Electricidad y electr

1
Electricidad y electrónica
Tecnología
E.S.O.
(Segundo ciclo)
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El circuito eléctrico
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El circuito eléctrico
Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos
que, unidos convenientemente entre sí, permiten
la circulación de electrones (electricidad).

• Componentes
• Generadores y/o acumuladores.
• Conductores.
• Receptores.
• Elementos de control.
• Elementos de protección.

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El circuito eléctrico

• Componentes
• Generadores y/o acumuladores.
• Conductores.
• Receptores.
• Elementos de control.
• Elementos de protección.

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El circuito eléctrico
GENERADORES Y ACUMULADORES Un generador es aquel
elemento a partir del cual se genera corriente
eléctrica (alternador, dinamo, etc.). Un
acumulador es aquel elemento donde almacenamos
electricidad (pila, batería, etc.).
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El circuito eléctrico
CONDUCTORES Y AISLANTES Denominamos conductores
a aquellos materiales que dejan pasar la
corriente eléctrica 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 eléctrica (mica,
porcelanas, vidrio,etc).
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El circuito eléctrico
RECEPTORES Son aquellos elementos que reciben la
corriente eléctrica y la transforman en algo
útil, bien sea en luz (bombillas), calor
(resistencias), movimiento (motores), sonido
(timbre), etc.
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El circuito eléctrico
ELEMENTOS DE MANIOBRA Son aquellos elementos que
se intercalan en el circuito para abrir o cerrar
el paso de la corriente según sea preciso. Los
elementos de maniobra más conocidos son     -
Interruptores     - Pulsadores     -
Conmutadores     - Conmutadores de cruce
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El circuito eléctrico
ELEMENTOS DE PROTECCION Son aquellos elementos
que se intercalan en el circuito para proteger
toda la instalación de posibles sobrecargas por
establecer contacto directo entre los conductores
(cortocircuito) y también para proteger a las
personas de posibles accidentes.

• Los elementos de protección más conocidos son
• Fusibles.
• Automáticos (magnéticos y magnetotérmicos)
• Diferenciales.

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El circuito eléctrico
MAGNITUDES FUNDAMENTALES Las magnitudes
fundamentales de los circuitos eléctricos son

• Resistencia.
• Voltaje.
• Intensidad.

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La resistencia
La resistencia eléctrica es la mayor o menor
facilidad que ofrece un elemento para transportar
la corriente eléctrica. La resistencia eléctrica
representa la oposición que presenta un conductor
para que a su través circule una corriente
eléctrica. Dicho de otra manera, la resistencia
eléctrica es la oposición que presenta un
material a que los electrones pasen a su
través. La resistencia eléctrica se representa
con la letra R y se mide en ohmios (?).
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La resistencia

• La resistencia eléctrica es una propiedad que
  depende del material. Según 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.

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La resistencia
Materiales conductores Tienen una resistividad
de hasta 2?10-6 ??m. En este grupo están los
metales. Estos materiales se utilizan (los de
menor resistividad) para hacer hilos y cables
conductores, así como elementos eléctricos
(transformadores, motores, generadores, etc). Se
utiliza mucho el cobre y el aluminio. También son
buenos conductores del calor.
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La resistencia
Materiales 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 fabricación de los componentes
electrónicos.
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La resistencia
Materiales aislantes También denominados
dieléctricos. 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 eléctricos. Los más utilizados son
los plásticos.
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Asociación de resistencias

• Resistencias en serie
• R R1 R2 ... RN
• Resistencias en paralelo
• 1 1 1 1
• ----- ----- ----- -----
• R R1 R2 RN
• Asociación mixta

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Voltaje
La tensión, voltaje o diferencia de potencial
indica la diferencia de potencial eléctrico 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 eléctrico
siempre que entre esos puntos exista una
diferencia de potencial. Por tanto, para que se
origine una corriente eléctrica en un conductor,
es condición necesaria que entre sus extremos
exista una diferencia de potencial.
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La intensidad (I)
La intensidad (I) de corriente eléctrica
representa la cantidad de carga eléctrica que
atraviesa la sección 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
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La ley de Ohm
La Ley de Ohm se puede enunciar de la siguiente
manera La intensidad de corriente eléctrica 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
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La ley de Ohm
Matemáticamente, la ley de Ohm se puede expresar
mediante la ecuación I V / R donde I
Intensidad en amperios (A) V Voltaje o d.d.p.
en voltios (V) R Resistencia en ohmios
(?) La anterior ecuación también se puede
expresar de las siguientes maneras V R I R
V / I Nota La Ley de Ohm nos permite
relacionar las tres magnitudes fundamentales de
un circuito eléctrico (intensidad, voltaje y
resistencia) de manera que conociendo dos de
ellas, podemos calcular la tercera.
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Tipos de resistencias

