el mundo de la electr¥nica 2 -

7/22/2019 El Mundo de la Electrnica 2 - www.intercambiosvirtuales.org

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COM PUTADORAS - M ICROPROCESADORESCOM PUTADORAS - M ICROPROCESADORES


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EnciclopediaEnciclopedia

VVisualisualde lade la

ElectrnicaElectrnica

INDICE DEL

CAPITULO 2Q UE ES LA ELEC TRIC IDA D Y Q UE LAELECTRONICA?Estructura atmica ........................................19Atomos: protones, electrones y

neutrones....................................................19Constitucin del tomo: protones,

electrones y neutrones..............................19Iones positivos y negativos...........................19Conductores, semiconductores

y aislantes....................................................19Flujo de electrones........................................19Diferencia de potencial, tensin,

fuerza electromotriz...................................20Corriente elctrica ........................................20Resistencia elctrica ....................................20

Conductanc ia ...............................................21Clasificacin de los resistores.......................21Cdigo de colores para resistores..............22Pilas y bateras................................................23

C O NDUCC ION DE LAC O RRIENTE ELEC TRIC A

Los conductores y los aislantes....................24La electricidad como fluido.........................24Tipos de conductores...................................25Campo elctrico y corriente elctrica.......27El campo elc trico ........................................27Corriente electrnica y corrienteconvencional.................................................28Veloc idad de la corriente ............................29

LA REV O LUC IO N DE LO S M EDIO S O PTIC O SMedios de soporte de informac in ............29El surgimiento de la tecnologa ptica ......30Luz y protuberancias.....................................30Tecnologa digital ..........................................31Otros sistemas pticos...................................31

El disco lser de video...............................31

El CD-ROM - El CD-I....................................32El Photo-CD.................................................32Los medios magneto-pticos...................32El DVD ..........................................................32


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ESTRUCTURAATOMICA

Atomos: protones,

electrones y neutrones

La corriente elctrica es el pasode electrones por un conductor.Dichos electrones estn en todaslas cosas pero arraigados a la es-tructura de un tomo constituyen-

te de un elemento qumico.Para aclarar el tema, digamos

que todos los cuerpos estn forma-dos por elementos qumicos (elagua, por ejemplo, est formadapor los elementos qumicos hidr-geno y oxgeno), y que un tomoes la parte ms pequea a la quepuede ser reducido un elementoqumico.

Constituci n del tomo:

protones, electrones y

neutrones

Si se pudiera dividir el tomo deun elemento, tendramos peque-simas partculas que son las quedan a los tomos sus particularescaractersticas. Debemos saberque un tomo de un elemento sediferencia de un tomo de otroelemento en el nmero de ciertaspartculas subatmicas que tiene

cada uno de ellos, y stos son loselectrones.

En el centro del tomo est elncleo, que tiene dos clases departculas: los protones y los neutro-nes; alrededor del ncleo giran loselec trones en rbitas electrnica s,as como ocurre con los planetasque giran en torno a l sol.

Una caracterstica importantsi-ma de los protones y neutrones es

que tienen carga elctrica, valedecir: tienen una energa intrnse-ca y natural, puesta de manifiestopor las fuerzas que pueden ejercersobre otras partculas del mismo ti-po y que originan fenmenos deatracc in y repulsin entre pa rtcu-las cargadas elctricamente. Seha c onstatado que dos electroneso dos protones se repelen entre s;es indudable que las dos partculastienen cargas elctricas de distintosigno: se las denomin carga elc -trica positiva (+) al protn y, alelectrn, carga elctrica negativa(-). Sin embargo, los neutrones delncleo son partculas que tienenigual cantidad de carga positivaque de negativa; por lo tanto, tie-ne un efecto neutro por la anula-cin mutua entre los dos, el neu-trn no ejerce fuerza elctrica so-bre un elec trn o protn y tiene la

funcin de separar los protonesque estn en el ncleo. Un tomo

es elctricamente neutroy eso quiere decir que lacantidad de electroneses igual al nmero deprotones; ese nmero deelectrones se denomina" N U M E R O A T O M I C O ". Losneutrones tienen inter-vencin en la masa at-mica, que est prctica-mente en el ncleo; elresto es espacio vacodonde los electrones gi-ran a grandes velocida-des (figura 1).

Iones positivos y negativos

Cuando por cualquier circuns-tancia un tomo gana o pierdeelectrones, se d ice que dicho to-mo se ha ionizado.

Se denomina ION POSITIVOcuando el tomo tiene ms proto-nes que electrones e ION NEGATI-VO cuando tiene ms electrones

que protones. Como cargas dedistinto signo se atraen, cuando es-tn cerca iones negativos y positi-vos, stos se unen, pero tambinpuede ocurrir que solamente sedesprendan los elec trones que tie-ne de ms el in negativo y se diri-

jan hac ia el in positivo para neu-tralizar su c arga .

Cuando esto oc urre, se d ice queel paso de los electrones "neutrali-zadores de carga" constituyen unaCORRIENTE ELECTRICA.

Conductores,

semiconductores y aislantes

Existen materiales que permitenel paso de los electrones con ma-yor facilida d que otros. Se denomi-na c onduc tor de la c orriente elc -trica a todo aquel material queofrec e muy poca resistencia a l pa-so de los electrones (cobre, plata,

oro, platino, etc.) Un aislante de lacorriente elctrica es todo aquelmaterial que ofrece una elevadaresistencia al paso de los electro-nes. Existen otros materiales que,segn como se los trate, se com-portan c omo c onductores o c omoaislantes. Dicho de otra manera,son materiales sobre los cuales sepuede "regular" el paso de la co-rriente elc trica; a dichos materia-

les se los denominaSEMICONDUC-

TORES.

Flujo de electrones

Se denomina corriente elctricaal paso de los electrones por un

Captulo 2

9

Captulo 2

Qu es la Electricidad y

qu es la Electrnica?

Fig. 1


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conductor de la corriente elctrica(o semiconductor). Su unidad es elampere (A) y "mide" la cantidadde electrones que atraviesan a unelemento en una unidad de tiem-po .

Para que pueda establecerseuna corriente elctrica tiene queexistir algo que impulse a los elec-trones a circular de un lado a otro.

Diferencia de potencial,

tensi n, fuerza electromotriz

Como hemos dicho, para que seestablezca una corriente elctricadebe existir algo que impulse a loselectrones para que se muevan.Por ejemplo, colocando iones ne-gativos de un lado de un conduc-tor e iones negativos del otro, se

establecer una corriente elctri-ca que ser ms grande cuantomayor sea la "diferencia de cargasentre los iones".

Se dice que para que exista unflujo de electrones debemos apli-car "energ a al conductor". Cuandola energa proviene de una fuerzadel tipo elctrico, se la denomina"fuerza electromotriz" porque per-mite el desplazamiento de elec tro-

nes al desprenderse de los tomos.Esa fuerza electromotriz puedeoriginarla una batera. Ejemplo: elac umulador de un auto, una p ila oun generador para alimentar unaciudad, como los que usan lascompaas de electricidad. Estasfuentes de energa tienen 2 termi-nales, o polos negativo y positivo,y se dice que existe una tensinelctrica o diferencia de poten-cial, que produce la fuerza elctri-

ca ya mencionada.Consideremos a una tensin o d i-

ferencia de potencial como un"desnivel" que debe existir entre 2puntos de un conductor para que

se produzca un movimiento deelectrones y, entonces, una co-rriente elctrica (figura 2).

