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by Editorial delvalle de México, S.A. de C.V. y Zamora Editores Ltda.
lmpreso en Colombia Printed in Colombia
MI PRIMERA ENCICLOPEDIA CIENTIFICA ISBN:
Obra Completa 9085-87-3
ISBN
Tomo lll
9085-90-3
Dirección Mario Martíne z López-Bago
Coordinación Gustavo Arce Delsordo
Colaboradores Prof.José F. García Dávila
Luis Manuel Concheso Cobos llustraciones Calixto Sánchez Ramirez
Gorrección Josefina Anaya Tipografía Edicalidad, S.A. de C.V.
Producción Arturo Montes de Oca González Conrrado López Zuckermann Yolanda Reyes Hinojosa
Todos los derechos reservados. Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier procedi-
miento (ya sea gráfico, electrónico, óptico, químico, mecánico, fotocopia, etc.) y el almacenamiento o trans-
misión de sus contenidos en soportes magnéticos, sonoros, visuales, o de cualquier otro tipo sin permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright.
Acerca de esta Enciclopedia: Estudiar y comprender el mundo que nos rodea debería ser una de las actividades más apremiantes y satisfactorias. Lamentablemente, se suele huir de la ciencia por su fama de abur:rida y y lúgubre, fama a la que contribuyen no poco los métodos docentes y los libros científicos. Por eso hemos preparado una colección donde puedas encontrar todo, o casi todo, lo que de las ciencias te gustaría saber. claro que no agotamos los temas, pero con lo que vas a ver en estos libros, comprenderás lo esencial de cada una de las disciplinas científicas.
La principal característica de Mi Primera Enciclopedia Científica es el aprendizaje a través de juegos y experimentos, unido a una sólida base teórica. cada volumen de la Enciclopediare presenta los diferentes campos de la ciencia en forma amena y clara. Los múltiples diagramas e ilustraciones a todo color te ayudarán a entender y a recordar lo esencial de cada disiplina, y los esquemas te simplificarán las largas explicaciones. En la parte final de cada volumen encontrarás el listado de un programa para tu computadora que te ayudará a entender cómo los estudiosos se sirven de esta útil herramienta cibernética para desarrollar su quehacer científico.
cada uno de los volúmenes que comprende esta colección, muestra los principios fundamentales que intervienen en la Biología, la Física. la Química, las Matemáticas, etc.
Y hay algo más que puedes descubrir por ti mismo: lo fácil que es preparar tus tareas escolares con Mi Primera Enciclopedia Científica.
¿Gué es
Em
eEee€rsmEca?
La electrónica es uno de los nuevos capÍtulos de la ciencia, descubierta en la mitad del siglo pasado. En la actualidad no podemos imaginarnos un mundo sin aparatos electrónicos tales como radios, televisores, computadoras, etc. La tecnologia electrónica nos permite hacer cualquier cosa desde volar rápido y seguro hasta comunicarnos con el lado opuesto de la Tierra.
Los satélites como el que aparece en la parte superior captan y transmiten señales electrónicas desde la Tierra. Puedes ver en la televisión programas transmitidos en directo via satélite desde el otro lado del mundo. Pocas ramas de la ciencia han tenido un duro impaclo en nuestras vidas como la electrónica. Haciendo pasar una pequeña cantidad de corriente eléctrica a través de un circuito eléctrico, pueden ser operados complicados sistemas electrónicos automáticamente. Gracias a los recientes avances en eléctronica, ahora es posible construir computadoras muy potentes y sofisticadas controladas por minúsculos aparatos, y la electrónica puede ser usada para incrementar el número de tareas a realizar, desde manejar y enfocar una cámara fotográfica hasta gobernar una linea aérea.
Los origenes de la electrónica datan de la segunda ,:, mitad del siglo XlX, cuando los hombres de ciencia : fueron los primeros en comprender la naturaleza de ,i. las radiaciones electromagnéticas.
En ese tiempo, el fisico germano Heinrich Hertz (1857-1894) estuvo observando los efectos de las grandes chispas (relámpagos) en el aire. En 1888, Hertz construyó un circuito con el que creó chispas de alto voltaje a través del vacÍo entre dos bolas metálicas.
En 1897 el inglés J.J. Thomson pudo demostrar que la corriente eléctrica está constituida por electrones, que éstos pueden moverse en el vacio y que su traslación puede modificarse por medio de un campo electrónico. Esto condujo al descubrimiento de la válvula
electrónica.
Válvula diodo
Podemos decir que la electrónica es la rama de la ciencia y tecnologÍa que estudia la conducción de la electricidad en el
vacío, en los gases y en los semiconductores, así como sus aplicaciones práctícas.
¿Qué es una corriente eléctrica? La corriente eléctrica es un fluio de partículas
microscópicas llamadas electrones a través de una sustancia. Todas las sustancias contienen electrones. Son parte de los átomos de los que se componen
todas las cosas. Electrones
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Los electrones que se mueven por el cable hacen que el foco se encienda.
Fuente de energía Los átomos de algunas sustancias tienen electrones a los que se conoce como libres, porque pueden saltar de
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;:,ÍT[ffi1":?ffi::,":::"ff#,:',"j13:i"T"""ff;',i,X1 na a los electrones libres de los átomos que están en el " (, A, +\.,/+ - n extremo del alambre al que se encuentra conectado. " queda pierde cargado un electrón, Cuando un átomo .(l ó ú (') positivamente y por ello atrae un electrón de su úecino. V\"
Este proceso se repite de manera continua a lo largo del alambre, con lo que se produce un flujo de electrones + ion (ion positivo) desde el polo negativo al polo positivo. Esto es una 6 protones 5 electrones corriente eléctrica.
Hacer que la corriente fluya
aG,
w':
electrón saliente
electrón entrante
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ü";
ij
- ion (ion negativo) 6 protones 7 electrones
Electrón
Algunas sustancias permiten que los electrones se muevan con mayor facilidad que otros. Las sustancias en las que los electrones se mueven con facilidad se denom inan conductores. En general, los buenos conductores de la electricidad son aquellos que tienen muchos electrones libres, como los
metales. Los materiales como el hule y los plásticos no tienen electrones libres y por ello, son no-conductores, o aislantes.
Aislantes La estructura del átomo determina la capacidad de conducción eléctrica de una sustancia. E&ñ a¡slante (porcelana, vidrio, etc.) los
electrones corticales de sus átomos son estables. Tiene pocos electrones libres o ninguno, y por eso no puede pasar la corriente.
cadena de aislantes
Conductores En los conductores, por ejemplo los metales, una parte de los
electrones se mueve libremente. Pasan con facilidad de un átomo a otro y al aplicar una diferencia de potencial se produce la corriente. El cobre es el conductor más usado, pero en las lÍneas de alta tensión se emplean también cables de aluminio con armadura de acero.
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electrones libres transportadores de energÍa
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Gémo producir electr¡cidad La forma más antigua de producir electricidad, además del generador mecánico, es el método electroquímico, en el que la energÍa quÍmica se transforma en energÍa eléctrica. Existen dos tipos principales de generadores: los que, una vez descargados, no pueden volver a usarse (elemento galvánico), por ejemplo, pilas de linternas; y los que se pueden cargar de nuevo (acumuladores), por ejemplo, las baterias de automóvil.
La primera pila En 1800 Alessandro Volta fabrica la primera pila con dos metales diferentes y un ácido. Fue la primera persona en demostrarnos que podemos hacer fluir la electricidad y controlarla. La palabra voltaje se usa en memoria de este cientifico italiano.
La pila seca Capuchón de latón
Una pila seca consta normalmente de un cilindro de zinc relleno de una masa sólida empapada con una solución amoniacal. En ésta hay una barra de carbón. Entre la barra (+) y el cilindro (-) surge una tensión eléctrica.
La plaquita de zinc es el electrodo negativo.
Pasta qulmica
El tubito de cobre es el electrodo positivo.
Haciendo una batería Una bateria transforma la energia quÍmica en energÍa eléctrica. En esta simple baterÍa, dos electrodos (uno de cobre y otro de zinc) son conectados por medio de alambres y sumergidos en un ácido (electrolito). Una reacción quimica en el ácido deja un exceso de electrones en la plaquita de zinc, creando una pequeña corriente que fluye a través del alambre al cobre. En las pilas secas los dos electrodos son el cilindro de zinc y la barra de carbón. El electrolito es la pasta.
Para construir la baterÍa necesitas: un recipiente de vidrio, una plaquita de zinc, un tubito de cobre, un LED, dos alambres y vinagre.
1. Llena el recipiente de vidrio con el vinagre. El vinagre contiene ácido acético y forma el electrol¡to para la bateria.
