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Unidad 1. Introducción a la electricidad 1.1.1Materiales conductores, semiconductores y aislantes Conductores eléctricos Aislantes eléctricos Semiconductores 1.1.2 La corriente eléctrica alterna y directa. Electricidad. Corriente alterna (ca) Corriente directa (cd) 1.1.3 El voltaje a tensión. 1.1.4 Generadores de corriente eléctrica alterna y directa. Generador eléctrico. Energía magneto-mecánica. 1.1.5 Medición de voltaje alterno y directo. Tema 2 Descripción de la electrónica. 1.2.1 Descripción de la electrónica. 1.2.2 Aplicación de la electrónica. 1.2.3 Herramienta indispensable para comenzar a trabajar. El cautín. Tipos de cautín. Cautín tipo lápiz con termostato Cautín tipo lápiz de bajo voltaje.Pinzas de corte. Pinzas de punta. Capilaridad. Desoldadores. Soldador de malla. Desoldador manual de vacío. Placa universal de pruebas de “protoboard”. Desarmadores. 1.2.4 Instrumentos básicos que requiere un técnico principiante. Fuentes de alimentación. Trazador de señales. Multímetro digital.

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1.2.5 introducción al manejo del multímetro. Cómo funciona el multímetro digital. Mediciones en multímetro digital. 1.2.6 Parámetros y unidades. Tensión. Intensidad. Resistencia. Potencia. Frecuencia. Capacidad. Inductancia. Reactancia. Impedancia. 1.2.7 Múltiples y submúltiplos. Tabla de conversiones. Tema 3 Identificación de componentes. 1.3.1 Identificación de componentes. Simbología. Resistencias. (r) Capacitores. (c) Bobinas. (l) Transformadores. (t) Diodos. (d) Transistores. (q) 1.3.2 símbolos en los diagramas 1.3.3 Identificación de componentes en tarjetas electrónicas. 1.3.4 Técnicas de montar y desmontar componentes. Procedimiento para soldar con cautín. Procedimiento para soldar con extractor o con malla. 1.3.5 Smd los componentes del montaje superficial. Unidad 2: Componentes electrónicos pasivos. Tema 2.1.1 Resistencias fijas diferentes tipos y materiales. Tipos de resistencia Resistencias fijas. Resistencias variables. Resistencias de carbón. Resistencias de alambre.

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2.1.2 código de colores para resistencias. Código de colores. Codificación de las resistencias de montaje superficial. 2.1.3 Conexión de resistencias en serie, paralelo y mixto. Resistencias en serie. Resistencias en paralelo. 2.1.4 resistencia variable. Resistencias variables. 2.1.5 resistencias eléctricas. 2.1.6 ley de watt, ley de ohm. Ley de ohm. Representación gráfica de la resistencia. Ley de watt. Unidad 3 Capacitores y condensadores. 3.1.1Tipos de capacitores. Capacitor. Capacitor cerámico grupo 1. grupo 2. Capacitores de plástico. Capacitores de mica. Capacitores electrolíticos. Electrolíticos de aluminio. Electrolíticos de tántalo. Capacitores de doble capa eléctrica. 3.1.2Cómo funcionan los capacitores. Carga y descarga. 3.1.3Unidades de medida y equivalencia. Tabla del código de colores de los capacitores. El código 101 de los capacitores. Código jis (japan industrial standard). 3.1.4Conexión capacitores en serie y paralelo. Capacitores en seria. Capacitores en paralelo. Unidad 4 Prácticas.

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Conductores y Aislantes Todos los cuerpos están constituidos por átomos, que a su vez, poseen partículas con cargas negativas y positivas (electrones y protones). En algunos cuerpos, por ejemplo, en los metales, los electrones de las órbitas más lejanas, no permanecen unidos a sus respectivos núcleos y adquieren mayor libertad de movimiento en el interior del cuerpo. A éstas partículas se les denomina “electrones libres”. En los materiales que poseen una gran cantidad de átomos con electrones libres, es posible que la carga eléctrica sea transportada con gran facilidad a través de ellos y por lo tanto se dice que son “buenos conductores de la electricidad”. Un conductor eléctrico es un material que permite el paso de la corriente eléctrica a través de ellos. Los mejores materiales conductores son los metales (cobre, oro, plata, aluminio, etc.)

Contrariamente a los materiales anteriores, existen otras sustancias en las cuales los electrones están firmemente unidos a sus respectivos átomos, por lo tanto, estas sustancias no poseen electrones libres o es muy pequeño el número de ellos. En este tipo de materiales no es posible el desplazamiento de la carga eléctrica a través de ellos, por lo tanto se dice que son “buenos aislantes de la electricidad”. Un aislante eléctrico o dieléctrico, es un material que no permite el paso de la corriente eléctrica a través de ellos. Ejemplos de materiales aislantes son: La porcelana, el caucho (hule), el vidrio, el plástico, el papel, la madera, etc. Semiconductor Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre. El elemento semiconductor más usado es el silicio y el germanio.

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Definición de corriente eléctrica Considérese la figura en donde se observa un alambre conductor, en el cual se establece un campo eléctrico E (este campo se puede establecer uniendo los extremos del conductor a los polos o terminales de una pila o una batería, por ejemplo). El flujo de electrones que se mueven en sentido contrario al campo aplicado y constituyen la corriente eléctrica.

Figura. El flujo de electrones se le denomina corriente eléctrica. Se sabe que el alambre posee una gran cantidad de electrones libres, éstos están sujetos a la acción de una fuerza eléctrica debida al campo y puesto que son libres, entrarán en movimiento inmediatamente. Al tener los electrones carga negativa, su desplazamiento tendrá sentido contrario al del campo aplicado.

Se concluye: Al establecer un campo eléctrico en un conductor metálico, se produce un flujo de electrones en dicho conductor y a este fenómeno se le conoce como “corriente eléctrica”.

En los conductores líquidos, también se puede establecer una corriente eléctrica. Por ejemplo, una solución de cloruro de sodio (NaCl) en agua, la sal produce los iones positivos (Na+) y los iones negativos el cloro (Cl-), al establecer un campo eléctrico en la solución, los iones positivos empiezan a desplazarse en sentido del campo eléctrico y los iones negativos, en sentido contrario. Por lo tanto, la corriente eléctrica en un conductor líquido está constituida por el movimiento de iones positivos y de iones negativos, que se desplazan en sentidos contrarios:

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Figura. Corriente eléctrica en un conductor líquido. En los gases, también es posible establecer una corriente eléctrica, como en el caso de las lámparas fluorescentes y en este caso, la corriente está constituida por el movimiento de iones positivos, de iones negativos y también de electrones libres.

