Corriente eléctrica y flujo de electrones

Fluir de los electrones debido a la diferencia de potencial en los bornes de

la pila.

Se suele tomar por convenio el sentido de la corriente

eléctrica (I) el opuesto al del movimiento de los electrones.

Símiles con el agua

• U = V = Diferencia de potencial, tensión o voltaje.

• I = Intensidad de corriente eléctrica o corriente eléctrica.

• R= Resistencia eléctrica, cuanto mayor es más se dificulta el paso de la corriente.

Ley de Ohm

Potencia: P=I·V ; P=R·I2 ; P=V2/R unidad W (Watt, vatio)

Energía: E=P·t unidad W·h (vatio·hora)

Relaciona las tres magnitudes:

V unidad V (Voltio)

I unidad A (Amperio)

R unidad Ω (Ohmio)

Ejemplos de cálculos

●  Circuito con R:   

● P = V I V = 230 V I= 2 A     P =  460 W

●   P = R I² R = 10 I= 2 A    P = 40 W

  

● V = P/ I P = 1000 W I = 4.34 A     V=  230.41 V

●   I = P/ V P = 1000 W V = 230 V    I =  4.35 A   

● P = V²/R V = 230 V R = 10      P =  5290 W

Electrónica Analógica BásicaElectrónica Analógica Básica

Componentes electrónicos:

Resistencias.Condensadores.BobinasAsociación de componentes pasivosDiodosTransistores

Componentes semiconductoresComponentes pasivos

Se fabrican con carbón, acero, cobre.

Resistencias.CondensadoresBobinas

Se fabrican con materiales específicos como: selenio, germanio y silicio.

Diodos.Transistores.Circuitos integrados

COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Oponerse al paso de la corrienteFunción

Valorlongitud (l)sección (S)ρ = Resistividad

Depende de:

Unidades

Ohmio (Ω)Múltiplos: kΩ kiloohmio (1.103 Ω)MΩ megaohmio (1.106 Ω)

RESISTENCIAS

Utilidad de las resistencias:

Para ajustar la tensión.

Para limitar la intensidad.

Montaje en serie.

Montaje en paralelo.

TIPOS DE RESISTENCIAS (I)

TIPOS DE RESISTENCIAS (II)

TIPOS DE RESISTENCIAS (III)

PROBLEMAS I

Para aplicar la fórmula del cálculo de la resistencia de un conductor:

Donde: La resistividad ρ se expresa en Ω. mLa longitud l se expresa en m.La sección en m2.

Ley de Ohm:

V = diferencia de potencial en voltios (v)I = Intensidad en amperios (A)R = resistencia en ohmios (Ω).

CONDENSADORES (I)

Valor

La capacidad C de un condensador depende de la superficie de las armaduras, de la distancia que las separa y de la naturaleza del diélectrico.

C = є . S / d donde:є = constante dieléctricad = distancia antre armadurasS = superfifice armaduras

C = Q / V donde:Q = carga eléctrica que puede almacenarV = diferencia de potencial

Unidades

faradio (F)Submúltiplos: μF = microfaradio (1.10-6 F). n = nanofaradio(1.10-9 F).p = picofaradio (1.10-12 F).

Función Almacenar carga eléctrica para suministrarla en un momento determinado.

CONDENSADORES (II)

En serie con una resistencia y una fuente de tensión contínua

Conexionado

Funcionamiento

Tipos de condensadores (banco de imágenes CNICE)

Condensador eléctrico (Wikipedia)

CONDENSADORES (III)

BOBINAS

Función Almacenar energía eléctrica de forma magnética para cederla en un momento determinado.

Valor

La autoinducción L de una bobina depende del número de espiras que forman el arrollamiento (N), del flujo magnético que la atraviesa (Φ) y de la intensidad de corriente que la recorre (I).

L = N.Φ / I

Unidades

henrio (H)Submúltiplos: mH = milihenrio (1.10-3 H)μH = microhenrio (1.10-6 H).

Funcionamiento

ASOCIACIÓN DE COMPONENTES PASIVOS

serie

paralelo

serie

paralelo

Las bobinas interaccionan entre ellas generando inducciones parásitas. Sólo se asocian cuando interesa aprovechar este fenómeno.

COMPORTAMIENTO DE LOS COMPONENTES PASIVOS DESCRITOS

Componente Periodo transitorio Periodo estacionario

Resistencia No se distinguen diferencias entre ambos periodos.

Condensador Permite un crecimiento progresivo de su tensión entre bornes

Alcanza la tensión de la fuente a la que estaba conectado

Bobina Permite un crecimiento progresivo de la intensidad a través de ella.

