MAGNITUDES ELÉCTRICAS

Mantenimiento y Reparación de Computadoras
MAGNITUDES ELÉCTRICAS
Todo fenómeno físico tiene parámetros que se pueden diferenciar,
cuantificar y hasta medir. Sus valores se ingresan a las formulas
matemáticas para explicar, predecir o diseñar comportamientos. Así como
no se pueden sumar peras con manzanas, no se puede sumar voltios con
amperios, dos unidades de las magnitudes Tensión Eléctrica y Corriente
Eléctrica, que caracterizan a un fenómeno eléctrico, pero podemos utilizar
una tercera magnitud que las relacione: la Resistencia Eléctrica, a través de
la ley de OHM.
Tensión o Potencial Eléctrico (E): Magnitud eléctrica que expresa el
trabajo necesario para transportar una carga eléctrica en un campo
eléctrico. También lo podemos definir como, la diferencia de potencial
eléctrico entre dos puntos de un circuito. El punto desde donde se
comienza a medir se señala con un símbolo +. Se mide en voltios (V).
Intensidad de Corriente (I): Es el número de cargas eléctricas que circula
por un elemento de circuito por unidad de tiempo. La dirección positiva del
flujo de cargas se indica con una flecha. Se mide en amperios (A).
La Resistencia Eléctrica (R): Unidad de medición de la resistencia
eléctrica, representada por la letra griega (Ω, omega). Es la resistencia que
produce una tensión de 1 voltio cuando es atravesada por una corriente de
1 amperio.
Siemens (S): Unidad de medida de la conductancia (G). Es la
conductancia que produce una corriente de 1 amperio cuando se aplica
una tensión de 1 voltio. Es el recíproco del Ohmio, antes llamado mho.
Coulomb [coulombio] (C): Unidad de medición de la carga eléctrica. Carga
Q que pasa por un punto en un segundo cuando la corriente es de 1
amperio.
1 Coulomb = 6,28 x 1018 electrones.
Joule [julio] (J): Es el trabajo (W) hecho por la fuerza de un Newton
actuando sobre la distancia de 1 metro.
Watt [vatio] (W): Unidad de la potencia. Potencia (P) requerida para realizar
un trabajo a razón de l julio (joule) por segundo.
Farad [faradio] (F): Unidad de medida de los capacitores / condensadores.
Es la capacitancia (C) en donde la carga de 1 coulombio produce una
diferencia de potencial de 1 voltio.
Hertz [hercio] (Hz): Cantidad de ciclos completos de una onda en una
unidad de tiempo 1 Hertz = 1 eiclo/seg
Henry [henrio] (H): Unidad de medida de los inductores / bobinas. Es la
inductancia (L) en que 1 voltio es inducido por un cambio de corriente de 1
amperio por segundo.
LEYES DE LA ELECTRICIDAD
LA LEY DE OHM
En un circuito sencillo en donde tenemos en serie una fuente de tensión
(una batería de 12 voltios) y una resistencia de 6 ohms (ohmios), se puede
establecer una relación entre la tensión de la batería, la resistencia y la
corriente que entrega la batería y circula a través de esta resistencia o
resistor.
V
y se llama la Ley de Ohm.
R
Entonces la corriente que circula por el circuito (por la resistencia o
resistor) es:
2 Amperios
I
 12 voltios
6 ohms
De la misma manera, de la fórmula se puede despejar la tensión en
función de la corriente y la resistencia, entonces la Ley de Ohm queda: V =
I x R. Así, si se conoce la corriente y la resistencia se puede obtener la
tensión entre los ten-ninales de la resistencia:
V = 2 Amperios x 6 ohms = 12V
Al igual que en el caso anterior, si se despeja la resistencia en función del
voltaje y la corriente, y se obtiene la Ley de Ohm de la forma:
V
R  …(1)
I
Entonces si se conoce la tensión en la resistencia y la corriente que pasa
por ella se obtiene que:
12 voltios
R
 6 Ohms
2 Amperios
Es interesante ver que la relación entre la corriente y la tensión en una
resistencia siempre es lineal y la pendiente de esta línea está directamente
relacionada con el valor de la resistencia. Así, a mayor resistencia mayor
pendiente.
