electricidad básica

Electricidad Básica para Técnicos de Computadoras

Prof. Henry Martínez MirandaSeptiembre 2009

Origen de la electricidad

“Los fenómenos eléctricos empezaron a conocerse en épocas muy remotas (anteriores al nacimiento de Cristo), aunque no fue hasta a finales del siglo XIX que se descubre el electrón y se define la teoría que conocemos hoy.”


• La electricidad tiene su origen en una pequeña partícula llamada electrón que forma parte del átomo.

• El átomo es la porción más pequeña de la materia.

• Se compone de un núcleo compuesto de otras partículas como los protones (con carga eléctrica positiva) y los neutrones (sin carga).


• Hay fenómenos que consiguen arrancar electrones de las órbitas externas de los átomos, quedando entonces deficitario de cargas negativas.

• Ejemplo: cuando frotamos dos cuerpos distintos, uno queda con carga eléctrica positiva (pierde electrones) y el otro con carga eléctrica negativa (gana electrones).


• La consecuencia del frotamiento (como en el ejemplo anterior) es que dos cuerpos se arrebatan electrones uno al otro.

• Este tipo de electricidad se llama electricidad estática, porque queda en reposo y retenida en el cuerpo.

• Pregunta: ¿Por qué hay lugares en las gasolineras para frotar las manos?

Un experimento sencillo

• Corta pequeños trozos de papel delgado. Toma un peine de plástico y frótalo sobre la piel o los cabellos. Luego, acerca el peine a los trozos de papel. Al frotar el peine, se carga de electricidad y atrae los papeles. Si lo hacemos con el peine y trocitos de papel metalizado, los papeles no se pegan al peine.


• Esto nos permite comprobar que:

– Las cargas eléctricas de igual signo se repelen.

– Las cargas eléctricas de distinto signo se atraen.

Origen de la electricidad• Al producirse el abandono

de un electrón de su órbita queda en su lugar un hueco el cual atraerá un electrón de un átomo contiguo.

• De este modo se desencadena una cascada de electrones arrancados de átomos contiguos para ir rellenado huecos sucesivos, y así se produce una circulación de electrones.


• La fuerza que obliga a los electrones a circular por un conductor depende de la diferencia de electrones existentes en los extremos de ese conductor.

• La tendencia natural es que se produzca una circulación de electrones hacia el extremo donde hay huecos.


• La diferencia existente en el número de electrones entre un extremo y otro, y que determina la fuerza con la que circulan recibe el nombre de “diferencia de tensión” o “diferencia de potencial”.

• A mayor tensión, mayor el número de electrones dispuestos a desplazarse.

Fenómenos que generan electricidad

• Térmico - unión de dos metales que al calentarlos generan corriente.

• Piezoeléctrico - la deformación física experimentada por un cristal de cuarzo genera corriente en el mismo.

• Fotoeléctrico – al incidir la luz en determinados compuestos de silicio, se desprenden electrones y se genera electricidad.


• Magnético – por inducción magnética sobre un conductor se genera corriente.

• Químico – la reacción química de dos compuestos puede originar el desprendimiento de electrones y la circulación de corriente. Tal es el caso de las baterías.

Materiales conductores de electricidad

• Materiales o elementos que permiten que la electricidad circule con facilidad:– Agua (más aún la salada)– Metales (cobre, aluminio, hierro, entre otros)– Aire húmedo– El cuerpo humano

Materiales no conductores de electricidad

• Materiales o elementos que no permiten que la electricidad circule normalmente. También son llamados aislantes.– Plástico– Vidrio– Loza– Madera– Caucho– Porcelana

Materiales semiconductores

• Se clasifican entre los dos materiales anteriores.

• Poseen elementos cuya conductibilidad eléctrica depende de las condiciones del circuito y la composición química que interviene en su formación.

El circuito eléctrico• El circuito eléctrico (o sistema eléctrico) es

parecido a un sistema hidráulico ya que puede considerarse el camino que recorre la corriente (el agua) desde un generador de tensión hacia un dispositivo consumidor llamado carga.

Similitud con sistema hidráulico

• En el circuito hidráulico, la diferencia de niveles creada por la fuente proporciona una presión (diferencia de tensión en el circuito eléctrico o diferencia de potencial).

• Lo que provoca un caudal de líquido (corriente o intensidad).

• La longitud y el ancho del canal ofrecen un freno al paso del caudal (resistencia eléctrica al paso de electrones).

Similitud con sistema hidráulico• La corriente al igual que el agua circula a través

de canales o tuberías.

Unidades eléctricas

• Con lo expuesto hasta ahora pueden definirse las principales unidades eléctricas: tensión, intensidad, resistencia y potencia eléctrica.


• Tensión eléctrica (U)

Se denomina tensión eléctrica (o también voltaje) a la fuerza potencial (atracción) que hay entre dos puntos cuando existe entre ellos diferencia en el número de electrones (diferencia de potencial). En los polos de una batería hay una tensión eléctrica y la unidad que mide la tensión es el voltio (V).


