ISBN-13: 978-1508583448

ISBN-10: 1508583447

MANUAL de ELECTRNICA

MIGUEL DADDARIO

2 Edic in

COMUNIDAD EUROPEA2015

NDICEMANUAL DE ELECTRNICA

1. Nociones bsicas de electricidad y electrnica 2. Ley de Ohm 3. Resistencias 4. Capacitores 5. Bobinas 6. Diodos 7. Transistores 8. Circuitos integrados 9. Circuitos con diodos

10. Anexo I: Circuitos con diodos (fuente de alimentacin) 11. Anexo II: Prctica y circuitos 12. Bibliografa

CAPITULO 1

NOCIONES BSICAS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRNICA 1.1 Definic in de cor r iente elctr ica: Entendemos como corriente elctrica al flujo de electrones que circula a travs de unconductor elctrico. La circulacin de estos electrones est determinada por las propiedades del medio atravs del cual se movilizan. La corriente se divide en dos grandes ramas: alterna y continua. La corriente alterna es las que cambia de polaridad y amplitud en el tiempo. La corriente continua es la que permanece con polaridad y amplitud constante.1.2 Estr uctur a atmica de los conductor es y aislantes: Los elementos tienen propiedades conductoras o no de acuerdo a su estructura atmica. El grado de conductividad de un elemento viene dado por la cantidad de electrones de laltima rbita del tomo. El cobre es un conductor. El tomo de cobre posee 29 protones en el ncleo y 29

electrones planetarios que giran en rbitas dentro de cuatro capas alrededor del ncleo.La primera capa contiene 2 electrones, la segunda 8, la tercera 18 y la cuarta, o capams ex terna, 1 electrn.El nmero mx imo permitido en la cuarta capa es de 2 x 42, o sea, 32. Entonces, estenico electrn en la capa ms ex terna no se halla ligado con fuerza al ncleo. Se puedemover fcilmente. Un tomo de un aislante posee dos o ms rbitas, con cada una de ellas completadacon la cuota de electrones. Por ejemplo, si un tomo tiene un ncleo de 10 protones,tendr 10 electrones.En la primera capa tendr 2 electrones, y en la segunda 8. Como la segunda rbita estcompleta, es muy difcil desalojar a un electrn fuera del tomo. La diferencia importante entre conductores y aislantes es que en un conductor hay uno odos electrones en la capa ex terna, por lo tanto no estn ligados con fuerza al ncleo,mientras que los aislantes tienen su ltima rbita completa o casi completa. Los semiconductores son elementos fabricados, que no se hallan en la naturaleza. Los elementos utilizados en la produccin de semiconductores (mayoritariamentesilicio), no poseen ninguna propiedad que sea de utilidad para conducir electrones, peromediante un proceso conocido como doping, se adicionan tomos de impurezas(antimonio, fsforo, boro, galio, etc.) logrando dispositivos que permiten el paso decargas elctricas bajo determinadas condiciones. 1.3 Fenmenos asociados a la cor r iente elctr ica: El paso de corriente elctrica deja a su paso una serie de fenmenos fsicos, que hansido estudiados y en algunos casos fueron aprovechados para otros usos, como porejemplo el magnetismo. Vamos a repasar brevemente los principales fenmenos asociados a la circulacin deelectrones. Temper atur a: En todo aparato ex iste un calentamiento debido al funcionamiento. Esto se debe a que

Resistencia: Es el grado de oposicin que genera un material al paso de la corriente elctrica. Suunidad de medida es el Ohm. Impedancia: Es lo mismo que la resistencia. La diferencia es que la primera se refiere a corrientecontinua, y la segunda para corriente alterna. Inductancia: Fenmeno producido en las bobinas, las cuales presentan mayor impedancia cuantomayor sea la frecuencia de la corriente aplicada. Su unidad es el Henry. Capacitancia: Fenmeno producido en los condensadores, los cuales presentan menor impedanciacuanto mayor sea la frecuencia de la corriente aplicada. Su unidad es el Faradio. Conductancia: Es la inversa de la resistencia. Su unidad es el Siemens. Semiconductor es El trmino semiconductor revela por s mismo una idea de sus caractersticas. El prefijosemi suele aplicarse a un rango de niveles situado a la mitad entre dos lmites. Eltrmino conductor se aplica a cualquier material que soporte un flujo generoso de carga,cuando una fuente de voltaje de magnitud limitada se aplica a travs de sus terminales.Un aislante es un material que ofrece un nivel muy bajo de conductividad bajo la presinde una fuente de voltaje aplicada.Un semiconductor, por tanto, es un material que posee un nivel de conductividad sobrealgn punto entre los ex tremos de un aislante y un conductor. Aunque se puede estarfamiliarizado con las propiedades elctricas del cobre y la mica, las caractersticassemiconductores, germanio (Ge) y silicio (Si), pueden ser relativamente nuevas.