La relación esta dada por : I 
Podemos tener 3 Casos:
Con la resistencia fija. La corriente sigue a la tensión. Un incremento en
la tensión, significa un incremento en la corriente, y un incremento en la
corriente significa un incremento en la tensión.
Con la tensión fija. Un incremento en la corriente, causa una
disminución en la resistencia y un incremento en la resistencia, causa una
disminución en la corriente.
Con la corriente fija. La tensión sigue a la resistencia. Un incremento en
la resistencia, causa un incremento en la tensión y un incremento en
tensión causa un incremento en la resistencia.
Para tres valores de resistencia diferentes, un valor en el eje vertical
(corriente) corresponde un valor en el eje horizontal (tensión). Las
pendientes de estas líneas rectas representan el valor de la resistencia.
Con ayuda de estos gráficos se puede obtener un valor de corriente para
un resistor, y una tensión dadas. Igualmente para una tensión y un
resistor dados, se puede obtener la corriente.
LA POTENCIA
La potencia es la velocidad con la que se realiza un trabajo, y en
electricidad y electrónica es la multiplicación de la corriente, (en amperios)
por el voltaje (en voltios). La unidad de potencia es el watt o vatio.
P=V . I ….(2)
Donde:
 V es la tensión en los terminales del elemento en cuestión
 I es la corriente que circula por él.
Realizando el reemplazo de (1) en (2)Tenemos :
2
V2
x
… (3)
R
P
I R
Ejemplo :
Si se conecta un bombillo o foco a la batería (12 Voltios) y por el bombillo
circula una corriente de 2 amperios, entonces la potencia que se consume
en ese bombillo (en calor y luz) es:
P = V x I = 12 x 2 = 24 watts (vatios)
Con los mismos datos y con la potencia ya encontrada es posible encontrar
el valor en ohmios del foco, utilizando la fórmula (3):
V 2 122
P

 6ohm ios
P
24
LEY DE INTENSIDADES DE KIRCHOFF
La suma de las corrientes que entran en un área cerrada del circuito son
iguales a las corrientes que salen. De otro o modo. La suma de corrientes
que entran a un nodo debe ser igual a cero ("O").
Siempre se debe tomar a las corrientes que entran al nodo como positivas
y a las del nodo como negativas.
Corrientes que entran al nodo = corrientes que salen del nodo
Corrientes que entran al nodo — corrientes que salen del nodo = O
De esta premisa explicamos el grafico, La corriente que sale de la fuente I
ent, se divide en dos, pasando I1, por una resistencia R1, e I2 por la
resistencia R2. Posteriormente estas dos corrientes se vuelven una sola
antes de regresar a la fuente original I ent, cumpliéndose nuevamente la
ley de corriente de Kirchoff en el nodo que está debajo de R
I ent (corriente que entra) = I, + I, (corrientes que salen)
Esta ley es muy útil, para encontrar el valor de una corriente en un
circuito cuando conocemos las otras que alimentan un nodo.
LEY DE VOLTAJES DE KIRCHOFF
Esta Ley dice que:
"La suma de todas las tensiones en un camino cerrado, debe ser
forzosamente igual a cero".
En otras palabras, en un circuito: Los incrementos en tensión es igual a
las caídas de tensión. (positivos, los aumentos y negativas, las caídas de
tensión)
Aumento de tensión: suma de las caídas de tensión = O
En un circuito en serie (supongamos resistencias en serie conectadas a
una fuente de tensión (una batería), la suma de las tensiones en todo el
circuito, debe ser cero.
Con la ayuda de este conocimiento se puede obtener el valor de tensión, en
cualquier resistencia que esté en un camino cerrado.
Se puede ver con ayuda de los datos que se presentan en el gráfico.
5 Voltios = 2 Voltios + 2,5 Voltios + 0,5 Voltios
5 Voltios — (2 Voltios + 2,5 Voltios + 0,5 Voltios) = O 1. Circuitos con dos
fuentes o más
Algunas veces en los circuitos serie, hay más de dos fuentes de tensión, y
no es fácil saber en que sentido circula la corriente. En este caso se
supone que la corriente circula en un sentido y se hace el análisis. Si la
corriente que se obtiene tiene signo negativo significa que la suposición
que se tomó estaba equivocada.