Alcanza la intensidad máxima permitida por la resistencia y la fuente.

DIODOS

Función Actúa como un componente unidireccional, es decir, deja pasar la corriente sólo en un sentido

Está formado por la unión de dos cristales semiconductores uno de tipo N, llamado cátodo, y otro de tipo P, llamado ánodo.

Composición

Polarización

TRANSISTORES

Función El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que puede funcionar, bien como interruptor, bien como amplificador de una señal eléctrica de entrada.

Se clasifican en dos grandes grupos:Bipolares: NPN y PNP

Unipolares: o de efecto campoClasificación

Formados por la unión de tres cristales

semiconductores.

Bipolares

Modelo sencillo del funcionamiento de un transistor

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

-

-

--

- -

-

-

-

-

--

-

-

-

- +

+

++

+

+

++

++

+

+++

++

-

-

--

--

-

-

-

-

--

-

-

-

-

+

+

++

+

+

++

++

+

++ +

+ +

P N N P

Concentración de huecos

+ -

N

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

P N N P

Si la zona central es muy ancha el comportamiento es el dos diodos en Si la zona central es muy ancha el comportamiento es el dos diodos en serie: el funcionamiento de la primera unión no afecta al de la segundaserie: el funcionamiento de la primera unión no afecta al de la segunda

N

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

PP

N

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

PP

N

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

PP

El terminal central (base) maneja una fracción de la corriente que circula El terminal central (base) maneja una fracción de la corriente que circula entre los otros dos terminales (emisor y colector): entre los otros dos terminales (emisor y colector): EFECTO TRANSISTOREFECTO TRANSISTOR

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

N PP

El terminal de base actúa como terminal de control manejando una El terminal de base actúa como terminal de control manejando una fracción de la corriente mucho menor a la de emisor y el colector.fracción de la corriente mucho menor a la de emisor y el colector.

El emisor tiene una concentración de impurezas muy superior a la del El emisor tiene una concentración de impurezas muy superior a la del colector: colector: emisor y colector no son intercambiablesemisor y colector no son intercambiables

Emisor

Base

Colector

Transistor PNP

P

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

NN

Se comporta de forma equivalente al transistor PNP, salvo que la corriente Se comporta de forma equivalente al transistor PNP, salvo que la corriente se debe mayoritariamente al movimiento de electrones. se debe mayoritariamente al movimiento de electrones.

En un transistor NPN en conducción, la corriente por emisor, colector y En un transistor NPN en conducción, la corriente por emisor, colector y base circula en sentido opuesto a la de un PNP.base circula en sentido opuesto a la de un PNP.

Transistor NPNTransistor NPN

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

P NN

La mayor movilidad que presentan los electrones hace que las La mayor movilidad que presentan los electrones hace que las características del transistor NPN sean mejores que las de un PNP de características del transistor NPN sean mejores que las de un PNP de forma y tamaño equivalente. Los NPN se emplean en mayor número de forma y tamaño equivalente. Los NPN se emplean en mayor número de aplicaciones.aplicaciones.

Emisor

Base

Colector

Transistor NPN

Transistor NPNTransistor NPN

Ejemplo de Transistores

Simbología

Óhmetro transformador

Si por un conjunto de espiras ( bobina) hacemos pasar una corriente eléctrica, se genera un campo magnético.

Este efecto se utiliza en los

motores eléctricos, ya

que este campo magnético

inducido se repelerá

continuamente con el de los

imanes.

Si introducimos una bobina en un campo magnético variable

(por ejemplo moviendo la bobina o

el imán continuamente),

generaremos una corriente eléctrica

Si la conexiones de las escobillas se realizan de esta forma

produciremos corriente continua Dinamo

Si la conexiones de las escobillas se realizan de esta forma

produciremos corriente alterna Alternador

Transformador

El campo magnético que se induce en la bobina 1 produce una corriente eléctrica en la bobina 2, de esta manera la relación entre las corrientes y entre los voltajes dependerá de la relación que

existe entre el numero de vueltas de cada bobina, conservándose la potencia.

€

V1V2=N1N2=I2I1

● El relé es una combinación de un electroimán y un interruptor. Consta de dos circuitos el de mando y el de potencia. En el circuito de potencia hay un interruptor, con sus contactos disponibles. El circuito de mando es el electroimán que mediante un mecanismo cuando circula corriente por él, hace que se cierre el contacto del interruptor de potencia. Cuando deja de circular corriente por el electroimán el mecanismo hace que se abra el contacto de potencia.