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DUVAN AVILA GAITAN ELECTRONICA-1003 GIRARDOT-CUNDINAMARCA 2013 ELECTRONICA BASICA
DUVAN AVILA GAITAN
ELECTRONICA-1003
GIRARDOT-CUNDINAMARCA
2013
ELECTRONICA BASICA
LECCION (1)TEORÍA ATÓMICA Y ELECTRICIDAD
La electricidad es la base de todo lo que existe. Nuestro es un mundo eléctrico. Existen fenómenos naturales que dan origen a su electricidad y a sus efectos muy importantes como: las luz eléctrica, el calor, el movimiento en las maquinas y vehículos,
etc.
¿QUE ES LA ELECTRICIDAD?
Se podrá decir q la electricidad es una forma de energía o que es un medio que actúa en la materia.
La corriente eléctrica es un movimiento de flujo de electrones a través de un conductor; este movimiento no es posible sin la aplicación de dicho conductor de
una fuerza especial llamada fuerza electromotriz.
LA MATERIA
Todo lo q existe en el universo, que ocupa un lugar en el espacio que podemos ver y tocar, e incluso, aquellas cosas que no podemos ver, pero que sabemos que existen. Están formadas por materia.
ESTADO SOLIDO
Cuando el contacto entre cada partícula es muy fuerte. Se caracterizan por tener
forma y volumen definido.
ESTADO LIQUIDO
Cuando el contacto entre ellas es mas flojo. En este caso la materia cambia
constantemente deforma para adaptarse al recipiente que la contiene.
ESTADO GASEOSO
Las partículas están totalmente libre, es decir, no existe contacto entre ella. Se caracteriza por que puede cambiar su volumen y su forma, adaptándose a
cualquier espacio.
COMPOSICIÓN DE LA MATERIA
Si analizamos cualquier estado de la materia como por ejemplo el estado liquido. Si tomamos
una gota de agua y la dividimos muchísimas veces llegaría un momento en que no
podríamos hacerlos mas porque perdería sus propiedades, para lograr verla debemos utilizar un microscopio. Dicha gótica recibe el nombre
de MOLECULA.
ESTA CONSTITUYE LA MAS PEQUEÑA DE CUALQUIER CUERPO Y CONSERVA TODAS LAS CARACTERÍSTICAS DEL CONCLUSIÓN TODOS LOS CUERPOS ESTÁN FORMADOS POR MOLÉCULAS.
ESTRUCTURA ATÓMICA
En 1808, el físico y químico británico John Dalton (1766-1844) formulo las primeras bases que marcaron el inicio de la era atómica. Sin embargo unas de sus teorías afirmaban que el átomo era invisible fue modificada ya que como se sabe el átomo si puede ser dividido siendo este el principio de la era nuclear.
EN 1903 NIELS BOHR, ENUNCIO LO QUE HOY SE CONOCE COMO TEORIA ELECTRONICA, Y EXPLICO QUE, SI FUERA POSIBLE VER EL INTERIOR DE UN ÁTOMO, ESTE SERIA SEMEJANTE A UN SISTEMA SOLAR EN MINIATURA.
CARGA ELÉCTRICA DEL ÁTOMO
Cuando decimos que los electrones y los protones tienen carga eléctrica, esto quiere decir que poseen una fuerza l cual ejercen en todas las direcciones que, gracias a ella
una partícula tiene el atraer o rechazar otras partículas.
CARGA NEGATIVA
La carga negativa del electrón y la fuerza ejercida por esta, se encuentra dirigida
hacia adentro y tiene el mismo valor que la carga positiva del protón, cuya fuerza esta siempre dirigida hacia afuera. Esto genera dos CAMPOS ELECTRICOS contrarios, pero de igual magnitud, por lo cual, los
átomos son eléctricamente neutros.
ION POSITIVO: CUANDO HAY MAS PROTONES QUE ELECTRONES, POR HABER PERDIDO UNO O MAS
ELECTRONES.
ION NEGATIVO: CUANDO HAY MAS ELECTRONES QUE PROTONES, POR HABER GANADO UNO O MAS ELECTRONES.