Algo parecido es lo que sucedeen un ro, para que ocurra un des-plazamiento de agua: el terrenotiene que estar en desnivel; de unamisma forma, si hay una diferencia

de potencial en electric idad, staes comparable a una diferenciade presin entre 2 extremos de unacaera que lleva agua o cual-quier fluido, y es producida poruna bomba. En la atmsfera, elviento es similar a una corrienteelctrica, que se p roduce por unadiferencia de presin que existeentre una zona c ic lnica y otra an-ticiclnica. La unidad denomina-da VOLT, se utiliza para medir latensin elctrica; se abrevia "V ".Una pila de carbn genera entrebornes una tensin de 1,5V, unacumulador de auto genera unatensin de 12V y la que genera lacompaa de electricidad es de220V, en Argentina. Muchas veces,en e l e c t r n i c a usaremos tensionesms pequeas que el VOLT, peroen e lec t r ic idad indust r ia l es comnhab lar de KILOVOLT (kV), que equi-

vale a 1.000V.

1 vo lt = 1 .000 m ilivo lt1 V = 1 . 0 00 m V

1 vo l t = 1 .000 .000 microvo l t1 V = 1 . 0 0 0 .0 0 0 V

1 vo lt = 0 ,001 k ilov o l t1 V = 0 , 00 1 k V

CORRIENTE ELECTRICA

Un flujo de electrones en movi-miento como causa de la apli-ca c in d e una fuerza electromo trizo fuente de tensin a un conduc-tor elc trico es lo que llamamoscorriente elctrica. El flujo est for-mado por electrones libres que,antes de aplicarles la tensin, eranelec trones que estaban sujetos por

la atraccin de los ncleos de lostomos que constituyen el con-ductor.

En sus trayectos, los electrones li-bres chocan contra los iones positi-

vos del material y retroceden yvuelven a ser acelerados por lafuerza electromotriz. Los choquesson el motivo por el cual el con-ductor se calienta cuando llevacorriente elctrica, ya que cual-quier choque entre 2 cuerpos oc a-siona un desprendimiento d e ener-

ga en forma de calor.La corriente elctrica por un

conductor se define como:

"el n mero de electrones libres

que pasa una secci n cualquiera

del conductor en un momento es-

pec fico".

Los electrones llevan una cargaelctrica medida en COULOMB y

podemos decir que la corrienteelctrica es la carga elctricatransportada por esos electronesdurante el intervalo de tiempoconsiderado. Si la carga elctricaes de 1Cb y el tiempo es de 1s, seobtendr una corriente elctricade 1A (inicial de AMPERE, por el f-sico francs AMPERE), siendo launidad de corriente elctrica. Enelectrnica, esta unidad d e medi-cin resulta grande, por tal motivo

se utilizan los submltiplos del am-pere.

1 m A = 0,0 0 1 A1 A = 1 .0 0 0 m A ( m ilia m p e re )1 A = 0,0 0 0 0 0 1 A1 A = 1 .0 0 0 .0 0 0 A ( m i c ro a m p e re )1 A = 0 ,0 0 1 m A1 m A = 1 . 0 0 0 A

RESISTENC IA ELECTRIC A

Definamos la resistencia elctri-ca de un conductor como unapropiedad del material que repre-senta la oposicin del mismo frenteal paso de la corriente elctrica.La oposic in se o rigina como con-sec uenc ia de los choques entre loselectrones libres de la corriente ylos iones positivos del metal. Lacausa de estos choques es el ca-

lentamiento del conductor, el que,a su vez, lo transmite al medio am-biente.

La resistencia se mide en OHM,llamado as por el fsico alemn

Qu es la Electricidad y qu es la Electrnica?

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Fig. 2


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que lo descubri. La resistenciaelctrica del material dependerde tres factores: la longitud, la sec-c in transversal y la resistivida d de lmaterial. Veamos cmo es la fr-mula matemtica:

x lR = ____ __ (ve r fig . 3 )

S

La resistividad del material () esun nmero y su valor nos muestra sies bueno, o no, pequeo o gran-de; o sea, cmo es el material co-mo c onduc tor de electric idad, y semide en x m (fig. 4). Cabe ac la-rar que, normalmente, la resistivi-dad de un metal aumenta con latemperatura.

CONDUCTANCIA: se denominaas a la inversa de la resistenc ia, se

simboliza con la letra G y se mideen mho (al revs de ohm) o en SIE-MENS.

1G = __ ____ =R

La unidad es:

mho = SIEMENSCLASIFICACION

DE LOS RESISTORES:

Veamos una definic in de los re-sistores. Son componentes electr-nicos fabricados especialmentepa ra que tengan ciertos valores deresistencia. En varios casos, los va-lores en ohm de los resistores sonmuy altos, utilizando mltiplos delohm, como, por ej., el kilo-ohm,igual a 1.000 ohm, que tiene una

abreviatura k, y el mega-ohm,igual a 1.000.000 ohm, que tieneuna abreviatura M. Entonc es:

1k = 10001M = 1000000

= 1000k

Podemos agru-par a los resistores(figura 5) en:

1) Resistores de

composici n de car-

b n

2) Resistores de pe-

l cula met lica

3) Resistores de alambre

1) Resistores de composici n

de carb n

Estos se fabrican mezclando pol-vo de carbn y un aglomerantehasta darle forma de barrita, parafijar los terminales. El conjunto se en-

capsula con una resina fenlica obaquelita pa ra p rotegerlo de la hu-medad y la temperatura, tiene unrango de valores de resistencia en-tre 1 y 22M. En electrnica son losresistores ms usados por su bajocosto (figura 6).

2) Resistores de pel cula met lica

Estos se fabrican depositandouna pelcula metlica, que est aalta temperatura, sobre un tubito

de vidrio, al que se fijan los termina-les y se los encapsula como dijimosanteriormente.

Tienen un alto c osto y se usan so-lamente cuando se necesita unagran exactitud en el valor de resis-tencia; ejemplo: instrumentos elec-trnicos (figura 7).

3) Resistores de alambre

Se fabrican arrollando un alam-

bre hecho de aleaciones de cro-mo, nquel, etc., sobre un cilindrode cermica. El conjunto se recu-brir de barniz, as se protege elalambre de la influencia de la hu-medad y temperatura. Estos son

Captulo 2

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Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 7

Fig. 6


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grandes y se utilizan para la con-duc cin de altas corrientes. El ran-go de valores de resistencia estentre 1 y 100k (figura 8).

C O D IG O D E C OLORESPARA RESISTO RES

Por el cdigo de c olores se lee e lvalor de resistencia, que est im-preso sobre el cuerpo del resistor.Cada color representa un dgitodec imal: las 2 primeras bandas de

colores, que estn ubicadas mscercanas de un extremo, represen-tan el valor en ; la 3 banda re-presenta el nmero por el que hayque multiplicar el valor anterior pa-ra ob tener el valor final de resisten-c ia; la 4 banda representa la tole-rancia, cuyo valor se explicar msadelante (figura 9).

