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ELECTRONICA 1 de 2 - Contenido educativo

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Subido el 31 de marzo de 2020 por Rafael M.

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Primera parte de una clase de Introducción a la Electrónica para alumnos de 3ºde ESO

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Bien, buenos días a todos. Espero que todos estéis bien y que podáis seguir esta clase que vamos a desarrollar ahora con este formato de grabación con la pantalla del ordenador y mi voz. 00:00:00
Y bueno, pues vamos a intentar avanzar en el temario. Y el siguiente tema que teníamos previsto era el de la electrónica, así que, bueno, pues vamos a ello. 00:00:15
Este PDF, por cierto, lo dejaré como siempre en el aula virtual y cualquier duda, a través del foro de consulta o de la mensajería instantánea, podéis preguntarme por qué os he puesto sobre el tema. 00:00:22
Bien, en primer lugar, definir qué es la electrónica. La electrónica es la parte de la física que se encarga del control y el procesamiento de señales, de los circuitos de control y de procesamiento de señales eléctricas. 00:00:34
Es una rama de la física muy importante que ha revolucionado el mundo y la sociedad que nos rodea. Hasta mediados del siglo XX la electrónica basaba su funcionamiento en válvulas de vacío, 00:00:46
son los dispositivos que ocupaban muchísimo espacio y que consumían mucha energía, pero con la aparición de los materiales semiconductores se revoluciona el mundo de la electrónica 00:00:59
y los aparatos electrónicos son más pequeños, mucho más potentes y con un consumo mucho menor. 00:01:08
Podemos distinguir dos tipos de circuitos electrónicos, los circuitos analógicos y los circuitos digitales. 00:01:15
La diferencia fundamental es que en los circuitos analógicos los valores de las señales pueden tener cualquier valor, 00:01:22
pueden ser cualquier valor de tensión, porque evidentemente lo que hacen es tomar como referencia parámetros 00:01:29
como por ejemplo la temperatura, el tiempo, distancia, etc. 00:01:38
Es decir, estos circuitos procesan las señales eléctricas con cualquier valor. 00:01:40
Sin embargo, los circuitos digitales esos mismos valores los convierten en notación binaria 00:01:45
y se codifican en solamente unos y ceros. 00:01:51
¿Qué es eso de unos y ceros? 00:01:55
Pues aquí lo tenéis puesto en una representación un poco de la diferencia 00:01:57
entre los circuitos analógicos y digitales, las señales eléctricas analógicas y digitales. 00:02:01
los circuitos digitales que procesan la señal en unos y ceros, estamos diciendo que en realidad lo único que consideran es 00:02:05
si hay corriente eléctrica o si no hay corriente eléctrica. ¿De acuerdo? 00:02:12
Bueno, pues esa es una primera clasificación de los circuitos electrónicos y vamos, para entender un poco el funcionamiento de la electrónica 00:02:17
en los circuitos electrónicos, lo que vamos a hacer es detallar las características de cada uno de los componentes electrónicos 00:02:25
que forman parte de esos circuitos. 00:02:31
En primer lugar, un componente que ya habéis utilizado en alguna ocasión 00:02:33
para algún circuito concreto, aunque no sé detallar exactamente qué consistía, 00:02:36
bueno, pues ahora ya sí, son las resistencias fijas. 00:02:41
¿Qué son las resistencias fijas? 00:02:45
Pues son unos pequeños componentes que tienen un aspecto muy particular, 00:02:46
cilíndrico y con unos anillos de colores, 00:02:49
y que básicamente lo que hacen es limitar el paso de la corriente eléctrica. 00:02:51
Por lo tanto, ofrecen una resistencia eléctrica al paso de la corriente eléctrica 00:02:55
y ese valor fijo de resistencia está representado con unos códigos de colores 00:02:59
para representar la resistencia en ohmios que tiene. 00:03:04
El sistema de codificación es muy básico y muy sencillo de entender. 00:03:08
Los dos primeros colores según esta tabla de codificación de colores 00:03:12
representarían los números significativos, es decir, habría que sustituir los colores 00:03:16
que aparecen aquí por el número que representan 00:03:20