Pasos a seguir:
 Escribir la ecuación de Kirchoff, siguiendo el sentido de la
corriente. Los valores de la tensión serán positivos si se
encuentra primero la señal de polaridad (+) y negativa si se
encuentra la serial (—).
 Para calcular la corriente se puede reemplazar la tensión en el
resistor por IR (V= IR)
 Despejar la corriente.
 Si la corriente tiene valor negativo, se corrige el sentido
anteriormente supuesto, con la consiguiente corrección de la
polaridad de la caída de tensión, en los resistores.
CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD PARA EL TRABAJO
CON ELECTRICIDAD
Cuando se trabaja en un laboratorio en electricidad, cuando se emplean
elementos eléctricos o simplemente se trabaja con electricidad, el seguir
las precauciones adecuadas de seguridad, es más o tan importantes que
llevar a cabo mediciones exactas.
Existen peligros potencialmente mortales en ambientes de laboratorio
eléctrico, y si no se siguen con cuidado procedimiento de seguridad, se
puede ocasionar que, una o varias personas sean víctimas de un accidente
serio.
El peligro más común y más serio en laboratorios eléctricos es el choque
eléctrico o golpe de corriente.
Un aspecto fundamental del choque o golpe eléctrico que puede ser letal
está en función de la cantidad de corriente que pasa a través del cuerpo
humano y del tiempo. Sin lugar a dudas, la seguridad se debe tener
siempre presente por parte de todas aquellas personas que por cualquier
razón requieran utilizar electricidad en forma aplicada. No depende tan
solo del valor del voltaje aplicado. Puede ser tan mortal un choque de 100
Voltios como uno de 1000 Voltios.
RECORRIDO DE LA CORRIENTE ATRAVÉS DEL CUERPO
EFECTO DE LA CORRIENTE APLICADA AL SER HUMANO
La severidad de un choque eléctrico en un ser humano varía con la edad,
sexo y condición física. Sin embargo, en general el nivel de corriente
necesario para ocasionar la muerte a cualquier ser humano es
notablemente bajo.
 El umbral de percepción de corriente en la mayoría de los seres
humanos es de 1 miliamper (1mA).




Corriente entre lmA y 5mA se siente con mayor intensidad pero por
lo general no producen dolor intenso. El peligro que existe en esta
inestabilidad es debido a la reacción de sorpresa que genera en el
ser humano y que lo hace "moverse" a lugares potencialmente de
mayor peligro.
Corrientes mayores a 5mA y menores a 100mA producen en el
cuerpo contracciones musculares involuntarias de gran dolor y
puede eventualmente ocasionar la muerte puesto que la persona
queda sin poder soltar el conductor eléctrico.
Corrientes mayores de 100mA producen interferencia con el
movimiento coordinado del corazón ocasionando lo que se llama
fibrilación cardiaca, que detiene el bombeo de sangre al cuerpo
humano, y sobreviene la muerte en cuestión de minutos si no se
detiene dicho proceso.
Corrientes superiores a 300mA las contracciones musculares son
extremadamente intensas lo que "evita" la fibrilación. Si se detiene el
choque por medio del método de aplicar rápidamente grandes pulsos
de corriente, es posible que el corazón reanude función normal. Sin
embargo, se puede detener la respiración (se debe realizar
respiración artificial) y la persona queda con quemaduras intensas.
INTENSIDAD (mA)
EFECTOS SOBRE EL
C.C.
C.A. (60Hz)
ORGANISMO
HOMBRE MUJER HOMBRE MUJER
1
0.6
0,4
0,3 Ninguna sensación
5,2
3,5
1,1
0,7 Umbral de percepción
76
51
16
10,5 Umbral de intensidad límite
90
60
23
15
200
170
50
35
1300
1300
1000
1000
500
500
100
100
Choque doloroso y grave ( contracción
muscular y dificultad respiratoria)
Principio de fibrilación ventricular
Fibrilación ventricular posible
en
choques cortos: Corta duración (hasta 0,03
segundos)
Fibrilación ventricular posible
en
choques cortos: Duración 3 segundos
RECOMENDACIONES Y CUIDADOS
 Uso y aplicación de equipos ordinarios con conexiones correctas a
tierra, de seguridad y protecciones eléctricas adecuadas.