La correspondenc ia entre un c o-lor y su valor se muestra en la tabla

1.La tolerancia de un resistor es unnmero expresado en porcentaje,que representa el margen superioro inferior que puede tomar un va-lor nominal (por el cd igo de colo-res) del resistor. Ejemplificando, di-remos que para resistores de car-bn se tienen tolerancias del 5%,10% y 20%. Si el valor nominal esde 100 y la toleranc ia de 10%, elvalor real estar comprendido en-

tre 100 y 90; finalmente, para unatolerancia de 20%, el valor rea lser entre 120 y 80.

La tolerancia nos indica hasta

cu nto puede

estar el valor

por encima o

por debajo

del compo-

nente.

Es un mto-

do prcticodel fabrican-te para ase-gurar al usua-rio los lmitesmximos ymnimos delvalor de unresistor. C omoel proc eso defabr i cac inno permiteestablecer valores precisos conanterioridad, en los resistores decomposicin de carbn la con-venc in es sta:

C O LO R DE LA TO LERA N C IA4 BA N D A

DORADO 5 %PLATEADO 10 %SIN COLOR 20 %

La potencia de un resistor no vie-ne impresa en el resistor, pero se re-conoc e por su tamao. Esa poten-cia tiene un significado de la mxi-ma cantidad de calor que puededar el resistor por el paso de co-rriente y, si sta excede, se quema -r por la alta temperatura obteni-da. Se mide en watt (W). Los resis-tores de carbn se fabrican de

1/8W; 1/4W; 1/2W; 1W y 2W, y el ta-mao aumenta gradualmente

con la potencia. Para mayores po-tencias se utilizan resistores dealambre; los de pelcula metlicapueden disipar hasta 1W. Los resis-tores de composicin de carbnse fabrican con valores nominalesde resistencia ya normalizados y elnmero depender del valor de latolerancia. Para una tolerancia del20%, las cifras significativas de losvalores nominales son: 10, 15, 22,

33, 47, 68.Las cifras significativas para una

tolerancia del 10% son: 10, 12, 15,18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82. Pa-ra una tolerancia del 5% las cifrassignificativas de los valores nomi-nales son: 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18,20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47,51, 56, 62, 68, 75, 82, 91. En la figura10 se dan ejemplos de valores deresistores de composicin de car-bn med iante el cdigo de c olores.Vea ejemplos de valores de resisto-


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Fig. 8

Fig. 9

Tabla 1

C O LO R D IG ITO M ULTIPLIC A DO R

NEGRO 0 1MARRON 1 10

ROJO 2 100NARANJ A 3 1000AMARILLOAMARILLO 4 10000VERDE 5 100000AZUL 6 1000000VIOLETA 7 10000000G RISG RIS 8BLA N C OB L A N C O 9D O RA D OD O RA D O 0,1PLAPLA TEADOTEA DO 0,01

Fig. 10


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res en la figura10.

D i g a m o sque a los resis-tores se lospuede clasifi-car tambinen variables;

stos estn re-presentadospor los poten-cimetros ylos presets opreajustes (fi-gura 11).

La constitucin de los potenci-metros se debe a una pista circularde carbn desplazndose por uncontacto mvil (cursor) solidario aun eje vertical.

Los extremos de la pista de car-bn y el cursor tienen una conexina terminales, es decir, que la resis-tencia entre uno de los terminales yel cursor depende de la posic in deste (figura 12).

En el primer caso, los potenci-metros pueden ser lineales o logart-micos; la variacin de resistencia esproporcional al ngulo girado porel cursor, y en el 2 caso la variacin

es logartmica, esto hace que, alcomienzo, la resistencia vare conrapidez con el ngulo de giro; des-pus la variacin ser ms lenta ytendr un uso comn en el controlde volumen de radios y TV. Llama-mos presets a los resistores variablesque se ajustan una sola vez, hastalograr una perfecta posicin, y queno tienen posibilidad de ser varia-dos por los usuarios.

El tamao es reducido y tiene unajuste con un pequeo destornilla-dor, que es aplicado a una ranuraque tiene el contac to mvil.

PILAS Y BATERIAS

Los componentesbsicos capa ces de suministrar unatensin continua estable a un cir-cuito electrnico son las pilas, conla capacidad de generar una ten-sin elctrica por medios qumicos.

La ms comn est formada porun electrolito (sal, cido o base di-suelto en agua) y 2 elec trodos. Vea-mos cmo se comporta un electro-lito cualquiera, diluido en agua; ej.el cloruro de sodio (fig. 13).

La sal es elctricamente neutra,pero c uando se disuelve en el agua

se disocia en los iones que la com-ponen, es decir, en iones positivosde sodio y en iones negativos decloro.

Si sumergimos 2 electrodos consis-tentes en 2 metales diferentes A y B,una determinada cantidad de io-nes negativos ser atrada por elelectrodo A y otra porcin de ionespositivos ser a trada por el electro-do B; entonces, A se carga negati-vamente y B, positivamente (figura14).

A la diferencia de carga elc tricaque existe entre A y B, se la denomi-na diferencia de potencial o ten-sin de la pila. La tensin V depen-

der de los materiales de los elec-trodos y del electrolito.

Por ejemplo, una pila de c inc-ca r-bn tiene una tensin: V = 1,5V.

Si conectamos una lamparita en-tre los electrodos, sta iluminar yaque se producir el pasaje de loselectrones desde A hasta B a travsde ella, y se cerrar el circuito pormedio de la solucin electroltica.Mientras este fenmeno sucede,uno de los electrodos (B) se va con-sumiendo, mientras que el otro se

va engrosando por la deposicinde material sobre su superficie. Lareaccin qumica continuar hastaque B se consuma en su totalidad;en ese momento, la lamparita seapagar porque la corriente se de-tuvo (figura 15).

En una pila sec a, el elec trolito esuna pasta hmeda (pilas comunes)mientras que se denominan hme-da s cuando el electrolito es un lqui-do (acumulador de plomo utilizadoen los autos).

La pila seca ms comn es la dec inc-ca rbn y la desarroll Le C lan-ch (1869), tiene un bajo costo y esde uso general.

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Fig. 11

Fig. 13

Fig. 12

Fig. 14

Fig. 15


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CONDUCTORES YAISLANTES

El hecho de que algunos cuerpospueden retener la electricidad yque otros permiten que se escape,nos revela que en la naturalezaexisten dos comportamientos de es-te "fluido"representado por las car-gas. De hecho, los dos grupos decuerpos sern estudiados en estalecc in. Veremos que en un caso setrata de los denominados aislantesy, en el otro, de los conductores. Losdos tipos de material tienen igual

importancia en la electricidadelectrnica modernas y son utiliza-dos en una infinidad de aplicacio-nes. Conocer las propiedades deestos materiales es muy importanteen el estudio de la e lec trnica .

La electricidad como fluido

Vimos que podemos sacar concierta facilidad electrones de uncuerpo (de sus tomos) y llevarlos a

otro que quedar con exceso deestas partculas.El pasaje de electrones de un

cuerpo a otro, cuando puede serestablecido, tiene mucha impor-tancia en nuestro estudio, pues eslo que puede llevar energa de unpunto a otro, as permiten la ap lica-c in prctica de la electric idad.

