TEMA : LA ELECTRÓNICA

Electrónica
3º E.S.O.
TEMA
1
: LA ELECTRÓNICA
1. ELEMENTOS COMPONENTES DE LOS CIRCUITOS ELECTRÓNICOS.
1.1.
Resistencias.
Una resistencia es un operador o componente eléctrico que se opone al paso
de la corriente.
Su valor óhmico R depende de su longitud (l), de su sección (s) y de un
parámetro específico del material con que se fabrica, llamado resistividad ( ),
según la expresión:
R=ρ
λ
S
En un circuito eléctrico, la resistencia de un componente es directamente
proporcional a la tensión V que se le aplica e inversamente proporcional a la
intensidad I que circula por él. Esta relación se conoce como Ley de Ohm.
R=
V
I
Las resistencias más corrientes están constituidas por una pieza de carbono
(el carbono es un mal conductor) dentro de un tubo cerámico. A cada extremo del
tubo están situadas las patas de la resistencia.
Unas bandas de colores pintadas en la
resistencia permiten identificar su valor. Este valor
se da en Ohmios ( ) y determina si la resistencia
deja pasar una corriente fuerte o débil. Así, una
resistencia de valor alto, por ejemplo 1,8 K (1,8K
= 1800 ), deja pasar menos corriente que una
resistencia de valor más bajo, por ejemplo de 130 .
Con la ayuda del siguiente cuadro se puede determinar fácilmente el valor
de las resistencias que se utilizan, tal y como aparece en el ejemplo:
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2
COLOR
ABREVIADO
1ª BANDA
2ª BANDA
3ª BANDA
4ª BANDA
Negro
Ne
0
0
Sin anillo
Marrón
Ma
1
1
0
Rojo
Ro
2
2
00
Naranja
Na
3
3
000
Amarillo
Am
4
4
0.000
Verde
Ve
5
5
00.000
Azul
Az
6
6
000.000
Violeta
Vi
7
7
0.000.000
Gris
Gr
8
8
00.000.000
Blanco
Bl
9
9
-
Oro
Or
-
-
1/10
Plata
Pt
-
-
1/100
10 %
Sin anillo
S/a
-
-
-
20 %
T
O
L
E
R
A
N
C
I
A
S
1%
2%
0.5%
0.25 %
0.1 %
5%
La cuarta banda, normalmente más ancha, indica en porcentaje, la tolerancia
sobre el valor indicado
EXPERIENCIAS CON RESISTENCIAS
1. Comprobar el código de colores de las resistencias mediante el uso del
polímetro.
2. Comprobar la función de las resistencias en los circuitos.
1.2.
El diodo electroluminiscente (LED).
Un diodo electroluminiscente (LED) no es una bombilla de incandescencia,
sino que la luz de un LED proviene de un cristal que emite ondas electromagnéticas
visibles. Si se observa un LED a la luz (ventana, lámpara, etc.), se puede ver dicho
cristal.
La luz de un LED no es muy fuerte, por ello no puede reemplazar la bombilla
de una linterna. Sin embargo existen numerosas aplicaciones de los LED en muchos
aparatos modernos en los que se utilizan como indicadores de funcionamiento o de
control, como en ordenadores, relojes digitales o televisores.
Hay LEDs de color rojo, amarillo, verde y azul. La forma más utilizada es la
redonda aunque también los hay cuadrados y triangulares. Las ventajas de los LEDs
respecto a pequeñas bombillas de incandescencia son las siguientes: menor consumo
eléctrico, resistencia a los choques, mayor duración y menor tamaño.
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3
Las siglas LED provienen de su denominación inglesa Light-Emitting-Diode.
Su símbolo gráfico y su aspecto son los siguientes:
Para su conexión debe siempre respetarse:
1.
El LED debe conectarse siempre respetando su polaridad, de lo
contrario no se ilumina. La pata larga corresponde al ánodo (conectado al
polo +) y la corta al cátodo (conectado al polo -).
2. la tensión de los bornes del LED
no debe exceder nunca de 1,6
voltios, en caso contrario se
quema inmediatamente. Como se
usan
siempre
tensiones
superiores, se deben reducir
estas con resistencias, tal y
como aparece en el siguiente
cuadro:
Resistencias para protección de
LED
130
para 4,5 V
180
para 6 V
390
para 9 V
510
para 12 V
1,2 K para 24 V
EXPERIENCIAS DE RESISTENCIAS Y DIODOS ELECTROLUMNISCENTES.
3. Polarización directa de un diodo LED.
4. Polarización de un diodo LED, aumentando la resistencia.
5. Polarización inversa de un diodo LED.
1.3.
El diodo.
El diodo es uno de los componentes más empleados
en los circuitos electrónicos. Está formado por la unión de
dos cristales semiconductores, uno de tipo N, llamado
cátodo, y otro de tipo P, llamado ánodo.
El ánodo y el cátodo de un diodo se diferencian en su símbolo así como en el
elemento en la realidad, que lo hace mediante un anillo que marca el cátodo, tal y
como aparece en la figura.
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Los cristales tipo N se obtienen inyectando en el silicio (material
semiconductor) algunos átomos de otros materiales (de fósforo,
arsénico o antimonio) capaces de ceder electrones.
Los cristales tipo P se obtienen inyectando en el silicio algunos átomos
de otros materiales (como el boro) capaces de aceptar electrones.
Cuando se conecta a una fuente de alimentación de corriente continua, el
diodo actúa como un componente unidireccional, es decir, deja pasar la corriente
sólo en un sentido. Sirve, así, el diodo para bloquear ciertas corrientes de sentido
no deseado, lo que se comprobará con las experiencias que se realizarán
seguidamente.
