Conceptos Esenciales de Electricidad y Electrónica: Componentes y Aplicaciones

Conceptos Fundamentales de Electricidad

Sentido de la Corriente Eléctrica

La corriente eléctrica es la circulación de electrones a través de un material conductor, que se mueven siempre del polo (-) al polo (+) de la fuente de suministro. Sin embargo, el sentido convencional de circulación de la corriente eléctrica es a la inversa: del polo (+) al polo (-).

La Tensión Eléctrica (Voltaje)

La tensión eléctrica, o diferencia de potencial (también denominada voltaje), es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.

Efecto Joule

El efecto Joule es el fenómeno irreversible por el cual, si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor. Esto ocurre debido a los choques que sufren los electrones con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo.

Conceptos Clave en Circuitos

En el estudio de circuitos eléctricos, es fundamental comprender los siguientes términos:

• Rama: Representa cualquier elemento de dos terminales.
• Nudo: Es un punto de conexión entre dos o más ramas. Comúnmente, un nudo se representa con un punto en un circuito.
• Malla o Lazo: Es cualquier trayectoria cerrada en un circuito.

Componentes y Circuitos Avanzados

Polarización Inversa del Diodo

Por el contrario, si montamos el diodo con polaridad inversa, los electrones llegan al semiconductor P ocupando los huecos, y el positivo de la batería atrae los electrones del semiconductor N, haciendo que se agrande la barrera de potencial y convirtiendo el diodo en aislante, por lo que la corriente no circula.

Barrera de Potencial

Se forma una zona central neutra (zona Z), conocida como barrera de potencial, que impide la circulación de los electrones del tipo N (con exceso de electrones) hacia el tipo P (con huecos sin ocupar).

Diodo Zener

En conexión directa, los diodos Zener funcionan como un diodo normal. En conexión inversa, se comportan como aislantes hasta alcanzar una tensión específica, conocida como tensión Zener. A partir de esta tensión, se comportan como conductores. En un intervalo de tensión determinado, el diodo Zener permite la circulación de corriente sin dañarse.

Funcionamiento del Transistor

El funcionamiento del transistor es similar al del diodo, pero con la particularidad de que para que la corriente principal comience a circular, debe recibir un impulso eléctrico por la puerta (estado de disparo). La circulación principal se mantiene aunque el impulso de la puerta desaparezca (estado de conducción).

Inconvenientes de los Circuitos Integrados en Automoción

Aunque la tecnología ha avanzado, el uso de circuitos integrados en el automóvil presenta ciertos desafíos:

• Temperatura: Los circuitos se someten a variaciones extremas de temperatura, producidas tanto por el ambiente como por el calor generado por el propio motor.
• Humedad: Las conexiones eléctricas pueden oxidarse o crear cortocircuitos, lo que provoca mal funcionamiento. Por este motivo, los circuitos suelen estar sellados.
• Vibraciones: Producidas por el motor o por el movimiento del vehículo sobre firmes irregulares.

Aunque en la actualidad estos inconvenientes están en gran medida controlados, aún pueden, en ciertos casos, producir averías.