Algunas de las cualidades nicas del Ge y el Si es que ambos forman un patrn muydefinido que es peridico en naturaleza (continuamente se repite el mismo).

Simbologa

CAPITULO 2

LA LEY DE OHM 2.1 La ley de Ohm: Es una ley publicada por un cientfico alemn de ese apellido, que postula lo siguiente: La intensidad de corriente que circula por un circuito dado, es directamente proporcionala la tensin aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo. Esta ley rige el comportamiento de las cargas elctricas dentro de los circuitos. Las frmulas bsicas se detallan a continuacin: V= Tensin I= Cor r iente R= Resistencia W= Potencia

V=I x R I=V / R R=V / I W=V x I

W=I2 x R W=V2 / R Haciendo cambio de trminos de las ecuaciones

V=W / I I2=W / R V2=W x R Para las cadas de tensin sobre las resistencias

Vc=Va - (I x R)

corriente circulante de 0,58 amperios. e) Calcular la potencia disipada a partir de una resistencia de 25 Ohms, con unatensin aplicada de 30 volts. Averiguar tambin la corriente circulante.

CAPITULO 3RESISTENCIAS

3.1 Definic in: La resistencia elctrica es la oposicin que ofrece un elemento a la circulacin deelectrones a travs del mismo.Esta propiedad viene determinada por la estructura atmica del elemento. Si la ltimarbita de un tomo est completa o casi completa por el nmero mx imo de electronesque puede alojar, ex istir una fuerza de ligado que har que los electrones no puedanser arrancados fcilmente del tomo. 3.2 Tipos de r esistencias: Las resistencias que comercialmente se utilizan son de carbn prensado, de pelculametlica (metal film), y de alambre.

3.5 Var iac in de la r esistencia con el tiempo y la temper atur a: Toda resistencia tiene un coeficiente de variacin por envejecimiento, y tambin porvariacin trmica.Las resistencias de carbn son las menos estables, ya que tienen una variacinimportante en los dos sentidos.Las resistencias de metal film son mucho ms estables que estas ltimas. Las resistencias de alambre tambin son estables. Las resistencias de carbn tienen un coeficiente de corrimiento por temperatura de(6/10000) x C negativo promedio, mientras que las de metal film poseen un corrimientode (5/100000) x C positivo promedio. Asociando en serie una resistencia de carbn y una de metal film, se puede obtener unaresistencia de corrimiento trmico nulo.

Rt=Rcar bon + Rmf

Rcar bon=Rt / 13 Rmf=Rt Rcar bon

3.6 Ejer c ic ios: a) Se tienen asociadas en serie cuatro resistencias: 100 ohms, 220 ohms, 1,5Kohms y 2,2 K ohms, con una tensin de 56 volts y una corriente de 0,08 amperes (80miliamperes). Calcular la resistencia serie equivalente, la cada de tensin total y laindividual para cada resistencia. b) Se tienen asociadas en serie tres resistencias: 270 ohms, 4,7 Kohms y 15ohms, con una tensin de 15 voltios y una corriente de 0,05 amperes (50 miliamperes).Calcular las cadas de tensin individuales para cada resistencia, la potencia disipadapor cada una de ellas y la suma de las mismas. c) Se tienen asociadas en paralelo dos resistencias: 180 ohms y 220 ohms, conuna corriente de 0,1 ampere (100 miliamperes). Calcular la resistencia paraleloequivalente y la corriente circulante por cada rama del paralelo.

d) Se tienen asociadas en paralelo tres resistencias: 1 Kohm, 2,2 Kohms y 2,2Mohms, con una tensin de 60 volts. Calcular la resistencia paralelo equivalente, lacorriente por cada rama del paralelo y la cada de tensin total del circuito.