Corriente eléctrica convencional Supongamos una carga eléctrica negativa que se desplaza con cierta velocidad y que se dirige por ejemplo, hacia la izquierda. Este movimiento es equivalente al de una carga positiva, de igual valor, que se desplaza con la misma velocidad pero en sentido contrario. Lo anterior permite establecer la convención siguiente: “una carga negativa en movimiento siempre se deberá imaginar como una carga positiva que se mueve en sentido contrario”.

Figura. Movimiento equivalente de cargas eléctricas. Debido a esta convención, cuando consideremos una corriente eléctrica cualquiera, se podrán sustituir las cargas negativas reales en movimiento, por cargas positivas imaginarias que se mueven en sentido contrario. De modo que se puede suponer que cualquier corriente eléctrica está constituida únicamente por cargas positivas. Dicha corriente imaginaria, la cual equivale a la corriente real, se denomina “corriente convencional”.

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Por lo general, en electricidad, cuando nos referimos a una corriente eléctrica se sobreentiende que estamos hablando de la corriente convencional, a no ser que se especifique lo contrario.

Corriente real en un sólido y la corriente convencional equivalente

Figura Corriente real = Convencional

Intensidad de la corriente eléctrica. Supóngase la figura 2.5:

Figura Intensidad de la corriente eléctrica. En la figura se representa un conductor en el cual se ha establecido una corriente eléctrica convencional. Si consideramos una sección transversal S cualquiera del conductor y si durante un intervalo de tiempo Dt, se observa la cantidad de carga que pasa a través de dicha sección, representaremos por DQ a la cantidad de carga. A la relación entre la cantidad de carga DQ y el intervalo de tiempo Dt, se le da el nombre de intensidad de la corriente a través de la sección S y se designa por la letra “i“ o “I“ a esta magnitud:

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i= Q/ Obsérvese que cuanto mayor sea la cantidad de carga que pasa a través de la sección durante un tiempo determinado, tanto mayor será la intensidad de la corriente en dicha sección. La unidad de la intensidad de corriente eléctrica en el S.I. es el Ampere. A esta unidad se le designa “Ampere” en honor al físico francés: Andre-Marie Ampere, por lo tanto:

I= Q / t Donde: I = Intensidad de Corriente eléctrica expresada en Amperes (A). Q =Carga eléctrica expresada en Coulombs (C). t = Tiempo expresado en Segundos (s). Ejemplos Hallar que intensidad de corriente tiene un flujo de cargas negativas de 15 Coulombs durante 300 segundos. Datos

Fórmula

Sustitución

i=?

i=

i=

Resultado 0.05A

Q =15 C t =300 s

¿Calcular qué intensidad de corriente eléctrica está fluyendo por un conductor, cuando se desplaza 63 Coulombs de carga durante 3 minutos? Datos

Fórmula

Sustitución

i=?

i=

i=

Resultado 0.35A

Q =63 C t =180 s

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Efectos de la Corriente Eléctrica Toda corriente eléctrica a su paso a través de un medio conductor, produce ciertos efectos, entre los más importantes se tienen: Térmico Efectos de la

Magnético

Corriente eléctrica.

Químico

Efecto Térmico. La corriente eléctrica, al fluir a través de un conductor, siempre produce calor. El calor generado dependerá en gran medida de la cantidad de corriente que circule a través del medio conductor y del tipo de material. El efecto térmico de la corriente eléctrica se utiliza en muchos aparatos: como tostadores, planchas, secadores y hornos eléctricos, parrillas, calentadores, cobertores eléctricos, etc. Sin embargo, en otros dispositivos este efecto resulta dañino. Tal es el caso de motores, equipos electrónicos y de cómputo, tableros eléctricos, instalaciones eléctricas, etc. En este caso, este efecto se debe de reducir al mínimo. Efecto Magnético. La corriente eléctrica, al fluir a través de un conductor, siempre produce magnetismo. La intensidad de campo magnético generado dependerá en gran medida de la cantidad de corriente que fluya por el conductor y de la disposición geométrica de éste. El efecto magnético de la corriente eléctrica se utiliza en muchos dispositivos: como motores, transformadores, generadores, electroimanes, relevadores, etc. Efecto Químico. Puesto que la carga eléctrica es la principal fuerza de unión a la que se debe la unión química de los compuestos, se puede usar un potencial o corriente eléctrica para alterar los procesos químicos normales. En electroquímica, esto se llama electrólisis. Este efecto se lleva a cabo en las pilas recargables y baterías.

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Formas básicas de producir electricidad Para que encontremos electricidad se tiene que poner en movimiento a los electrones, esto sería posible si se llegan a utilizar las seis formas de producirla y son las siguientes: Por frotamiento. Consiste en tener un pedazo de piel y una barra de baquelita que al frotar una con otra, el pedazo de piel llega a ceder electrones a la barra y en esta forma se pone en movimiento a los electrones. Por magnetismo. Se produce cuando un imán natural se mueve de un lado a otro sobre un alambre, que al hacer contacto con las líneas de fuerza del imán, éste empieza a tener movimiento de electrones en su últimas orbitas. También se produce cuando el imán está en reposo y el alambre se mueve continuamente en círculo. Por acción química. Para producir electricidad por acción química se necesita contar con un recipiente que debe tener dos placas, una de zinc y otra de cobre, sumergidas en agua acidulada o compuestos salinos ( electrolito ) que al entrar en contacto, se tiene un desplazamiento de electrones en la placa de zinc y se dirigen hacia la placa de cobre. La placa de zinc que cede electrones se le llama terminal positiva y la que acepta terminal negativa. Por presión. Para tener electricidad en esta forma se coloca un cristal (cuarzo) en medio de dos placas metálicas y se ejerce presión entre ellas, esto hace que en el cristal se muevan los electrones hacia las placas. En esta forma, los materiales que se tienen para producir electricidad son el cuarzo, la turmalina y las sales de rochelle. Por luz. Esta forma es cuando la luz incide sobre una célula fotoeléctrica, que está formada por una capa de un material transparente de selenio y otra capa de aleación de hierro, que al entrar en contacto esto hace que los electrones se desplacen. Por calor. Esta forma se presenta al trenzar dos alambres (termopar) por ejemplo, uno de hierro y otro de cobre y al aplicar el calor en la unión, esto hace que los electrones se empiecen a mover.