• Corriente eléctrica (I)

Al la cantidad de electrones o intensidad con la que circulan por un conductor, cuando hay una tensión aplicada en sus extremos, se le denomina corriente eléctrica o intensidad. La unidad que mide la intensidad es el amperio (A).


• Resistencia eléctrica (R)Los electrones que circulan por un conductor encuentran cierta dificultad a circular libremente ya que el propio conductor opone una pequeña resistencia; resistencia que depende de la longitud, la sección y el material con que está construido el conductor. La unidad que mide la resistencia es el ohmio (R o Ω).


• Potencia eléctrica - Watts (W)

Es el trabajo hecho por una corriente eléctrica, y su unidad de medida es el watt. Este trabajo se traduce también en el consumo de un aparato eléctrico. Se calcula multiplicando los voltios por los amperios (W = V * A).

Corriente alterna (AC)

• La corriente alterna oscila o cambia de direcciones, osea va y regresa, en vez de viajar en una sola dirección.

• Cambia de polaridad cíclicamente siendo alternativamente positiva y negativa respectivamente.

• Es la forma más económica de transimitir electricidad a nuestros hogares o centros de trabajo.


• Corriente alterna pulsante de un ciclo por segundo o hertz (Hz)


• En Europa la corriente alterna que llega a los hogares es de 220 volt y tiene una frecuencia de 50 Hz, mientras que en la mayoría de los países de América la tensión de la corriente es de 110 ó 120 volt, con una frecuencia de 60 Hz.

Corriente directa (DC)• La corriente directa o contínua (o de bajo voltaje)

es producida por generadores que siempre suministran la corriente en la misma dirección, (la computadora requiere este tipo de corriente).

Corriente directa (DC)• Una pila o batería constituye una fuente de

suministro de corriente directa, porque su polaridad se mantiene siempre fija.

Computer Power Supply• El Power Supply acepta un voltaje relativamente

alto (AC) y lo convierte en uno más bajo (DC).

Capacitors

Transformers

Computer Power Supply

• El Power Supply de la computadora cambia y acondiciona la corriente eléctrica en dos maneras; funciona como transformador y rectificador.

• Rectificador – mecanismo que convierte la corriente alterna (AC) a corriente directa (DC).

• Transformador – mecanismo que cambia la relación (ratio) de la corriente con el voltaje.

Otros componentes electrónicos comúnes en una PC

• Transistores

• Diodos

• Capacitores

• Resistors

Componentes electrónicos comúnes en una PC

• Transistor - Es el componente fundamental de la moderna electrónica, tanto digital como analógica.

• Es un dispositivo semiconductor con tres terminales utilizado como amplificador e interruptor en el que una pequeña corriente o tensión aplicada a uno de los terminales controla o modula la corriente entre los otros dos terminales.


• Diodo- Un diodo es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección.

• Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una corriente alterna en una contínua.


• Capacitores (Caps) – trabajan almacenando temporeramente energía en un campo electroestático.

• Un motherboard de una PC posee docenas de capacitores.


• Resistores – se utilizan para limitar la corriente o disminuir el voltaje en muchos lugares en una PC.

Partes de un circuito eléctrico

• Alambre conductor• Fusible de

seguridad• Interruptor• La carga• Alambre de retorno

El alambre conductor

• Es el conductor utilizado para suministrar la energía en un circuito. Si es un circuito AC, se le denomina caliente. Y si es un circuito DC, se le denomina conductor positivo. Este conductor no debe nunca conectarse al otro terminal de la fuente, ya que puede causar un corto circuito.

Fusible

• Es utilizado para proteger un circuito de daños por exceso de corriente. Cualquier problema hará que la corriente aumente, haciendo que el elemento del fusible se queme, y por consiguiente interrumpiendo el flujo de corriente en el circuito.

El interruptor

• Este dispositivo es utilizado para conectar o desconectar la fuente de energía en un circuito

La carga

• La carga del circuito puede ser una bombilla, un toma corriente, una computadora. Es el dispositivo que se quiere alimentar con corriente, ya sea para crear luz, movimiento, sonido, etc.

La carga

• En la bombilla eléctrica, la corriente se hace pasar por un filamento muy fino, espiralado, que crea una resistencia elevada. Al poco tiempo, el filamento se calienta en presencia del gas interior, dando lugar al resplandor que nos ilumina.

Alambre de retorno

• Es el conductor que cierra el circuito de la carga con la fuente de voltaje. Si es un circuito de voltaje AC se le llama neutral y es un conductor aterrizado en el cual no hay voltaje (o sea 0V). Si es un circuito de voltaje DC simplemente es un alambre de tierra ya que cierra el circuito de la carga conectándose a un terminal de la fuente.

Conductor a tierra (ground)

• Es sin duda el conductor más importante que debe existir en una instalación eléctrica. Su función principal es la seguridad. Si existe algún problema con el alambre conductor (o caliente) y la corriente circula en un aparato hacia la carcaza del mismo, dicha corriente será dirigida hacia a tierra por este conductor, y evitando que el usuario sufra un shock eléctrico.

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