Departamento de Física y Química Área de Tecnología

Corriente eléctrica y flujo de electrones Se suele tomar por convenio el sentido de la corriente eléctrica (I) el opuesto al del movimiento de los electrones. Fluir de los electrones debido a la diferencia de potencial en los bornes de la pila.

Símiles con el agua U = V = Diferencia de potencial, tensión o voltaje. I = Intensidad de corriente eléctrica o corriente eléctrica. R= Resistencia eléctrica, cuanto mayor es más se dificulta el paso de la corriente.

Ley de Ohm Relaciona las tres magnitudes: V  unidad V (Voltio) I  unidad A (Amperio) R  unidad Ω (Ohmio) Potencia: P=I·V ; P=R·I2 ; P=V2/R  unidad W (Watt, vatio) Energía: E=P·t  unidad W·h (vatio·hora)

Ejemplos de cálculos Circuito con R: P = V I V = 230 V I= 2 A     P =  460 W   P = R I² R = 10 W I= 2 A     P = 40 W    V = P/ I P = 1000 W I = 4.34 A     V=  230.41 V   I = P/ V P = 1000 W V = 230 V     I =  4.35 A    P = V²/R V = 230 V R = 10 W     P =  5290 W

Electrónica Analógica Básica Componentes electrónicos: Resistencias. Condensadores. Bobinas Asociación de componentes pasivos Diodos Transistores

COMPONENTES ELECTRÓNICOS Componentes pasivos Componentes semiconductores Se fabrican con carbón, acero, cobre. Resistencias. Condensadores Bobinas Se fabrican con materiales específicos como: selenio, germanio y silicio. Diodos. Transistores. Circuitos integrados

RESISTENCIAS Función Oponerse al paso de la corriente longitud (l) sección (S) ρ = Resistividad Valor Depende de: Ohmio (Ω) Múltiplos: kΩ kiloohmio (1.103 Ω) MΩ megaohmio (1.106 Ω) Unidades Utilidad de las resistencias: Para ajustar la tensión. Para limitar la intensidad. Montaje en serie. Montaje en paralelo.

TIPOS DE RESISTENCIAS (I)

TIPOS DE RESISTENCIAS (II)

TIPOS DE RESISTENCIAS (III)

PROBLEMAS I Para aplicar la fórmula del cálculo de la resistencia de un conductor: Donde: La resistividad ρ se expresa en Ω. m La longitud l se expresa en m. La sección en m2. Ley de Ohm: V = diferencia de potencial en voltios (v) I = Intensidad en amperios (A) R = resistencia en ohmios (Ω).

CONDENSADORES (I) Función Almacenar carga eléctrica para suministrarla en un momento determinado. La capacidad C de un condensador depende de la superficie de las armaduras, de la distancia que las separa y de la naturaleza del diélectrico. C = є . S / d donde: є = constante dieléctrica d = distancia antre armaduras S = superfifice armaduras C = Q / V donde: Q = carga eléctrica que puede almacenar V = diferencia de potencial Valor faradio (F) Submúltiplos: μF = microfaradio (1.10-6 F). n = nanofaradio(1.10-9 F). p = picofaradio (1.10-12 F). Unidades

CONDENSADORES (II) En serie con una resistencia y una fuente de tensión contínua Conexionado Funcionamiento Tipos de condensadores (banco de imágenes CNICE) Condensador eléctrico (Wikipedia)

CONDENSADORES (III)

BOBINAS Función Valor Unidades Funcionamiento Almacenar energía eléctrica de forma magnética para cederla en un momento determinado. Función La autoinducción L de una bobina depende del número de espiras que forman el arrollamiento (N), del flujo magnético que la atraviesa (Φ) y de la intensidad de corriente que la recorre (I). L = N.Φ / I Valor henrio (H) Submúltiplos: mH = milihenrio (1.10-3 H) μH = microhenrio (1.10-6 H). Unidades Funcionamiento

ASOCIACIÓN DE COMPONENTES PASIVOS serie paralelo serie paralelo Las bobinas interaccionan entre ellas generando inducciones parásitas. Sólo se asocian cuando interesa aprovechar este fenómeno.