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Tipos de corriente eléctrica: Directa y Alterna La energía eléctrica producida por una fuente de electricidad es de dos tipos.  Corriente Directa. (CD)  Corriente Alterna. (CA) PILAS CD CONTINUA BATERÍAS o ACUMULADORES

1) CORRIENTE DIRECTA (CD)

GENERADORES DE CD CD PULSANTE

TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA

RECTIFICADORES o CONVERTIDORES

GENERADORES DE CA ALTERNADORES 2)CORRIENTE ALTERNA (CA)

GENERADORES DE SEÑALES (AF-FR) (AUDIO Y RADIO FRECUENCIA)

Ya se ha planteado que la aplicación de un campo eléctrico “E” a un conductor, establece en él una corriente eléctrica, cuyo sentido (convencional) es el mismo que el vector “E”. Si el sentido del campo eléctrico aplicado permanece constante, el sentido de la corriente también se mantendrá inalterado, es decir, las cargas se desplazarán continuamente en un mismo sentido en el conductor. Una corriente de esta clase, recibe el nombre de “corriente continua (CC)” o bien “corriente directa (CD)”.

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La figura muestra la gráfica para una corriente directa o continua:

Figura. Gráfica de una CC o CD. El otro tipo de corriente que existe es el llamado “corriente alterna” simbolizada como “CA”. Está formada, como su nombre lo indica por dos alternancias: una positiva (semiciclo positivo) y otra negativa (semiciclo negativo), formando ambas lo que se conoce con el nombre de ciclo. Por lo tanto, la corriente alterna está formada por ciclos, el número de ciclos que se generan en 1 segundo, se le da el nombre de frecuencia:

1 cps = 1 Hertz La frecuencia con la cual se trabaja en la Ciudad de México y en toda la república es de 60 ciclos por segundo o bien, 60 Hz.

Figura. Gráfica de la forma de onda. La corriente alterna se obtiene a través de los generadores de CA llamados “alternadores” (un alternador es una máquina eléctrica rotativa que transforma la energía mecánica en energía eléctrica). La figura muestra el esquema elemental de un generador de CA:

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Figura. Esquema elemental de un generador de CA.

Generadores de corriente eléctrica. Generación de la corriente alterna El dispositivo electromecánico utilizado para generar o producir corriente alterna es el alternador o generador de corriente alterna. El alternador es, entonces, una máquina rotativa que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Básicamente el alternador está constituido por dos elementos principales: el estator y el rotor. El estator es la parte estática encargada de producir el campo magnético. Cuando al rotor se le da un movimiento de rotación por alguna fuerza magnética establecidas por los polos del estator, tal y como se observa en la figura.

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Figura. Al cortar líneas de flujo magnéticas, en las terminales a y b se obtiene una fem inducida (fuerza electromotriz o voltaje inducido). Esta fem inducida desarrollará una corriente que tendrá la misma dirección que dicha fem. Si colocamos una carga en las terminales “a” y “b” se podrá observar que la corriente entra a un punto y sale por el otro punto.

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Figura. Dirección de las corrientes en un conductor del rotor. Analizando algunas posiciones representativas de la bobina giratoria, se podrá determinar la magnitud relativa y la polaridad de la tensión generada en esas posiciones:

Figura. Posiciones de la bobina giratoria dentro del campo.

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Figura. Gráfica de la fem inducida. Las polaridades de a y b se muestran en el eje vertical Si se mantiene la bobina girando, la fem generada se repetirá a iguales intervalos de tiempo. Se debe observar que el patrón es el mismo tanto por encima del eje horizontal como por debajo de él. La forma de onda que se genera se le da el nombre de “onda de tensión senoidal de C.A.” La forma de onda senoidal es periódica y tiene una importancia especial porque se adapta con facilidad a las matemáticas y a los fenómenos físicos que se asocian a los circuitos eléctricos, es decir, la onda senoidal es la única forma de onda cuyo aspecto no se ve afectado por las características de respuesta de los elementos resistivos, inductivos y capacitivos (R, L, C). Lo anterior quiere decir que; si la tensión que existe en un resistor, un inductor o un capacitor es senoidal, la corriente resultante para cada uno de ellos tendrá también características senoidales. A continuación se dan algunas definiciones que se aplican a la forma de onda senoidal (y en general para cualquier tipo de onda): Forma de onda Es la trayectoria trazada por una cantidad como el voltaje o la corriente, dibujada en función de alguna variable como la posición, el tiempo, los grados, la temperatura, etc. La forma de onda será periódica si se repite continuamente, después del mismo intervalo de tiempo:

Figura. Forma de onda periódica graficada en dominio del tiempo “t”.

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Período Es el intervalo de tiempo entre repeticiones sucesivas de una forma de onda periódica. En la figura los períodos se muestran como T1, T2 y T3 en donde: T1 = T2 = T3. Por lo tanto el período se simboliza con la letra “T”. Ciclo Es la porción de una forma de onda contenida en un periodo. Un ciclo está formado por un semiciclo positivo y por un semiciclo negativo, de la figura, los ciclos de T1, T2 y T3 pueden parecer distintos pero todos ellos están limitados por un período, como se ve en la figura:

Figura. Diferentes representaciones de un ciclo para una onda periódica. Frecuencia. Es el número de ciclos que se producen en un segundo y se simboliza con “f” y sus unidades pueden ser los ciclos por segundo (c.p.s.) o los Hertz (Hz): 1 Hertz (Hz) = Ciclo por segundo (cps) La unidad Hertz se debe a que el científico Heinrich Rudolph Hertz, realizó los estudios en el campo de corrientes y tensiones alternas y sus efectos sobre los elementos R, L y C básicos. En México, la frecuencia de operación tiene un valor de 60 Hertz.

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Valores para una onda senoidal de CA.