Lo importante para nosotros essaber que las cargas elctricas,constiutida s por los electrones, pue-

den no slo saltar de un cuerpo aotro en forma de c hispas, como vi-mos en el caso del rayo, sino tam-bin moverse a travs de ciertosmateriales, como en el caso del ca-ble utilizado en el pararrayos o de lacadena fijada al camin de com-bustibles (figura 1).

Mientras tanto, existen tambincuerpos en que la electric idad que-da "atrapada", como en el caso del

peine frotado, en que los electro-nes ganados se mantienen en laposicin en que son colocados, o lafalta de electrones permanece enel lugar de donde fueron retirados(figura 2). El movimiento de elec tro-

nes en un cuerpo esposible si tienen unacierta libertad en elinterior del materialque lo constituye.Luego veremos dequ modo ocurresto.

Para nosotros, en-

tonces, es importan-te saber que existentipos de materiales,en los que las ca rgasno se puede mover,que son denomina-dos aislantes, y ma-teriales en los quelas cargas se mue-ven con facilidad,que son denomina-dos conductores.

Sabemos que exis-ten materiales quepueden ser electri-zados de diferentesformas (serie triboe-lctrica), lo que re-vela que existen to-mos que tienen msdificultades en per-der sus electronesque otros.

As, pa ra los mate-riales en que los elementos estn fir-memente unidos a los tomos, exis-te mucha dificultad para que ocu-rra un movimento de cargas.

Si sacamos un electrn de un lu-

gar, este lugar quedar libre, puesaunque el cuerpo posee otros elec-trones disponibles, sos no puedenocupar el lugar vaco. Del mismomodo, si agregamos un electrn al


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Conduccin de la Corriente Elctrica

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4


9/16

material, se quedar en ese lugar,

pues no tiene fac ilidad para mover-se (figura 3).Por otro dado, existen materiales

en los que los electrones son libres ypueden moverse con mucha facili-dad en su interior. Esto ocurre, porejemplo, en los metales. Si carga-mos un cuerpo metlico con unacierta cantidad de cargas, agre-gando electrones libres, por ejem-plo, estos elec trones se pueden mo-ver "saltando de tomo en tomo

hasta distribuirse de manera ms omenos uniforme (figura 4). Si porotro lado, sacamos una cierta can-tidad de electrones apenas de unpunto de este cuerpo, los electro-nes de las cercanas "corren" a lle-nar el vaco formado y forman"nuevos vacos" en otros puntos conuna distribucin tambin uniformede las cargas positivas (vacos). Fi-gura 5.

En este punto el lec tor debe pres-tar atencin a este hecho. C uandohablamos de un cuerpo cargadonegativamente, las cargas que semueven o que participan del pro-ceso, los que se pueden mover, son

electrones. Pero,cuando hablamos deun cuerpo cargadopositivamente, o sea,en que existe una faltade electrones, en ver-dad nada existe quese pueda mover! Po-demos, sin embargo,para ayudarnos ennuestro razonamiento,hablar de "falta deelectrones" o lagunas(vacantes o vacos)que se mueven.

As, mientras en uncuerpo cargado ne-gativamente los elec-

trones se distribuyen en su superfi-

c ie, en un cuerpo cargado positiva-mente son las lagunas las que sedistribuyen en su superficie (figura6).

Volviendo a l problema de los ma-teriales conductores, vemos que lafacilidad de movimiento, tanto delos electrones como de las lagunas,es total.

Los electrones pueden saltar detomo en tomo, mientras que laslagunas son llenadas por tomosadyacentes que saltan librementey provocan su desplazamiento (fi-gura 7). Entre los materiales consi-derados aislantes, en que los elec-trones tienen grandes dificultadespara moverse, tenemos: el vidrio, e lpapel seco, el plstico, la mica, laporcelana, la c ermica, etc.

Entre los materiales consideradosconductores tenemos: los metales,el grafito, etc.

TIPOS DE CONDUCTORES

Podemos clasificar los materialesconductores en tres grupos:

a) S lidos

Los materiales slidos que condu-cen la electricidad, o sea, en losque las cargas se pueden mover,son los metales (que son los mejoresconductores) y el grafito.

b) L quidos

Determinados lquidos tambinpermiten que las cargas elctricasse muevan. Estas cargas, en ver-dad, se mueven junto a l propio to-mo que puede "nadar", por as de-cirlo, y desplazarse en el medio l-quido. Estos tomos, que puedentener falta o exceso de e lec trones yque se desplazan en un medio lqui-do, son denominados "iones" (ex-presin griega que traducida es

"caminante"). Los iones positivos sellaman "cationes" y los negativos"aniones" (figura 8).

Las cargas elctricas no se mue-ven a travs del agua, por ser ais-lante. Sin embargo, si disolvemos enesta agua una sustancia como lasal de cocina, que est forma dapor tomos de c loro y sodio (NaCI),las pa rtculas de sodio y cloro se di-socian en aniones de cloro(CI-) ycationes de sodio (Na+), figura 9.

Con esto, los aniones y cationesexistentes en solucin pueden servirde "medio de transporte" para lascargas elc tricas y el agua en estascondiciones se vuelve conductora.

Muchas sustancias del tipo sal(cloruro de sodio, bicarbonato de

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Fig. 5

Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8


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sodio, sulfato de cobre), del tipocido (cido sulfrico, cido clorh-drico, etc.) o bien de tipo base (hi-drxido de sodio, o sea soda cus-tica) cuando se disuelven en aguatambin se disocian y forman asuna solucin conductora.

Vea que, en el total, cuando di-solvemos sal en agua, separamospa rtculas positivas y negativas, pe-ro en cantidades iguales, lo que

quiere decir que el agua que tene-mos mantiene su neutralida d.

c) Gaseosos

Los gases, en condiciones norma-les, o sea neutros, son excelentesaislantes y no permiten que las car-gas elctricas se muevan con fac ili-dad. Pero, si por medio de una bue-na cantidad de energa consegui-mos arrancar electrones de los ga-

ses, de modo que pasen a quedaren un estado de electrizamientodenominado " ionizac in", entoncesse convierten en excelentes con-ductores.

En los gases ionizados ocurren fe-nmenos interesantes, como porejemplo, la emisin de luz, lo que esaprovechado para la fabricacinde las lmpa ras fluorescentes (figu-ra 10). El aire, que es aislante encondiciones normales, se vuelve

conductor por accin de una des-carga fuerte como la producidapor el rayo, que entonces puedeatravesarlo c on fac ilidad.

U n p o c o d e c lc u lo sHasta ahora dimos interesantes

explicaciones sobre cmo funcio-nan las cosas en loque se refiere a c argaselctricas y su movili-

dad. El nico valor nu-mrico que vimos fuela llamada carga ele-mental, que era:

e = 1 , 6 0 x 1 0 - 19 C

A partir de este valor y de otrosque daremos a continuacin, va-mos a "jugar" un poco con los cl-culos para aprender cosas intere-santes sobre la electricidad.

Como vimos, cada tipo de sus-tancia simple (elemento) posee untomo con cantidades diferentesde partculas internas (protones yneutrones). As, en funcin de estacantidad podemos saber exacta-

mente cuntos tomos de una c ier-ta sustancia existen en una canti-dad cualquiera que tomamos deella.

Verificamos entonces que, si divi-dimos esta c antidad de una sustan-cia por el "peso" relativo de las pa r-tculas que forman el tomo, obte-nemos un nmero constante.