• Tipos de resistencias
• Resistencias fijas
• Resistencias variables (Potenciómetros)
• Resistencias dependientes
• Resistencias dependientes de la luz (LDR)
• Resistencias dependientes de la temperatura (PTC
  y NTC)
• Resistencias dependientes del voltaje (VDR)

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Tipos de resistencias

• Resistencias fijas

Tienen un valor fijo, constante, que el
fabricante pone sobre la propia resistencia (con
números o con un código de colores). Son las más
habituales, y se pueden ver en cualquier circuito
electrónico.
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Tipos de resistencias

• Resistencias variables (Potenciómetros)

Un potenciómetro 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 límites. Se utilizan para ajustar
algún parámetro en un circuito electrónico por
ejemplo subir o bajar el volumen, etc.
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Tipos de resistencias

• Resistencias dependientes Varían su valor
  automáticamente en función de alguna magnitud
  física. Tendremos
• Resistencias dependientes de la luz (LDR)
• Resistencias dependientes de la temperatura (PTC
  y NTC)
• Resistencias dependientes del voltaje (VDR)

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Tipos de resistencias

• Resistencias dependientes de la luz (LDR)

Su resistencia varía en función de la luz que
reciben, de forma que cuando aumenta la cantidad
de luz que incide sobre ella, su resistencia
disminuye es decir, cuanta más luz menos
resistencia. Tienen un encapsulado transparente
para que la luz llegue a su interior. Se utilizan
en detectores por interrupción de luz,
fotómetros, interruptores crepusculares, etc.
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Tipos de resistencias

• Resistencias dependientes de la temperatura (PTC
  y NTC)

Su resistencia varía 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
también aumenta la resistencia. Se utilizan en
termómetros, detectores de nivel de líquidos,
alarmas contra incendios, etc.
27
Tipos de resistencias

• Resistencias dependientes de la temperatura con
  coeficiente de temperatura positivo (PTC)

Su resistencia varía con la temperatura de tal
manera que, al aumentar la temperatura también
aumenta la resistencia. Se utilizan en
termómetros, detectores de nivel de líquidos,
alarmas contra incendios, etc.
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Tipos de resistencias

• Resistencias dependientes de la temperatura con
  coeficiente de temperatura negativo (NTC)

Su resistencia varía con la temperatura de tal
manera que, al aumentar la temperatura disminuye
la resistencia. Se utilizan en termómetros,
detectores de nivel de líquidos, alarmas contra
incendios, etc.
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Tipos de resistencias

• Resistencias dependientes del voltaje (VDR)

Al aumentar el voltaje entre sus extremos
disminuye su resistencia. Se utilizan en
circuitos de protección contra sobretensiones.
30
Tipos de resistencias

• Resistencias (Símbolos)

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Control de circuitos

• Interruptores y relés

Con el fin de regular la circulación de la
corriente, se intercalan en los circuitos una
serie de elementos que abren o cierran el paso de
ésta para controlar el funcionamiento de los
receptores. Estos elementos son los
interruptores.
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Control de circuitos

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

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Control de circuitos

• Interruptores

34
Control de circuitos

• Interruptores (Símbolos)

35
Control de circuitos

• Interruptor UPDD

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Control de circuitos

• Interruptor UPDD

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Control de circuitos

• Interruptor DPDD

38
Control de circuitos

• Relés

El relé es un interruptor que se acciona por
medio de un electroimán.
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Control de circuitos

• Relés

El relé es un interruptor que se acciona por
medio de un electroimán.
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Control de circuitos

• Relés

El relé es un interruptor que se acciona por
medio de un electroimán.
41
Control de circuitos

• Relés

Relé asociado a un interruptor UPUD
Relé asociado a un interruptor UPDD
Relé asociado a un interruptor DPDD
42
Control de circuitos

• Relés

Esquema eléctrico de un relé asociado a un
interruptor UPUD
Esquema eléctrico de un relé asociado a un
interruptor UPDD
43
Control de circuitos

• Relés

Esquema eléctrico de un relé asociado a un
interruptor UPUD
44
Control de circuitos

• Relés

Esquema eléctrico de un relé asociado a un
interruptor UPDD
45
Control de circuitos

• Relés

Esquema eléctrico de un relé asociado a un
interruptor DPDD
46
Control de circuitos