Figura. Valores de una onda senoidal de C.A. Especificar el valor de tensión o corriente continua no es problema, ya que los valores en corriente continua no cambian. Por otra parte, los valores de corriente alterna, tanto de tensión como de corriente varían constantemente, de manera que no es fácil especificarlos. Antes de que se pueda dar el valor de una tensión o corriente alterna, generalmente hay que determinar qué tipo de valor se necesita y esto, a su vez depende de la forma en que se desee emplear el valor. Dentro de los valores más característicos en corriente alterna, se tienen: Valor instantáneo. Es la magnitud de una forma de onda en cualquier instante de tiempo, se denota por medio de letras minúsculas. Amplitud máxima o valor pico. Es el valor máximo de una forma de onda y se denota con letras mayúsculas. Valores medio. El valor medio de una tensión o corriente alternas es el promedio de todos los valores instantáneos durante medio ciclo o sea una alternancia. Puesto que durante medio ciclo la

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tensión o la corriente aumentan de cero al valor pico y luego disminuyen a cero, el valor promedio debe encontrarse en algún punto entre cero y el valor pico. Para una onda senoidal pura, el valor promedio es 0.637 veces el valor pico. Para calcular el valor medio de tensión como de corriente se utilizan las ecuaciones:

= 0.637

=0.637

Valores eficaces o valores efectivos (RMS). Aunque los valores mencionados anteriormente son útiles, no tienen relación con valores correspondientes a corriente continua. Puesto que muchos equipos eléctricos tienen circuitos tanto de corriente alterna como de corriente continua, es muy útil si se pueden expresar corrientes y tensiones alternas en valores que se relacionen con corriente continua. Esto es posible gracias al uso de valores efectivos. El valor efectivo de una tensión o corriente alterna es aquel que, en un circuito que sólo contenga resistencia, produce la misma cantidad de calor, que la producida por una tensión o corriente continua del mismo valor. Por lo tanto, una corriente alterna cuyo valor eficaz o efectivo sea de 1 Ampere, genera el mismo calor en una resistencia de 10 ohms que una corriente directa o continua de 1 ampere. Al valor eficaz o efectivo se le llama también raíz cuadrada media (rcm), debido a la forma en que se obtiene: es igual a la raíz cuadrada del valor medio de los cuadrados de todos los valores instantáneos de corriente o tensión durante medio ciclo. Para una onda senoidal pura el valor efectivo es 0.707 veces el valor pico, por lo tanto:

= 0.707 Epico

= 0.707

Nota: El valor efectivo se usa para clasificar tensiones y corrientes alternas. La lectura que nos proporcionan los aparatos de medición en corriente alterna, la realizan en valores efectivos. La siguiente tabla nos muestra la forma para convertir valores de tensión y corriente alternos: TABLA Para convertir de: A: Pico

Medio

Pico

Eficaz

Medio

Pico

Medio

Eficaz

Usar la ecuación: = 0.637 = 0.707 = 1.57 = 1.11

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Eficaz

Pico

= 1.1414

Eficaz

Medio

= 0.9

Generadores de corriente directa. La corriente directa se define como el flujo de electrones en un solo sentido y sin variación, esta corriente es la que requiere todos los equipos electrónicos para trabajar. La corriente directa de acuerdo a la forma de obtenerla se puede clasificar de la siguiente manera: Corriente directa pulsante. La podemos encontrar a la salida de los circuitos rectificadores que existen en las fuentes de alimentación y según el tipo de rectificador podemos subdividir la corriente directa pulsante en pulsante de media onda y pulsante de onda completa

Corriente directa variable. Es una corriente con ligeras variaciones que se obtienen a la salida de las redes de filtro, esta corriente aunque con ligeras variaciones ya puede ser utilizada por algunos equipos electrónicos.

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Corriente directa continua. Es una tensión con cero variación y es la ideal para alimentar a los circuitos electrónicos; esta corriente la proporcionan los generadores puros de corriente directa como son: Pilas, baterías y celdas fotovoltaicas.

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Descripción de la electrónica. Es la rama de la electricidad que estudia el comportamiento y aplicación de semiconductores así como los circuitos en que estos se utilizan. Es también la parte de la electricidad que trata de los electrones libres; los principales fenómenos en que se fundan los dispositivos electrónicos son los siguientes: La ionización y los rayos catódicos; la conducción en los sólidos cristalizados (semiconductor y transistor) los efectos termoeléctrico y fotoeléctrico, las corrientes electrolíticas etc. La era de la electrónica está comenzando a desarrollarse. En un lapso de pocos años, podríamos asistir a la extinción de los billetes de banco y de las monedas, sustituyéndose por dinero electrónico. La irrupción en el mercado de los libros electrónicos marcará la decadencia de la imprenta tradicional. El correo electrónico supondrá el fin de nuestro servicio postal, tal como es entendido en la actualidad. Nos desprenderemos de nuestras típicas cerraduras sustituyéndolas por sistemas electrónicos obedientes a la voz humana o a nuestras huellas digitales. Nuestros automóviles no derraparán ni colisionarán, ni incluso podrán arrancar si el conductor se encuentra bajo los efectos del alcohol. Controlaremos nuestra salud mediante sistemas que, colocados en la muñeca, dispondrán de sensores para leer el pulso, temperatura corporal, humedad de la piel y organismos letales en la atmósfera circundante. El presente. El mundo se encuentra ya profundamente entregado a las computadoras. Si todas los computadoras desaparecieran súbitamente los emporios comerciales del mundo quedarían colapsados lo que afectaría no sólo al mundo financiero sino a todos niños y adultos; no se podrían negociar los cheques bancarios, ni las tarjetas de crédito; no funcionaría la seguridad social, no se podrían abonar salarios, seguros, etc. El futuro. Podemos estar seguros acerca de un hecho: los dispositivos electrónicos están aquí para permanecer. Además, la industria microelectrónica no ha hecho sino empezar. Están surgiendo microchips y microprocesadores con mayor potencia, los chips de memoria son de una capacidad escalable y así se podrían seguir enumerando distintos avances.