CAPITULO 4CAPACITORES

4.1 Definic in: El capacitor es un componente que, como su nombre lo indica, almacena energadurante un tiempo, tericamente infinito, pero que en la realidad depende de la RSE(resistencia serie equivalente), un tipo de resistencia de prdida que presenta todocapacitor. El capacitor se comporta como un circuito abierto para la corriente continua, pero enalterna su reactancia disminuye a medida que aumenta la frecuencia. Hay capacitores de varios tipos. Aqu vamos a centrarnos en lo ms comunes.

4.2 Tipos de capacitor es:

a) Seleccionamos una escala intermedia, por ejemplo Rx 10. b) Medimos los terminales del capacitor. c) Realizamos la medicin invirtiendo las patas, o sea, dando vuelta el capacitory midindolo al revs que el paso anterior. d) En el paso anterior, la aguja del multmetro debe dar un salto, y luego volver alprincipio (resistencia infinita). e) Si la aguja no salta, es porque el capacitor est estropeado. En cambio, si laresistencia no se aprox ima a infinito, es porque tiene fugas. Si la aguja sube hastaresistencia 0, el capacitor est en cortocircuito. 4.5 Ejer c ic ios: a) Se tienen asociados en paralelo tres capacitores de 220F. Calcular lacapacidad equivalente. b) Se tienen asociados dos capacitores de 100nF en serie, y estos dos enparalelo con uno de 220nF. Calcular la capacidad equivalente de la serie, y luego laequivalente con el paralelo. c) Se tienen asociados tres capacitores de 22F en serie. Calcular la capacidadequivalente. d) Se tiene un paralelo formado por un capacitor de 10F y otro de 47F. A suvez, en serie con este paralelo hay una serie de dos capacitores, uno de 470F y otrode 220F. Calcular la capacidad equivalente del paralelo, de la serie, y de todo elconjunto.

CAPITULO 5

BOBINAS 5.1 Definic in La bobina es un arrollado de alambre de cobre sobre un ncleo, que puede ser de aire(sin ncleo), de ferrite, hierro, silicio, etc. Con la corriente continua funciona como un conductor, oponiendo una resistencia quedepende de la resistencia total del alambre bobinado. En alterna, en cambio, tiene la propiedad de aumentar su reactancia a medida queaumenta la frecuencia. Es a la inversa del capacitor. Combinado con el capacitor se pueden obtener circuitos resonantes, en los cuales laresonancia se produce cuando coinciden las frecuencias de corte de ambos elementos.

5.2 Tipos de bobinas Las bobinas ms comunes son las detalladas a continuacin. Con ncleo de hierro: Este tipo est hecho con un bobinado de alambre de cobre sobreun soporte de hierro dulce. Este tipo de bobinas solo son apropiadas para aplicacionesde electroimn, donde la corriente a travs del bobinado induce un efecto de imantacintemporal sobre el hierro. Con ncleo de aire: La bobina esta arrollada en el aire, o sea, que no lleva ncleo. Lainductancia de este tipo de bobinas es muy baja, pero tiene la ventaja de que son muyapropiadas para trabajar en altas frecuencias.

CAPITULO 6DIODOS

6.1 Definic in: Los diodos son dispositivos semiconductores de estado slido, generalmentefabricados con silicio, al que se le agregan impurezas para lograr sus caractersticas. Poseen dos terminales, llamados nodo y ctodo. Bsicamente un diodo se utiliza para rectificar la corriente elctrica. Su caractersticaprincipal es que permite la circulacin de corriente en un solo sentido. Por su construccin, el diodo de silicio posee en polarizacin directa (circulacin decorriente de nodo hacia ctodo) una cada de tensin del orden de los 0,6 a 0,7 voltios,y en inversa (bloqueo) tiene una corriente de fuga prcticamente despreciable.

Instalac iones elctr icas y automatismos, Miguel DAddario, Editorial Lulu. Manual de Ar mado y Repar acin, Ce.de.C.E. (Centros de Cooperacin Educativa) Manual de Semiconductor es de Silic io, Tex as Instruments.

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