y el tercer color es el que sustituimos en lugar de la cifra que representa 00:03:24
el número de ceros que tendría, de manera que, por ejemplo, podemos tener aquí en este caso, 00:03:28
si tuviéramos, por ejemplo, el marrón, por ejemplo, 1, bueno, aquí está en color negro, 00:03:34
pero es una derrota, esto tiene que ser el marrón, el valor 1, marrón, rojo y verde. 00:03:39
Bueno, pues el marrón sería 1, el rojo en el código sería un 2, pero el tercer color sería el 5, 00:03:43
En lugar de poner un 5, pondríamos 5 ceros, de manera que la resistencia equivalente sería 1.200.000 ohmios, es decir, 1,2 megaohmios. 00:03:52
Luego hay un cuarto color que se sitúa en la parte derecha, más alejado de los otros tres, que indica la tolerancia. 00:04:03
¿Qué es la tolerancia? Pues básicamente el valor en el que puede estar la resistencia dentro de ese margen de valores hacia arriba o hacia abajo que pueda tener. 00:04:09
Es decir, que si hablamos de que esta resistencia que tiene 1.200.000 ohmios tiene una tolerancia del 10%, pues el 10% hacia arriba o hacia abajo indicaría que si esta resistencia finalmente tiene un valor entre esos dos márgenes del 10% hacia arriba o hacia abajo, la resistencia es correcta. 00:04:21
¿Por qué? Porque se pueden fabricar resistencias que tengan una tolerancia determinada y luego cuando vas a realizar la medida real de la resistencia que ofrece, 00:04:37
pues está fuera de ese rango de tolerancia, significaría que esa resistencia está estropeada y no cumple los márgenes para los cuales estaba diseñada. 00:04:44
Es decir, aunque en el código de colores figura aquí un valor determinado, es verdad que luego en la realidad a la hora de medirlo con un polímetro, por ejemplo, 00:04:54
pues nos encontramos que no es exactamente 1.200.000, será 1.205.000. 00:05:01
Bueno, vale, pues ya está, sería correcto porque está dentro de los márgenes del 10%. 00:05:06
¿De acuerdo? 00:05:10
Bueno, y también está incluido aquí, os he incluido aquí un componente electrónico 00:05:11
que no es propiamente un componente electrónico, es el componente que permite adaptar la electrónica 00:05:15
a los circuitos a los cuales vamos a controlar. 00:05:21
Y como los circuitos que vamos a controlar son nuevamente circuitos que consumen mucha corriente eléctrica, 00:05:23
pues no podemos directamente conectarlo directamente al circuito electrónico. 00:05:27
Entonces colocamos un elemento puente entre el circuito electrónico y lo que queremos controlar. 00:05:31
Ese elemento puente es el relé, que ya estudiamos en su momento y que voy a recordarlo brevemente. 00:05:37
Se trata de una bobina que hace las veces de un electroimán y cuando se le aplica una corriente eléctrica muy pequeñita, 00:05:45
el núcleo del centro se imanta y mueve este pequeño brazo que hace que los contactos que vemos en esta parte derecha 00:05:53
pasen de estar conectados estos dos contactos de aquí a estar conectados estos dos de aquí. 00:06:02
Es decir, que en realidad es un interruptor electromagnético. 00:06:07
Aquí podemos ver, si pasamos en la página, tenéis algunos ejercicios que vamos a ir viendo a lo largo de esta unidad 00:06:10
y conviene que lo hagáis en vuestro cuaderno y por ejemplo vamos a ver este mismo ejercicio de aquí, rojo, rojo, marrón, bueno el rojo en el código de colores anterior que hemos visto 00:06:21
que por cierto no hay que saberse de memoria, si hay algún ejercicio relacionado con esto pues tendréis el código a mano y simplemente sustituirlo 00:06:32
bien el código de esa resistencia es rojo, rojo, marrón, significa que los dos primeros números el rojo es el 2, por lo tanto el valor sería 2, 2 y el marrón sería 1 00:06:39
Por lo tanto, un cero. Así que serían 220 ohmios el valor de esta resistencia. 00:06:49
Bien, calcular el resto de los valores y lo ponéis en el cuaderno. 00:06:54
Estas son resistencias fijas, pero en realidad podemos utilizar también resistencias variables. 00:07:00
Son resistencias cuyo valor depende de un parámetro concreto. 00:07:04
No es una resistencia que tenga un valor fijo. 00:07:09
El primero de las resistencias variables que nos encontramos serían los potenciómetros. 00:07:12
