Unidad 5. Electricidad y electrónica Tecnologías II / Resumen Unidad 5 La corriente eléctrica y sus magnitudes La corriente eléctrica es el movimiento ordenado de carga eléctrica por un material conductor. MAGITUDES BÁSICAS Voltaje Resistencia Intensidad de corriente Es la diferencia de energía potencial entre dos puntos. Unidad: voltio (V) fem = E Q fem: fuerza electromotriz E: energía Q: carga eléctrica Es la oposición de un material al paso de la corriente. Unidad: ohmio (Ω) R =? L S?: resistividad L: longitud S: sección Es la cantidad de carga eléctrica que circula en un segundo por un circuito. Unidad: amperio (A) I = Q t I: intensidad Q: carga t: tiempo LEY DE OHM La intensidad (I) que atraviesa un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial (V) entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia del conductor (R). I = V R EERGÍA ELÉCTRICA Los generadores eléctricos transforman energía eléctrica a los electrones. Se mide en julios (J). E = V t POTECIA ELÉCTRICA Expresa la energía que suministra un generador o consume un receptor en cada segundo. Se mide en vatios (W) P = E t = V I 2 Corriente continua y corriente alterna Corriente continua. La corriente va siempre en el mismo sentido (del polo positivo al negativo de la pila). Corriente alterna. Cambia el sentido de circulación un número constante de veces cada segundo. APARATOS DE MEDIDA Amperímetro. Mide la intensidad de corriente. Voltímetro. Mide el valor de la tensión entre dos puntos de un circuito. Ohmímetro. Mide el valor en ohmios de las resistencias eléctricas. Polímetro. Realiza la misma función que los tres aparatos anteriores.
Circuitos en serie y en paralelo En un circuito en serie, los receptores se conectan uno a continuación de otro. I + V + I V I R I R 2 R 2 I R eq 2 I = I 2 = I = I V = R eq. I V = V + V 2 + V Intensidad de corriente I = I = I 2 = I Voltaje V = V + V 2 + V Resistencia equivalente R eq = R + R 2 + R En un circuito en paralelo, los receptores se encuentran conectados a la misma tensión. R R 2 R V V + + I I I2 I I I = I + I 2 + I V = V 2 = V = V V I = Req R eq Intensidad de corriente I = I + I 2 + I = V R eq Voltaje V = V = V 2 = V Resistencia equivalente = + + R eq R R 2 R 4 El magnetismo y sus aplicaciones El magnetismo es una propiedad de algunos materiales que son capaces de ejercer fuerzas sobre otros materiales magnéticos. Los materiales magnéticos se denominan imanes. ELECTROIMAES Christian Oersted demostró que un conductor por el que pasa una corriente se comporta como un imán, llamado electroimán, de fuerza magnética proporcional a la intensidad de corriente. I + S 2
Motores y generadores eléctricos Basados en el principio de inducción electromagnética, según el cual se genera un voltaje entre los extremos de un conductor que se encuentre bajo la influencia de un campo magnético variable. Motor de corriente continua. Transforma corriente continua en un movimiento de giro. Consta de un estátor y un rotor. Dinamo. Transforma el movimiento giratorio en corriente continua. Motor de corriente alterna. Transforma la corriente alterna en un movimiento de giro. Alternador. Es un generador de corriente alterna. Los transformadores Los transformadores se emplean para elevar o reducir los niveles de voltaje o tensión alterna, manteniendo su frecuencia. 5 Electricidad en las viviendas Cables que conducen la electricidad a las viviendas Verde y amarillo Conductor de tierra Azul Conductor neutro Marrón, negro o gris Conductor de fase CUADRO GEERAL DE MADO Y PROTECCIÓ ICP IG ID PIA Iluminación Enchufes Cocina Lavadora Baño 25 A 25 A 25 A Test 0 A 6 A 25 A 20 A 6 A Circuitos independientes EUTRO FASE TIERRA C C 2 C C 4 C 5 Interruptor de control de potencia (ICP). Desconecta la instalación si la demanda de potencia supera el valor contratado. Interruptor general (IG). Protege la instalación de sobrecargas o cortocircuitos. Interruptor diferencial (ID). Protege a las personas de las derivaciones por fallos en el aislamiento. Pequeños interruptores automáticos (PIA). Permiten dividir la instalación en circuitos independientes.