De este modo 1 gramo de hidr-geno tiene la misma cantidad de

tomos que 16 gramos de oxgeno,que a su vez, tiene la misma canti-dad de tomos que 108 gramos deplata y 197 gramos de oro (figura11).

El nmero de partculas (tomos)es enorme:

n = 6 , 0 2 x 1 0 23

Esto significa 6 seguido de 23 ce-ros! Tod os esos tomo s en a pena salguno s gram os de ma terial!

Suponiendo que en un metal, co-mo el oro, cada tomo pueda c on-tribuir con un electrn libre, en untrocito de, digamos, 1 gramo, ten-dremos nada ms y nada menosque 1022 electrones disponibles (10seguido de 22 ceros, para los queno estn familiarizados con la ano-

tacin exponencial). Estos electro-nes forman, en el interior del metal,una especie de "nube" que se est"agitando" constantemente. Verifi-camos que los electrones puedenincluso ver aumentada su cantidadcon la elevacin de la temperatu-ra, fenmeno de gran importanciaen electrnica.

Qu ocurre si multiplicamos la

cantidad de electrones libres que

tenemo s en un troc ito d e me tal porla c arga de c ad a electrn?

Evidentemente, obtenemos lacarga total, en Coulombs, del pe-dacito de metal en cuestin.

Suponiendo que nuestro trocitode metal tenga 10 electrones y quela carga de c ada uno sea de = 1,60x 10-19 C, tenemos:

Q = 1 0 22 x 1 ,6 x 10 - 19

Q = 1 , 60 x 1 03

CQ = 1 .6 0 0 C o u lo m b

Ser muc ho o p oc o, esto?, sepreguntar el estudiante.

A ttulo de curiosidad, si la lmpa-ra de su cuarto est encendida eneste momento consume energa arazn de apenas una carga de1/Coulomb por segundo.

Una carga de 1.600 Coulomb,c iertamente, quemara esta lmpa -

ra y si los electrones no estuvieran"equilibrados" en el interior del me-tal y pudieran revelar toda su "fuer-za", bastara que usted tocara untrocido de oro para morir instant-neamente fulminado!

En verdad, en la prctica, no po-demos manejar sino una parte muy


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Fig. 9 Fig. 10

Fig. 11


11/16

pequa de los electrones que estnlibres en el metal, para agregar oquitar algunos. De ningn modo po-demos contar con todos en los pro-cesos elc tricos.

C A M PO ELEC TRI C O YC O RRIENTE ELECTRICA

Qu hac e que las carga s elc tri-

cas se muevan en un cuerpo?

Qu estado espe c ial existe en tor-

no de un cuerpo cargado, para

que su influencia se haga sentir a

distancia? Qu ocurre cuando

una gran c antida d d e c argas elc-

tric as se mueve e n un ma terial con-

ductor?

Todo esto ser el tema de estaleccin.

Veremos de qu modo la "influen-cia" de las cargas en un cuerpo se"propaga" por el espacio y provocael movimiento de cargas incluso ala distancia y de qu modo un flujode cargas forma una corriente, unmovimiento muy especial para las

aplicaciones prcticas.

El campo el ctrico

Un cuerpo cargado de electrici-dad, ya sea positiva o nega tiva, se

comporta de manera muyespecial. Otros cuerpos tam-bin poseedores de cargaselctricas, colocados en lasproximidades de aqullos,quedarn sujetos a la accinde fuerzas.

Si las cargas de los cuerpos

prximos fueran de signosopuestos, la fuerza ser deatraccin, mientras que si lascargas fueran del mismo sig-no, la fuerza ser de repul-sin, como ilustra la figura 12.Podemos decir que el espa-cio en torno de un cuerpocargado queda lleno de al-go invisible, algo que corres-ponde a la a ccin de natura-leza elctrica sobre los cuer-pos que tambin estn car-gados.

El espacio en torno de uncuerpo cargado goza depropiedades especiales quepueden explicarse por la pre-

sencia de una entidad llamada"campo e lctrico", normalmente re-presentada por la letra E.

El campo elctrico no es algo fsi-co, en el sentido que podamos ver-

lo, pero s una entidad fsica quedescribe un estado alrededor de uncuerpo cargado.

Para representar este estado usa-mos entonces lneas imaginarias,denominadas lneas de campo. Elconjunto de estas lneas imaginariasalrededor de un cuerpo cargadorepresentan su campo elctrico.

Por una convencin, las lneas seorientan saliendo de los cuerpos car-

gados positivamente y entrando enlos cuerpos cargados negativamen-te, como muestra la figura 13. En elprimer caso, tenemos la representa-cin del campo de una c arga posi-tiva (a); en el segundo, el campo deuna carga negativa (b) y, en el ter-cero, el campo provocado por doscargas de signos opuestos prximos,lo que se llama "dipolo".

Vea que las lneas se diluyencuando estn ms lejos de las car-

gas, lo que indica el debilitamientodel campo.

Una carga elctrica (un electrn,por ejemplo) colocado en el cam-po elctrico de una carga cual-

quiera, queda sujeta a una fuerzaque est siempre orientada en elsentido de coincidir o ser tangente(tocar la lnea de fuerza del campoen el lugar considerado), figura 14.Las propiedades principales queposeen las lneas de fuerza son:

* Siempre salen de los cuerpos po-sitivos y llegan a los negativos.

* Nunca se cruzan.

* Est n m s concentradas donde

el campo es m s fuerte.

La intensidad del campo elctri-co en un determinado punto delespacio, a una cierta distancia dela c arga que lo produce, puede sercalculada.

Este clculo tiene gran importan-cia en los estudios de electroestti-ca y en consecuencia para la elec -trnica.

Teniendo como base la ilustracinde la figura 15, la frmula que nospermite calcular la intensidad delcampo elctrico en el punto P delespacio es:

1 QE = __ __ _ . __ _

40 d2

Donde: E es la intensidad delcampo medida en N/C (Newtonspor Coulomb)

1 / 40 es la constante que vale 9

x 109 N. m2/C 2

Q es la carga que provoca elcampo en Coulomb

d es la distancia de la carga alpunto P.

Como vimos, una c arga elc trica

colocada en un punto del espacio,sujeta a la accin de un campo, esforzada a moverse.

La fuerza que aparece en el caso

Captulo 2

27

Fig. 12

Fig. 14

Fig. 13


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puede ser calculada por la expre-sin:

F = Q x E

donde: F es la fuerza en Newtons,Q es el valor de la carga que es

colocada en el punto P en Cou-lombs yd es la distanc ia en metros hasta la

carga que produce el campo.

LA CORRIENTE ELECTRICA

Si tuviramos dos cuerpos carga-dos con cargas de signos opuestos,el campo elctrico que existe en tor-no de ellos es tal que procurar mo-

ver las cargas de uno hacia el otroen el sentido de establecer su neu-tralidad.

Los electrones tendern a salir delcuerpo cargado negativamente y

dirigirse al cuerpo cargado positiva-mente (figura 16).

Si hubiera un medio conductor en-tre los dos cuerpos que permita elmovimiento de estas cargas, loselectrones podrn desplazarse concierto orden, pasando de un cuerpohacia el otro. Los electrones saltarnde tomo en tomo, as formarnun flujo de cargas.