Los potenciómetros son muy característicos, lo podéis ver en esta imagen. 00:07:16
y en realidad lo que tienen es una pista que en lugar de carbón que es para hacer la existencia 00:07:19
que es circular y un eje conecta un extremo con el otro en el sentido circular 00:07:25
de manera que cuando yo giro este eje la resistencia entre el medio y uno de los extremos 00:07:31
va a variar en función del giro que yo le dé 00:07:38
que tenga tres pines no significa nada más que el cursor del centro 00:07:41
ese que sería la posición donde está el eje 00:07:46
y los otros dos extremos serían la pista de carbón, es decir, la resistencia máxima que pueda tener 00:07:49
desde un extremo hasta el otro. Con lo cual, como resistencia fija la podríamos utilizar 00:07:55
simplemente utilizando los dos extremos y como resistencia variable sería emplear el conector del centro, 00:08:00
el pin del centro y uno de los extremos. El símbolo que veis es este que veis aquí, 00:08:06
donde la flecha siempre indica que algo está variando, cualquiera de los dos simbolitos 00:08:10
la resistencia indica que es una resistencia variable 00:08:15
pero luego este sería digamos una resistencia variable manual 00:08:18
es decir, yo soy yo el que varío la resistencia 00:08:21
pero lo que nos interesa son resistencias 00:08:24
muchos parámetros varían con otros valores distintos 00:08:25
como por ejemplo la cantidad de luz que incide sobre esa resistencia 00:08:28
esto se le llama, estas resistencias se llaman LDR 00:08:33
por las siglas, resistencia dependiente de la luz 00:08:36
y bueno pues simplemente tiene una parte 00:08:39
tiene este aspecto que veis aquí 00:08:41
y tendría que estar, la cantidad de luz que incida sobre ella hará que tenga más o menos resistencia. 00:08:43
El símbolo que veis es este de aquí y básicamente funciona de una manera muy particular. 00:08:48
Cuando tenga mucha cantidad de luz que recibe, la resistencia disminuye. 00:08:52
Si recibe poca luz o está en un medio oscuro, pues entonces la resistencia que ofrece es mucho mayor. 00:08:56
Y los valores, por cierto, de los que oscilan son bastante grandes. 00:09:03
de unos pocos cientos de ohmios o mil ohmios hasta incluso mero ohmios en el caso de que haya mucha humedad 00:09:06
luego están otras resistencias como por ejemplo las resistencias que dependen de la temperatura 00:09:13
el simbolito es este que veis aquí, aunque a veces se le suele colocar también un símbolo de la T 00:09:17
más o menos, como veis aquí, nuestro símbolo de aquí 00:09:23
porque las resistencias dependientes de la temperatura pueden ser de dos tipos 00:09:25
NTC o PTC 00:09:29
Esto viene evidentemente de las siglas coeficiente de temperatura negativo o coeficiente de temperatura positivo. 00:09:32
¿Esto qué significa? Pues son resistencias que, en el caso de la NTC, al aumentar la temperatura disminuye la resistencia 00:09:37
y en el caso de la PTC, al aumentar la temperatura aumenta también su resistencia. 00:09:45
Tienen este aspecto que veis aquí y se suelen colocar en circuitos electrónicos donde tengamos que controlar 00:09:49
la temperatura que pueda tener, por ejemplo, en planchas, en vitrocerámicas, etc., 00:09:54
para controlar un poquito la cantidad de calor sin que sobrepasen unos valores determinados. 00:10:02
Otro componente que vamos a estudiar en electrónica y que son también muy importantes son los condensadores. 00:10:08
Los condensadores son unos componentes muy particulares porque se fabrican en realidad 00:10:13
con dos elementos metálicos separados por un elemento aislante 00:10:19
y tienen la capacidad, por eso se le llaman condensadores, de almacenar carga eléctrica. 00:10:24
Es decir, serían como una especie de pilas o de baterías que guardan la corriente eléctrica y luego la sueltan. 00:10:28
Pero evidentemente no es lo mismo. 00:10:33
El funcionamiento de este sistema no tiene nada que ver con el de una batería 00:10:35
donde un proceso químico genera la corriente eléctrica. 00:10:38
Aquí no se genera corriente eléctrica. 00:10:41
Aquí lo que hacemos es, si le aplicamos una tensión a un condensador, 00:10:42