Según la forma de conectarlo al circuito, distinguiremos entre polarización
directa y polarización inversa.
Ø Polarización
directa. Se
produce cuando el polo
positivo (+) de la fuente de
alimentación se une al ánodo,
y el negativo (-), al cátodo, y
se intercala una resistencia R
en serie con el diodo. Así, el
diodo se comporta como un
conductor y deja pasar la corriente eléctrica.
Ø Polarización inversa. También
llamada de bloqueo. Se produce
cuando el polo negativo (-) de la
fuente de alimentación se une
al ánodo, y el positivo (+), al
cátodo, y se intercala una
resistencia R en serie con el
diodo. Así, el diodo se
comporta como aislante y no permite el paso de la corriente eléctrica.
EXPERIENCIAS CON DIODOS.
6. Polarización directa de un diodo.
7. Polarización inversa de un diodo.
8. Sistema de llamada con indicadores luminosos.
9. Tester de polaridad.
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1.4.
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5
El transistor.
El transistor es el componente electrónico más importante que existe y uno
de los más versátiles, también está constituido por semiconductores. Existen dos
clases de transistores los bipolares y los de efecto de campo, y serán los
primeros los que más se utilizarán.
Composición y funcionamiento.
El transistor tiene tres patas. Sobre el cuerpo del transistor se pueden
leer las referencias del tipo. No hay en cambio indicaciones para identificar las
patas. Para identificarlas, se observa el esquema del transistor.
E = Emisor (Emite los electrones)
B = Base (Controla el flujo de electrones)
C = Colector (Recoge los electrones)
Los electrones circulan a través del transistor, del emisor (E) hacia el
colector (C), y solo en ese sentido. La base (B) es la que controla esta circulación.
Es pues la base la que determina si el transistor actúa en fase de paso (deja pasar
la corriente) o de bloqueo (no la deja pasar), y además a que intensidad la deja
pasar, es decir, la puede atenuar o amplificar.
TIPO DE
TRANSISTOR
SÍMBOLO
IMAGEN REAL
NPN
PNP
Se puede así utilizar el transistor como conmutador o como amplificador.
Esto es lo que las experiencias siguientes ilustrarán.
EXPERIENCIAS CON TRANSISTORES Y LEDS.
10.
Montaje del transistor en emisor común.
11.
Sistema de alarma mediante un emisor común
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12.
Detector de humedad.
13.
Interruptor sensitivo.
14.
Mini órgano luminoso.
15.
Juego de luz.
1.5.
6
El condensador.
Un condensador es un operador o componente eléctrico
formado por dos placas metálicas, denominadas armaduras, que se
encuentran separadas por un material aislante, denominado
dieléctrico.
Su misión es almacenar carga para suministrarla en un
momento determinado.
La capacidad C de un condensador depende de la superficie de las
armaduras (S), de la distancia que las separa (d) y de la naturaleza del dieléctrico
(papel, cerámica, aire, etc.), que está determinada por la llamada constante
dieléctrica ( ), según la expresión:
C =ε
S
d
Esta capacidad se define como el cociente entre la carga eléctrica Q que
puede almacenar y la diferencia de potencial que existe entre las armaduras.
C=
Q
V
En la figura puedes observar distintos tipos de condensadores. Como se
puede observar tienen dos patas de conexión. Lo más frecuente es que una de ellas
sea positiva y la otra negativa (condensador electrolítico), existiendo otros tipos
que carecen de tal polaridad (condensador normal).
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EXPERIENCIAS CON CONDENSADORES.
16.
Carga y descarga de un condensador.
17.
Carga y descarga de manera ralentizada.
18.
Descarga de condensador durante 20 segundos.
19.
Biestable de encendido intermitente (parpadeo alterno).
1.6.
Otros elementos optoelectrónicos.
Ø Fotorresistencia (LDR).
Son fotodetectores que presentan una resistencia de valor variable en
función de la incidencia de la luz sobre ella.
Se las conoce por las siglas LDR, del inglés Light Depending Resistor.
Una de las aplicaciones más características de las resistencias LDR es el
encendido o apagado de las luces en función de la intensidad luminosa del ambiente:
cuando la luz desciende por debajo de un determinado umbral, el sistema se activa;
por el contrario, cuando la intensidad luminosa aumenta y es superior al umbral
máximo fijado, el sistema se apaga.
Es, por tanto, un elemento capaz de convertir energía luminosa en energía
eléctrica.
Ø Fotodiodo.
Es un fotodetector que reacciona como un diodo normal bloqueando la
corriente. Pero mientras hay luz la resistencia de bloqueo disminuye con esta y la
corriente pasa.
Los fotodiodos comparados con las fotorresistencias tienen la ventaja de
que reaccionan más rápidamente que estas pero son bastante más caros.
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Ø Fototransistor.
Es un fotodetector que trabaja como un transistor clásico, pero
normalmente no tiene conexión base, es decir, sólo tiene dos patas.
En estos transistores, la base está reemplazada por un cristal fotosensible
que cuando recibe luz, produce una corriente y desbloquea el transistor. En este
caso, la pata larga es el negativo (-) y la pata corta el positivo (+), al contrario que
en los LED.
Es decir, mientras que en la fotorresistencia, la conductibilidad varía con la
luz y en el caso del fotodiodo es el bloqueo el que depende de la luz; el
fototransistor asocia las dos funciones en un solo componente. La corriente circula
sólo en un sentido y el bloqueo del transistor depende de la luz; cuanta más luz hay
más conduce.
EXPERIENCIAS CON ELEMENTOS OPTOELECTRÓNICOS.
20.
Barrera luminosa.
21.
Montaje detector de luz.
22.
Montaje detector de oscuridad.