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2.
Une uno de los extremos de los alambres al cobre y al zinc. El otro extremo de los alambres únelo a cada terminal del LED (pequeño bulbo luminoso).
3.
Mete los electrodos en el vinagre. El LED comenzará a brillar cuando la reacción quÍmica comience. Al retirar los electrodos el LED dejará de brillar.
4.
Conecta el alambre que viene del zinc con del lado liso del LED.
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Un circuito es un camino por el que fluye la corriente eléctrica. Los circuitos pueden ser conectados de varias maneras, pero todos ellos están constituidos por tres elementos. Hay un conductor a través del cual fluye la corriente eléclrica; una carga, que provee la potencia; y una fuente de energía, como por eiemplo una pila. Los circuitos necesitan energia para que la corriente se mueva, y esta energía es básicamente la diferencia entre el número de electrones de la terminal negativa y la positiva de la batería. Los circuitos eléctricos deben formar un anillo completo, pero ellos pueden serconectados de dos maneras básicas. Si todos los componentes del circuito están formando un solo anillo, se dice que el circuito está conectado en serie. Si el circuito está dividido en más de un simple anillo, se dice que está conectado en paralelo.
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Circuito en serie
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Las luces del árbol de Navidad son circuitos conectados en serie.
Para realizar los experimentos que te proponemos, necesitarás: dos pilas de 1.5 volts, cable, switchs, foquitos y conectores construidos por ti.
Circuito en paralelo Para hacer un circuito en paralelo, usa los conectores que fabricaste y divide el circuito en dos o más caminos, con un foquito conectado a cada uno. En el circuito en paralelo ilustrado, cada camino toma exactamente la mitad de la corriente eléctrica que fluye.
Circuito en ser¡e Para hacer un circuito en serie, conecta todos los componentes (pila, switch, foquitos) en un solo anillo. ta corriente deberá fluir en el mismo sentido en el circuito.
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Conductores y aislantes
La corriente no fluye
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La electricidad viaja a lravés de algunos
materiales con más facilidad (conductores), y en algunos otros con mucha dificultad (aislantes). A diferencia de los aislantes, los conductores tienen muchos electrones libres.
+
Electrones
Cable de cobre
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Un conductor eléctrico es algo que permite que la electricidad pase a través de él fácilmente. Un buen conductor tiene un electrón libre orbitando en el exterior de los demás. Éste puede separarse de su átomo.
La corriente fluye
latuerza de la corriente eléctrica que fluye en un alambre depende del número de electrones libres que pasan a lo largo del mismo. Muchos electrones libres significa una corriente fuerte; pocos quiere decir que la corriente es débil.
Cuando se conecta un alambre de metal a una bateria, los electrones libres del alambre comienzan a marchar a la deriva de un extremo al otro, pasando de átomo a átomo. A este movimiento de electrones se te llama corriente o fluido eléctrico.
Prueba para detectar conductores o aislantes
¿Lo sabías?
Éste es otro experimento que puedes hacer. Toma un trozo de cable y cualquier otro objeto que encuentres. Conecta cada objeto al foquito y a la pila como se muestra en el dibujo-, y anota en qué-tal ocasiones se enciende el foquito. Si el foquito se enciende el objeto es un conductor de la electricidad. La corriente puede fluir a través de los conductores por lo que el circuito queda completo. Si no se enciende el foquito, el objeto conectado es un aislante que no permite que la corriente fluya. Los nervios de tu cuerpo funcionan mediante
electricidad. Las señales eléctricas emitidas por el cerebro hacen que los músculos trabajen y le devuelvan información desde tus ojos, oÍdos, nariz, lengua y piel.
Cinta adhesiva Cerillo
Cepillo de dientes Conecta estos dos cables al objeto con que
quieresprobar.
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\.ñ.'.2
-!J: El cable está hecho de un conductor (cobre) cubierto de un aislante (plástico).
Puedes ir creando una tabla según pruebes objetos.
Bombón
Circuitos imPresos
Pistas de
cobre
Fibra de cristal
En casi todo equipo electrónico los componentes de los circuitos están distribuidos sobre un circuito
impreso. Éste está formado de una sustancia a¡slante que suele ser fibra de vidrio. La placa posee pistas de cobre por las que circula la corriente entre los componentes.
La máscara, una vez diseñada, contiene todas las conexiones correspondientes al circuito que se va a imPrimir.
Circuito imPreso en un bfrip de silicona
Algunos chiPs (sin funda de plástico) son tan Pequeños que entrafan por el ojo de una aguja, pero contienen más componentes electrónicos que una computadora de hace treinta años, cuyo tamaño era el de una habitación. En este chiP aumentado, las lÍneas que ves i, ,. ' son sus circuitos. Éstos contiene& los componentes electrónicos Y " por ellos circula la electricidad-
¿Qué es un
circuito
impreso?
Un circuito impreso es simplemente una red de pistas de cobre colocadas sobre un tablero.
1.- Para hacer un circuito impreso, el plano del circuito se copia por medio de papel carbón en una placa de cobre pegada a un tablero aislante.
2.- Las lineas de carbón marcadas sobre el cobre se pintan con una sustancia que resista la corrosión de un ácido. Enseguida, el tablero se introduce en un baño de ácido o de solución corrosiva, con lo que todo el cobre se disuelve, excepto las lineas que fueron pintadas con una sustancia anticorrosiva.
Se pinta el plano con
algo res¡stente
ala corrosión Solución corrosiva
3.- El circuito impreso se saca del recipiente con ácido y se lava; después, se hacen agujeros en varios puntos sobre las pistas de cobre.
4.- Por último, se colocan los componentes electrónicos sobre el lado del tablero que no contiene las pistas de cobre. Los alambres que provienen de cada componente se introducen por los agujeros hechos en el tablero y se sueldan (uniéndolos) con las pistas de cobre. Entonces, la corriente puede fluir sobre las pistas a todos y cada uno de los componentes.
Se inlroducen y se sueldan los
¿Qué es un chip? Un chip es una pequeña lámina de silicio (cuadrada como de 5 mm por lado) que cont¡ene c¡entos y aun miles de componentes electrónicos. Debido a que el silicio es un buen semiconductor* se usa para hacer transistores y diodos. Pero a fines de la decada de los cincuenta, se descubrió que era posible formar circuitos de transistores y otros componentes electrónicos directamenle sobre la superficie de una laminilla de silicio. Éstos están conecüados entre sÍ por pistas que conducen la corriente a través del silicio. El nombre correcto del chip seria circuito integrado, o Cl. Pistas impresas sobre el silicio
Caja de plástico para proteger
elchip
Una computadora personalcontiene más de un tipo de chip.
Todos los chips trabajan ¡untos para controlar todo el aparato. Estos tres chips funcionan
juntos en el interior de una computadora.
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Chip de memoria
Microprocesador
Debido a que los chips son tan pequeños, es posible, en la actualidad, construir máquinas extremadamente complicadas de tamaño pequeño. El microcomputador, por ejemplo, no se creó hasta que se inventaron los chips. Una sola plaquita de silicio en su cubierta de plástico puede controlar las principales funciones de un computador pequeño. Además, cuando varios chips se conectan al tablero de un circuito impreso, pueden realizar el mismo trabajo que un cuarto lleno de componentes ordinarios
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Monitor
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Tipos de chips
CPU chip
microprocesador
Hay una multitud de diferentes chips y cada uno consta de distintos circuitos especialmente diseñados para una determinada función. Hay chips especÍficos para la unidad central de procesamiento de una computadora y para la memoria, y otros para hacer el trabajo en la unidad aritmética. Algunos chips tienen circuitos que pueden hacer el trabajo de todas las diferentes partes de una computadora. Se denominan
microprocesadores. t Semiconductor: una sustancia que no es ni buen conductor ni buen
aislante, y que sólo conducirá la corriente bajo ciertas condiciones.
Voltaie, intensidad Y resistencia La electrónica estudia básicamente' como
controlar el fluído eléctrico y como utilizarlo para determinados fines. Esto se hace mediante circuitos creados cón componentes electrónicos' Una pila posee un voltaje que genera una corriente eléctrica que cada componente controla de una forma particular. El funcionamiento de cualquier aparato electrónico depende de la forma como estén conectados los componentes.
Transistores
Resistgncias Condensadores
Placa de circuito
l-a res¡stencia se mide en ohmios cuYo
símbolo es la letra griega Q, que se llamaomega. Los componentes del interior de un radio portátil están soldados a un circuito impreso' Sus componentes princiPales son:
resistencias, transistores, condensádores y
diodos. En las páginas siguientes encontrarás' más información sobre cada uno de estos componerites.