el condensador adquiere la carga eléctrica de esa pila y de esa tensión 00:10:45
y luego puedo retirar la pila y ya tendría almacenado el condensador la carga eléctrica de esa pila. 00:10:50
Esa capacidad se mide en faradios y hay de dos tipos, condensadores electrolíticos y los no electrolíticos o no polarizados. 00:10:58
Los electrolíticos tienen la particularidad de que necesitan cada uno de los, es un componente de dos terminales 00:11:06
y uno de los terminales requiere polaridad, es decir, los terminales tienen que aplicarse el positivo al positivo del circuito electrónico 00:11:11
y el negativo pues el negativo, si esto se hace al revés pues a veces podría darse la particularidad 00:11:18
de que el condensador explotara literalmente, y luego los no polarizados pues no requieren ningún tipo de polaridad 00:11:25
el simbolito para un condensador normal es este que veis aquí y en el caso de que sea un condensador electrolítico 00:11:32
o polarizado pues entonces tendríamos que indicar una de las patillas si es positiva o negativa 00:11:37
Y luego vamos a estudiar y vamos a detallar las características de los diodos. 00:11:42
Los diodos son unos componentes electrónicos basados en los materiales semiconductores. 00:11:49
La particularidad de los materiales semiconductores, como veis aquí, es que comparten, por ejemplo, 00:11:56
el silicio o el germanio, comparten los electrones, es decir, tienen enlaces covalentes 00:12:00
que hacen que compartan los átomos sus electrones. 00:12:05
bueno, pues si se trata de una manera química 00:12:07
los materiales semiconductores como el silicio de germanio 00:12:10
y si le añaden impurezas 00:12:13
da como resultado dos tipos de cristales semiconductores 00:12:15
los cristales semiconductores tipo P 00:12:18
cuando hay un montón de carga eléctrica positiva 00:12:20
o de falta de electrones, por decirlo de alguna manera 00:12:24
y cristales semiconductores tipo N 00:12:27
que hay un montón de electrones libres 00:12:29
esto es porque lo que hacemos es sustituir el silicio 00:12:31
en esta estructura covalente 00:12:34
quitamos un átomo de silicio y añadimos una impureza que tenga más o menos electrones. 00:12:36
De manera que tendríamos como dos tipos de materiales semiconductores impuros, 00:12:41
que es como se llama porque se le han añadido impurezas, 00:12:46
y pueden ser de tipo P cuando faltan electrones y de tipo N cuando sobran electrones. 00:12:49
Bueno, pues la unión de este cristal semiconductor tipo P y de este cristal semiconductor tipo N 00:12:53
da como resultado a lo que llamamos un diodo. 00:12:59
y tiene una particularidad, y es que la corriente eléctrica circula en un sentido y en sentido contrario no. 00:13:02
¿En qué sentido circula? Cuando se polariza directamente un diodo, circula la corriente eléctrica. 00:13:08
¿Qué significa polarizar directamente un diodo? Pues aquí lo veis. 00:13:15
Cuando el cristal semiconducto de tipo B se le aplica la corriente eléctrica positiva, 00:13:18
es decir, el polo positivo del circuito electrónico, y al semiconductor tipo N el negativo. 00:13:21
Estos tienen un nombre, estos terminales tienen un nombre, 00:13:29
el terminal positivo del diodo se le llama ánodo y el terminal negativo cátodo. 00:13:31
Y como digo, se comporta como un circuito cerrado si se polariza directamente 00:13:38
y como un circuito abierto si se polariza inversamente. 00:13:41
El símbolo es este que veis aquí, el de la flechita y una raya, 00:13:44
y prácticamente esto está diciendo que este sería el cátodo y este sería el ánodo, 00:13:47
el triangulito sería el ánodo y la rayita sería el cátodo, 00:13:51
un poco para que os hagáis una idea. 00:13:53
Y además nos indica el sentido de la corriente. 00:13:56
Si yo aplico directamente este, con polarización directa, es decir, polo positivo al ánodo y polo negativo al cátodo, la corriente circularía en este sentido, ¿vale? 00:13:58
Como se venden comercialmente, aparecen pues como esta forma que veis aquí, una especie de cilindro y una rayita, un aro, de un color muy característico, suele ser plateado o negro, dependiendo del tipo de encapsulado, 00:14:09
pero ese aro de color indica el cató, ¿vale? 00:14:22