COMPORTAMIENTO DE LOS COMPONENTES PASIVOS DESCRITOS Periodo transitorio Periodo estacionario Resistencia No se distinguen diferencias entre ambos periodos. Condensador Permite un crecimiento progresivo de su tensión entre bornes Alcanza la tensión de la fuente a la que estaba conectado Bobina Permite un crecimiento progresivo de la intensidad a través de ella. Alcanza la intensidad máxima permitida por la resistencia y la fuente.

DIODOS Función Actúa como un componente unidireccional, es decir, deja pasar la corriente sólo en un sentido Está formado por la unión de dos cristales semiconductores uno de tipo N, llamado cátodo, y otro de tipo P, llamado ánodo. Composición Polarización

TRANSISTORES Función Clasificación Bipolares El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que puede funcionar, bien como interruptor, bien como amplificador de una señal eléctrica de entrada. Se clasifican en dos grandes grupos: Bipolares: NPN y PNP Unipolares: o de efecto campo Clasificación Formados por la unión de tres cristales semiconductores. Bipolares

Modelo sencillo del funcionamiento de un transistor

+ - Principio de funcionamiento del transistor bipolar P N N P - - + + + - P N N P Concentración de huecos

Principio de funcionamiento del transistor bipolar Si la zona central es muy ancha el comportamiento es el dos diodos en serie: el funcionamiento de la primera unión no afecta al de la segunda

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

Principio de funcionamiento del transistor bipolar El terminal central (base) maneja una fracción de la corriente que circula entre los otros dos terminales (emisor y colector): EFECTO TRANSISTOR

Principio de funcionamiento del transistor bipolar Base Emisor Colector Transistor PNP El terminal de base actúa como terminal de control manejando una fracción de la corriente mucho menor a la de emisor y el colector. El emisor tiene una concentración de impurezas muy superior a la del colector: emisor y colector no son intercambiables

Principio de funcionamiento del transistor bipolar Transistor NPN N P N Se comporta de forma equivalente al transistor PNP, salvo que la corriente se debe mayoritariamente al movimiento de electrones. En un transistor NPN en conducción, la corriente por emisor, colector y base circula en sentido opuesto a la de un PNP.

Principio de funcionamiento del transistor bipolar Transistor NPN P N Base Emisor Colector Transistor NPN La mayor movilidad que presentan los electrones hace que las características del transistor NPN sean mejores que las de un PNP de forma y tamaño equivalente. Los NPN se emplean en mayor número de aplicaciones.

Ejemplo de Transistores

Simbología Óhmetro transformador

Si por un conjunto de espiras ( bobina) hacemos pasar una corriente eléctrica, se genera un campo magnético. Este efecto se utiliza en los motores eléctricos, ya que este campo magnético inducido se repelerá continuamente con el de los imanes.

Si introducimos una bobina en un campo magnético variable (por ejemplo moviendo la bobina o el imán continuamente), generaremos una corriente eléctrica Si la conexiones de las escobillas se realizan de esta forma produciremos corriente continua  Dinamo Si la conexiones de las escobillas se realizan de esta forma produciremos corriente alterna  Alternador

Transformador El campo magnético que se induce en la bobina 1 produce una corriente eléctrica en la bobina 2, de esta manera la relación entre las corrientes y entre los voltajes dependerá de la relación que existe entre el numero de vueltas de cada bobina, conservándose la potencia.

El relé es una combinación de un electroimán y un interruptor El relé es una combinación de un electroimán y un interruptor. Consta de dos circuitos el de mando y el de potencia. En el circuito de potencia hay un interruptor, con sus contactos disponibles. El circuito de mando es el electroimán que mediante un mecanismo cuando circula corriente por él, hace que se cierre el contacto del interruptor de potencia. Cuando deja de circular corriente por el electroimán el mecanismo hace que se abra el contacto de potencia.