Resistencia
Voltaje e intensidad El voltaje se rnide en voltios, que se representan con la letraV.
La cantidad de corriente generada por la pila depende del voltaje de la misma. Los voltajes más frecuentes son: 1.5 V, 6 V y 9 V. Siempre aparecen escritos en la pila. Cuanto mayor es el voltaje mayor es la corriente que se genera. Para entender mejor esto, diremos que el
voltaje se define también como la diferencia de potencial. Por ejemplo en una pila de 1.5 V, existe una diferencia de potencial entre sus ' terminales de 1.5 V . Esta diferencia se refiere a la desigualdad existente en la presión eléctrica: en la terminal positiva, el voltaie es de 1.5 V, mientras que la negativa es de 0 V. Existe, por tanto, una diferencia de potencial entre las terminales 1.5 V. Esta diferencia es la que causa el voltaje. Terminal positiva
Terminal negativa La intensidad de corriente es la cantidad de electricidad que fluye por un punto dado de un circuito en eada unidad de tiempo. Núcleo de átomo Aislamiento
I,g
\tlr, 'd',-
Fluiode electrones
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¿Cómo se miden el voltaie, la ¡ntens¡dad y la
Resistencia La resistencia es, además del voltaje y la intensidad, el tercero de los aspectos importantes de un circuito. La resistencia es la forma en que cada sustancia se opone al flujo de electrones reduciendo la fuerza de la corriente. Ésta es otra forma de controlar la corriente en un circuito. La función de las resistencias es reducir la cantidad de electricidad que fluye por un circuito. Se usan para controlar la intensidad y el voltaje de otro componente o para prevenir que un componente delicado sufra alteraciones en su funcionamiento por recibir demasiada corriente. La mayorÍa de las resistencias contienen carbón, el cual es un elemento que no es buen conductor de la electricidad.
resistencia? Existen unos aparatos especiales de medición que se usan para comprobar los circuitos y los componentes, asÍ como los problemas que puedan existir en ellos.
Amperímetro: para medir la intensidad.
Voltímetro:
medir el voltaje. para
Óhmetro: Para medir la resistencia'
El voltaje, la intensidad y la resistencia están relacionados entre sí y dependen unos de otros. La intensidad de la corriente que fluye por
un circuito depende del voltaje de la pila y de la resistencia que ofrezca el circuito.
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Eas r*sEs€ecrcEas?
Las resistencias, como su nombre lo expresa, se usan para disminuir el flujo de corriente eléctrica en los circuitos. Todos los materiales resisten el flujo de la corriente en cierto grado y la cantidad en que un trozo del material lo hace, se llama su resistencia y se mide en ohmios (O) Según el circuito, puede variar de unos pocos ohmios a millones. Un trozo de cobre opone una resistencia muy baja al flujo de I electricidad y por ello es un buen conductor. Por el contrario, un trozo de plástico opone una resistencia extremadamente alta. Por lo general las resistgncias están formadas por un núcleo de carbón, que es un conductor pobre, dentro de una capa aislante.
lmagínate a alguien Pisando una manguera por la que Pasa agua. La presión del agua es muy fuerte, pero muy poca conseguirá salir dado que el flujo de agua sufre una fuerte resistencia. Con la corriente
eléctrica sucede lo mismo.
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Puedes conocer el valor de la resistencia a través de tres franjas de color que se pintan cerca de uno de sus extremos, de acuerdo con un código.,El código de los colores se tiene en la tabla indicada. La primera franja corresponde al primer
dígito, la segunda franla al segundo dígito. La tercera franja indica el número de ceros que siguen a los dos primeros números. Las franjas en el ejemplo indicado son: café (1), negro (0) y rojo (2 ceros), lo que indic_a que el valor de la resistencia es de 1000 ohmios. Estas se llaman resistencias
fijas. También hay resistencias variables, cuyo valor puede alterarse moviendo un botón.
Color
Número o número de cer.lc
Negro
0
Café
1
Rojo
2
Naranja
3
Amarillo
4
Verde
5
Azul
6
Violeta
7
Gris
8
Blanco
9
Estudiando el comportamiento de las resistencias en los-circuitos Para realizar el experimento necesitas: una pila de 6 V, un foquito de 3.5 V/60 mA, un sóquet (sujetafoco), lres trozos de cable y dos resistencias de 100 O. Para empezar conecla el foquito a la pila. A continuación añade una resistencia al circuito. Observarás que el foquito se enciende pero de una forma más débil ya que la resistencia impide en cierto grado el paso de la corriente.
Ahora conecta las dos resistencias en serie como te indica el dibujo. ¿Qué observas? El foquito brilla igual o menos que cuando conectaste un resistencia únicamente. El foquito se encenderá de forma más débil ya que ambas resistencias están luchando contra la corriente.
Une el cable
con la patilla
Resistencia tntensidad
voltaie - Intensidad
voltaie - -Resistencia
Conecta ahora las res¡stencias en paralelo como en el dibujo. Observarás que en esta ocasión el foquito no brilla tan débil como en la experiencia anterior, debido a que existen dos caminos para la corriente y en cada uno existe sólo una resistencia.
Foco más iluminado
Tipos de electricidad La electricidad estática La corriente eléctrica puede fluir. Pero existe otro tipo, llamada electricidad estát¡ca, que permanece inmóvil. A veces podemos sentir la electricidad en nuestro propio cuerpo. Si acariciamos un gato, nos peinamos en un día frÍo y seco o nos
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quitamos prendas de fibras artificiales, es probable que escuchemos una especie de crujido. Tiene su origen en la electricidad estática. Puedes ver y sentir la electricidad estática frotando los zapatos contra una alfombra y extendiendo después un dedo hacia el picaporte metálico de una puerta, dentro de una habitación a oscuras. Justo antes de tocar el picaporte, saltará una diminuta chispa del dedo al metal y sentirás un latigazo.
En todas partes
Los rayos son eléctr¡cos
Al frotar tus zapatos sob¡e una alfombra de nylon, se produce electricidad estática sobre ti. Si tocas algo metálico, sentirás una pequeña descarga si salta una chispa de tu cuerpo al metal.
El rayo es otro fenómeno debido a la electricidad estática.
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Frota un globo con un suéter de lana y colócalo contra una pared. Se quedará pegado a ella. Ahora frota dos globos con el suéter y ponlos uno al lado del otro. Se separarán uno del otro sin que los toques. Esto se debe a que, al frotar los globos, se les proporciona electricidad estática.
Cuando frotas el globo, éste toma algunos electrones de la lana, cargándose de electricidad. La carga negativa adquirida es atraÍda por la carga positiva de la pared, por ello el globo se pega a ella. Los dos globos se separan uno del otro porque los dos tienen cargas negativas sobrantes. AsÍ se cumple el principio que dice:
cargas eléctricas del mismo signo se repeten; cargas eléctricas de distinto signo se alraen.
Globos mágicos
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Globos enemistados
Corrlente continua y alterrua Es divertido jugar con la electricidad estática, pero, como permanece en un mismo sitio y no se transm¡te por cables, no es capaz de accionar máquinas ni de proporcionar luz a nuestras casas. Para esto necesitamos la corriente eléctrica: continua o alterna.
Corriente continua La corriente eléctrica de las pilas o
acumuladores fluye por los circuitos en una sola dirección. Esto se llama corriente continua.
generador corriente alterna
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corriente continua
Corriente alterna La electricidad producida en las centrales de energÍa eléctrica se llama corriente alterna. Se llama asi porque los electrones se mueven
de un lado a otro del cable en lugar de ir en una misma dirección.
En el dibujo de abajo se muestra cómo varÍa la cantidad de corriente cuando la bobina gira. En la parte superior del dibujo se muestra el exlremo superior de la bobina girando. Se puede ver que cuando la bobina está vertical no se produce corriente en absoluto. Al girar, el flujo de la corriente empieza a aumentar, pero pronto vuelve hacerse más pequeño otra vez. Después de que la bobina ha girado media vuelta, la corriente empieza a fluir en el otro sentido. Las centrales de energÍa eléctrica producen 60 ciclos de dos direcciones cada segundo.
En las centrales de energÍa eléctrica la corriente alterna se produce al girar cada bobina entre dos imanes. La cantidad de corriente varía al tiempo que gira la bobina.
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Bobina que gira vista desde arriba
\,. Sin corriente Núcleo de hierro Bobina Primaria La corriente alterna es útil porque se puede cambiar su voltaje utilizando un transformador, que son dos bobinas de cable aislado enrollados a un núcleo de hierro, aunque no hay conexión eléctrica entre las dos bobinas, cualquier voltaje o tensión de la primera bobina establece una tensión en la segunda. A este efecto se le llama inducción. Variando el número de vueltas de las dos bobinas podemos establecer voltajes mayores o menores, según las necesidades.
