I.E.S. PEDRO ESPINOSA ANTEQUERA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGA

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TEMA: ELECTRNICA ANALGICA. INTRODUCCIN: La electrnica es una de las herramientas ms importantes de nuestro entorno. Se encuentra en muchos aparatos y sistemas como por ejemplo: radio, televisin, ordenador, vdeo, telfono, etc.

SISTEMA ELECTRNICO

Un sistema electrnico est formado por varios componentes electrnicos, de tal forma que si se le aplica una seal de excitacin a la entrada, el sistema proporciona una respuesta a la salida. Se puede representar mediante un diagrama de bloques: ENTRADA SALIDA 1. COMPONENTES ELECTRNICOS La mayora de los circuitos electrnicos estn formados por un gran nmero de componentes. Se pueden distinguir dos grandes grupos de componentes electrnicos: los componentes pasivos (resistencias, condensadores y bobinas), y los componentes semiconductores (diodos, transistores, circuitos integrados, etc.). 1.1. Resistencias. Es un operador o componente electrnico que se opone al paso de la corriente elctrica. Su valor depende de su longitud (l) , de su seccin (S) y de un parmetro que depende del material con el que se fabrica, llamado resistividad del material (). La frmula para calcular su valor es:

SlR = Su smbolo:

Su unidad de medida es el ohmio (), pero como es una unidad muy pequea, se utilizan algunos mltiplos, como el kiloohmio (k = 1.000) y el megaohmio (M = 1.000.000). Es muy importante saber la Ley de Ohm, que dice as: Su expresin es: Sus unidades son: I = intensidad de corriente en Amperios (A),

miliamperios (mA). V = tensin voltaje, en Voltios (V), milivoltios (mV). Para qu sirven las resistencias? Se suelen utilizar para ajustar la tensin que debe soportar un componente o para limitar la intensidad de corriente que circula por l.

SISTEMA ELECTRNICO

La intensidad de corriente elctrica que circula por un conductor es directamente proporcional a la tensin aplicada entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia que ste ofrece al paso de la corriente elctrica.

RVI =

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1.) Para ajustar la tensin que acta sobre un componente hay que instalar una resistencia en serie con l.

2.) Para limitar la intensidad de corriente que circula por un componente, hay que instalar la resistencia en paralelo con l.

EJERCICIOS PRCTICOS: 1.- a.) Calcula el valor hmico de la resistencia de un conductor de cobre de 500m de longitud y 1 mm2 de seccin (resistividad del cobre: = 1,72 10-8 m). b.) Calcula el valor hmico de la resistencia de otro conductor de cobre de 1 km de longitud y 2 mm2 de seccin (resistividad del cobre: = 1,72 10-8 m). c.) Cul de los dos conductores anteriores tiene mayor resistencia? Por qu? 2.- Calcula un posible valor para la resistencia R, de tal forma que en las lmparas, la Vmx = 10V. Qu ocurrira si la resistencia R tiene un valor de 100?. Justifica tu respuesta.

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3.- Calcula un posible valor para la resistencia R, de tal forma que se limite la intensidad de la lmpara 2 a Imx = 0,05 A. Qu ocurrira si la resistencia R tiene un valor de 600 ?. Justifica la respuesta. 1.2. Condensadores. Un condensador es un operador o componente elctrico formado por dos placas metlicas, denominadas armaduras, que se encuentran separadas por un material aislante, denominado dielctrico.

Condensadores cermicos. Condensadores electrolticos. La misin de un condensador es almacenar carga elctrica para suministrarla en un momento determinado. La capacidad C de un condensador depende:

de la superficie de las armaduras (S), de la distancia que las separa (d) y de una constante llamada dielctrica () que depende

del material con el que se hace el dielctrico (papel, cermica, aire, etc.), segn la expresin:

Esta capacidad se define como el cociente entre la carga elctrica Q que puede almacenar y el voltaje V que existe entre las armaduras.

VQC =

Su unidad es el faradio (F), pero al tratarse de una unidad muy grande, en electrnica se usan algunos submltiplos como: Microfaradio (F); nanofaradio (nF) y picofaradio (pF) 1 F = 10-6 F ; 1 nF = 10-9 F ; 1 pF = 10-12 F. Estructura, smbolos y apariencia de

un condensador.

dSC =

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Cmo funciona un condensador? Para conocer su funcionamiento, debemos suponer que est descargado y se conecta en serie con una resistencia y con una fuente de alimentacin continua. Tal y como muestra el siguiente circuito:

En la posicin (1) del conmutador, el condensador se va cargando a travs de la resistencia R, hasta alcanzar el valor Vc = Condensador cargado. Si una vez cargado el condensador, ponemos el conmutador en la posicin (2), el condensador se descarga a travs de la resistencia.