Decimos que el movimiento orde-nado de cargas elctricas que ocu-rre en este caso se denomina "co-rriente el ctrica" (figura 17).

En el caso especfico que toma-mos de ejemplo, en que el conduc-tor es el metal, el movimiento real esde cargas negativas (electrones),pero puede ser de otro tipo de part-culas, como por ejemplo, los iones,en los casos de los gases y solucio-nes.

Est claro que slo los protones nopueden moverse en realida, por es-tar presos en los ncleos de los to-mos.

Por otro lado, los electrones que semueven de un cuerpo hacia otro,no lo hacen todos instantnemente.

Existe un lmite para la cantidad yla velocidad con que ocurre el pa-saje. La cantidad y la velocidad sonestablecidas por la intensidad del

campo y, naturalmente, por la ca-pac idad que el conductor tenga depermitir que las cargas se muevan. Siconsideramos un intervalo de tiem-po en que no hay alteracin per-ceptible en la carga total de las es-feras, vemos que el flujo de cargasen el conductor se mantiene cons-tante.

Podemos entonces hablar de unaintensidad para este flujo, que va acorresponder a la intensidad de la

corriente elctrica (figura 18).La intensidad de una corriente co-

rresponde entonces a la cantidadtotal de carga que pasa en cadasegundo por un conductor.

Corriente electr nica

y corriente convencional

Observe un hecho interesante: co-mo las nicas cargas que se puedenmover, en realidad, son los electro-nes, las corrientes elctricas fluyendesde los cuerpos negativos hacialos cuerpos positivos (figura 20). Estacorriente se denomina corrienteelectrnica , pero no siempre es con-

siderada en el estudio de la e lectric i-dad. De hecho, sabemos que los n-meros negativos son menores quelos positivos, lo que vuelve muy ex-trao decir que el agua fluye de unlugar de menos presin (negativo)hacia uno de mayor presin (positi-vo), cuando en realidad ocurre todolo contrario. Si las cargas que semueven fueran las positivas, las co-sas podran ser explicadas del mismomodo y no tendramos este proble-

ma.Pero, si no podemos ver los elec-

trones o cargas de ninguna especie,qu nos impide "imaginar" el fen-

meno como si ocurriera en sentido

"contrario"?

De hecho, cuando una carga ne-gativa sale de un cuerpo (electrn)y va a neutralizar otra positiva en uncuerpo cargado de este modo, elefecto final es cero, lo mismo que si

considerramos una carga positivaque sale del que est cargado deeste modo y va hacia el otro (figura21).

En verdad, el efec to de considerarque los electrones saltan hac ia la es-fera de la derecha, como muestra lafigura 22, corresponde exactamente


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Fig. 18

Fig. 15

Fig. 16

Fig. 17

Fig. 19

Fig. 20

Fig. 21


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a la formacin de "vacos" o "aguje-ros" que se desplazan hacia la iz-quierda, que a su vez correspondenjustamente al movimiento "contrario"de c argas positivas. Todo esto signi-fica que podemos perfectamenterepresentar corrientes elctricas quesalen de cuerpos positivos (polos po-

sitivos) y van hacia cuerpos negati-vos, sin que esto est equivocado.En verdad, es comn hacer este tipode represenacin. En este caso, de-cimos que estamos representandola corriente convencional y no la co-rriente real o electrnica .

Velocidad de la corriente

Usted acciona el interruptor de laluz y zas!, la luz se enciende instan-tneamente. Por ms largo que seael cable, no conseguir notar retrasoalguno entre los dos momentos: elaccionamiento del interruptor y elencendido de la lmpara son simul-tneos.

En verdad, lo que ocurre es que elfenmeno de la accin de la e lectri-

cidad es instantneo, mientras quela velocidad de las cargas en s no loes.

Analicemos el fenmeno: Cuandousted acciona el interruptor el esta-blecimiento del campo elctrico(accin) en el conductor se propa-ga con una veloc idad muy grande,del orden de los 300.000 km por se-gundo... `o sea la velocidad de la luz!Esta accin hace que prcticamen-te todos los electrones que tienenmovilidad pasen a saltar de tomoen tomo en la direccin que co-

rresponde a la circulacin de la co-rriente (figura 23). Pero la velocidadmedia de los electrones en este mo-vimiento es muy pequea compara-da con la velocidad con que seestablece la corriente.

Captulo 2

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Fig. 22

Fig. 23

La Revolucin de los Medios Opticos

El surgimiento del disco compa cto

de audio digital, desencaden

una revolucin en los medios de

almacenamiento de informacin,

considerada sta en sentido amplio

(datos, texto, audio, imgenes, vi-

deo), pues permiti grabar enormes

cantidades de datos en un disco de

apenas doce centmetros de dime-

tro. El CD musical y todos los formatos

que se derivaron de dicha tecnolo-ga, tienen una base fsica comn: el

registro y lectura de informacin por

medios pticos. En este artculo, revi-

saremos los principios en que se apo-

ya esa tecnologa y haremos un re-

cuento de los principales formatos

que se han derivado d el CD musical.

MEDIOS DE SOPORTE DE INFORMACION

Los medios de registro de informa-cin, constituyeron una base funda-mental en el desarrollo de las civili-zaciones, pues permitieron aumen-tar la memoria colectiva, remontar

las barreras del tiempo y, por conse-cuencia, incrementar el bagaje in-telectual de los pueblos. La primeraforma material que se supone seemple en la antige-dad, fue latableta de arcilla, en la cual segrababan incisiones que represen-taban letras o nmeros (la escrituracuneiforme de los antiguos babilo-nios); luego vino el rollo o tira conti-

nua de papiro (el antecesor del pa-pel) usado por los antiguos egipcios;ms tarde el cdice o cuaderno depergamino, que c on los siglos evolu-cion hasta el concepto de hojasde papel agrupadas para formarun volumen (libro); y, finalmente, ennuestro siglo, el disco de acetato, lac inta magntica, el disco magnti-co y los discos pticos.

Esta amplia variedad de mediosde almacenamiento, ha implicado

una diversidad de rec ursos y disposi-tivos para conservar la informac in:incisiones (bajorrelieve) en las tabli-llas babilnicas; tintas y plumas deave para la escritura sobre papiros y

pergaminos; la imprenta para el es-tampado en papel; los camposmagnticos para la grabacin encinta y discos; surcos grabados enla superfic ie de d iscos de acetato yprotuberancias microscpicas so-bre la superficie de un disco de po-licarbonato, para ser ledos median-te un rayo lser.

El surgimiento de los medios pti-

cos, constituy una transformacinrotunda de los mtodos de a lmace-namiento de informacin, puespermiti grabar enormes cantida-des de datos en un disco de ape-nas doce centmetros de dimetro.El primer dispositivo ptico fue el vi-deodisco lser, aunque el medioque desencaden la revolucin delos sistemas pticos fue el discocompacto de audio digital, capazde almacenar hasta 74 minutos de

audio; de ah se derivaron mlti-plesformatos y variantes, siendo el msimportante el disco c ompacto paracomputadora o CD-ROM (Com-pact Disc-Read Only Memory), el


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cual permiti almacenar hasta 640megabytes de informacin.