Bobina Secundaria
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Alta Tensión
Baia Tensión
Núcleo de hierro Bobina Primaria
Bobina Secundaria
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Más sobre los componentes electrónicos Los diodos Los diodos son como un cable de una sola dirección, la corriente eléctrica sólo puede pasar por ellos en una dirección y no en la otra. Debes tener cuidado para conectarlos correctamente; hay siempre una franja para saber cómo conectarlos. La corriente fluye a través del diodo en dirección hacia la franja.
¿Cómo funcionan loS diodos?
Experimentos con diodos
¿Cómo funcionan los diodos? P ara realizar los siguientes experimentos necesitarás una pila de 6 voltios, un foquito de 6 voltios, un sóquet o sujetafoco, alambre y un diodo tipo 1N4002.
Primero construye un circuito como el de la derecha, con la pata del extremo del diodo, donde está la banda, conectada a la terminal negativa de la pila. ¿Se enciende el foquito? Enseguida cambia el diodo, de manera que la pata donde está la banda esté conectada a la terminal positiva. Esta vez el foquito no se enciende. La corriente sólo puede fluir por el diodo cuando la pata donde está la banda en el extremo esté conectada a la terminal negativa.
Diodos de emisión de luz (LED)
Diodos de emisión de luz
son las iniciales de Light Emitting Diode (diodo emisor de luz). El LED es un diodo especial que se ilumina cuando pasa la electricidad y, por lo tanto, sirve para saber cuándo hay fluido eléctrico. LED
Un LED tiene casi siempre una patilla más corta que la otra. La más corta suele ser la patilla negativa (-) y la más larga la positiva (+).
La patilla negativa tiene, en ocasiones, plano el lado de la capucha de plástico que está junto a ella para facilitar su identificación. Es muy importante no confundir las patillas al conectarlas en un circuito.
m negativa
¿Cómo encontrar su pata negativa?
¿Cómo funcionan los LED? Para realizar el siguiente experimento necesitarás una pila de 1.5 voltios, alambre y un LED. Conecta el LED a la pila como se indica en eldibujo. El cable de la pata negativa debe estar conectado a la terminal negativa. ¿Se enciende el LED?
Polo negativo
Luego conecta el cable de la pata negativa a la terminal positiva de la pila. Ahora el LED no se encenderá. La corriente eléctrica no puede pasar por él cuando está conectado de esta manera.
¿Cómo funciona el LED?
lmagina una fila de elefantes andando unidos trompa con cola. Si un elefante mirara en dirección opuesta, la fila completa se pararia. El LED tiene el mismo efecto sobre la corriente.
Si conectas la patilla negativa alcamino positivo de la pila, el LED posee una resistencia tan alta
que impide que fluya la corriente.
¿Qué 6ün lss csndensadares? Los condensadores son componentes electrónicos que se cargan con electricidad al ser conectados a una fuente de energía y la almacenan durante algún tiempo. Una vez cargados, el voltaje de los condensadores equivale al de la pila o fuente energética. Los condensadores se usan en las televisiones para obtener y almacenar los altos voltajes necesarios para su funcionamiento. Ésta es una de las razones por la que resulta peligroso tocar el interior de los aparatos eléctricos que funcionan con corriente eléctrica de la red urbana. Los condensadores mantienen su carga incluso después de que los aparatos han sido desconectados.
Tipos de condensadores No te preocupes si tus
condensadores no tienen este aspecto, siempre que sus valores sean correctos.
Los condensadores junto con otros componentes se utilizan en los televisores para crear voltajes de 25 000 voltios.
Sintonización del radio
Modelos de condensadores Los condensadores existen en todos los tamaños y formas. Algunos condensadores llamados
condensadores electrolíticos tienen un signo + en un extremo y sólo pueden ser conectados en esa dirección. La capacidad de un condensador se mide en
faradios, que es una unidad muy grande. Los microfaradios son más frecuentes. Se simbolizan por pF. No todos los condensadores son electrolÍticos; normalmente los de poca capacidad (menos de 1 pF) pueden conectarse de cualquier forma en el circuito.
Los condensadores variables se usan en los radios para sintonizar diferentes emisoras. También se usan para filtrar las señales eléctricas molestas.
¿Cómo funciona un condensador? Prepárate para realizar el siguiente experimento que te servirá para comprobar cómo almacena carga eléctrica un condensador. Necesitarás un condensador electrolitico de 100 microfaradios (100 pF), una resistencia de 220W,ztrozos de cable, un LED, un tablero de experimentos (de madera balsa) y equipo para soldar.
i.
Coloo los postes (clavos) en el tablero de madera balsa de acuerdo con el diseño. Haz las conexiones en la forma y sentido indicado. Asegúrate de que las conexiones estén bien unidas.
o2.
Cuando conectes la pila (asegúrate de que sea en la forma correcta) el LED deberá encenderse durante un breve tiempo, que es lo que se tarda el condensador en cargarse, para a continuación apagarse. Patillas negativas
Une los dos cables
3. Ahora desconecta los cables de la pila y únelos entre si para que el circuito siga estando completo. Desconecta el condensador, dale vuelta y vuelve a conectarlo a los clavos. (Al desconectar el condensador y darle vuelta procura que sus dos patillas no se toquen entre sÍ.)
4.
El LED debe encenderse un instante ya que usa la energia almacenada en el condensador. Le diste la vuelta al condensador para permitir que la corriente fluyera en la dirección correcta a través del LED unidireccional.
¿Gu# €s El
aÉae
SrsmsFeÉ*r?
transistor es un pequeño dispositivo
electrónico fabricado con materiales semiconductores, generalmente germanio o silicio, capaz de realizar gran parte de las funciones propias de las válvulas electrónicas. lnventado en 1948 por tres científicos de los laboratorios Bell-W. Shockley, W. Brattain y J. Bardeen-, ha adquirido una amplia difusión por las ventajas que se derivan de su duración y reducido tamaño. En un circuito, el transistor se puede usar para controlar lalueza de la corriente y también puede actuar como un interruptor, cortando y dejando pasar la corrienle. Con ellos se pueden construir aparatos electrónicos de tamaño muy reducido, por ejemplo, aparatos de radio, televisiones, computadoras, etc.
Un semiconductor es un material cuya capacidad de conducción está entre la de los conductores y los aislantes y cuyas propiedades eléctricas es posible modificar considerablemente mediante el dopado, consistente en el añadido de pequeñisimas cantidades de otros elementos. El transistor se encuentra formado por una pequeña capa delgada de un semiconductor interpuesto entre dos plaquitas más gruesas. Los materiales semiconductores que se usan en los lransistores, son del t¡po -n o del tipo -p.
El material tipo -n contiene como impurezas átomos que proporcionan un electrón extra. El material tipo -p cont¡ene como impurezas átomos que tienen un electrón libre menos.
Base
Coleclor
Emisor
ripo
Base
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Colector
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Arsénico
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Aceptor de electrones
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Dador de electrones
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Las patas de un transistor se llaman: colector, emisor y base. La pata central suele ser la base. Los fabricantes tienen dislintos sistemas para señalar las palas restantes del transistor. Algunas se muestran arriba. El emisor suele estar señalado con un punto o una saliente en la funda o ésta tiene una forma especial.
Funcionamiento de un transistor Se puede apagar o encender un transistor aplicando una pequeña corriente en la patilla base. Al fluir una corriente de baja intensidad en la base hace que el transistor conduzca la corriente desde el colector al emisor, siendo muy alta la intensidad de esta corriente que atraviesa el transistor. Los componentes electrónicos del circuito pueden usar esta corriente.
AI
CFrc¡*itos de transistores El trans¡sior, como casi todos los componentes electrónicos, no es muy útil por si solo aunque sea una pieza vital en casi todos los circuitos.
Con el experimento que a continuación te proponemos, podrás construir un circuito utilizando un transistor como interruptor (switch) para el Lro.
Para realizar el experimento vas a necesitar: un lransistor n-p-n (BC108), un teo, dos resistencias de 220 y 10 000 ohm, un tablero de madera balsa, clavitos, pedazos de cable, equipo para soldar y pila de 6 voltios.
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ffi @ffi
g Manera de realizar el experimento 1. Clava los clavitos en el tablero de madera de acuerdo con el dibujo.
2.
Conecta los componentes del circuito según el dibujo, enroscando los conectores de cada componente y los cables alrededor de los clavitos, soldándolos en su sitio.