Las curvas de carga y descarga de un condensador se representan mediante el siguiente diagrama: De esta curva se deduce que cuanto mayor capacidad tenga un condensador, mayor cantidad de carga elctrica podr almacenar. El tiempo que tarda un condensador en cargarse, viene dado por la siguiente expresin:

CR = = 5arg act es decir: CRt ac = 5arg

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EJERCICIOS PRCTICOS: (EJERCICIO DE EXAMEN) 4.- En el siguiente circuito R-C serie, se ha insertado un voltmetro y un ampermetro para medir la tensin en el condensador y la intensidad que circula.

a.) Calcula estos valores A y V. b.) Qu carga almacenar el

condensador? c.) Qu tiempo tardar en

cargarse el condensador?. (EJERCICIO DE EXAMEN) 5.- En el siguiente circuito R-C serie, se ha insertado un voltmetro y un ampermetro para medir la tensin en el condensador y la intensidad que circula.

a.) Calcula estos valores A y V. b.) Qu carga almacenar el

condensador? c.) Qu tiempo tardar en

cargarse el condensador?.

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6.- En el siguiente circuito RC serie, el voltmetro marca V = 12 voltios. Calcula el valor que marca el ampermetro y la capacidad del condensador. 7.- Calcula la carga capaz de almacenar el condensador del ejercicio 6 y su tiempo de carga. 8.- Calcula la capacidad de un condensador que es capaz de almacenar una carga elctrica de 6,25 1014 e- con una tensin entre sus bornes de 10 V. (Debes saber que 1 culombio C = 6,25 1018 e- ). (Sol.: 10 F) 9.- Calcula la capacidad de un condensador sabiendo que su constante dielctrica vale = 2,65 10-11 F/m, que su separacin entre armaduras es de 0,02 mm, y que la superficie de las mismas es de 0,755 m2. (Sol.: 1 F) 10.- Cunto tiempo tardar en cargarse totalmente el condensador del circuito?. (Sol.: 11 segundos)

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1.3. Bobinas. Una bobina es un componente elctrico formado por un conductor arrollado de forma cilndrica. En algunos casos, el conductor se arrolla sobre un ncleo magntico; en otros casos, el ncleo es aire. Los hilos de cobre deben estar aislados con esmalte para evitar el contacto entre ellos. La misin de una bobina es almacenar energa elctrica de forma magntica para cederla en un momento determinado.

La autoinduccin (L) de una bobina, depende: del nmero de espiras que forman el arrollamiento (N), del flujo magntico que la atraviesa () y de la intensidad de corriente que la recorre (I).

Su expresin es I

NL =

La unidad de autoinduccin es el henrio (H), pero, como tambin se trata de una unidad muy grande, en electrnica, se usan algunos submltiplos como el milihenrio (mH) y el microhenrio (H). 1 mH = 10-3 H ; 1 H = 10-6 H

El funcionamiento de una bobina es el siguiente: supongamos un circuito R-L serie como el de la figura, al cerrar el interruptor se produce una circulacin de corriente elctrica que a travs de la R carga la bobina y genera un campo magntico. AMPLIACIN: Desde principios del siglo XIX se sabe que un campo magntico es capaz de generar una corriente elctrica en un conductor que se desplaza por su interior. De modo semejante, las corrientes elctricas en movimiento son capaces de generar un campo magntico. Estos fenmenos constituyen la base del electromagnetismo. En el caso de las bobinas, cuando circula por ellas una corriente elctrica, se genera un campo magntico cuyas lneas de fuerza pasan por su interior, tal y como se muestra en la figura. Cuando vara la intensidad de corriente vara tambin el flujo magntico, y esta variacin determina la aparicin de una corriente inducida que se opone a la variacin del campo. A este fenmeno se le conoce con el nombre de autoinduccin.

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2. COMPONENTES ELECTRNICOS SEMICONDUCTORES. Dentro de este grupo de componentes nos encontramos como ms importantes: el diodo, los transistores y los circuitos integrados. 2.1. El Diodo. Es uno de los componentes ms usados en los circuitos electrnicos. Est formado por la unin de dos cristales semiconductores, uno tipo N, llamado ctodo, y otro de tipo P, llamado nodo. El semiconductor usado para formar diodos es el Silicio (Si). El smbolo de un diodo es: Cuando se conecta a una fuente de alimentacin de corriente continua, el diodo acta como un componente unidireccional, es decir, deja pasar la corriente slo en un sentido. Segn la forma de conecta