Y el ánodo sería el otro lado. 00:14:26
Lo digo para que cuando vayamos a conectarlo en un circuito electrónico, 00:14:27
pues sepamos cómo es que colocarlo. 00:14:31
Evidentemente, si tenemos un simulador y estamos trabajando con la simbología, 00:14:32
pues tendríamos que acordarnos de que este es el ánodo y este es el cató, ¿de acuerdo? 00:14:35
Bueno, aquí está detallado un poquito las características de lo que acabo de contar 00:14:40
y simplemente decir que para que pase la corriente eléctrica, 00:14:43
hemos dicho que simplemente hay que polarizarlo directamente, 00:14:46
pero la polarización directa exige una mínima tensión eléctrica 00:14:48
para que circule. Esa tensión es 00:14:52
irrisoria porque en el caso del silicio es 0,6 00:14:54
voltios y en el caso del jamón es 0,3. 00:14:56
Esto es muy importante porque en su momento 00:14:59
antes de que aparecieran los cristales 00:15:00
semiconductores, las válvulas de vacío 00:15:02
que hacían esta misma función requerían 00:15:04
bastante más voltios, pero bastantes 00:15:06
decenas de voltios para poder 00:15:08
funcionar. Entonces, claro, habíamos conseguido 00:15:10
el mismo circuito y ahora 00:15:12
consumía menos corriente 00:15:14
y encima necesitaba menos tensión para funcionar. 00:15:16
Por eso el gran salto 00:15:18
y la gran revolución que ha supuesto la aparición de los semiconductores en la electrónica. 00:15:20
Y aquí tenéis dos circuitos muy básicos, no hagáis caso a estas líneas rojas, 00:15:27
porque realmente es del propio simulador, del Coconile Eclipse, 00:15:33
que aparecen así cuando quieres simular el circuito. 00:15:36
Entonces, si solamente nos centramos en lo que es la simbología propia y los elementos, 00:15:41
podemos saber cuando cerremos el circuito y sabiendo si está polarizado directa o inversamente 00:15:45
por donde va a circular la corriente, por ejemplo en este caso concreto que vemos aquí 00:15:51
cuando yo cierro el circuito la corriente eléctrica que sale por ejemplo del polo positivo 00:15:54
podría pasar por el ánodo de este diodo LED y atravesar el diodo, atravesar la lámpara L1 00:15:59
y volver al polo negativo, por lo tanto este lámpara L1 funcionaría 00:16:07
Sin embargo intento ir por aquí y nos encontramos con que primero llegamos al cátodo y no al ánodo, como hemos salido del polo positivo y está conectado al cátodo que, por decirlo de alguna manera, sería el cristal semiconductor tipo N, pues por aquí no podría pasar la corriente. 00:16:12
Y luego también podría pasar por aquí y volver al polo negativo, por lo tanto L1 y L3 funcionarían en este circuito en concreto porque estos dos diodos permiten el paso de la corriente eléctrica para L1 y para L3. 00:16:25
¿De acuerdo? Un caso particular de los diodos es el famoso diodo LED, que tiene la particularidad de que cuando se polariza directamente y pasa la corriente, además emite luz. 00:16:39
Y dependiendo del tipo de diodo LED y del encapsulado, podremos ver diodos LED de diferentes colores. 00:16:50
El simbolito, como veis aquí, indica con las flechas hacia arriba de que emite luz. 00:16:58
Y bueno, pues para indicar un poquito cuál es el ánodo y cuál es el cátodo, normalmente la patilla más corta es el cátodo. 00:17:02
y además suele haber una muesca en el lateral, en este encapsulado suele haber una pequeña muesca 00:17:07
que indica también que ese es el canal, ¿vale? 00:17:12
Y vamos ya aquí con la estrella, digamos, de los materiales semiconductores 00:17:15
y de la electrónica en general, que serían los transistores. 00:17:20
Materias:
Electricidad, Electrónica, Tecnología
Niveles educativos:
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        • Cuarto Curso
        • Diversificacion Curricular 1
        • Diversificacion Curricular 2
Autor/es:
Rafael M.
Subido por:
Rafael M.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial
Visualizaciones:
550
Fecha:
31 de marzo de 2020 - 14:03
Visibilidad:
Público
Centro:
IES GRAN CAPITAN
Duración:
17′ 26″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1280x720 píxeles
Tamaño:
71.35 MBytes

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