• Relé asociado a un interruptor UPUD

Misma instalación con una única pila
47
Control de circuitos

• Relés

48
Control de circuitos

• Relé de enganche o enclavado

49
Control de circuitos

• Circuito temporizador

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El condensador

• Condensador

Los condensadores son elementos capaces de
almacenar y descargar energía eléctrica. Están
formados por dos láminas de material conductor
separadas por un aislante, de tal forma que las
cargas eléctricas quedan almacenadas en las
láminas, llamadas armaduras.
51
El condensador

• Condensador

El producto de la capacidad de un condensador,
expresada en faradios, por el valor de la
resistencia, expresada en ohmios, a través de la
cual se carga o descarga un condensador se llama
constante de tiempo ? C R
52
El condensador

• Condensador

El tiempo real que tarda en cargarse o
descargarse un condensador es aproximadamente
cinco veces la constante de tiempo t 5 ? 5
C R
53
Condensadores

• Capacidad
• La capacidad de un condensador se define como la
  relación entre la carga común, tomada como
  positiva y la diferencia de potencial entre los
  conductores.
• C Q / V
• Unidades Faradio ? F C / V

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Asociación de condensadores

• Condensadores en paralelo
• C C1 C2 ... CN
• Condensadores en serie
• 1 1 1 1
• ----- ----- ----- -----
• C C1 C2 CN
• Asociación mixta

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El diodo

• Diodo

El diodo es un dispositivo electrónico que
permite el paso de la corriente eléctrica sólo en
un sentido.
A la hora de montar un diodo hay que tener en
cuenta que terminal debe conectarse al polo
positivo y cuál al negativo. La banda que llevan
marcada los diodos es la que identifica el
terminal que debe conectarse al polo negativo o
cátodo (igual que la línea vertical del símbolo).
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El diodo

• Diodo rectificador

Sólo 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.
57
El diodo

• Diodo zener

Hay diodos que funcionan cuando se sobrepasa una
determinada tensión, llamada tensión Zener y a
este fenómeno 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 demás diodos.
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El diodo

• Diodo LED

Consta de un elemento transparente y dos patillas
de conexión, siendo la larga la positiva (cátodo)
y la corta la negativa (ánodo). Se deben colocar
en posición directa para que convierta en luz
toda la corriente eléctrica que circula por él,
sin pérdidas en forma de calor en caso contrario
no emite luz.
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El transitor

• Transistor

El transistor es un componente eléctrico
constituido por material semiconductor que se
utiliza para amplificar señales eléctricas
débiles. Existen varios tipos y tienen múltiples
aplicaciones. Nosotros estudiaremos el transistor
bipolar y su uso como interruptor (funcionamiento
del transistor en saturación).
60
El transitor bipolar

• Transistores 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.
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El transitor
62
El transistor

• Funcionamiento como interruptor

El funcionamiento del transistor está basado en
la propiedad de poder gobernar la intensidad que
circula entre el emisor y el colector mediante el
paso de una pequeña corriente de base.
63
El transistor

• Funcionamiento como interruptor

Situación a Cuando el interruptor I está abierto
no hay paso de corriente por el
circuito. Situación b Al cerrar el interruptor
I, se genera una pequeña corriente IB que circula
por la base del transistor y lo polariza. La
resistencia R evita que esta corriente sea
demasiado elevada. Situación 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.
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El transistor

• Funcionamiento como interruptor

Situación a Cuando el interruptor I está abierto
no hay paso de corriente por el circuito. 
65
El transistor

• Funcionamiento como interruptor

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

• Funcionamiento como interruptor

Situación 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.
67
El transistor

• Funcionamiento como interruptor

Nota 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
saturación). Cuando la corriente que entra por la
base está 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).
68
El transitor
69
El transitor
70
El transitor
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Los circuitos integrados

• Circuito integrado

Un circuito integrado (CI) es un circuito
completo en sí mismo. También se les conoce como
chips. Los circuitos integrados son circuitos
electrónicos complejos formados por componentes
muy pequeños, encapsulados o envasados en una
sola pieza. Esta pieza es una funda de plástico
(carcasa) de la que salen unas patillas que
sirven para conectar el circuito integrado al
resto del sistema electrónico.
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Los circuitos integrados

• Aplicaciones

Son muchos los circuitos integrados que existen
en el mercado amplificadores operacionales,
temporizadores, etc. La utilización de circuitos
integrados va desde los circuitos electrónicos
con amplificadores, filtros y conmutadores hasta
las memorias de ordenadores y microprocesadores.
73
FIN