PARA QUE EL ÁTOMO SE EQUILIBRE DE NUEVO, NECESITA TENER EL MISMO NUMERO DE PROTONES Y ELECTRONES. ASÍ
EL ÁTOMO CARGADO POSITIVAMENTE NECESITA DE OTRO ELECTRON.
1. CARGAS IGUALES SE RECHAZAN2 CARGAS DISTINTAS SE ATRAEN
ELECTRONES DE VALENCIA
Dichos electrones reciben el nombre de electrones de valencia y pueden ser un
máximo de cho.de acuerdo al numero de electrones de valencia q tengan los átomos
de un elemento, desde el punto de vista eléctrico, estos pueden clasificarse como
conductores, aislantes y semiconductores.
CONDUCTORES
A este grupo pertenecen los átomos q poseen menos de cuatro electrones de valencia, los cuales tienden a perder dichos
electrones para lograr su equilibrio. Estos materiales reciben el nombre de METALES y son los mas adecuados para producir
fenómenos eléctricos; a este grupo pertenecen por ejemplo , el cobre que tiene un electrón de valencia el hierro dos y el
aluminio tres.
AISLANTES
Son aquellos que tienen mas de cuatro electrones de valencia. Son llamados
METALOIDES, porque tienden a ganar los electrones necesarios para lograr su
equilibrio ejemplos de estos son el fosforo que tienen cinco electrones de valencia el
azufre que tiene seis y el cloro siete.
SEMICONDUCTORES
Poseen cuatro electrones de valencia y sus propiedades se encuentran en un
punto medio entre conductores y aislantes ejemplos de estos es el silicio y el
germanio
¿QUE ES LA ELECTRICIDAD ESTATICA?
Recibe también el nombre de electroestática. Como su nombre lo indica, se refiere a los
electrones estáticos o en reposo, es decir sin movimiento, aunque hablar de electrones en
reposo no es muy común porque estos siempre se visualizan como partículas inquietas y saltarinas
que van de un lugar a otro. La electricidad estática se produce por la acumulación de cargas en un
punto de un material.
PODEMOS EMPLEAR LA ELECTRICIDAD ESTATICA?
La electricidad estática es de gran utilidad en la industria, por ejemplo:
Se emplean para aplicar pinturas a objetos fabricados en serie; este proceso es conocido
como pintura por aspersión o por pintura electroestática.
ELECTRICIDAD DINAMICA
Para que la electricidad sea realmente útil, esta debe permanecer en
movimiento, es decir debe ser dinámica o activa y la fuente que la genere debe estar en constante renovación de sus
cargas eléctricas para que no pierda su capacidad en poco segundos de trabajo.
CAMPO ELECTRICO
Es el espacio en el cual pueden manifestarse las fuerzas de atracción y
repulsión entre cargas eléctricas. El campo eléctrico rodea a cualquier tipo de
carga, ya sea positiva o negativa y en general rodea a cualquier objeto cargado.
FORMAS DE PRODUCIR GRANDES CANTIDADES DE ENREGIA ELECTRICA
Por medios magnéticos: unos de los efectos mas familiares y mas usados de la corriente eléctrica es la facultad que tiene de producir
una fuerza invisible y poderosa que lamamos electromagnetismo. Esta fuerza
magnética es la que hace posible la operación de motores, generadores, equipos
de comunicación etc.
CENTRALES ELECTRICAS:
UNA CENTRAL ELÉCTRICA ES ESENCIALMENTE UNA QUE EMPLEA UNA FUENTE DE ENERGÍA PRIMARIA PARA HACER GIRAR LAS PALETAS O ALABES
DE UNA TURBINA MEDIANTE AGUA. VAPOR O GAS.
CENTRALES HIDROELECTRICAS: TIENE POR FINALIDAD APROVECHAR, MEDIANTE UN DESNIVEL ,LA ENERGÍA POTENCIAL CONTENIDA EN LA MASA DE
AGUA QUE TRASPORTAN LOS RIOS PARA CONVERTIRLA EN ENERGÍA ELÉCTRICA UTILIZANDO ENERGÍA ACOPLADAS A UN GENERADOR.
