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ENSAMBLAJE Y REPARACION DE PCS

ELECTRÓNICA Por su origen, la electrónica puede definirse DIFERENTES TIPOS DE FLUJO DE ELECTRONES como: "La ciencia que estudia el comportamiento de los electrones cuando éstos viajan a través de tubos al vacío o de gases raros". Sin embargo, bajo una conceptualización moderna, puede decirse que la electrónica es: “El campo de la ingeniería que estudia el aprovechamiento del flujo de electrones en dispositivos semiconductores, para generar, recibir, almacenar y transmitir información en forma de señales eléctricas". Esta información, a su vez, consiste en imágenes (como las de un televisor o cámara de video), sonidos (como los de un receptor de radio) y datos (como los de las computadoras).

Diferencias entre aparato eléctrico y aparato electrónico Pensemos primero en un aparato eléctrico (una plancha, una licuadora o una aspiradora); luego intentemos compararlo con un aparato electrónico (una videograbadora, un televisor o una computadora). La diferencia entre ambas clases de aparatos radica sencillamente en la función que cumplen. En efecto, mientras que un aparato eléctrico tiene como objetivo producir un trabajo mecánico o irradiar energía en forma de luz o calor, la función primordial de un aparato electrónico es procesar información. Y aunque los dos requieren de la electricidad para funcionar, no hay lugar a dudas de que son completamente distintos. Un aparato eléctrico, básicamente, aprovecha la energía o potencia que le suministra una carga eléctrica, para como ya se mencionó ejecutar un trabajo mecánico o producir luz o calor, en tanto que un aparato electrónico fundamentalmente aprovecha las cualidades de la corriente eléctrica para convertir, transportar y procesar información. De lo anterior podemos deducir que la electrónica como parte de la electricidad tiene un campo de estudio bien delimitado, aunque las dos áreas están relacionadas con el estudio del comportamiento de las cargas eléctricas. Específicamente, la electricidad se ELECTRÓNICA BÁSICA I

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ocupa del estudio de la corriente eléctrica (esto es, su generación, distribución y aprovechamiento directo), mientras que la electrónica es la ciencia que aprovecha la misma energía eléctrica pero ya procesada en forma de señales de audio, video, etc.

LAS BASES DE LA ELECTRÓNICA ÁTOMOS: protones, electrones y neutrones La corriente eléctrica es el paso de electrones por un conductor. Dichos electrones están en todas las cosas pero arraigados a la estructura de un átomo constituyente de un elemento químico. Para aclarar el tema, digamos que todos los cuerpos están formados por elementos químicos (el agua, por ejemplo, está formada por los elementos químicos hidrógeno y oxígeno), y que un átomo es la parte más pequeña a la que puede ser reducido un elemento químico.

Constitución del átomo: Si se pudiera dividir el átomo de un elemento, tendríamos pequeñísimas partículas que son las que dan a los átomos sus particulares características. Debemos saber que un átomo de un elemento se diferencia de un átomo de otro elemento en el número de ciertas partículas subatómicas que tiene cada uno de ellos, y éstos son los electrones. En el centro del átomo está el núcleo, que tiene dos clases de partículas: los protones y los neutrones; alrededor del núcleo giran los electrones en órbitas electrónicas, así como ocurre con los planetas que giran en torno al Sol. Una característica importantísima de los protones y neutrones es que tienen carga eléctrica, vale decir: tienen una energía intrínseca y natural, puesta de manifiesto por las fuerzas que pueden ejercer sobre otras partículas del mismo tipo y que originan fenómenos de atracción y repulsión entre partículas cargadas eléctricamente. Se ha constatado que dos electrones o dos protones se repelen entre sí; es indudable que las dos partículas tienen cargas eléctricas de distinto signo: se las denominó carga eléctrica positiva (+) al protón y, al electrón, carga eléctrica negativa (-). Sin embargo, los neutrones del núcleo son partículas que tienen igual cantidad de carga positiva que de negativa; por lo tanto, tiene un efecto neutro por la anulación mutua entre los dos, el neutrón no ejerce fuerza eléctrica sobre un electrón o protón y tiene la función de separar los protones que están en el núcleo. Un átomo es eléctricamente neutro y eso quiere decir que la cantidad de electrones es igual al número de protones; ese número de electrones se denomina "NUMERO ATOMICO". Los neutrones tienen intervención en la masa atómica, que está prácticamente en el núcleo; el resto es espacio vacío donde los electrones giran a grandes velocidades.

