Conceptos de electricidad básica.

Electrónica analógica
 Estudia los sistemas en los cuales sus variables, (tensión, corriente) varían de forma continua adoptando infinitos valores (teóricamente).

 Electrónica digital
 Las variables solo pueden tomar valores discretos y tienen siempre un estado perfectamente definido.

             Concepto de Electricidad

La electricidad tiene su origen en el movimiento de una pequeña partícula llamada electrón que forma parte del átomo. El átomo es la porción más pequeña de la materia y está compuesto por un núcleo donde se encuentran otras partículas, como los protones (con carga eléctrica positiva) y los neutrones (sin carga)

       Materia, compuesto, molécula y átomo

La materia: Es todo aquello que posee masa y ocupa espacio (es decir, que tiene volumen.)  La materia, entonces, es todo lo que nos rodea –un árbol, una computadora, un cuaderno, el aire, etc.

Compuesto: Es una sustancia formada por la combinación de dos o más elementos de la tabla periódica. Los compuestos son representados por una fórmula química. Por ejemplo, el agua (H2O) está constituida por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Molécula: Es la partícula más pequeña que presenta todas las propiedades físicas y químicas de una sustancia, y se encuentra formada por dos o más átomos. Las moléculas se encuentran en constante movimiento, y esto se conoce como vibraciones moleculares (que pueden ser de tensión o de flexión).

Átomo: Es la unidad constituyente más pequeña de la materia que tiene las propiedades de un elemento químico. Cada sólido, líquido, gas y plasma se compone de átomos neutros o ionizados. Los átomos son muy pequeños; los tamaños típicos son alrededor de 100 pm (diez mil millonésima parte de un metro). No obstante, los átomos no tienen límites bien definidos y hay diferentes formas de definir su tamaño que dan valores diferentes pero cercanos. Los átomos son lo suficientemente pequeños para que la física clásica dé resultados notablemente incorrectos. A través del desarrollo de la física, los modelos atómicos han incorporado principios cuánticos para explicar y predecir mejor su comportamiento. Cada átomo se compone de un núcleo y uno o más electrones unidos al núcleo.

     Núcleo, protón, neutrón, electrón y masa.

Núcleo: Es la parte central de un átomo, tiene carga positiva, y concentra más del 99,999% de la masa total del átomo. Está formado por protones y neutrones (denominados nucleones) que se mantienen unidos por medio de la interacción nuclear fuerte, la cual permite que el núcleo sea estable, a pesar de que los protones se repelen entre sí.

Protón: Se trata de una partícula subatómica con carga eléctrica positiva que, junto a los neutrones, forma el núcleo de los átomos. El número atómico del protón determina las propiedades químicas de dicho átomo.

Neutrón: Es una partícula subatómica, un nucleón, sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba.

El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos los núcleos atómicos, a excepción del isótopo hidrógeno.

Electrón: Es una partícula elemental estable cargada negativamente que constituye uno de los componentes fundamentales del átomo. Los electrones pueden aparecer en estado libre (sin estar unidos a ningún átomo) o atados al núcleo de un átomo. Existen electrones en los átomos en capas esféricas de diversos radios.

Masa: Es una magnitud que expresa la cantidad de materia de un cuerpo, medida por la inercia de este, que determina la aceleración producida por una fuerza que actúa sobre él. Es una propiedad extrínseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional. La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Es una magnitud escalar.

        Capa orbital de valencia.

La capa de valencia es la última capa donde se alojan los electrones en la corteza. Los electrones de valencia de un elemento químico son el total de electrones que se encuentran en el nivel más alto son los electrones que se encuentran en la última capa del átomo A través de la configuración electrónica podemos saber el número de electrones de valencia que tiene un átomo y por lo tanto el número de enlaces que puede formar

       Electricidad estática y fuerza electrostática.

Electricidad estática se refiere a la acumulación de un exceso de carga eléctrica en una zona con poca conductividad eléctrica, un aislante, de manera que la acumulación de carga persiste. Los efectos de la electricidad estática son familiares para la mayoría de las personas porque pueden ver, notar e incluso llegar a sentir las chispas de las descargas que se producen cuando el exceso de carga del objeto cargado se pone cerca de un buen conductor eléctrico (como un conductor conectado a una toma de tierra) u otro objeto con un exceso de carga pero con la polaridad opuesta.

Fuerza electrostática.

Analiza los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en equilibrio. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos.

Cuando las cargas están en reposo, la interacción entre ellas se denomina fuerza electrostática. Dependiendo del signo de las cargas que interaccionan, la fuerza electrostática puede ser atractiva o repulsiva. La interacción entre cargas en movimiento da lugar a los fenómenos magnéticos.

   Fuerza electromotriz.

Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito cerrado.

A. Circuito eléctrico abierto (sin  carga o resistencia). Por tanto, no se establece la circulación de la corriente eléctrica desde la fuente de FEM (la batería en este caso).

B. Circuito eléctrico cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a través de la cual se establece la circulación de un flujo de corriente eléctrica desde el polo negativo hacia el polo positivo de la fuente de FEM o batería.

       Intensidad eléctrica.

Es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas normalmente electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

Está definida por convenio en sentido contrario al desplazamiento de los electrones.

       Coulombio.

Se define como la cantidad de carga transportada en un segundo por una corriente de un amperio de intensidad de corriente eléctrica.

Es la unidad derivada del sistema internacional para la medida de la magnitud física cantidad de electricidad (carga eléctrica). Nombrada en honor del físico francés Charles-Augustin de Coulomb.

   Conductores, aisladores y semiconductores

Es importante recordar que si la diferencia de potencial es muy alta puede romperse el "dieléctrico" del material y la electricidad pasa. Ejemplo, los rayos rompen el dieléctrico del aire y descargan la electricidad de las nubes a la tierra.

 DISPOSITIVOS BÁSICOS DE ELECTRÓNICA ANÁLOGA.

El resistor y sus clases.

 Se denomina resistencia o resistor al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito.

La corriente máxima de una resistencia viene condicionada por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más corrientes son 0.25 W, 0.5 W y 1 W.

Se pueden dividir en tres grupos:

Ø  Resistencias lineales fijas:

Su valor de resistencia es constante y está predeterminado por el fabricante.

Ø  Resistencias variables:

 Su valor de resistencia puede variar dentro de unos límites.

Ø  Resistencias no lineales:

su valor de resistencia varia de forma no lineal dependiendo de distintas magnitudes físicas (temperatura, luminosidad, etc.).

  El inductor: Es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.

 El transformador: Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente.

   Transformador elevador, reductor y auto transformador.

Los transformadores eléctricos elevadores: Tienen la capacidad de aumentar el voltaje de salida en relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado secundario es mayor al del devanado primario.

Los transformadores eléctricos reductores: Tienen la capacidad de disminuir el voltaje de salida en relación al voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del devanado primario es mayor al secundario.

Autotransformadores: Se utilizan cuando es necesario cambiar el valor de un voltaje, pero en cantidades muy pequeñas. La solución consiste en montar las bobinas de manera sumatoria. La tensión, en este caso, no se introduciría en el devanado primario para salir por el secundario, sino que entra por un punto intermedio de la única bobina existente.