Colector 10000
ohm
220 ohm
3. Toca con el extremo libre del cable que viene de la patilla base del transistor y de la res¡stencia de 10 000 ohm el lado positivo que viene de la pila, y enseguida verás que el LED se enciende.
4.
Ahora con el extemo libre loca el lado negativo que viene de la pila, y el LED no se encenderá-
ffies€s€***Ées *s#**€*€*s Existen tres t¡pos de resistencias, aunque realmente todas ellas funcionan como resistencias normales cuya diferencia estriba en que unas varÍan su resistencia con la luz, otras con el calor y otras de
Gira esto para ajustar la resistencia.
forma manual.
1. Resistencia ajustable Una resistencia ajustable sirve para controlar el voltaje de un circuito de forma que, por ejemplo, un transistor esté encendido o apagado con una variación mínima. Los controles de volumen de las televisiones y de los radios son resistencias ajustables.
A este tipo de resistencias se les conoce como potenciómetros.
2.
LDR
LDR es una resistencia sensible a la luz. Su valor varÍa según la cantidad de luz que reciba. Las LDR se usan en medidores de luz de las cámaras fotográficas, para regular la cantidad de luz a la hora de tomar una fotografÍa.
3. Termorres¡stenc¡a Una resistencia térmica depende del calor. Normalmente tiene una alta resistencia cuando está caliente. Suelen usarse en alarmas de fuego y en termostatos de la calefacción central de los edificios.
Funcionamiento de la resistencia ajustable En el siguiente experimento usaremos una resistencia ajustable para controlar el voltaje en la base de un transistor.
2.
Suelda un trozo de cable con
la terminal intermedia de la
Necesitas: una resistencia ajustable de 1 megaohmio, dos resistencias de 10 000 ohmios, una resistencia de 220 ohmios, un LED, un transistor BC 108, cable, un tablero de madera balsa, clavitos y una pila de 6 voltios.
resistencia ajustable y otro con cualquiera de las otras dos terminales. Observa el dibujo antes de hacer las conexiones.
Resistencia ajustable
Resistencia
10000
3. Al hacer variaciones en
Resistencia 220 0
c¿
la resistencia ajustable
estarás cambiando el voltaje entre la base y el emisor del transistor. Cuando el voltaje alcanza 0.6 V se encienden el transistor y el LED. Gonforme aumenta el voltaje, el LED va iluminándose más hasta que el transistor queda saturado.
Funcionamiento de la roR Para comprobar el funcionamiento de la LDR, sustituye en el experimento anterior la resistencia ajustable por una LDR. Coloca tu mano sobre la LDR y verás cómo el LED se va apagando progresivamente. Esto se debe a que con la oscuridad aumenta la resistencia de la LDR.
,tm /
E/
9L
Funcionamiento de la termorresistencia Ahora sustituye la LDR por una resistencia térmica. Para calentarla acerca a ella la llama de un cerillo. El LED se ¡rá apagando dado que la resislencia aumenta con el calor.
Una resistencia térmica puede usarse en una alarma antifuego, para hacer sonar un timbre o conectar un rociador cuando se alcanza determinada temperatura.
=*=*gfl*
*=*s #*
*$ r**s
s€**
El diagrama de un circuito es un dibujo que muestra cómo están conectados los componentes de dicho circuito. Cada
componenle se representa por un símbolo. El diagrama es
como un mapa en el que se basará la construcción del circuito. Los simbolos están relacionados con la apariencia de los componentes o con su función.
Diagramas de circuitos que has experimentado Los circuitos que has usado hasta ahora están representados en eslos diagramas. Utiliza la tabla de sÍmbolos para saber lo que significa cada uno.
Circuito LED
Circuito resistencia ajustable
Circuito condensador
Circuito transistor / interruptor para un
LED
TabBa
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eím.rb*E*s de eES#E"E*s c*$Etp*rtenÉes eEee€rsmEe
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Circuito condensador
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Resistencia ajustable
I
Cable -lP cruzado I
Cable f
conectado
-L___I 'fermorresistencia Resistencia
o
LED
/)Condensador
lr
r_ +
f]ll ++UtJ-__ Condensador
electrolítico
ffiBec€r*m*ca as?*F*gÉca g
SEgSÉa€ La rana saltando de roca en roca se asemeja a las pulsaciones en un circuito digital.
En la electrónica existen dos grandes divisiones: electrónica
analógica y electrónica digital. Los circuitos digitales funcionan mediante pulsaciones eléctricas mientras que los circuitos analógicos utilizan flujos de electricidad que provocan minimas variaciones de voltaje.
La rana que nada suavemenle por el agua es como la corriente en un circuito analógico.
En un circuito todos los componentes están mandan{o, recibivndo y controlando pequeñas corrientes eléctricasEstas pequeñas corrientes se denominan señales y pueden ser analógicas o digitales, dependiendo del diseño del circuito; estas señales pueden usarse para encender o apagar partes de un circuito o para representar la información en forma codificada.
Una señal analógica es una corriente o voltaje que varía muy suavemente. alta
Una señal digital es una corriente o voltaje que es alta o baia.
Gircuitos interruptores Los circuitos interruptores formados por transistores sirven para obtener las señales digitales. Un sistema digital complicado, como el de la computadora personal, contiene miles de circuitos ¡nterruptores. Los circuitos interruptores sencillos suelen denominarse ftip-flops. Estos flip-flops de la memoria de la computadora se llaman también interruptores
biestables. Biestable significa que el circuito funciona como interruptor: o está apagado o está encendido.
Encendido
Apagado
Normalmente se piensa en Ia electrónica digital como en una ciencia moderna, pero el código Morse -inventado en 1836- usa pulsaciones de corriente para transmitir información codificada por un cable.
Bit y byte La palabra bit deriva del inglés binary
digit
(dígito binario) y designa a las dos cifras (0 y 1) que se utilizan en el sistema binario. Un bit es, también, la porción más pequeña de información representable mediante un número, e indica si una cosa es verdadera o falsal En las computadoras, los bits están representados por impulsos eléctricos de baja y alta tensión, por interruptores cerrados o abiertos, etc. Un byte está formado por una secuencia de bits.
Un byte es, generalmente, una secuencia de ocho bits. Los ocho bits (0 y 1) que conforman un byte pueden ser ordenados de 256 maneras diferentes y cada una de las secuencias resultantes codifica un número decimal comprendido entre 0 y 255, o una letra del alfabeto o casi cualquier información.
Goravertir sor?ldo en eleetrleidad
Un micrófono conv¡erte las ondas sonoras en corr¡ente alterna con un voltaie variable. Contiene un disco plano que vibra cuando es golpeado por la onda sonora. La vibración pasa a una bobina de alambre, la bobina se mueve aproximándose a un imán y entonces se produce una corriente alterna. Esta señal de entrada o input es aumentada por el amplificador y, a continuación, sale por el altavoz' El altavoz contiene también una bobina y un imán'
Circuito amPlificador condensadores o caPacitores
resistencia
transistor
En un circuito amplificador los contponentes electrónicos se agrupan en torno al transistor.
Diagrama del circuito amplificador
Amplificadores Un amplificador es un circuito que aumenta las señales eléctricas. Los aparatos electrónicos que producen sonido necesitan un circuito amplificador para funcionar. Los transistores son los componentes más importantes de un circuito amplificador cuya función es ampliar la intensidad y el voltaje.
El amplificador tiene como función reproducir de forma aumentada la señal de entrada o input. Esta señal ampliada por el circuito amplificador recibe el nombre de salida o output.
En un circuito amplificador el transistor ha de ser regulado en una posición intermedia capaz de captar la mayor gama posible de inputs. Para regular un transistor debe conocerse el valor necesario de la resistencia de la base.
¿téme funeiona un radic? Estás completamente rodeado de ondas de radio, pero no puedes verlas ni oÍrlas' Son captadaS por los radios que las translorman en ondas sonoras. Los sonidos que oyes en la radio recorren miles de kilómetros hasta llegar a ti. Las ondas de radio viajan a la velocidad de la luz, por eso personas que viven en sitios muy distantes entre sí pueden oÍr un mismo programa al mismo tiempo. I
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,
Un transmisor convierte las señales eléctricas en
ondas de radio
I En una estación de radio, los micrófonos recogen el sonido Y lo transforman en señales eléctricas.
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Las ondas de radio son ondas
electromagnéticas. No son lo mismo que las ondas sonoras.
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I
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I
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Las ondas de radio son emitidas al aire Por una antena. Una antena es
un aparato que emite o recibe ondas de radio.