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Iones positivos y negativos Cuando por cualquier circunstancia un átomo gana o pierde electrones, se dice que dicho átomo se ha ionizado. Se denomina ION POSITIVO cuando el átomo tiene más protones que electrones e ION NEGATIVO cuando tiene más electrones que protones. Como cargas de distinto signo se atraen, cuando están cerca iones negativos y positivos, éstos se unen, pero también puede ocurrir que solamente se desprendan los electrones que tiene de más el ión negativo y se dirijan hacia el ión positivo para neutralizar su carga. Cuando esto ocurre, se dice que el paso de los electrones "neutralizadores de carga" constituyen una CORRIENTE ELECTRICA.

Conductores, semiconductores y aislantes Existen materiales que permiten el paso de los electrones con mayor facilidad que otros. Se denomina conductor de la corriente eléctrica a todo aquel material que ofrece muy poca resistencia al paso de los electrones (cobre, plata, oro, platino, etc.) Un aislante de la corriente eléctrica es todo aquel material que ofrece una elevada resistencia al paso de los electrones. Existen otros materiales que, según como se los trate, se comportan como conductores o como aislantes. Dicho de otra manera, son materiales sobre los cuales se puede "regular" el paso de la corriente eléctrica; a dichos materiales se los denomina SEMICONDUCTORES.

Flujo de electrones Se denomina corriente eléctrica al paso de los electrones por un conductor de la corriente eléctrica (o semiconductor). Su unidad es el ampere (A) y "mide" la cantidad de electrones que atraviesan a un elemento en una unidad de tiempo. Para que pueda establecerse una corriente eléctrica tiene que existir algo que impulse a los electrones a circular de un lado a otro. ELECTRÓNICA BÁSICA I

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CIRCUITOS ELECTRICOS Y ELECTRONICOS

CIRCUITO ELÉCTRICO Es una combinación de componentes conectados entre sí de manera que proporcionen una o más trayectorias cerradas que permitan la circulación de la corriente y el aprovechamiento de ésta para la realización de un trabajo útil. Todo circuito, por sencillo que parezca, posee 3 características importantes:   

Fuente de Voltaje; sin ésta no puede establecerse un flujo de corriente. Una trayectoria cerrada; por la cual circula la corriente desde un extremo de la fuente de voltaje hasta el otro, pasando por el circuito externo. La trayectoria o camino por el cual circula la corriente, presenta cierta oposición a su paso. Esto puede generar calor o limitar el paso de la corriente, lo que equivale también a una pérdida de energía que en la mayoría de los casos no se tiene en cuenta. Carga o receptor e energía, es el artefacto que aprovecha el paso de la corriente eléctrica a través de el para cumplir un determinado trabajo (lámpara, motor, parlante,…)

Fuente de voltaje, la cual suministra la fuerza necesaria para impulsar los electrones a través del circuito (pila, batería o el tomacorriente de casa)

Conductores eléctricos, sirven para completar el circuito entre la fuente de voltaje y la carga, proporcionando un camino para la circulación de la corriente. Son aquellos materiales por los cuales la corriente eléctrica pasa con mucha facilidad. Generalmente son conductores de cobre.

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.

Batería


Fuente CC

Fuente CA

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Unidad de medida

La unidad empleada para medir el trabajo realizado por la fuente al mover los electrones, recibe el nombre de voltio (V). PREFIJO

SIMBOLO

Kilovoltio Megavoltio Unida Básica voltio milivoltio Submúltiplos microvoltio Múltiplos

KV MV V mv µV

FACTOR DE MULTIPLICACION x 1 000 x 1 000 000 x1 x 0.001 x 0.000001

¿Con qué se mide? El voltaje o fuerza electromotriz puede ser medida; para ello se emplea un instrumento llamado VOLTÍMETRO. Éste debe conectarse en paralelo con el elemento en el cual desea hacerse la medición, tal como se muestra en la figura se debe de tener cuidado con la polaridad al medir con un voltímetro analógico, su incorrecta polaridad dañaría al instrumento. En un voltímetro digital, el error de polaridad solo nos muestra una lectura negativa.

LA CARGA O RECEPTOR DE ENERGÍA Ésta convierte la energía de los electrones en movimiento en señales eléctricas u otras formas de energía.

