Electricidad y electrnicaTecnologaE.S.O.(Segundo ciclo)

El circuito elctrico

El circuito elctricoComponentes:

Generadores y/o acumuladores. Conductores. Receptores. Elementos de control. Elementos de proteccin.

Un circuito elctrico es un conjunto de elementos que, unidos convenientemente entre s, permiten la circulacin de electrones (electricidad).

El circuito elctricoComponentes:

Generadores y/o acumuladores. Conductores. Receptores. Elementos de control. Elementos de proteccin.

El circuito elctricoGENERADORES Y ACUMULADORES

Un generador es aquel elemento a partir del cual se genera corriente elctrica (alternador, dinamo, etc.).Un acumulador es aquel elemento donde almacenamos electricidad (pila, batera, etc.).

El circuito elctricoCONDUCTORES Y AISLANTES

Denominamos conductores a aquellos materiales que dejan pasar la corriente elctrica con facilidad o que ofrecen poca resistencia a su paso (cobre, plata, aluminio, etc.)

Denominamos aislantes a aquellos materiales que no dejan pasar o que permiten el paso de poca corriente elctrica (mica, porcelanas, vidrio,etc).

El circuito elctricoRECEPTORES

Son aquellos elementos que reciben la corriente elctrica y la transforman en algo til, bien sea en luz (bombillas), calor (resistencias), movimiento (motores), sonido (timbre), etc.

El circuito elctricoELEMENTOS DE MANIOBRA

Son aquellos elementos que se intercalan en el circuito para abrir o cerrar el paso de la corriente segn sea preciso.

Los elementos de maniobra ms conocidos son:

- Interruptores - Pulsadores - Conmutadores - Conmutadores de cruce

El circuito elctricoELEMENTOS DE PROTECCION

Son aquellos elementos que se intercalan en el circuito para proteger toda la instalacin de posibles sobrecargas por establecer contacto directo entre los conductores (cortocircuito) y tambin para proteger a las personas de posibles accidentes.Los elementos de proteccin ms conocidos son:

Fusibles.Automticos (magnticos y magnetotrmicos)Diferenciales.

El circuito elctricoResistencia. Voltaje. Intensidad.MAGNITUDES FUNDAMENTALES

Las magnitudes fundamentales de los circuitos elctricos son:

La resistenciaLa resistencia elctrica es la mayor o menor facilidad que ofrece un elemento para transportar la corriente elctrica.La resistencia elctrica representa la oposicin que presenta un conductor para que a su travs circule una corriente elctrica. Dicho de otra manera, la resistencia elctrica es la oposicin que presenta un material a que los electrones pasen a su travs.

La resistencia elctrica se representa con la letra R y se mide en ohmios ().

La resistenciaLa resistencia elctrica es una propiedad que depende del material. Segn el valor de la resistividad, y por tanto su comportamiento con respecto a la electricidad, los materiales se pueden clasificar en:

Materiales conductores.Materiales semiconductores.Materiales aislantes.

La resistenciaMateriales conductores

Tienen una resistividad de hasta 210-6 m. En este grupo estn los metales. Estos materiales se utilizan (los de menor resistividad) para hacer hilos y cables conductores, as como elementos elctricos (transformadores, motores, generadores, etc). Se utiliza mucho el cobre y el aluminio. Tambin son buenos conductores del calor.

La resistenciaMateriales semiconductores

Tienen una resistividad entre 1 y 10000 m. En este grupo se encuentran principalmente el germanio y el silicio. Estos materiales son de gran importancia, sobre todo el silicio, ya que es la base para la fabricacin de los componentes electrnicos.

La resistenciaMateriales aislantes

Tambin denominados dielctricos. Tienen una resistividad mayor que 1015 m. Estos materiales no permiten el paso de la electricidad. Se utilizan pues como recubrimiento de cables y en estructuras de dispositivos elctricos. Los ms utilizados son los plsticos.