ENERGIA TERMOELECTRICA: SE DENOMINAN CENTRALES TERMOELÉCTRICAS AQUELLAS QUE PRODUCEN ENERGÍA PARTIR DE LA COMBUSTIÓN DE CARBÓN,
FUEL-OIL O GAS EN UNA CALDERA DISEÑADA PARA TAL EFECTO.
CENTRALES NUCLEARES: UNA CENTRAL NUCLEAR ES UNA CENTRAL TERMO ELÉCTRICA, ES DECIR, UNA INSTALACIÓN QUE APROVECHA UNA FUENTE DE CALOR PARA CONVERTIR
EN VAPOR A ALTA TEMPERATURA UN LIQUIDO QUE CIRCULA POR UN CONJUNTO DE CONDUCTOS, DICHO VAPOR ACCIONA UN GRUPO TURBINA-GENERADOR, PRODUCIENDO
ASÍ ENERGÍA ELÉCTRICA.
LECCIÓN (2)CONCEPTOS BÁSICOS ACERCA DE LOS
CIRCUITOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS
Después de que el hombre descubrió la energía eléctrica y la forma de producirlas en grandes
cantidades quiso emplearla de manera productiva, razón por la cual se crearon los llamados circuitos
eléctricos.
¿QUÉ ES UN CIRCUITO ELECTRICO?
Es una combinación de componentes conectados entre si de manera que
proporcionen una o mas trayectorias cerradas que permiten la circulación de la corriente y el
aprovechamiento de esta para la realización de un trabajo útil. Si el camino no es continuo, no hay circulación de la corriente . Dicho trabajo
puede implicar:
.LA CONVERSACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN OTRA FORMAS DE ENERGÍA O VICEVERSA.
.LA CONVERSACIÓN DE SEÑALES ELÉCTRICAS DE UN TIPO, EN SEÑALES ELÉCTRICAS DE OTRO TIPO.
.POSEE UNA FUENTE DE VOLTAJE; SIN ESTA NO PUEDE ESTABLECER UN FLUJO DE CORRIENTE.
.EXISTE UNA TRAYECTORIA CERRADA, POR LA CUAL CIRCULA LA CORRIENTE DESDE UN EXTREMO DE LA FUENTE DE VOLTAJE HASTA EL OTRO, PASANDO POR EL CIRCUITO
EXTREMO..LA TRAYECTORIA O CAMINOPOR EL CUAL CIRCUA LA CORRIENTE, PRESENTA CIERTA
OPOSICION A SU PASO.
LA FUENTE DE VOLTAJE
Suministra la fuerza necesaria para impulsar una corriente de electrones a través de los circuitos. Dicha fuerza recibe el nombre de voltaje.
EL VOLTAJE
Para que haya un flujo de corriente a través de un circuito es necesario aplicar una fuerza
capaz de mover los electrones libres que se encuentren en el circuito llamada VOLTAJE y
es proporcionada por una fuente la cual, posee una diferencia potencial entre sus terminales
debido ala acumulación de cargas eléctricas en ellos.
CIRCUITO ABIERTO
Un circuito abierto puede producirse por una conexión suelta, porque la resistencia de carga esta
quemada, por uniones, mas echas, por contactos flojos o roturas en el conductor. Si se están usando dispositivos de protección, posiblemente ellos estén quemados. Dichas fallas se detectan generalmente a simple vista. Además, cada vez que abrimos un
interruptor; estamos produciendo un circuito abierto.
LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Sabemos que el electrón es la unidad básica de la electricidad, pero como su carga es tan
pequeña, es necesario mover millones de ellos para producir una corriente que sea
apreciable.
MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO
BASICAMENTE NINGUN ESTUDIO DE LA ELECTRONICA SERIA COMPLETO SIN CONOCIMIENTOS ACERCA DEL MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO. ADEMAS,
MUCHOS DE LOS COMPONENTES, LOS APARATOS Y LAS TECNOLOGIAS MODERNAS, SE BASAN PARA SU FUNCIONAMIENTO EN ESTOS FENOMENOS.
ENTRE ELLLOS ESTAN LOS TRANSFORMADORES, LAS BOBINAS, LOS PARLANTES, LOS MOTORES, LAS CINTAS DE MEDIDA, MAGNETICAS, LOS DISCOS UROS DE
COMPUTADORAS, COMUNICACIÓN POR RADIO, ALGUNOS EQUIPOS MEDICOS, LAS BANDAS DE LA TARJETAS DE CREDITO..ETC.
