Fundamentos de Electricidad y Electrónica: Componentes y Magnitudes

Conceptos Fundamentales de Electricidad

La carga eléctrica o cantidad de electricidad (Q) que posee un cuerpo cargado es el exceso de electrones que este presenta. La corriente eléctrica es el movimiento continuo de electrones en el interior de un conductor.

Elementos de un Circuito Eléctrico

• Generador: Proporciona la energía eléctrica al circuito.
• Conductor: Sirve para unir los elementos del circuito.
• Elementos de control: Permiten regular el funcionamiento del circuito.
• Receptor: Transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía.
• Elementos de protección: Protegen la instalación de efectos negativos de la electricidad.

Descripción de Componentes y Dispositivos

• Pilas y baterías: Transforman energía química en energía eléctrica. Poseen un polo positivo (ánodo) y un polo negativo (cátodo).
• Generador: Produce energía eléctrica a partir de energía mecánica suministrada por una turbina u otro sistema de giro.
• Generador de Corriente Alterna (CA): Transforma otro tipo de energía en energía eléctrica de corriente alterna.
• Conductores: Sirven para unir los elementos de un circuito eléctrico. Se utiliza generalmente el cobre o el aluminio con aislamiento plástico.
• Pulsador: Permite el paso de corriente en un circuito mientras se mantenga pulsado. Puede ser Normalmente Abierto (NA) o Normalmente Cerrado (NC).
• Interruptor: Permite o impide el paso de la corriente en un circuito.
• Conmutador: Facilita el paso de la corriente eléctrica hacia uno o cualquiera de los dos terminales de salida.
• Cruzamiento: Posee dos entradas y dos salidas. En una posición cruza los contactos y en la otra no.
• Bombilla: Transforma la energía eléctrica en luz y calor.
• Resistencia: Transforma la energía eléctrica en calor.
• Motor: Transforma la energía eléctrica en energía mecánica.
• Timbre: Transforma la energía eléctrica en sonido.
• Voltímetro: Permite medir el voltaje o la tensión existente entre dos puntos de un circuito. Se conecta en paralelo.
• Amperímetro: Permite conocer la intensidad de la corriente eléctrica de un componente del circuito. Se conecta en serie.
• Óhmetro: Permite conocer el valor de la resistencia eléctrica de un componente del circuito. Se conecta en paralelo.
• Fusible: Interrumpe el paso de la corriente eléctrica cuando se produce una sobreintensidad o cortocircuito.

Magnitudes Eléctricas Principales

• Resistencia (Ohmio, Ω): Es la oposición que presentan los elementos del circuito al paso de la corriente eléctrica. Los materiales conductores tienen poca resistencia y los aislantes mucha.
• Voltaje o Tensión (Voltio, V): Es la energía necesaria por unidad de carga eléctrica para hacer que estas se desplacen a través de un circuito eléctrico. Es producido por el generador.
• Intensidad de Corriente Eléctrica (Amperio, A): Cantidad de carga eléctrica que pasa por un punto del circuito en un segundo (1s). Se trata del caudal de electrones en un punto determinado del circuito.
• Potencia Eléctrica (Vatio, W): La potencia es el trabajo eléctrico producido por el desplazamiento de cargas eléctricas en un circuito en la unidad de tiempo.
• Energía Eléctrica (Julio, J): Trabajo desarrollado por la corriente eléctrica. En los receptores, la energía eléctrica se transforma en otros tipos de energía.

Tipos de Resistencias

• De carbón: Cuerpo cerámico aislante de forma cilíndrica sobre el que se dispone una película conductora de resistencia determinada.
• Bobinada: El elemento resistivo es un hilo conductor bobinado sobre un tubo cilíndrico aislante. Permite disipar grandes potencias.
• Conexión y simbología: Toda resistencia consta de dos terminales en sus extremos que la conectan eléctricamente al circuito. La resistencia carece de polaridad; por lo tanto, es indiferente la posición de sus contactos.

Tipos de Corriente

Corriente Continua (CC)

El valor del voltaje es constante en el tiempo. Los terminales de la fuente de alimentación mantienen la polaridad.

Corriente Alterna (CA)

El valor del voltaje no es constante en el tiempo. Los terminales de la fuente de alimentación están cambiando de polaridad en cada semiperiodo de la onda. Su uso es más extendido y es más fácil de producir y transportar que la corriente continua.

Corriente Pulsante

El voltaje toma valores distintos que se repiten a intervalos de tiempo iguales. Los terminales de la fuente de alimentación mantienen la polaridad. Se presenta en señales cuadradas, triangulares, etc.

Fundamentos de Electrónica

La electrónica es el ámbito tecnológico relacionado con la producción, transmisión y proceso de señales eléctricas de poca potencia. Los componentes activos generan, alteran o amplifican una señal, mientras que los pasivos no lo hacen.

Código de Colores para Resistencias

La fórmula para calcular el valor es: R = C1 · C2 · 10^E ± T%

• C1: Primera cifra de la resistencia.
• C2: Segunda cifra de la resistencia.
• E: Exponente (potencia de 10).
• T: Tolerancia.

Comportamiento de la Unión P-N

Con la polarización directa, la unión p-n impulsa los huecos desde el material tipo p a la unión y los electrones desde el material tipo n a la unión. En la unión, los electrones y huecos se combinan de modo que se mantiene una corriente continua.

La aplicación de un voltaje inverso a la unión p-n produce un flujo de corriente transitoria y ambos electrones y huecos se separan de la unión. Cuando el potencial formado por la capa de deplexión ensanchada se iguala al voltaje aplicado, cesa la corriente, excepto por una pequeña cantidad de corriente térmica.