Asociacin de resistencias Resistencias en serie:R = R1 + R2 + ... + RN Resistencias en paralelo:

1 1 1 1----- = ----- + ----- + + ----- R R1 R2 RN

Asociacin mixta

VoltajeLa tensin, voltaje o diferencia de potencial indica la diferencia de potencial elctrico entre dos puntos de un circuito.

El voltaje o diferencia de potencial (d.d.p.) se representa con la letra V y su unidad es el voltio (V).

Nota: Una carga es capaz de desplazarse libremente entre dos puntos de un campo elctrico siempre que entre esos puntos exista una diferencia de potencial. Por tanto, para que se origine una corriente elctrica en un conductor, es condicin necesaria que entre sus extremos exista una diferencia de potencial.

La intensidad (I)La intensidad (I) de corriente elctrica representa la cantidad de carga elctrica que atraviesa la seccin de un conductor en la unidad de tiempo.

I = Q / t

La intensidad se representa por la letra I y su unidad es el amperio, que se representa con la letra A y que equivale a 1 culombio / 1 segundo.1A = 1C / 1s

La ley de OhmLa Ley de Ohm se puede enunciar de la siguiente manera:

La intensidad de corriente elctrica que atraviesa un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial o voltaje entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia del conductor.

I = V / R

La ley de OhmMatemticamente, la ley de Ohm se puede expresar mediante la ecuacin:

I = V / Rdonde :I = Intensidad en amperios (A)V = Voltaje o d.d.p. en voltios (V)R = Resistencia en ohmios ()

La anterior ecuacin tambin se puede expresar de las siguientes maneras:V = R IR = V / I

Nota: La Ley de Ohm nos permite relacionar las tres magnitudes fundamentales de un circuito elctrico (intensidad, voltaje y resistencia) de manera que conociendo dos de ellas, podemos calcular la tercera.

Tipos de resistenciasTipos de resistenciasResistencias fijasResistencias variables (Potencimetros)Resistencias dependientes

Resistencias dependientes de la luz (LDR)Resistencias dependientes de la temperatura (PTC y NTC)Resistencias dependientes del voltaje (VDR)

Tipos de resistenciasResistencias fijasTienen un valor fijo, constante, que el fabricante pone sobre la propia resistencia (con nmeros o con un cdigo de colores). Son las ms habituales, y se pueden ver en cualquier circuito electrnico.

Tipos de resistenciasResistencias variables (Potencimetros)Un potencimetro es una resistencia cuyo valor se puede modificar moviendo un contacto giratorio o deslizante, sobre un elemento resistivo. Tienen un valor que el usuario puede variar a voluntad entre unos lmites. Se utilizan para ajustar algn parmetro en un circuito electrnico; por ejemplo subir o bajar el volumen, etc.

Tipos de resistenciasResistencias dependientes: Varan su valor automticamente en funcin de alguna magnitud fsica. Tendremos:

Resistencias dependientes de la luz (LDR)Resistencias dependientes de la temperatura (PTC y NTC)Resistencias dependientes del voltaje (VDR)

Tipos de resistenciasResistencias dependientes de la luz (LDR)Su resistencia vara en funcin de la luz que reciben, de forma que cuando aumenta la cantidad de luz que incide sobre ella, su resistencia disminuye; es decir, cuanta ms luz menos resistencia. Tienen un encapsulado transparente para que la luz llegue a su interior. Se utilizan en detectores por interrupcin de luz, fotmetros, interruptores crepusculares, etc.

Tipos de resistenciasResistencias dependientes de la temperatura (PTC y NTC)Su resistencia vara con la temperatura. En las de coeficiente de temperatura negativo o NTC, al aumentar la temperatura disminuye la resistencia, mientras que en las de coeficiente de temperatura positivo o PTC, al aumentar la temperatura tambin aumenta la resistencia. Se utilizan en termmetros, detectores de nivel de lquidos, alarmas contra incendios, etc.