La ventaja principal del CD-ROM,fue que permiti a las compaas fa-bricantes de software, desarrollarprogramas de c omputadora de unaclase llamada mul t imedia in te rac t i -v a , en la cual se combinan texto,imgenes, sonido, animacio-nes y vi-

deo, brindando adems al usuario laposibilidad de interactuar de formadinmica con esa informac in hete-rognea. Y es que el CD-ROM ofre-ci por primera vez un soporte ligeroy barato para la grabacin digitalde enormes cantidades de datos,justamente como las que requiere lamultimedia interactiva.

Todos los formatos pticos que sederivaron del CD musical, as comolos desarrollos conceptuales y tec-

nolgicos que propici el CD-ROM,mantienen una base fsica comn: elalmacenamiento y lectura de infor-macin por medios pticos.

En este artculo, revisaremos losprincipios de grabacin y lectura dedatos por procedimientos pticos yharemos un recuento de los princi-pales formatos que se han derivadodel CD musical.

El surgimiento de latecnolog a ptica

A finales de la dcada de los 70, lacompaa Philips haba desarrolladoun mtodo para grabar informac inen surcos microscpicos y recu-perarla mediante un rayo lser. Laaplicacin que los ingenieros de es-ta compaa le dieron a tan nove-doso sistema fue en el d isco lserd e v id e o , cuyo lanzamiento a l mer-cado se dio en 1980, con la inten-

cin de ofrecer una alternativa via-ble a los formatos de videocinta Be-ta y VHS, que por entonces inaugu-raban una era en el terreno del vi-deo domstico.

Sin embargo, tal vez por tratarseen ese tiempo de una tecnologamuy avanzada para las condicionesde la industria en el mundo, o por re-sultar muy costosa c on relacin a lasvideocintas, Philips no obtuvo el xi-to esperado con el videodisco enesos aos.

Mas este gran avance sent lasbases del disco c ompacto digital. Alrespecto, conviene precisar que enel videodisco lser la informacin nose graba digitalmente, sino de ma-nera analgica .

Por otra parte, hacia fines de los70, las tcnicas digitales haban al-canzado un grado de maduracinque los haca susceptibles de apli-carse en electrnica de consumo,

en buena medida estimuladas porlos avances en la producc in de c ir-cuitos de gran escala de integra-cin.

Este panorama, aunado a las ven-tajas de las tcnicas digitales sobrelas analgicas, llev a Philips a con-siderar el desarrollo de un disco lserpara grabacin de audio basadoen procedimientos numricos.

El inconveniente fundamental queenfrentaba Philips para desarrollar

un medio de almacenamiento conestas caractersticas, era el procesode conversin de la seal analgicaen un formato digital y su posteriorreconversin a la expre-sin anlo-ga. Por entonces ya existan desa-rrollos comerciales de circuitos con-vertidores de anlogo a digital (A/D)y de digital a anlogo (D/A), perocomo Philips haba dedicado mu-cho tiempo a la investigacin y de-

sarrollo de la tecnologa para el al-macenamiento y recuperacin dedatos en formato ptico, no dispo-na de un desarrollo propio para laconversin A/D/A de seales de au-dio.

Conscientes de que desarrollar unmtodo propio para resolver estcuestin tcnica podra tomarles va-rios aos, los directivos de Philips de-cidieron establecer alianzas estrat-gicas con otras compaas que ya

disponan de esa tecnologa. Con-cretamente, llegaron a un acuerdocon la firma japonesa Sony, para ellanzamiento comn del nuevo discocompacto de audio d igital.

Los ingenieros de Sony haban de-sarrollado a fines de los 70 un proce-dimiento muy efectivo para la gra-bacin de audio anlogo en formadigital a travs de una codificacinPCM (Pulse Code Modulation). Inclu-sive, algunos de sus mo-delos de vi-deograbadoras Beta, llegaron a in-

cluir circuitos que permitan la adi-cin de un mdulo especial para elmanejo del audio estreo Hi-Fi digi-tal. Finalmente, de la unin de tec-nologas de estas dos grandes em-presas mundiales, surgi en 1982 eldisco compacto de audio digital.Rpidamente, este novedoso siste-ma atrajo la atencin de otros fabri-cantes de equipos, pues el CD ofre-ci indudables ventajas sobre los tra-

dicionales medios de almacena-miento de audio: e l d is c o n e g ro d ea c e ta t o y la c i nta e n c a se t e .

Luz y protuberancias

En un disco de acetato la informa-cin se graba mediante pequeossurcos en forma de espiral; es en lasparedes de dicho surco donde segraba el audio analgico que pos-teriormente es recuperado por unaaguja de zafiro o de diamante (figu-

ra 1). La aguja, al recorrer el surco,vibra segn las ondulaciones graba-das en las paredes del mismo ytransmite la informacin de audioanalgico hacia una pastilla mag-ntica, donde se obtiene la sealelctrica respectiva, misma que esfiltrada y amplificada para su poste-rior salida por los altavoces.

Cul es el principio de almace-

namiento y lectura de informacinen los sistemas pticos?En este ca-so, no existe aguja ni contacto fsicoentre el medio recuperador y el me-dio de almacenamiento, como tam-poco existe un surco con pare-desgrabadas.

En los discos pticos, para alma-cenar los datos, se utiliza un trackopista de informacin constituida porminsculas elevaciones de longitudvariable, a las cuales se les llama pits

(en inglspitsignifica hueco, pero seemplea este trmino porque en eldisco matriz, que es como el nega ti-vo del CD, la informac in va c odifi-cada en microscpicos huecos o


3

Fig. 1


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depresiones). El pit es la clula ounidad bsica de informacin enlos discos pticos digitales. Las di-mensiones de estos pitsson sorpren-den-tes: tienen un ancho de slo0,5 micras (una micra = una milsi-ma de milmetro); su altura es detan slo 0,11 micras, y su longitudpuede variar desde 0,83 hasta 3,5micras (figura 2). A su vez, la sepa-racin entre tracks adyacentes esde tan slo 1,6 micras.

Estas dimensiones probablemen-te no tengan para usted un signifi-cado en primera instanc ia; sin em-bargo, para brindarle una pers-pectiva ms aprop iada, en la figu-ra 3 se muestra una comparacinde los tracksde un CD musical con

un surco de un disco de acetato ycon el grueso de un ca bello huma-no.

Tecnolog a digital

La tecnologa digital tiene nota-bles ventajas en comparacin conlos medios de almacenamiento deaudio y video analgicos, como eldisco de acetato y la c inta de videomagntica.

Con las tcnicas analgicas, cual-quier imperfeccin durante las eta-pas de registro, almacenamiento oreproduccin de la grabac in afec-ta la calidad de la seal de audioy/o video.

Por ejemplo, un disco sucio provo-ca ruido.

Estas imperfecciones no ocurrenen el almacenamiento digital, don-de gracias a la naturaleza b inaria delos datos almacenados, cualquier

fuente de ruido externo se eliminarpida y eficientemente, permitien-do la recuperacin de una sealque es virtualmente idntica a la ori-ginal.

De anal gico a digital

En la tecnologa deldisco ptico, excep-tuando la informacinde video de los discoslser, las seales analgi-cas son convertidas enseales digitales. Duran-

te este proceso, la sealanalgica de audio y/ovideo es dividida en va-rias partes y convertida

en una serie de valores llamadamuestreo . En cada muestreo se ex-

plora una forma de onda que repre-senta una seal de audio o de video ,y esta exploracin se lleva a ca bo enintervalos iguales. La fuerza y la pola-ridad de la seal analgica originalen estos intervalos, pueden expresar-se con nmeros decimales (1, 2, 3,etc.); as, tanto la magnitud como lapolaridad de dicha seal ( + - )quedan indicadas de punto a punto.Vea la figura 4.