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Aplicaciones de la electrónica. A medida que se popularicen las opciones del video y audio y las mentes creativas empiecen a dilatar los límites de este medio, los discos compactos y los cassettes irán definiendo su propio estilo y su ámbito temático. Con ello traerán a los hogares del futuro nuevas y emocionantes diversiones así como espectáculos educativos e instructivos. El video y el audio tendrán una repercusión enorme en los aspectos sociológico, económico y artístico de nuestra sociedad. La vieja y criticada televisión comercial ya abrió perspectivas fantásticas. Hoy en día no hay pueblos aislados, cualquiera que haya podido comprarse un televisor ha visto al mundo y ha sido testigo de muchos de los acontecimientos más dramáticos de la historia de la humanidad. Ejércitos de consultores y otros expertos han proclamado que la pantalla del televisor va a ser el centro de comunicaciones del hogar futuro. Será un puesto de trabajo conectado a una computadora personal, de manera que muy pocas personas tendrán que ir a una oficina para hacer su trabajo. Los técnicos ya trabajan en la televisión tridimensional. Existe ya la técnica de la televisión interactiva, con participación del espectador, por lo que dentro de poco podremos dialogar y vernos a través de nuestras pantallas. Hay quien dice que el medio de comunicación que estamos utilizando en este mismo momento (El Libro) pasará a la historia. En los últimos años la técnica ha progresado a una velocidad que casi da miedo y esto ha ocurrido sobre todo en el terreno de las comunicaciones y dentro de este en la rama del video y el audio más que en ningún otro.

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FIGURA 1.2 En automóviles, en industrias, en iluminación, en control de motores, en automatización, en sistemas de entretenimiento como videojuegos, en cajeros automáticos de bancos, en semáforos y por supuesto en los medios de comunicación, que sería de nuestro mundo sin la electrónica. Esta maravillosa ciencia se encarga de estudiar el comportamiento y el control de los electrones a través de los elementos conocidos como semiconductores y es capaz de controlar corrientes muy elevadas a través de corrientes muy pequeñas como la de una pila de 9V que combinada con un circuito electrónico sensible al tacto o a la luz o al sonido sea capaz de encender un foco de 100 Watts y de 120 voltios de corriente alterna, es decir que con tan sólo un aplauso o un silbido puedas apagar o encender la lámpara de tu habitación.

Herramientas y equipo utilizados en electrónica. Toda persona dedicada a la electrónica, requiere de un conjunto de herramientas e instrumentos mínimos para formar un laboratorio de trabajo, en donde pueda realizar las prácticas relacionadas con sus estudios, construir y probar circuitos, reparar y ajustar aparatos, etc. El laboratorio electrónico puede ser tan grande como la especialidad a la que te enfoques. Por ejemplo, si te dedicas a reparar aparatos de audio y video, además de un banco de trabajo y una serie de herramientas, por lo menos es necesario un multímetro, un osciloscopio, un frecuencímetro y tal vez algunas otras herramientas especializadas. Sin embargo, para actividades estudiantiles como la experimentación, prácticas, montajes y pruebas de Kits electrónicos, básicamente se requiere de un multímetro, una fuente de alimentación y un juego de pinzas y desarmadores; posteriormente, según las posibilidades y el tipo de circuitos que se vayan analizando, la lista puede irse ampliando. De hecho, si se piensa dedicarse profesionalmente a la electrónica es conveniente que desde estudiante se vaya formando el laboratorio. Así, cuando se requiera de algún instrumento o herramienta, el trabajo no se verá limitado.

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La mesa de trabajo. Para realizar cualquier trabajo relacionado con el laboratorio, se requiere disponer de una mesa, banco o superficie que no sólo permita apoyar el circuito o equipo que se está construyendo o reparando, sino también tener a la mano los instrumentos de medida, líneas de alimentación, etc.; así de esta manera se facilita la operación del equipo ya que se evita la pérdida de tiempo y los propios riesgos de sobrecarga que pueden poner en peligro la seguridad de los equipos en prueba y de las personas que estén cerca en ese momento. Si necesitas o quieres construir tu propia mesa de trabajo, observa la siguiente sugerencia y si es el caso, adáptala a tus muy particulares gustos y necesidades (en diseño, medidas, etc.) para el efecto se recuerda que lo más importante es que estar A GUSTO en el área de trabajo. De las dos secciones en que se divide la mesa, una se destina al trabajo principal y la otra a ser la base donde se colocan los instrumentos de medición. Esta última se construye en desnivel a fin de no “quitarle” espacio a la primera y sobre todo, de los displays y controles de dichos aparatos queden en posición muy accesible para el operador. Para la sección de trabajo principal, se han considerado las dimensiones de 1.2 m de largo por 0.8 m de ancho. Si está previsto trabajar con equipos voluminosos (por ejemplo, televisores), el ancho puede ampliarse a 1 m. Banco de trabajo con funciones propias para electrónica.

Área de trabajo

Mientras tanto, la sección de soporte de los instrumentos de prueba, puede quedar 0.3 m por encima del nivel de la superficie de trabajo y con 0.3 m de ancho. En la parte interna de

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esta sección se colocan contactos de toma domiciliaria, los cuales permitirán alimentar simultáneamente a varios aparatos. Es muy importante recomendar que la mesa sea fabricada con madera de unos 2cm de espesor y que su superficie a utilizar sea cubierta con material plástico no conductor o con algún barniz que permita una fácil limpieza y que no dañe los gabinetes de los equipos apoyados en ella. Para finalizar, señalaremos que la mesa puede apoyarse en una estructura metálica (utilizada como tierra física en algunas aplicaciones) o de madera, cuya altura queda a elección personal; no obstante se recomienda que sea de unos 90 cm. La electrónica requiere de mucha práctica y experimentación, ya que la teoría por sí sola no nos brinda todos los conocimientos necesarios para trabajar con éxito en esta tecnología. En esta lección le proporcionaremos una noción de las principales herramientas manuales y eléctricas, aunque seguramente no necesitará todas las que vamos a enumerar, es posible que alguna vez tenga que enfrentarse a problemas que podrán ser solucionados con algunas de ellas. Para cada herramienta explicaremos lo siguiente: 1. Características técnicas importantes para obtener la herramienta comercialmente. 2. Su manejo. 3. Cuidados para un buen uso y mantenimiento. 4. Normas básicas de seguridad. Un buen técnico electrónico es aquel que realiza siempre un trabajo con mucha técnica y calidad, porque conoce y utiliza correctamente las herramientas, materiales y componentes con los que trabaja. Existen básicamente dos tipos de herramientas: 1.2.-

Mecánicas manuales como los destornilladores, pinzas, llaves, etc. Eléctricas manuales como cautines, taladros, moto-tools, etc.