Tipos de resistenciasResistencias dependientes de la temperatura con coeficiente de temperatura positivo (PTC)Su resistencia vara con la temperatura de tal manera que, al aumentar la temperatura tambin aumenta la resistencia. Se utilizan en termmetros, detectores de nivel de lquidos, alarmas contra incendios, etc.

Tipos de resistenciasResistencias dependientes de la temperatura con coeficiente de temperatura negativo (NTC)Su resistencia vara con la temperatura de tal manera que, al aumentar la temperatura disminuye la resistencia. Se utilizan en termmetros, detectores de nivel de lquidos, alarmas contra incendios, etc.

Tipos de resistenciasResistencias dependientes del voltaje (VDR)Al aumentar el voltaje entre sus extremos disminuye su resistencia. Se utilizan en circuitos de proteccin contra sobretensiones.

Tipos de resistenciasResistencias (Smbolos)

Control de circuitosInterruptores y relsCon el fin de regular la circulacin de la corriente, se intercalan en los circuitos una serie de elementos que abren o cierran el paso de sta para controlar el funcionamiento de los receptores. Estos elementos son los interruptores.

Control de circuitos Interruptores:

Interruptor UPUD (n.a. y n.c.) Pulsador Interruptor UPDD Interruptor DPDD Llave de cruce

Rels

Control de circuitosInterruptores

Control de circuitosInterruptores (Smbolos)

Control de circuitosInterruptor UPDD

Control de circuitosInterruptor UPDD

Control de circuitosInterruptor DPDD

Control de circuitosRelsEl rel es un interruptor que se acciona por medio de un electroimn.

Control de circuitosRelsEl rel es un interruptor que se acciona por medio de un electroimn.

Control de circuitosRelsEl rel es un interruptor que se acciona por medio de un electroimn.

Control de circuitosRelsRel asociado a un interruptor DPDDRel asociado a un interruptor UPDDRel asociado a un interruptor UPUD

Control de circuitosRelsEsquema elctrico de un rel asociado a un interruptor UPUDEsquema elctrico de un rel asociado a un interruptor UPDD

Control de circuitosRelsEsquema elctrico de un rel asociado a un interruptor UPUD

Control de circuitosRelsEsquema elctrico de un rel asociado a un interruptor UPDD

Control de circuitosRelsEsquema elctrico de un rel asociado a un interruptor DPDD

Control de circuitosRel asociado a un interruptor UPUDMisma instalacin con una nica pila

Control de circuitosRels

Control de circuitosRel de enganche o enclavado

Control de circuitosCircuito temporizador

El condensadorCondensadorLos condensadores son elementos capaces de almacenar y descargar energa elctrica. Estn formados por dos lminas de material conductor separadas por un aislante, de tal forma que las cargas elctricas quedan almacenadas en las lminas, llamadas armaduras.

El condensadorCondensadorEl producto de la capacidad de un condensador, expresada en faradios, por el valor de la resistencia, expresada en ohmios, a travs de la cual se carga o descarga un condensador se llama constante de tiempo: = C R

El condensadorCondensadorEl tiempo real que tarda en cargarse o descargarse un condensador es aproximadamente cinco veces la constante de tiempo:t = 5 = 5 C R

Condensadores Capacidad:La capacidad de un condensador se define como la relacin entre la carga comn, tomada como positiva y la diferencia de potencial entre los conductores.

C = Q / V

Unidades: Faradio F = C / V

Asociacin de condensadores

Condensadores en paralelo:C = C1 + C2 + ... + CN

Condensadores en serie:

1 1 1 1----- = ----- + ----- + + ----- C C1 C2 CN

Asociacin mixta

El diodoDiodoEl diodo es un dispositivo electrnico que permite el paso de la corriente elctrica slo en un sentido.A la hora de montar un diodo hay que tener en cuenta que terminal debe conectarse al polo positivo y cul al negativo. La banda que llevan marcada los diodos es la que identifica el terminal que debe conectarse al polo negativo o ctodo (igual que la lnea vertical del smbolo).