 Evitar el uso de cables o conductores desnudos, o con algún
deterioro o defecto.
 Siempre desconectar la corriente al iniciar una experiencia eléctrica.
 Evitar trabajar solo.
 Nunca operar equipos con humedad en las manos ó en el piso. Usar
siempre zapatos secos.

Siempre conectar al FINAL, el cable ó la punta de prueba al
potencial alto ó "vivo".
PRIMEROS AUXILIOS
 Tratar de desconectar a la víctima del equipo ó conductor sin
colocarse uno mismo en peligro.
 Usar cualquier elemento aislante para actuar ya que cualquier
conexión corporal de la piel decae rápidamente con el tiempo y la
corriente puede llegar a alcanzar valores fatales (100mA a 300mA).

Si se produce un paro respiratorio y la víctima se encuentra
inconsciente, se debe comenzar rápidamente a administrar
respiración artificial. Este proceso puede durar hasta 8 horas.
COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Cada componente y cada circuito tienen una función específica que está
claramente definida por sus características. Aparentemente hay muchos
tipos de componentes y circuitos, sin embargo, ellos están clasificados en
pocos grupos, lo que facilita su estudio y comprensión.
Al comprender individualmente los componentes y luego saber qué ocurre
cuando se interconectan entre sí de diferentes maneras, formando
circuitos, habremos conocido gran parte de los secretos de esta ciencia.
Clasificación de los componentes
En todo circuito electrónico siempre hay una serial o corriente eléctrica
circulando por él. La corriente eléctrica en un circuito puede ser corriente
alterna (AC), corriente continua (DC) o una combinación de las dos.
 Pasivos
 Activos
 Electromecánicos
Todo aparato electrónico está siempre compuesto por componentes de los
tres tipos.
Componentes pasivos
Son los que responden en forma lineal a la corriente. Es decir, no
modifican
sustancialmente
sus
características.
Los
principales
componentes pasivos que se utilizan son las resistencias, los
condensadores, las bobinas, los transformadores, los parlantes entre otros.
Componentes activos
Modifican o procesan las señales en una forma no lineal. Estos
componentes son los que realizan el trabajo fundamental de los circuitos,
y casi siempre van acompañados de varios componentes pasivos, sin los
cuales no podrían trabajar.
Componentes electromecánicos
Son aquellos que realizan funciones eléctricas simples, partiendo de
movimientos mecánicos externos o internos. También clasifican dentro de
este grupo, los componentes que realizan funciones de soporte mecánico y
conexión de seriales.
Los principales tipos son los interruptores o switchs, los conectores de
entrada y salida de los aparatos, los circuitos impresos, los disparadores
de calor, los fusibles y los cables, entre otros.
COMPONENTES PASIVOS
Tenemos considerados estos componentes electrónicos como aquellos que
no aportan ganancial o control de los seriales eléctricos que la circulan,
sino que ponen de manifiesto una propiedad eléctrica factible como
almacenar carga (condensadores) o de lo contrario oponerse al flujo
(resistencias) que transforma la potencia eléctrica en calor, etc.
Este tipo de componentes también aparte del control de la corriente ayuda
a la organización de los elementos activos (semiconductores)
Los componentes pasivos son considerados en tres grupos importantes:
 RESISTENCIAS
 CONDENSADORES
 BOBINADOS
RESISTENCIAS
Por definición estamos refiriéndonos al componente que ofrece resistencia
o sea dificultad al paso de la corriente eléctrica, o también impide que esta
lo atraviese en una diversidad de va/ores dependiendo del componente, es
así como su función puede variar desde actuar como lolarizador o limitar
la tensión, producir gran calor, etc.