EN ESTA PARTE, ESTUDIAREMOS EL ELECTROMAGNETISMO Y SU RELACION CON LA ELECTRICIDAD.
LECCION 3
¿QUE ES EL MAGNETISMO?
BASICAMENTE, ES UNA FUERZA INVISIBLE QUE SOLO SE DETECTA POR EL EFECTO DE LA ATRACCION QUE PRODUCE ENTRE DOS O MAS CUERPOS.
SI ESTE EFECTO ES PERMANTE, LOS CUERPOS RECIBEN EL NOMBRE DE IMANES.
SI EL EFECTO ES PRODUCIDO POR UNA CIRCULACION DE CORRIENTE ELECTRICA POR UN CONDUCTOR, YA SEA EN FORMA DE BOBINA, ESTE CUERPO RECIBE EL
NOMBRE DE ELECTROIMAN.
UNA BREVE HISTORIA ACERCA DEL MAGNETISMO
EL TERMINO TIENE SU ORIGEN, EN EL NOMBRE QUE RECIBIA UNA PEQUEÑA REGION DE ASIA, LLAMADA MAGNESIA EN ESE ENTONCES, YA QUE EN AQUEL LUGAR
ABUNDABA UNA PIEDRA CAPAZ DE ATRAER OBJETOS DE METAL Y POR CONSIGUIENTE TRASMITIR ESE FUERZA POR CONTACTO A OTROS CUERPOS.
AUNQUE DESDE EL SIGLO VI ANTES DE CRSITO SE TENIA CONOCIMIENTO DE LA PROPIEDAD DE ESTA PIEDRA, ESTA NO FUE OBJETO DE ESTUDIO SINO HASTA 20
SIGLOS DESPUES.
GRACIAS AL CONOCIMIENTO DEL IMAN SE DESARROLLO LA BRUJULA, YA QUE SE DESCUBRIO QUE ESTE TRASMITIA POR UN DETERMINADO METAL SU PROPIEDAD Y
SOLO ESTA SE QUITABA AL RETIRAR EL OBJETO IMANTADO.
WILLIAM GILBERT Y SUS ESTUDIOS ACERCA DEL MAGNETISMO
VERDADERO FUNDADOR DE LA CIENCIA DEL MAGNETISMO, UNO DE LOS FILOSOFOS DE NATURALES, HIZO ENFASIS EN UNOS DE SUS LIBROS QUE CONSTA
DE MAGNETE, DESTACO LA ATRACCION QUE TIENEN EL HIERRO Y LA MAGNETITA IMANTADA PUEDE SER AUMENTADA ARMANDO LA MAGNETITA CON CASQUETES DE
HIERRO EN LAS JUNTAS DE PIEDRA, Y ESTO HACE QUE EL METAL LEVANTADO AUMENTE EN UN FACTOR DE CINCO.
TAMBIEN CONCLUYO QUE LA TRACCION SE CONCENTRA EN LOS EXTREMOS DE LA MAGNETITA, ASI, FORMULA QUE SE PUEDEN HACER IMANANES POR TRES MEDIOS
DISTINTOS.
TOCANDO OBJETOS IMANTADOS
POR DEFORMACION PLASTICA
FABRICANDO BARRAS DE HIERRO
EN EL CASO DE LOS IMANES NATURALES, LA CORRIENTE QUE ORIGINA EL MAGNETISMO ES EL CONJUNTO DE TODAS LAS CORREINTES ELEMENTALES QUE
POSEEN LOS LECTRONES GIRANDO ALREDEDOR DE SUS NUCLEOS.
EN EL CASO DE LA MAGNETITA, LOS ELECTRONES SE VEN OBLIGADOS A ORIENTARSEN HACIA UN SOLO LADO O LUGAR( PUEDE SER EFECTO DE LA MISMA TIERRA) LO QUE ORIGINA UNA INFLUENCIA EXTERNA QUE SE ORIENTAN EN UNA
MISMA DIRECCION GENERANDO ATRACCION HACIA OTROS CUERPOS.