El Destornillador (desarmador). Es una herramienta para apretar o aflojar tornillos y se compone de tres partes: 1. El mango: Es la parte plástica o de madera que sirve para sujetarlo. Debe estar aislado para poder trabajar con circuitos energizados. 2. El Vástago: Es la parte metálica que puede ser cilíndrica, cuadrada o hexagonal en algunos casos, su longitud varía desde una, hasta doce pulgadas y su grosor desde 1/16 hasta 3/8 de pulgada. Los encontramos de PUNTA PLANA: Para apretar o extraer tornillos con cabeza ranurada.

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Y de PUNTA DE CRUZ: Para apretar o extraer tornillos con cabeza en forma de cruz o doblemente ranurada.

Cuidados con los destornilladores. Para su buen uso y la seguridad del usuario, es muy importante tener en cuenta las siguientes recomendaciones: 1. No use el mango del destornillador como martillo. 2. Nunca use el destornillador como palanca. 3. Asegúrese de que la punta del vástago encaje perfectamente en la ranura del tornillo para no dañar la cabeza de éste. Para ello deberá contar con diferentes modelos y varios tamaños para adaptarse a las diferentes medidas de los tornillos. 4. El ancho de la punta del vástago debe ser igual al diámetro de la cabeza del tornillo. 5. Escoja el espesor de la punta del vástago para que quede bien ajustado, sin holgura en la ranura del tornillo. Las pinzas. Son herramientas compuestas por dos brazos trabados y asegurados por un eje que permite abrirlas y volverlas a cerrar. En uno de sus extremos se encuentran las mandíbulas, las cuales de acuerdo a su forma, pueden servir para apretar, cortar, doblar, pelar, insertar y extraer. En el otro extremo generalmente están aisladas o cubiertas con diferentes materiales con el fin de hacer más cómodo su uso y para aislar al usuario del contacto con la corriente eléctrica. Para el trabajo en electrónica son pequeñas y las más utilizadas son:

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1. La pinza de punta plana: Es una pinza de mandíbulas planas para doblar o sujetar los terminales de los componentes. También se utilizan para apretar algunas tuercas muy pequeñas, las superficies de sus mandíbulas pueden ser lisas o estriadas. De estas pinzas hay diferentes tipos los cuales se utilizan según el trabajo que se va a efectuar.

2. La pinza de corte lateral: Es una pinza con mandíbulas cortantes y se le conoce también con el nombre de cortafrío. Se utiliza principalmente para cortar los conductores o los terminales sobrantes de los componentes, después de ser instalados en un circuito impreso. En electrónica un cortafrío debe ser de 10 o 13 cm de largo.

Cuidados con las pinzas. Para su buen uso y la seguridad del usuario, es muy importante tener en cuenta las siguientes recomendaciones: 1.-

Nunca las use como martillo.

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No apriete o afloje tuercas o tornillos con ellas. No retire el aislante en conductores de diámetro más grueso que el de la pinza. No corte conductores de diámetro superior al diseñado para la pinza.

Multímetro. Es el instrumento de medición con el cual se realiza la comprobación de los circuitos eléctricos y electrónicos, se le conoce también con el nombre de multianalizador, multitester y multiprobador o (DMM Digital Multimeter). Es un instrumento de medición muy importante, podemos decir que es la mano derecha del técnico, ya que con el revisaremos los diversos circuitos electrónicos y sabremos si funcionan o no correctamente. Existen diversos tipos de multímetros los hay digitales y análogos, cada uno tiene una aplicación específica, por ejemplo el multímetro que ocupa el electricista es muy útil para medir corriente eléctrica ya que cuenta con un gancho para esta aplicación, el multímetro automotriz es muy útil para medir las revoluciones por minuto del motor ya que cuenta con tacómetro, en electrónica utilizaremos un multímetro que cuente con los siguientes instrumentos: El medidor de corriente eléctrica o amperímetro, el medidor de voltaje o voltímetro, el medidor de resistencia u óhmetro, el probador de diodos y continuidad, el medidor de frecuencia o frecuencímetro, el medidor de capacidad o capacitómetro y el medidor de temperatura o termómetro. (En lecciones próximas aprenderemos el manejo y aplicación del multímetro.)

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Soldador Eléctrico o Cautín. Es la herramienta que proporciona el calor o temperatura necesarios para soldar. Consta básicamente de tres elementos: un mango que permite la manipulación y un buen aislamiento del calor para evitar quemaduras, una resistencia interna que genera el calor necesario para fundir la soldadura y una punta que se encuentra en contacto térmico y mecánico con la resistencia, transmitiendo el calor hacia el exterior.

Tipos de cautín: Cautín tipo lápiz.- No cuanta con sistema de temperatura; además su potencia es baja, ya que alcanza solo 30 watts. Cautín tipo lápiz con termostato.- Cuando este se calienta hasta alcanzar cierto valor predeterminado, un apagador se abre; cuando se enfría hasta cierto punto, el mismo apagador se cierra para permitir que la corriente circule por el circuito, y por ende, que la punta se caliente. Cautín tipo lápiz de bajo voltaje.- Dado que este recibe su alimentación a través de un transformador de bajada (127V a 12V), su voltaje resulta menos peligrosa. Base para cautín. La base del cautín es también un elemento indispensable, toda vez que proporciona el soporte necesario, mantiene la temperatura y además evita quemaduras a quien con este instrumento se encuentre trabajando. Siempre que se suelde algo, deberá mojarse con agua la esponja que acompaña a la base y que sirve para limpiar la punta del cautín.

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DESOLDADORES: Estos elementos se utilizan para retirar los componentes o cables ya soldados. SOLDADOR DE MALLA: Es un conjunto de alambres de cobre trenzados de unos 7 mm de ancho. Al ser acercado a la soldadura corriente, esta es absorbida entre los hilos de la malla por efecto de capilaridad. DESOLDADOR MANUAL DE VACÍO: Es un tubo con pistón unido a un resorte interior y con una punta de teflón. PLACA UNIVERSAL DE PRUEBAS DE “PROTOBOARD”: Antes de utilizar en nuevo diseño o de armar un montaje, es conveniente probar el circuito a fin de evitar en lo posible que falle cuando ya esté instalado en la tabla fenólica. INSTRUMENTOS BÁSICOS QUE REQUIERE UN TÉCNICO PRINCIPIANTE. FUENTES DE ALIMENTACIÓN: En la electrónica, una fuente de alimentación es un dispositivo que convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una tensión de corriente directa. TRAZADOR DE SEÑALES: En esencia consta de una aplicación de baja frecuencia con una impedancia de entrada alta, para no cargar el circuito sobre que se aplica y una sensibilidad suficiente para detectar las señales más débiles. La señal amplificada se envía a un altavoz para su audición y al mismo tiempo a un instrumento de medida para la evaluación de su nivel. TRAZADOR DE SEÑALES: En esencia consta de una aplicación de baja frecuencia con una impedancia de entrada alta, para no cargar el circuito sobre que se aplica y una sensibilidad suficiente para detectar las

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señales más débiles. La señal amplificada se envía a un altavoz para su audición y al mismo tiempo a un instrumento de medida para la evaluación de su nivel.