En la práctica la resistencia es el elemento que mas abunda entre
componentes electrónicos, cuando tenernos la ocasión de poder observar
cualquier tipo de artefacto o cualquier contenedor de semiconductores las
resistencias en seguida saltan a la vista profundamente, habiéndolas de
varios tipos, como aros de diversos colores y con indicativos de valor en
ohmiaje que posee.
Clases de resistencias
Esta clasificación la consideramos a partir de la función que desempeña y
al modo de ser fabricada materiales con que se construyen etc., las más
definidas son:
Resistencia Aglomerada
A esta definición corresponde las que están compuestas de una masa de
grafito muy homogénea, asociada a un elemento aglutinante, tiene forma
generalmente cilíndrica y prensada y encapsulada en un material aislante
generalmente un polímetro, el valor óhmico de este tipo de resistencia, es
decir su capacidad de permitir pasar la corriente, esta determinada por su
masa de carbón y el aglutinante empleado para su confección.
Resistencia de Película
Es está resistencia basada su principio resistivo, en una delgada capa o
película de carbón cubriendo un *cuerpo aislante que tiene forma de tubo
de cristal con los extremos son terminales conectados. Un tipo de este
género es denominada de película metálica, en las cuales la placa de
carbón, ha sido sustituida por una metálica de aleación altamente
resistente es oro, platino o níquel, cromo, también se usa un oxido de
estaño con gran poder de resistencia.
Resistencias bobinadas
Las resistencias bobinadas son construidas con un hilo conductor con
poder altísimo de resistividad para obtener la bobina, este hilo es arrollado
sobre un cubo de cerámica con los extremos de hilo fijados con
abrazaderas que sirven como conexiones en el diseño inclusive estas
pueden obtener valores de resistencia adicionales, otro tipo de este género
es aquel donde se instalan las resistencias dentro un prisma cerámico con
sección cuadrada con un sellado de silicona especial para blindarlas.
La lectura de mayor interés para efectos de control de corriente eléctrica es
el valor óhmico de las resistencias; en una palabra su capacidad de
oposición al paso de esta corriente, lógicamente comprendamos que esta
referencia no se vera reflejada en el tamaño del deposito, sino mas bien en
su construcción o sea, los materiales que constituyen la resistencia,
cualitativo y cuantitativo, agreguemos a esto que el valor óhmico es
afectado por el calor que produce la misma resistencia, fenómeno que
efectúa siempre que pasa la corriente a través de ella, en consecuencia
este aumento de calor modifica la capacidad de resistir en el trabajo
practico es frecuente, espera que las resistencias lleven al máximo de calor
para realizar la medición de su capacidad para asegurarse de controlar
esta variación.
Hay que tener en cuenta que dentro de cierto tiempo se mantiene un cierto
nivel entre el calor producido y el calor irradiado, por lo que la
temperatura no aumenta. Pero tenemos que admitir finalmente que el
valor en una resistencia siempre tendrá una variante reactiva, y hay que
tomar en cuenta este fenómeno a la hora de calcular el valor promedio
requerido, para nuestros efectos, variando el valor nominal.
Para qué sirven las resistencias
En todo trabajo de circuito electrónico es casi imprescindible el control de
los diversos valores de corriente, de esta manera gobernaremos esta. Para
lograr los objetivos preestablecidos, como ejemplo, mencionaremos la
imposibilidad de enviar indiscriminadamente corriente a la base de un
transistor, al contrario, estas requieren tensiones de polarización, para
encaminar su función en los límites convenientes lo cual nos indica que la
tensión de base del transistor, requiere mantenerse en una constante
referente a la tensión del emisor, como se le indica el valor de una
resistencia en cada ocasión que realicemos un efecto electrónico en un
circuito, debemos saber obligadamente, el valor y los tipos de cada una de
las resistencias que intervienen en el esquema, pues sabemos que su
actividad puede ser cortada, haciendo imperativo su cambio y esta
sustitución se hace en base a su característica.
Para toda persona que tenga que mantener estos dispositivos, será sencilla
su definición pues está grabando en ella en forma numeral, por puntos
cromáticos por ahí también de color, pero ello se relaciona con código que
necesariamente debemos conocer previamente entre las mencionadas la
más frecuente es la de anillo de color (en electrónica) por tanto, entremos
de lleno en su estudio.