\
El aire está lleno de
señales de radio procedentes de los trans¡slores.
t
t
Una antena de radio caPta señales de radio Y las transforma en señales eléctricas.
Un altavoz transforma las señales eléctricas en ondas sonoras.
El sol y otras estrellas emiten ondas de'radio a través del espacio. Se captan gracias a los radiotelescoplos; los astrónomos las utilizan para explorar las galaxias lejanas.
Buscando en el cuadrante, puedes sinlonizar cualquiera de las estaciones de radio que la antena capta.
Hay diferentes tipos de ondas de radio. Las ondas largas, medias y cortas pueden recorrer grandes distancias. Ocurre asi porque rebotan en la ionosfera. Onda corta (sw)
Capas de la ionosfera
Onda media (¡rtw)
Frecuencia ultralarga
Frecuencia rnuy alta
(uHr)
(vnr)
Onda larga
(Lw)
Las ondas vHF y UHF que transmiten las señales de televisión recorren distancias cortas, porque no pueden rebotar en la ionosfera.
Los pilotos de aviación, los taxistas, la policÍa, etc., utilizan aparatos emisores y receptores para emitir y recibir señales de radio; asimismo, los teléfonos móviles utilizan ondas de radio en lugar de cables.
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€urec€*ffi# urc É*EewEs*r?
y las imágenes Las ondas de radio transportan el sonido
pues' las t"t"ui"iones. El televisor transforma'
y "lá" ondas de radio en ondas luminosas sonoras'
Lascámarasdetetevisióncaptanlaluzquehayenelestudio'
y azul) y dividen la luz en colores primarios (rojo, verde Las señales se eléctricas' señales en después la transforman en ondas de radio y se emiten por un transmisor'
"onui"rt"n La antena caPta las
ondas y las transforma en señales eléctricas. Cañones de electrones
La imagen se construye mediante haces de elec-trones que rastrean la pantalla' moviéndose linea Por linea'
lmán para dirigir los haces de electrones
LÍneas de barrido (se muestran sólo algunas)
fosfÓricos La parte principal de un televisor se llama
tubo de iayos catódicos' Es la pantalla que ven.
Televisión por cable Caja de la lente de la cámara
D Luz
Señales hacia el codificador de colores, mezclador y transmi5or
E>
Cuando se dirige una cámara hacia una escena determinada, las ondas luminosas que provienen de dicha escena son captadas por las lentes de la cámara y pasan a través de una serie de espejos eoloreados. Los espejos descomponen las ondas luminosas en tres colores: verde, rojo
y azul. Hay un haz de electrones por cada color primario. En la pantalla hay pequeños puntos fosforescentes que emiten luz roja, verde o azul al recibir
electrones.
Televisión por satél¡te
Si tienes una antena parabólica puedes ver programas de televisión de todo el mundo. Los programas se emiten, mediante microondas, a un satélite en órbita. A su vez, el satélite las envia a los hogares de la gente en otros paÍses.
tffit#t
Algunos canales de televisión se emiten por medio de señales eléctricas que se transportan a lo largo de un cable especial. Es la televisión por cable.
E#r*t**F*ge*
#* $* **FGGF*€*#*r*
máquina de En algunos paises en lugar de computadora (del inglés computer' poner en orden (del ordinnateur, francés o babular) la llaman ordenador
"ornp'ut", bs datos); en otros lugares la llaman también calculadora' pensada y ün" computJdora? Es una máquina y, como lodas ellas, ha sido ¿ór¿
"" Por el hombre. diseñada
El hombre Las computadoras pueden hacer muchas cosas, pero Son algo ignorantes; siempre debe enieñarles hasta las cbsas más elementales. A las computadoras
hacer lo que náv qr" decirles qué hacer; además, una computadora sólo sabe le han enseñado. pueden almacenar enormes cantidades de información y en sólo Las computadoras en ellas. unos sejunOos es posible encontrar cualquier dato almacenado
Las computadoras se utilizan para mecanografiar cartas, mandar cohetes al espacio' jugar' predecir el tiempo, componer música, etcEn resumen, es un instrumento que ayuda en el trabajo, en la producción de ideas y multiplica la capacidad creativa de los que las utilizan.
Cualquier programa o dato que esté en la memoria se pierde cuando la compuladora se apaga. Si quieres conservar dicha información debes grabarla en un caset o disco flexible.
á@
Los programas y los datos son grabados o leÍdos en una unidad de disco.
Lees la información en la pantalla.
Elteclado alfanumérico sirve para introducir la información y el programa.
En esta caja se halla la unidad central de
procesamiento,
La impresora imprime la información.
cPU.
Unidad de Disco. Las computadoras no pueden pensar por si
mismas. Es indispensable darles una serie de instrucciones, es decir, dolarlas de un
programa. Los programas se escriben en lenguajes especiales como BAStc o Loco.
Juganda s*n el código
llstrarse
En 1838, el fisico norteamericano Samuel Morse inventó una manera de enviar mensajes por medio de señales eléctricas. Trabajó en un código cuyos elementos eran puntos y rayas' o bien destellos de luz que representaban todas las letras del alfabeto. El código fue llamado código Morse en honor de su creador. Tú puedes enviar mensajes de una habitación a otra consiruyendo un simple transm¡sor de código Morse.
Necesitarás:
-
Dos tramos largos de cable eléctrico (suficiente para cubrir la distancia enlre dos habitaciones) Dos focos de 3.5 v Dos sóquets Dos baterias de 9 v Clips Chinches o tachuelas Dos piezas de madera de 10x5 cm
Forma de hacerlo: 1.- Para construir los dos interruptores, toma las dos piezas de madera y coloca dos tachuelas y un clip en cada una de ellas como indica
eldibujo.
2.- Conecta las baterÍas, los sóquets y los extremos de los cables largos del mismo modo que en el diagrama.
Un operador
envía un mensaje desde una oficina de
telégrafos.
Código Morse
3.- Cuando tocas la tachuela con el extremo libre del clip, completas el circuito y los focos se encienden. Esto significa que puedes ver el mensaje que estás enviando y comprobar que el otro lo está recibiendo.
4.- Para enviar tus mensajes usa el código Morse o inventa tu propio código secreto.
3or
Sa.a
b
lr UaaVoo or Wa:r X!aar yrarr ZJ-aa 1¡¡ rn 2oor ¡ 3o¡o-¡ 4¡¡¡¡r socaa 6¡ o ¡ 7--, 8rr: 9sn-r Or¡n
-...
Crara 6l :oo g. for-o gr r. ho¡¡o ioo jorrr k¡ or lo-oo lTlr r flro OIII
porr Q rr¡l f ar
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a
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a
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rn
Habitación 2
interruptor
\Y
batería
Gw*g* *EesÉr*crcB** de **FG**trs* Necesitarás:
-
Un pedazo de cartón de 30x20 cm Cartulina Pinturas o Plumones
ConstruYe este juego y pruébalo con tus amlgos.
Tijeras Sujetadores de PaPel Cable eléctrico Bateria de 9 v Foco de 3.5 v
Sóquet Cinta aislante Pegamento o cinta
transparente
Forma de hacerlo;
las caras del cartón pega con cinta transparente algunas tarjetas de cartulina; coloca las preguntas a la izquierda y las respuestas a la derecha. Procura que cada pregunta tenga enfrente una respuesta equivocada.
1.- En una de
tr;.fe'[Lt-] ls,.t-lo"tF
2.- Coloca suietadores de papel ¿ 66¡li¡uaFiÓn de cada tarjeta de preguntas y antes de la tarjeta de réspuesta ( cbmo sé observa en el dibujo).
3.-
Al reverso del cartÓn conecta cada pregunta a su resouesta correcta por medio de un tramo dd cable eléctrico (como indica el dibuio).
4.- Con otro trozo de cable conecta una terminal de la batería a cualquier terminal del sóquet.
5.- Corta otros dos trozos de cable, un poco más larqos oue el anterior, y únelos a las
terminalés libies de la bateriá y el sÓquet; ambos cables quedarán sueltos como se
aprecia en la figura.
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t 4,.4 l* d[t-l 16 [-F,.Els slro-l [o,.o_lo
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frente
Cómo divertirte con este juego:
Pidele a un amigo que coloque el exlremo del cable de la baterÍa sobre el sujetapapeles de alguna pregunta; luego, deberá tomar el otro cable y colocarlo sobre el sujetapapeles de la que él considere que es la respuesta correcta. Si la respuesta señalada es en efecto la correcta, se cerrará el circuito eléctrico y el foco se prenderá.
Pide a un adulto que te auxilie
Conecta los cables a los sujetapapeles.