Manejo del multímetro digital. El manejo del multímetro digital. Este instrumento es al técnico en electrónica lo que el estetoscopio al médico, ya que se permite analizar voltajes, corrientes y resistencias en diversas partes de un circuito verificando así sus condiciones de operación. En la actualidad, lo más recomendable es contar con un multímetro de tipo digital puesto que presenta varias ventajas sobre los de aguja como son: 1. Su impedancia de entrada (en modo voltímetro) es muy elevada (por lo general arriba de los 10 M Ω) lo cual impide que el aparato represente una carga adicional al circuito de prueba siendo por lo tanto sus mediciones más exactas. 2. Ofrece mayor facilidad y precisión en las lecturas, puesto que es mucho más sencillo interpretar un número que una escala graduada. 3. Ofrece mayor resistencia al movimiento, caídas e incluso malos tratos. De esta manera, mientras que un multímetro de aguja puede llegar a descalibrarse es casi imposible que le ocurra lo mismo a un digital. Siendo un instrumento imprescindible es muy importante conocer sus características y funciones, a fin de realizar correctamente las diversas mediciones de voltaje, corriente o resistencias, requeridas en los trabajos de la electrónica. La elección de un multímetro. Aunque no son muchos los factores a tomar en cuenta para elegir un multímetro, si son lo suficientemente importantes como para influir en la correcta o errónea toma de mediciones. A continuación se describen las características que deberá tener un multímetro ideal, para poder compararlo con las situaciones reales: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Su impedancia en modo voltímetro debe ser infinita. Su impedancia en modo amperímetro debe ser 0. La impedancia de la fuente de corriente y de los cables en el modo óhmetro debe ser 0. El modo de despliegue debe tener respuesta inmediata, tanto cualitativa como cuantitativamente. Las lecturas deben ser claras y sin posibilidad de errores de interpretación. Debe manejar igualmente señales de voltaje y corriente directa y alterna. Las mediciones de AC, deben ser perfectamente RMS verdaderas. En las resistencias debe manejar valores altos (arriba de 10MΩ) y valor bajos (menores a 1Ω).

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Igualmente, los multímetros digitales se acercan a los requerimientos ideales, aunque para ciertos casos los analógicos pueden ser más valiosos. En la práctica, el manejo de un multímetro digital es más sencillo que uno analógico, como tenemos oportunidad de ver más adelante. Los multímetros también reciben los nombres de multiprobador, multianalizador, multitester, etc. Tipos y marcas de Multímetros. En el mercado electrónico hay una gran variedad de modelos y marcas de multímetros, entre los que se incluyen desde aparatos sencillos, capaces tan sólo de realizar mediciones básicas exclusivamente en DC y dentro de un rango muy reducido, hasta aquellos profesionales que permiten efectuar sofisticadas mediciones de frecuencia, capacitancia, probar transistores, medir voltaje RMS, etc. En particular, no deseamos recomendar ningún tipo específico de multímetro, puesto que muchas veces se puede adquirir el más costoso y con las mayores presentaciones, pero sus aplicaciones son mínimas; únicamente queremos recomendarle que adquiera un instrumento que cubra los requerimientos de un buen taller de servicio; en primer lugar debe ser capaz de realizar mediciones de voltaje AC como de DC, ofreciendo un rango máximo de alrededor de unos 1000 volts o más, para garantizar que nos sirva adecuadamente en la mayor parte de las mediciones; también debe ser capaz de medir corrientes de AC y DC, con un límite máximo de unos 20 Amperios; en modo medidor de resistencia deberá tener una escala máxima de alrededor de 20 MΩ, con lo cual podemos incluso comprobar la calidad de los aislantes empleados en un circuito; y finalmente debe poseer un medidor de continuidad audible y un probador de diodos ya que estos elementos nos pueden ser útiles al momento de realizar comprobaciones en un circuito. En la actualidad casi todos los multímetros digitales cumplen con la mayoría de estas características pero aun así tenga cuidado al momento de adquirir un aparato nuevo.

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Multímetro digital con perilla múltiples rangos.

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Multímetro digital auto-rango.

Como puede suponer la elección dependerá de los gustos personales del usuario pero en caso de que no tenga una preferencia específica, el más recomendable es el de auto-rango ya que evita estar cambiando las escalas según la medición realizada. Aquí vamos a tomar como referencia un multímetro básico (figura siguiente) lo suficientemente representativo como para que las explicaciones se puedan aplicar fácilmente a otros modelos. De hecho, como todos los multímetros funcionan con un principio similar sabiendo manejar bien cualquiera de ellos podrá emplear sin problema algún otro que se le presente.

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Mediciones de voltaje de DC. Conecte las puntas de prueba incluidas en las terminales marcadas como COM (negra) y VΩ (roja). En estos casos el medidor debe colocarse en paralelo con los puntos que se vayan a probar. De aquí se puede ver que tan importante es que el medidor ideal tenga una impedancia infinita para rangos de voltaje ya que en caso contrario el circuito tomaría al propio medidor como una resistencia conectada en paralelo, variando la lectura correcta. Voltímetro en posición de VCD.

Al medir un voltaje de corriente directa debemos de tomar en cuenta la polaridad de las puntas, la punta roja la mandamos a positivo del voltaje que se vaya a medir y la punta negra al negativo (el voltaje se mide colocando las puntas del multímetro en paralelo) escogiendo un rango mayor al voltaje que se va a medir.