LOS CUERPOS CUYOS DOMINIOS MAGNETICOS SON FACILMENTE DE MAGNETIZAR POSEEN EL NOMBRE DE PARAMAGNETICOS Y POR EL CONTRARIO AQUELLOS QUE SON DIFICILES DE MAGNETIZAR O NADA IMANTABLES SE LLAMAN DIAMAGNETICOS.
¿COMO SE PRODUCE EL MAGNETISMO?
LA TIERRA, UN IMAN GIGANTESCO
DADO QUE MATERIALES COMO EL COBALTO, EL HIERRO Y EL NIQUEL
QUE SUS MATERIALES Y COMPUESTOS SON EXTREMADAMENTE PARAMAGNETICOS.
PERO AL SER EL HIERRO EL PRIMER MATERIAL CAPAS DE RECIBIR Y ACEPTAR UNA FUERZA MAGNETICA, ESTOS MATERIALES RECIBEN EL NOMBRE DE
FERROMAGNETICOS.
EL ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE LOS IMANES PONE EN CUALQUIER IMAN DOS ZONAS EXTREMAS LLAMDAS POLOS, EN DONDE LA ACCION MAGNETICA ES MAS INTENSA. PARA DISTINGUIR LOS POLOS DE UN IMAN RECTO SE LES LLAM POLO
NORTE Y POLO SUR.
EL PRINCIPIO BASICO DEL MAGNETISMO ESTABLECE QUE POLOS DE DISTINTO TIPO SE ATRAEN.
Y POLOS DEL MISMO TIPO SE REPELEN
NATURALEZA DEL MAGNETISMO
ESTA ESTRAÑA CARACTERISTICA FUE DENOMIDA POR LOS ANTIGUOS INVESTIGADORES COMO << LA ATRACCION DE LOS OPUESTOS>>
OTRA PROPIEDAD CARACTERISTICA DEL COMPORTAMIENTO DE LOS IMANES, ES LA IMPOSIBILIDAD DE AISLAR SUS POLOS MAGNETICOS, ASI, AUN SE CORTE POR LA MITAD ESTE IMAN RECTO, SE REPRODUCEN DOS IMANES CON SU RESPECTIVO
NORTE Y SUR Y ES MAS ESTE PROCESO SE PUEDE REPETIR MUCHAS VECES, PERO ESTE SEGUIRA REPRODUCIENDO SUS POLOS.
SI FROTAMOS UNA PEINETILLA, ESTA GENERA UNA FUERZA ELECTROMAGNETIZADA QUE HACE QUE TODOS LOS MATERIALES MUY LIVIANOS SE ACOJAN A ELLA COMO
ACCION DE UNA IMAN.
POR EL CONTRARIO, UN IMAN, SOLO EJERCE UNA FUERZA SOBRE DETERMINADOS MATERIALES METALICOS Y MAS QUE TODO SOBRE EL HIERRO, Y ESE FUE UNO DE
LOS PRINCIPALES OBSTACULOS ENTRE EL ESTUDIO DEL MAGNETISMO Y LA ELECTRICIDAD.
¿QUE ES UN CAMPO?
ES UN ESPACIO IMAGINARIO EN EL CUAL SE HACE PERCEPTIBLE UN FENOMENO, POR EJEMPLO CAMPO GRAVITACIONAL, CAMPO MAGNETICO..ETC.
CARACTERISTICAS DE LAS FUERZAS MAGNETICAS
¿QUE ES UN CAMPO MAGNETICO?
LA ATRACCION Y REPULSION SE DEBE A UN CAMPO QUE ACTUA ALREDEDOR DE ELLOS Y ES CAPAZ DE PROVOCAR ACCIONES.
PERO LA FUERZA NO SOLO ACTUA EN LOS POLOS SI NO QUE RODEA TODO EL IMAN, A ESE CAMPO DONDE ACTUA ESA FUERZA SE LE LLAMA CAMPO MAGNETICO.
OBVIAMENTE EL CAMPO MAGNETICO NO ES VISIBLE Y SOLO SE PUEDE DETECTAR POR LOS EFECTOS QUE PRODUCE, ESTE CAMPO SE REPRESENTA CON UNAS
LINEAS LAS CUALES TIENEN FUERZA Y MOVIMIENTO.