La frecuencia y el nmero de bitscon que se mide la magnitud de laseal en una forma de onda, deter-minan la exactitud del registro de laforma de onda original; por consi-guiente, el nmero de bits debe ser

tal que estos pasos deben ser muypequeos; y por lo que se refiere a lafrecuencia, sta debe ser lo sufic ien-temente elevada para garantizar lacorrecta captura de todo el anchode banda de la seal original. Unconversor A/D transforma los valoresdecimales en una notacin binaria:bits. Los bits slo consisten en 1(unos) y 0 (ceros), y mediante lacombinacin de stos se pueden

expresar los nmeros de-cimales en forma de no-tacin binaria.

Estos son ejemplos de no-tacin binaria en tres bits:

Decimal B inar ia1 0012 010

La seal analgica seconvierte entonces en

una seal digital queahora consiste en unaserie de pulsos: pulsospara los 1 (unos) y au-senc ia de pulsos para los

0 (ceros). Estos pulsos en serie se gra-ban en la superficie del disco maes-tro en forma depits de tamao mi-croscpico; y esto se hace con unrayo lser muy fino.

En la mayora de las grabaciones,cada valor analgico muestreado(44,100 por segundo) es convertido

en una lnea de 16 bits en vez de lostres que se acaban de ejemplificar;de esta manera, se obtiene un totalde ms de 1 milln de bits por segun-do. Un nmero de 16 bits de 1 (unos)y 0 (ceros) puede expresar un mxi-mo de 65.536 diferentes valores; osea, que dos posibles valores paracada bit = 216 = 65.536 posibilidades.

OTROS SISTEMAS OPTICOS

Como ya menc ionamos principio,esta tecnologa tan poderosa no s-lo se aprovecha en los discos digita-les de audio, sino que tambin seaplica en otros formatos. A conti-nuacin se describen algunos de losformatos derivados del disco com-pacto de audio digital.

El disco l ser de video

Si bien el disco lser de video esanterior al disco compacto de au-dio, ya que fue presentado por Phi-lips en 1980, dos aos antes que elprimer CD de audio llegara al mer-cado, como tuvo una acogida muypobre por parte de la industria,prcticamente fue archivado entrelos mltiples formatos que compitie-ron por la supremaca en el mundodel video casero.

Captulo 2

3

Fig. 2

Fig. 3


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El CD-ROM

Ya mencionamos que los CD-ROMson fsicamente idnticos y de la mis-ma tecnologa que un disco com-pacto de audio digital. Justamentepor esas propiedades, es un medioque puede almacenar hasta 640megabytes de informacin, una

cantidad extraordinaria en un redu-cido espacio, comparada con undisco duro promedio.

Precisamente por esa capacidadde almacenamiento, los CD-ROMsse utilizan sobre todo en aplicacio-nes de multimedia interactiva, don-de los grficos y el audio consumengrandes cantidades de espacio;aunque cada vez se les emplea conmayor frecuencia en la distribucinde programas diversos, libreras deprogramas, etc.

El CD-I

El Disco Compacto Interactivo(CD-I) fue un desarrollo de Philipsque trat de competir con el CD-ROM, ya que su utilidad era prcti-camente la misma; esto es, en unCD-I tambin podan grabarse tex-tos, imgenes, animaciones, soni-dos, etc. Su ventaja inicial era que

para aprovechar un CD-ROM se ne-cesitaba una computadora perso-nal poderosa, mientras que para uti-lizar los CD-I tan slo se requera unaparato lector que se conectaba a ltelevisor.

Disco compacto para fotograf a

(Photo-CD)

Este es un desarrollo que hizo Ko-dak a finales de los 80, como una

opcin para almacenar un gran n-mero de fotografas en un CD idnti-co a l de audio en dimensiones y tec-nologa, pero cuyo formato internoestaba especialmente dedicado almanejo de imgenes.

Durante algn tiempo se vendie-ron lectores especiales de Photo-CD

para conectarlos al televi-sor, utilizando el disco co-mo lbum de fotos ; sinembargo, en la actualidadprcticamente toda estatecnologa se ha desplaza-do al mundo de las com-putadoras personales.

Los medios magneto- pticos

Una situacin especial la tenemosen un desarrollo relativamente re-ciente, el cual permite la utilizacinde tecnologa ptica combinadacon fenmenos magnticos: los me-dios de almacenamiento magneto-pticos para grabar y leer informa-cin digital.

Empleando un rayo lser que ca-lienta la superficie de un materialmetlico al tiempo que se le aplicaun campo magntico, se puede al-macenar informacin digital, con laventaja de que la densidad de al-macenaje es extraordinariamenteelevada; por ejemplo, en un discode 3,5 pulgadas, se pueden grabardesde 100 hasta varios cientos demegabytes.

Muchas compaas estn compi-tiendo para conseguir que su forma-

to de discos magneto-pticos sea elreemplazo de los tradicionales dis-quetes de 1,44MB; el ms usual, aun-que ya en vas de la obsolescenciatcnica. Ejemplos de discos magne-to-pticos son el MiniDisc de Sony,las unidades IOmega, etc.

El DVD

El prximo paso en la evolucin delos medios de almac enamiento pti-

cos es, sin duda alguna, el DVD, si-glas de Disco Verstil Digital. Este dis-co se fabrica con la misma tecnolo-ga de un CD de audio normal, perollevado un paso adelante: grac ias ala utilizacin de nuevas tecnologasde fabricacin de diodos lser y alempleo de frecuencias de opera-

cin ms elevadas, es posible redu-

cir aun ms el tamao de los pitsydel espacio entre pistas de informa-cin; esto permite una mayor densi-dad de informacin y, por lo tanto,un incremento significativo en lacantidad de datos que se puedengrabar en un solo disco de 12 cm, dehecho, las dimensiones fsicas exter-nas de ambos formatos son las mis-mas.

Un DVD puede contener hasta 4,7gigabytes, y grac ias al desarrollo denovedosos mtodos de escritura porcapas, esta capacidad puede au-mentar hasta casi 18 gigabytes deinformacin en un solo disco de 12cm.

Esa enorme capacidad de alma-cenamiento podra parecer exage-rada para el usuario de computado-ras; sin embargo, resulta ideal parala distribucin de pelculas digitaliza-das, por lo que se calcula que en

pocos aos el DVD se convertir enel medio de venta de pelculas mspopular, por encima de las cintasVHS, ofreciendo adems la ventajade una calidad de imagen y sonidosuperiores a las de las c intas analgi-cas.

Sin duda, los medios pticosconstituyen una alternativa impor-tante en el futuro inmediato, parael registro de cantidades extraordi-narias de informacin. No obstan-te, los medios magnticos tamb inse encuentran en gran efervescen-cia; incluso, la vertiente donde secombinan las tecnologas ptica ymagntica resulta cada vez msatractiva para los usuarios de c om-putadoras. *****************


Fig. 4

el mundo de la electr¥nica 2 -

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