2x2 3x3 4x4 5x5 6x6
Haz con otras tarjetas de cartulina diferentes juegos de preguntas y respuestas, y pégalas sobre tu tablero de cartón. No olvides hacer en el reverso las conexiones entre la pregunta y la respuesta correcta.
Ja*ego de Ea És?&mo
f Érsme
Necesitarás:
-
Un bloque de madera de 50x60 cm
-
Alambrón (o bien, un gancho de ropa)
-
Pinzas
-
Martillo
-
Grapas
-
BaterÍa de 9 v
-
Foco de 3.5 v
-
Sóquet
-
Cable eléctrico
-
Cinta aislante
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Forma de hacerlo:
1.- Corta con las pinzas un tramo pequeño de alambrón y dóblalo en lorma de aro, pero sin cerrarlo del todo.
I ATENCION 2.- Por medio de un cable conecta el arillo de alambrón a una de las terminales del sóquel
3.- Conecta la otra terminal del sóquet a uno de los bornes de la bateria.
-
4.- Usa el resto de alambrón para formar la lÍnea ondulada.
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5.- Forra con cinta de aislar los extremos del
Cómo divertirte con este juego:
alambrón ondulado.
6.-
La otra terminal de la baterÍa debe conectarse a un extremo del alambrón ondulado.
7.- Usando martillo y grapas, fiia en forma vertical el alambrón ondulado a los extremos del bloque de madera.
Tú y tus amigos intenlen pasar el anillo a lo largo de todo el alambrón ondulado sin que el foquito se encienda. Si te tiembla la mano, el anillo tocará el alambrón y el circuito se cerrará. La electricidad fluye a lo largo del cable y enciende el foco.
Cuantas más curvas hagas al alambrón, más dificil será eljuego.
8.- Usando las pinzas, cierra el arillo de alambrón alrededor del alambrón ondulado.
9.- Decora el bloque de madera con pinturas
o
plumones a tu gusto. alambrón
Pide a un adulto que te auxil¡e
*éeE fl€s's=*,*
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*€ fl*
*€€*s
El diagrama de un circuito es un dibujo que
muestra cémo deberán ser Gonectados los
componentes de dicho c¡rcuito. En los diagramas
cadacomponente se representa por un simbolo' Los símbolos de focos, baterias y cables están indicados aqul.
F*
Los cables se muestran mediante una linea recta y un punto indica dónde se unen los cables. Los focos se señalan como en el dibujo, las lineas rectas que hay entre ellos muestran los cables. Cada elemento del circuito se marca con su inicial y número.
Este es el simbolo de una baterÍa o pila. La linea fina es la terminal positiva (+) y la más corta y gruesa es la terminal negativa (-). La potencia de la bateria se escribe al lado del simbolo.
6 voltios
Éste es el diagrama del circuito que se muestra a su lado. Cuando los focos se colocan de esta manera, uno a continuación del otro en el mismo cable, se llama circuito en serie. lntenta hacer este circuito; cuando lo tengas, desenrosca uno de los focos. Esto produce una ruptura en el circuito y, por tanto, la corriente eléctrica se corta y el foco se apaga.
Circuitos por construir Este circuito tiene dos focos de 3.5 v en lÍneas diferentes. Se le llama circuito en paralelo. Desenrosca uno de los focos y verás que el olro continúa encendido, pues la corriente sigue fluyendo. Los focos en este circuito brillan más que los del circuito en serie debido a que fluye la misma cantidad de corriente por cada lÍnea de cable. En el circuito en serie los dos focos están resistiendo la misma corriente en el mismo trozo de cable, por lo que ambos reciben menos corriente.
lntenta construir el circuito mostrado, siguiendo el diagrama
Para construir este circuilo necesitas usar una balerÍa de 9 v y un foco de 6 v. El diagrama del circuito se encuentra a la izquierda.
DiseñG y comprobación de e ire ultos Un circuito complejo electrónico siempre está basado en la combinación de muchos circuitos que
trabajan juntos.
Los símbolos de los componentes electrónicos se usan para diseñar los diagramas de los circuitos y ver si realmente funcionan antes de construirlos.
3mA
6v 100
9v 7mA
c¿
200 c)
Al diseñar cualquier circuito debes tener en cuenta las leyes de la electrónica para calcular los valores de los componentes que necesitas en la construcción de tal circuito. A continuación citamos algunas leyes que te serán muy útiles en el diseño de tus propios circuitos.
intensidad de la
Leyes de la electrón¡ca
canancia del transistor = c!Md9-d9l-SqEgAI¡ntensidad de la corriente de la base
Ley de la potencia Potencia (watts
=
voltaje (voltios) x intensidad
q vatios)
(amPerios)
Tiempo (segundos) =capacidad (faradios) x resistencia (ohmios)
Ley de Ohm Voltaje (volt¡os)
=
intensidad (amper¡os) resistencia ohmios
x
Resistencias en serie Res¡stenciatotal = lasumade las resistencias conectadasen serie
Comprobación de circuitos Existen en el mercado aparalos que sirven para calcular los valores correctos de los componentes que deben utilizarse en la construcción de un circuilo; además, estos aparatos se emplean para comprobar fallas del circuito mismo.
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r*r.t-l rt¡-
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Hay varios tipos de aparatos medidores. El voltÍmetro mide el voltaje, el amperímetro la intensidad de corriente y el óhmetro la resistencia. También se construyen aparatos conocidos como multímetros que miden tanto la resistencia como el voltaje y la intensidad de la corriente.
Dentro de casi todos los aparatos medidores hay una bobina junlo a un potente imán. Cuando la corriente recorre la bobina (1) se crea un campo magnético (2) que hace girar la aguja (3); ésta indíca el valor de la corriente en la escala (a). Un fino muelle (5) rest¡tuye la aguja a su posición inicial.
;:E::=É+g"==É= 11=",cT :-.
:: 'r € -¡-"..;=i-==
Pila de 1.5 v
La fuerza de una batería, es decir, lo que hace mover los electrones, se llama voltaie y se mide en voltios (v)' Algunos experimentos de este libro necesitan tres pilas de 1.5 v y otros necesitarán una de 6 v. Las baterÍas o pilas se pueden encontrar de muchas formas y tamaños; asimismo, las pilas presentan var¡os tipos de terminales. No importa cuál uses mientras tengan el voltaje correcto.
cable macizo -."'\
¿7
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cable de hilos
Los cables están formados por un hilo de metal para transportar la corriente eléctrica, cubiertos por una
funda de plástico. Algunos cables tienen un bloque de metal, otros están hechos de hilos de cobre. No importa mucho cuál compres, sin embargo, el cable fino -por ejemplo, el cable de teléfono o el de siete hilos- es más fácil de usar. Si usas cable doble, dividelo cortando la funda de plástico que hay entre los dos cables.
voltaje
Necesitarás algunos focos pequeños como los del dibujo y algunos sóquets también pequeños para colócar los foquitos. Los focos se hacen de diversas fuerzas para usarlos con baterÍas de diferente voltaje. Siempre usa focos de 6 v para baterías de 9 v y focos de 3.5 v para baterías de 6 v.
terminales para los cables
Gómo descubrir los cables
Debes quitar 1.5 cm. de la cubierta de plástico de cada extremo del cable. Si usas pinzas, colócalas para que corten sólo la funda de plástico y no el hilo. Coloca las pinzas a 1.5 cm. más o menos del extremo del cable y extrae, firmemente, la funda que cubre el metal.
ajustador para el tamaño del cable
Cómo conectar los cables a la batería Los dibujos te muestran cómo puedes unir los cables a los varios tipos de balerÍas. Si usas cable de hilos de cobre, enrosca los hilos entre sí, de esle modo el cable será más fácil de manejar. Si usas pilas redondas, necesitarás una caja para sostenerlas. Puedes comprarla o tomarla de un radio portátil viejo. Usa cinta adhesiva para mantener las pilas juntas y seguras.
Si tienes cuidado, puedes descubrir los cables con unas tijeras. Mete el cable entre las tijeras y frótalo cdntra éstas para que las tijeras rayen el plástico. Entonces tira del plástico, arrancándolo.
**mperisntes eleetrón is$s l!**esariee Para realizar los exPerimentos propuestos necesitas materiales llamados componentes electrón icos. Son pequeños y generalmente baratos; los puedes comprar en cualquier tienda de electrónica.
ffi
resistencias
Los componentes electrónicos controlan la corriente eléctrica de formas muy
diversas, por eso debes tener mucho cuidado al usarlos y conocer su valor.
condensadores
Para cada experimento necesitarás conectar los componentes entre sÍ de una manera determinada, a esto se le conoce con el nombre de circuito. El paso de la corriente por el circuito es lo que hace que éste funcione. Para construir un circuito debes soldar o conectar los componentes sobre un tablero especial.