¿LINEAS DE FUERZA?
CADA LINEA DE ESTAS ES UN LAZO CON UNA DURACION DEFINIDA, PARTE DEL POLO NORTE, ATRAVIESA TODO EL CAMPO MAGNETICO Y LLEGA HASTA EL POLO
SUR SIN CRUZARCEN CON OTRAS LINEAS Y LUEGO VUELVE AL PLO NORTE. ESTAS LINEAS SON CONTINUAS Y NO TIENEN INTERRUPCION POR TANTO FORMAN UN CIRCUITO CERRADO EN EL IMAN, OSEA QUE LO RECORREN POR FUERA Y POR
DENTRO.
PERMEABILIDAD MAGNETICA
ES LA FACILIDAD CON LA QUE PUEDE PASAR UNA LINEA DE FUERZA MAGNETICA A TRAVES DE UNA SUSTANCIA.
COMO ESTAS LINEAS PUEDEN ATRAVEZAR EL AIRE, SE TOMA COMO REFERENCIA PARA MEDIRLAS, LA PERMEABILIDAD DE ESTE.
RELUCTANCIA MAGNETICA
ES LO CONTRARIO A LA PERMEABILIDAD MAGNETICA, OSEA, LA OPOSICION QUE PONE UNA SUSTANCIA AL PASO DE UNA LINEA DE FUERZA.
DICHO ASI, SE DICE QUE SI UN MATERIAL DEJA PASAR CON MUCHA FACILIDAD ESTA LINEA SE DICE QUE TIENE POCO RELUCTANCIO O MUCHA PERMEABILIDAD.
COMO YA MENCIONE ANTERIORMENTE, LAS LINEAS DE FLUJO NO SE ENCUENTRAN Y POR CONSIGUIENTE SIEMPRE ESTAN EN MOVIMIENTO CONTINUO EN UN CIRCUITO
CERRADO COMO LA CORRIENTE ELECTRICA A TRAVES DE UN CONDUCTOR.
OBSERVEMOS LAS SEMEJANZAS ENTRE LOS CIRCUITOS.
PARA PRODICIR CORRIENTE NECESITAMOS UNA FUERZA ELECTROMOTRIZ Y PARA GENERA MAGNETISMO NECESITAMOS UNA FUERZA MAGNETOMOTRIZ.
EN EL CIRCUITO ELCTRICO, PARA UNA CANTIDAD DADA DE FUERZA ELECTROMOTRIZ, LA CANTIDAD DE CORRIENTE DEPENDE DE LA RESISTENCIA DEL CIRCUITO.
IGUALMENTE EN UN CIRCUITO MAGNETICO, PARA UNA CANTIDAD DADA DE UNA FUERZA MAGNETOMOTRIZ, LA DENSIDAD DE FLUJO DEPENDE DE LA SUSUTANCIA QUE
LO ATRAVIEZA, O SEA LA RELUCTANCIA DEL MATERIAL.
CIRCUITO MAGNETICO
1: NATURALES
DERIVADOS DE LA MAGNETITA, UN MINERAL DE HIERRO CON PROPIEDADES MAGNETICAS.
2: ARTIFICIALES
SE PUEDEN CONSTRUIR CON ALEACIONES DE MATERIALES MUY VARIADAS SIENDO LA DE MAS USO EL ALNICO 5, UNA ALEACION DE HIERRO, COBALTO, NIQUEL,
ALUMINIO Y COBRE. SON DE GRAN UTILIDAD EN LAS INDUSTRIAS ELECTRONICAS.
3: TEMPORALES
SE INMANTAN FACILMENTE E INTENSAMENTE PERO PIERDEN SUS FUERA CUANDO SE SUPRIME LA FUERZA MAGNETIZANTE , EL PRIMER MATERIAL UTILIZADO PARA ESTE
FUE EL HIERRO PURO, EL CUAL SE CALIENTE Y LUEGO SE ABLANDO CON UN ENFIAMENTO LENTO.
CLASIFICACION DE LOS IMANES
LECCION 4LEYES BASICAS DE LOS CIRCUITOS
ELCTRICOS