Resistencia


Lámpara

Parlante

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LOS CONDUCTORES Éstos proporcionan un camino fácil o de baja resistencia para la circulación de la corriente hacia y desde la carga. A este grupo pertenecen todos los materiales en los cuales la corriente eléctrica pasa con suma facilidad, como son los metales y el agua, entre otros. Se representa mediante líneas rectas, debido a que el grado de oposición que estos presentan al paso de la corriente es tan pequeño (aproximadamente cero), que puede despreciarse. Por el contrario, existe otro tipo de material que ofrece mucha oposición al paso de la corriente y por tanto, se les utiliza para bloquear o aislar el paso de ellas. Se llaman también malos conductores o aislantes; por eso el paso de la corriente es tan pequeño que se considera equivalente a cero (Vidrio, cerámica plásticos, fibras sintéticas; son sustancias aisladoras). Conductores más usados El oro, la plata y el aluminio son metales mejores conductores. En placas de computadoras, tarjetas de video, memorias RAM,… utiliza aleaciones de oro el cual es considerado como súper conductor. ¿Con qué de prueban? Consiste en conectar el conductor con una pila o una lámpara como se muestra en la figura.


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Los conductores pueden probarse también mediante el OHMÍMETRO, empleando para medir resistencia o mediante un ohmímetro, empleado para medir resistencias, mediante un probador de continuidad.

La resistencia de los conductores es casi cero, por lo tanto al conectar los 2 extremos con el ohmímetro este debe marcar una lectura muy baja o igual a cero. Si marca una lectura muy alta, esto nos indicara que el conductor se encuentra roto o abierto.


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RESISTENCIA Todos los materiales conductores o aisladores ofrecen cierta oposición al paso de la corriente, propiedad que se llama resistencia. Los aisladores tienen una resistencia muy alta y los conductores una resistencia muy baja.

Múltiplos Unida Básica

PREFIJO

SIMBOLO

Megaohmio Kiloohmino Ohmio

MΩ KΩ Ω

FACTOR DE MULTIPLICACION x 1 000 000 x 1 000 x1

En electrónica, con frecuencia, se requiere el uso de valores específicos de oposición de la corriente, por esta razón se fabrican componentes especiales con el fin de que proporciones entre sus terminales valores conocidos de resistencias. A los componentes diseñados con este propósito, se les conoce también con el nombre de resistencias (resistores), y su unidad de medida OHMIO (Ω).

Clasificación de las resistencias

Resistencias fijas Son aquellas que presentan un solo valor de resistencia entre sus terminales su símbolo es el que se muestra en la figura anterior.


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Código de colores Debido al tamaño reducido de las resistencias utilizadas en la mayoría delos circuitos electrónicos, su valor se indica por medio de colores en forma de cuatro o cinco bandas que se leen de izquierda a derecha. El código de las cuatro bandas, que es el más común, la primera banda representa la primera cifra, la segunda es la segunda cifra y la tercera banda es el multiplicador o sea el número de ceros que sigue después de las dos primeras cifras o números. La cuarta banda generalmente de color dorado o plateado indica la tolerancia, o precisión.

Negro Marrón Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco Dorado Plata

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

X100 X101 X102 X103 X104 X105 X106 X107

±1% ±2%

X10-1 ±5% X10-2 ±10%

Ejemplos:


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Potenciómetro A este grupo pertenecen aquellas resistencias cuyo valor puede variar dependiendo de la acción de agentes externos, como: medios mecánicos, la temperatura, la luz, etc.

Según su forma como varia su resistencia puede ser: Potenciómetros lineales, cuando el valor de la resistencia aumenta o disminuye en forma directamente proporcional al ángulo de rotación. Se identifica porque están marcados con la letra “B”

Potenciómetros logarítmicos, son usados principalmente en circuitos de audio, por lo que están diseñados para ser instalados en el chasis de los equipos electrónicos.


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Circuito abierto (open circuit) Cuando cualquier parte de la trayectoria se abre, decimos que el circuito se encuentra abierto puesto que no hay continuidad en la trayectoria de conducción y por consiguiente el flujo de electrones se detiene. La resistencia de un circuito abierto es infinitamente alta

Representación de circuito abierto

Un circuito abierto puede producirse por una conexión suelta, porque la resistencia de carga esta quemada, por uniones mal hechas, por contactos flojos o roturas en el conductor.