6 Los aparatos electrónicos Los circuitos eléctricos sirven para aprovechar la energía eléctrica, mientras que los circuitos electrónicos procesan información para la comunicación, computación o control. ESTRUCTURA Y FUCIOAMIETO DE LOS APARATOS ELECTRÓICOS Funciones comunes Carcasa. La estructura del aparato. Placas de circuito impreso y conexiones. Los componentes se sueldan con estaño a las pistas de cobre impresas. Alimentación. Pilas, baterías, células solares, etc. Funcionamiento por etapas Dispositivos de entrada. Facilitan la información que necesita para el funcionamiento del aparato. Dispositivos de proceso. Regulan el funcionamiento del aparato a partir de la información de entrada. Dispositivos de salida. Reciben la información procesada para producir los efectos finales. 7 Componentes electrónicos pasivos RESISTORES Son componentes pasivos concebidos para ofrecer cierta resistencia al paso de la corriente eléctrica. Resistores fijos El valor de la resistencia es constante y se expresa por unas franjas de colores..ª Cifra 0 2 2.ª Cifra 0 2.ª Cifra x x 0 x 00 4.ª Cifra % 2% 5% º Las dos primeras dan la cifra por la que hay que multiplicar para obtener la resistencia en ohmios. 2º El tercer color indica el orden de magnitud. º La última franja indica la tolerancia. x 0 0% 4 4 x 0 4 5 5 x 0 5 6 6 x 0 6 7 7 8 8 9 9 Resistores variables Potenciómetros. Permiten cambiar el valor de la resistencia manualmente. Resistores dependientes. Su resistencia varía según la luz (LDR), la temperatura (PTC y TC), etc. CODESADORES Almacenan carga eléctrica. Formados por dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico (aislante). Capacidad. Es la cantidad de carga eléctrica (Q) que puede almacenar en función del voltaje (V). Se mide en faradios (F). Q = C V Tipos de condensadores Fijos. o varía su capacidad, distinguiendo los electrolíticos (con polaridad) y los no polarizados. Variables. Formados por placas que se desplazan al girar un cursor. 4
8 Componentes electrónicos activos Los componentes electrónicos activos pueden amplificar o atenuar el nivel de las señales. DIODOS Conducen la corriente eléctrica en un sentido y la bloquean en el contrario. + La unión y encapsulado de un semiconductor de tipo P con otro de tipo constituye un diodo. Cátodo Tipo Tipo P Ánodo Diodos ordinarios Permiten el paso de corriente para voltajes positivos y la bloquean para negativos. Diodos especiales Añaden alguna característica, por ejemplo, los LED, que emiten luz y su cátodo tiene un terminal más corto. TRASISTORES BIPOLARES Son componentes activos, de tres terminales, pensados para controlar la conducción entre dos de ellos a través del otro. Están formados por tres capas de materiales semiconductores con polaridades tipo P y tipo intercalados. La parte central es la base, y las otras dos, el emisor y el colector. Actúa como amplificador de corriente. Transistor P La corriente pasa del colector al emisor. Transistor PP La corriente pasa del emisor al colector. P P P C B E C B E 5
9 Simulación de circuitos Simulador Crocodile Technology Librería de componentes. Muestran los símbolos disponibles organizados por categorías: fuentes de alimentación, interruptores, etc. Barras de menú y herramientas. Además de las opciones habituales, proporcionan otras para circuitos, como cambiar la velocidad de simulación o pararla. Panel de propiedades. Indica las propiedades del componente seleccionado para su edición. Área de trabajo. Proporciona una o más escenas para dibujar los esquemas de los circuitos. 6