Herram ientas necesarias
Para construir un circuito necesitarás un desarmador pequeño y pinzas
pinzas
soldador
eléctrico (cautÍn)
Cuando estés construyendo tus circuitos electrónicos debes tener mucho cuidado y ser preciso. Si un componente no está en su lugar o no está bien soldado o conectado, el circuito no funcionará. No te preocupes si no funciona al principio; verifica con cuidado las conexiones y comprueba los circuitos.
Todos los experimentos propuestos en este libro funcionan con electricidad de una pila o baterÍa. Nunca conectes tus equipos a los enchufes de la casa. La corriente es muy fuerte y quemará todos los componentes del circuito.
chicas. Las pinzas de pelado son útiles para quitar la funda de plástico del cable, pero puedes usar unas tijeras. También necesitarás pinzas ordinarias que tengan en un lado una ranura para cortar cables y un soldador eléctrico (cautin).
desarmador pequeño
Histaria de la eleetrónica Los orÍgenes de la electrón¡ca se remonlan hacia 1897, cuando el inglés J. J. Thomson demostró que la corriente eléctrica está constituida por eleclrones, que éstos pueden moverse en el vacÍo y que su translación se modifica por medio de un campo electrónico. Esto condujo, en 1904,
1910
válvula electrónica
1920
€o"-;
1930
microscopio electrónico
1940
a la invención de la primera válvula electrónica. Unos 50 años más tarde se realizó un hallazgo revolucionario: se descubrió que no era necesario que los electrones pasaran a través del vacÍo para poder actuar sobre ellos; a fin de obtener el mismo efecto se podían utilizar
semiconductores: diodos y transistores. La primera estación de radio inició sus transmisiones en Pittsburgh, en 1920. Después, uno tras otro se han sucedido los inventos revolucionarios.
1950
semiconductor
satélite Telstar (EU)
1960
1970
calculadoras de bolsillo
computadora
1980
walk-man
1990
Prog rama pa ra ordenador
Programa para ordenador: Obtener el valor de las resistencias introduciendo los colores de sus franjas. BASIC)' Si tienes una computadora personal o micro-ordenador (lBM-PC o compatible con lenguaje
puedes utilizar este progiam. p.rá identificar resistencias electrónicas. Si tienes una resistencia, sólo para elaborar tu introduce los colores a lá computadora cuando te lo pida y te dará el valor real de ésta quieres y localizarla, sólo valor circuito electrónico; o al revés, si necesitas una resistencia de determinado introduce su valor y te dará el código de colores correspondiente a ese valor. otros Este programa es muy señcillo, pero es un programa muy útil, que incluso se utiliza dentro de programas más complejos para el diseño de circuitos electrónicos.
1O
GOSUB 490
20 30
GOSUB 470 PRINT ''PROGRAMA PARA OBTENER EL VALOR DE LAS RESISTENCIAS SEGUN LOS COLORES DE SUS FRANJAS'
40 PRINT : PRINT "A) LISTA DE CODIGOS DE COLORES" 50 PRINT "B) CALCULO DE VALORES A COLORES" 60 PRINT "C) CALCULO DE COLORES A VALORES. 65 PRINT "D) FINALIZAR" 70 PRINT : PRINT "INTRODUCE A, B, C O D"
80 90
l$ = INKEY$: lF l$ = '" THEN 80
1OO
lF l$ = "B" THEN GOSUB 180
lF l$ = "A" THEN GOSUB 130
110 lF l$ = "C" THEN GOSUB 320 115 lF l$ = "D" THEN GOTO 125 120 GOTO 20 125 END 130 GOSUB 470 140 PRINT "LOS CODIGOS DE COLORES SON:": PRINT 150 FOR
l= 1 TO 10
160 PRINT TAB(2); c$(l); TAB(14); I -
1
170 NEXT l: GOSUB 450: RETURN 180 GOSUB 470 190 INPUT "QUE VALOR "; V 2OO PRINT "QUE MULTIPLICADOR ": PRINT "M=MEGAOMHIOS"
210 PRINT "K=KILOHMIOS": PRINT "O=OHMIOS" 220 M$ = INKEY$: lF M$ = "" THEN GOTO 220 * 230 lF M$ = "M" THEN LET V = V lOOOOOO! * 240 lF M$ = "K" THEN LET V = V 10001
250 NZ=0 260 lF V>=
1OO
THEN V=
V/
10: NZ = NZ + 1: GOTO260
270 V = INTM: PRINT "EL CODIGO DE COLOR ES:
"
280 PRINT C$(|NT(V / 10) + 1); " "; 290 PRINT C$((V/ 10 - INT(V/ 10)).10 + 1.1); " "; 300 PRINT C$(NZ + 1): GOSUB 450 310 RETURN 320 GOSUB 470
330FORl=1TO3 340 PRINT "INTRODUCE EL COLOR "; l: INPUT l$ 350 F=0: FORJ=1TO10
360 lF l$ = C$(J) THEN F = 1: C(l) = J - 1 370 NEXT J: IF F = O THEN PRINT "COMPRUEBA LA ORTOGRAFIA'': GOTO 340 380 NEXT
I
390 v = (c(2) + 10 * c(1)). 10 ^ c(3): M$ = " " 4OO lF V >= 1000000! THEN V = V / 1000000!: M$ = "MEG"
410 IFV> 1000! AND M$<> "MEGUTHEN V= V/ 1000!: M$= "KlL" 420 PRINT : PRINT "EL VALOR ES "; V; " "; M$; "OHMIOS' 430 GOSUB 450
440 RETURN 450 PRINT : PRINT "APRIETA RETURN PARA CONTINUAR. 460 X$ = INKEY$: lF X$ = "" THEN GOTO 460: RETURN
470 CLS 480 RETURN 490 REM SUBRUTINA DE LECTURA 500 FOR I =
1
TO 10: READ Cg(l): NEXT
I
510 RETURN
520 DATA''NEGRO',"CAFE'"''ROJO'"''NARANJA'"''AMARI LLO',''VERDE' 530 DATA'AZUL",''MORADO',"GRIS','BLANCO'
Glosario Aislante
Sustancia a través de la cual no puede circular la corriente eléctrica.
Amperio Unidad de medida de la intensidad de corriente. Conductor Sustancia a través de la cual circula la corriente eléctrica. Corriente Flujo de electrones a través de un conductor.
lmpedancia Resistencia que varÍa la frecuencia de una señal.
lnPut La señal que llega a un circuito o a un comPonente.
OutPut La señal que sale de un circuito o de un componente.
Semiconductor Sustancia que no es ni buen conductor ni buen aislante y que sólo conducirá la corriente bajo ciertas condiciones.
Electrón Particula cargada negativamente que alrecledor deinúcleo óel átomo.
orbita
Señal El voltaje o corriente que está siendo usada por un componente o circuito.
Frecuencia Medida de las veces que la corriente cambia de dirección.
alterna
Voltaje La medida de la diferencia de potencial entre dos puntos del circuito, teniendo en cuenla la resistencia.
Ganancia del transistor Medida de cuánto es ampliada la corriente por un transistor. Se encuentra dividiendo la corriente de la base por la corriente del
colector.
Vatios o Watts Unidades que miden la potencia de un circuito. La potencia puede hallarse multiplicando el voltaje por la corriente.
INDICE Presentación ¿Qué es la electrónica?
8 10
¿Qué es una corriente eléctrica? Cómo producir electricidad . Construyendo circuitos simPles
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16
Conductores y aislantes
Circuitosimpresos.
.
18
..
¿Qué es un chip? . . Voltaje, intensidad y resistencia .
.
20 22
¿Qué son las resistencias? Tipos de electricidad Corriente c¡ntinua y alterna Más sobre los componentes electrónicos. ¿Qué son los condensadores?. . . . ¿Qué es un transistor?. . Circuitos de transistores Resistencias especiales Diagramas de circuitos . . . Electrónica analógica y digital.
24
Convedir sonido en electricidad . . ¿Cómo funciona un radio?. ¿Cómo funciona una televisión? . . . . . . Tecnología de la computadora . . . Jugando con el Código Morse Juego electrónico de concurso. . Juego de la mano firme. Más sobre diagramas de circuito . . Diseño y comprobación de circuitos Baterías, cables y focos Componentes electrónicos necesarios Historia de la electrónica . Programa para ordenador: ldentificación de resistencias
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Glosario
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Titulos de la colección
Mi Primera Enciclopedia Biología Física
Química Matemáticas Electrónica Computación
Científica