Cortocircuito (short circuit) En este caso existe una trayectoria cerrada entre los terminales de la fuente, pero la resistencia de esta trayectoria es prácticamente igual a cero, lo cual hará circular un flujo de corriente mayor a lo normal. Generalmente el corto circuito se produce, por una derivación a través de la carga, es decir, por instalar un alambre entre los dos bornes del receptor, cuando se tocan 2 conductores desnudos o cuando se conectan directamente los terminales de la fuente.

Representación del cortocircuito


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¿Qué sucede si se ocasiona un corto circuito?

Lámpara en cortocircuito

Al aumentar la corriente en forma excesiva, se produce un calentamiento de los conductores que deteriora los aislamientos y produce chispas que puede ocasionar incendios y daños en los equipos. Un cortocircuito a través de los alambres que llevan la corriente a la lámpara, provocará que por estos fluya una corriente muy grande, pero ninguna a través de la lámpara. Para evitar esto se usan unos componentes que protegen al circuito contra flujo excesivo de corriente, llamado fusible.


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Corriente Eléctrica La unidad básica de la electricidad es el electrón pero como su carga es tan pequeña, es necesario mover millones de ellos para producir una corriente que sea apreciable.

Intensidad de la corriente Es la cantidad de electrones que pasan o circulan por un conductor en una determinada unidad de tiempo, se representa con la letra “i” o “I” y se mide en amperios (A). Es importante notar que la corriente siempre partirá del polo negativo dela batería, circulara a través de todo el circuito externo y volverá a entrar a la fuente por el polo positivo. A esta corriente se le llama corriente electrónica.

Por convención en el desarrollo del curso se utilizará el sentido convencional. PREFIJO

SIMBOLO

Múltiplos

miliamperios microamperios

mA µA

FACTOR DE MULTIPLICACION x 0.001 x 0.000001

Unida Básica

Amperios

A

x1

¿Cómo se mide la corriente? La intensidad de la corriente a través de un circuito se mide con un instrumento llamado AMPERÍMETRO. Para conectar éste, lo primero que debemos tener en cuenta es que el amperímetro siempre se conecta en serie con la línea que suministra corriente. En un amperímetro seleccionamos el rango adecuado y respetar la polaridad de conexión, en especial si utilizamos un instrumento analógico puede dañarse. En el digital un error de polaridad solo nos muestra una lectura negativa.

Polaridad del amperímetro con el circuito ELECTRÓNICA BÁSICA I

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Nota: La figura nos muestra un instrumento analógico, con las conexiones adecuadas respecto a su polaridad. Si invirtiéramos la polaridad en el instrumento esto ocasionaría que las agujas del instrumento se deslicen en forma opuesta al de la figura, ocasionando de esta manera dañar el instrumento de medición.

La ley de Ohm La corriente y el voltaje, asociados con una resistencia, se relaciona entre sí mediante una formula muy útil y sencilla llamada ley de Ohm. Es una de las fórmulas más utilizadas en electricidad y electrónica por parte de ingenieros, técnicos,…, para el análisis y diseño de todo tipo de circuitos, incluyendo amplificadores, fuentes de alimentación, etc., así como para la selección apropiada de conductores, fusible, interruptores, tomacorrientes, y otros tipos de componentes.

Circuito eléctrico simple


Circuito eléctrico cerrado

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Enunciado de la ley de Ohm La intensidad (I) de la corriente que circula por un circuito es directamente proporcional al voltaje (V) aplicado e inversamente proporcional a la resistencia ( R) del mismo.

Dónde: “I” es la corriente que circula por el circuito expresada en amperios (A). “V” es la tensión aplicada, expresada en voltios (V). “R” es la resistencia u oposición al paso de la corriente, expresada en ohmios ( Ω). Triangulo de la Ley de Ohm Matemáticamente y utilizando el triángulo de la ley de Ohm se puede expresar la siguientes formulas.


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Circuitos en serie y en paralelo:

Problema de aplicación: 1. Una resistencia de 300 ohmios pertenece a un receptor e radio es atravesada por un corriente de 40 miliamperios. ¿Qué voltaje existe en los extremos de la resistencia? Rpta.: 12 voltios 2. Dos resistencias conectadas de 680 Ω y 120Ω están conectadas en serie con una batería de 9 V, como se muestra en la figura. Calcule: a) La resistencia total del circuito R T. b) La corriente a través del circuito I T. c) La caída de voltaje en las resistencias V 1 V2. d) Demuestre que la suma de caída de voltaje anterior es igual al voltaje aplicado VT.


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