una resistencia, un condensador ideal no disipa energía. Para los diferentes tipos de condensadores están disponibles diferentes símbolos. Diodos: Un diodo es un dispositivo semiconductor que actúa esencialmente como un interruptor unidireccional para la corriente. Permite que la corriente fluya en una dirección, pero no permite a la corriente fluir en la dirección opuesta.
- 10. Los diodos también se conocen como rectificadores porque cambian corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) pulsante. Los diodos se clasifican según su tipo, voltaje y capacidad de corriente. Transistores: El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor («resistor de transferencia»).
- 11. Conclusión A través de los diferentes sitios de información, se desarrollo una investigación con el fin de conocer, y diferenciar algunas de los conceptos que hacen parte de la electricidad, así como los elementos o montajes que se requieren para demostrar los distintos procesos mencionados en el documento. Esto es lo que se puede leer en este trabajo.