El diodoDiodo rectificadorSlo permite el paso de electrones en un sentido. Soporta corrientes elevadas y se usa para transformar c.a. en c.c., cuando se combina para tener un puente rectificador.

El diodoDiodo zenerHay diodos que funcionan cuando se sobrepasa una determinada tensin, llamada tensin Zener y a este fenmeno se llama efecto Zener. Se instala en un circuito de forma inversa a los diodos comunes para que se produzca el efecto Zener, en caso contrario deja pasar la corriente en un solo sentido como los dems diodos.

El diodoDiodo LEDConsta de un elemento transparente y dos patillas de conexin, siendo la larga la positiva (ctodo) y la corta la negativa (nodo). Se deben colocar en posicin directa para que convierta en luz toda la corriente elctrica que circula por l, sin prdidas en forma de calor; en caso contrario no emite luz.

El transitorTransistorEl transistor es un componente elctrico constituido por material semiconductor que se utiliza para amplificar seales elctricas dbiles.

Existen varios tipos y tienen mltiples aplicaciones. Nosotros estudiaremos el transistor bipolar y su uso como interruptor (funcionamiento del transistor en saturacin).

El transitor bipolarTransistores bipolares (Tipos)Existen dos tipos de transistores bipolares, el NPN y el PNP, y ambos tienen tres patillas que se corresponden con las tres partes de su interior: emisor, colector y base.

El transitor

El transistorFuncionamiento como interruptorEl funcionamiento del transistor est basado en la propiedad de poder gobernar la intensidad que circula entre el emisor y el colector mediante el paso de una pequea corriente de base.

El transistorFuncionamiento como interruptorSituacin a: Cuando el interruptor I est abierto no hay paso de corriente por el circuito.Situacin b: Al cerrar el interruptor I, se genera una pequea corriente IB que circula por la base del transistor y lo polariza. La resistencia R evita que esta corriente sea demasiado elevada.Situacin c: En este momento, se genera paso de corriente entre el emisor y el colector. Esta corriente IC es mucho mayor que la corriente IB que circula por la base.

El transistorFuncionamiento como interruptorSituacin a:Cuando el interruptor I est abierto no hay paso de corriente por el circuito.

El transistorFuncionamiento como interruptorSituacin b: Al cerrar el interruptor I, se genera una pequea corriente IB que circula por la base del transistor y lo polariza. La resistencia R evita que esta corriente sea demasiado elevada.

El transistorFuncionamiento como interruptorSituacin c:En este momento, se genera paso de corriente entre el emisor y el colector. Esta corriente IC es mucho mayor que la corriente IB que circula por la base.

El transistorFuncionamiento como interruptorNota: Cuando por la base no circula corriente, no hay paso de corriente del colector al emisor (transistor en corte). Si la corriente que llega por la base es excesiva, el paso del colector al emisor queda totalmente libre (transistor en saturacin). Cuando la corriente que entra por la base est entre los dos valores anteriores, la corriente que circula entre el colector y el emisor es proporcional a la corriente que circula por la base (transistor en su zona activa).

El transitor

El transitor

El transitor

Los circuitos integradosCircuito integradoUn circuito integrado (CI) es un circuito completo en s mismo. Tambin se les conoce como chips. Los circuitos integrados son circuitos electrnicos complejos formados por componentes muy pequeos, encapsulados o envasados en una sola pieza. Esta pieza es una funda de plstico (carcasa) de la que salen unas patillas que sirven para conectar el circuito integrado al resto del sistema electrnico.

Los circuitos integradosAplicacionesSon muchos los circuitos integrados que existen en el mercado: amplificadores operacionales, temporizadores, etc.La utilizacin de circuitos integrados va desde los circuitos electrnicos con amplificadores, filtros y conmutadores hasta las memorias de ordenadores y microprocesadores.

FIN