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Voltaje en posición de VCA. Al medir un voltaje de corriente alterna no debemos de tomar en cuenta la polaridad de las puntas, únicamente debemos escoger un rango mayor al voltaje que se vaya a medir. Este modelo de multímetro, dada su característica de auto-rango, es muy sencillo realizar mediciones diversas, ya que el usuario no debe preocuparse de seleccionar entre escalas, puesto que el mismo aparato detecta el voltaje de entrada y se coloca automáticamente en el rango más conveniente para la lectura. En caso de que su aparato no cuente con esta característica, le recomendamos iniciar con una escala elevada y de ahí comenzar a bajar gradualmente hasta encontrar la escala idónea.

Mediciones de corriente. Para emplear el multímetro como medidor de corriente o amperímetro cambie de posición la punta de prueba roja hasta la terminal marcada como mA, lleve la perilla selectora hasta alguna de las dos posiciones indicadas como 20A o 200 mA (probemos primero con la segunda) y conecte el multímetro para efectuar la medición.

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Tome en cuenta que si desea medir la corriente que circula por determinada línea, debe colocar el medidor en serie con los demás componentes. Y es importante que recuerde esta condición, ya que si conecta el aparato en su modalidad de amperímetro en paralelo con alguna fuente de poder, lo más seguro es que se ocasione un cortocircuito a través del medidor (recuerde que la impedancia de entrada en esa modalidad debe ser 0), pudiendo dañar tanto al aparato como al circuito en prueba.

Medición de la intensidad. El objeto que se persigue al utilizar un amperímetro es medir la corriente que pasa por algún componente de un circuito electrónico. Para medir la corriente que circula a través de dicho componente ésta debe pasar también por el instrumento de medida; por tanto el amperímetro debe entrar a formar parte de un circuito y estar conectado en serie con el elemento que se prueba. Pasos que se deben seguir para hacer la medición: Primer paso.- seleccionar el amperímetro según: Capacidad de medida máxima. Clase de corriente: continúa (CC) o alterna (CA). Segundo paso.- abra el interruptor principal del circuito donde desea medir la corriente. Tercer paso.- desconecte uno de los conductores que forman parte del circuito, para que en este punto conecte el amperímetro. Cuarto paso.- conecte el amperímetro en serie con el circuito. Asegúrese de conectarlo con la polaridad correcta. Quinto paso.- verifique las conexiones y cierre el interruptor principal del circuito. Verifique el amperímetro de tal manera que usted vea el display de frente.

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Mediciones de resistencia. Vamos ahora a efectuar mediciones de resistencia esto es emplear el multímetro como óhmetro. Coloque el multímetro en la escala de Ω y lleve las puntas de prueba a los extremos de cada una de ellas. Dependiendo de la tolerancia de las resistencias empleadas, los valores obtenidos deben ser nominales ± 5% o ± 10%. Para comprobar el funcionamiento del aparato ante valores más pequeños o superiores. NOTA: Al probar componentes con el óhmetro estos no deben tener voltaje alguno.

Comprobación de la Resistencia de Carbón. A continuación se indicará como poder verificar una resistencia. Paso 1. Identifique los colores de la resistencia para obtener el valor en ohms. Paso 2. Coloque correctamente las puntas del multímetro. Paso 3. Seleccione en el multímetro la escala correcta. Recordando que deberá de ser una escala mayor a la que se va a verificar

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Otras funciones. Estos multímetros incluyen dos posiciones adicionales para las funciones específicas, como son el probador de continuidad, marcado como (continuidad) y el probador de diodos indicado por el símbolo. En la primera, el multímetro marca con un tono audible cuando las puntas estén en cortocircuito entre sí o cuando la resistencia entre ellas sea lo suficientemente pequeña como para considerar que existe continuidad entre ambos puntos (resistencia menor a 300Ω). Esta posición es muy útil cuando se verifica la integridad de las líneas de un circuito impreso o cuando se checa que no existan cortocircuitos entre dos puntos ya que permite efectuar mediciones sin mirar la carátula, guiando al usuario tan sólo por el sonido. La posición de comprobación de diodos sirve precisamente para verificar la integridad de la unión P-N de diodo o transistores bipolares no importando si son de silicio o germanio. Para verificar que un diodo está en buenas condiciones, coloque la perilla de selección en la posición correspondiente, lleve las puntas de prueba a los extremos del positivo, tanto en un sentido como en el otro. Prueba de diodos y transistores. Para demostrar esta función debemos utilizar el diodo 1N4001. La disposición de terminales de un diodo semiconductor es como se muestra en la figura. En su modalidad de probador de diodos, el multímetro trata de circular una pequeña corriente a través del dispositivo, expidiendo un voltaje positivo por su terminal V/Ω y el retorno a tierra a través de su terminal COM, lo que equivale a una pequeña batería entre esas terminales. Obviamente, si conectamos un diodo en directa, la corriente si podrá pasar y en el display se mostrará la caída de voltaje obtenida en el dispositivo; sin embargo, si conectamos el diodo en inversa, la corriente no circulará, con lo que se expedirá en la carátula el mensaje de OL (OverLoad). Tome el diodo 1N4001 y conecte la terminal roja en el cátodo y la negra en el ánodo; observará que en la pantalla aparece el mensaje de OL, indicando que no circula ninguna corriente. Invierta las terminales y observe que aparece una medición alrededor de los 0.7 volts, equivalente a la caída del voltaje esperada en un diodo de silicio en buen estado. Para probar si esta función también sirve con los diodos tipo zener, repita el experimento con un diodo tipo zener de 5.6 volts.

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Comprobación del Diodo Rectificador. Paso 1. Coloque correctamente las puntas del multímetro.

Paso 2. Coloque el multímetro en escala de diodos.

Paso 3. Identifique las terminales del diodo. Ánodo

Cátodo

Paso 4. Pasemos a la verificación del diodo.

Polarizado Directamente

Cátodo

Ánodo

Polarizado Inversamente

Ánodo

Cátodo

Como podrá suponer, es posible aprovechar esta función para probar otros dispositivos semiconductores en especial los transistores bipolares como por ejemplo el BC547 y el BC557. Y aunque sabemos de antemano cuál es su disposición de terminales y cuál de ellos es PNP o NPN, es preferible que usted determine con el multímetro esos datos.

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Tome cualquiera de los transistores y conecte la punta roja en su terminal del extremo derecho y pruebe con la punta negra sus otras dos terminales, monitoreando el display del multímetro y checando si en alguna posición marca la presencia de un diodo.

Repita la prueba con la punta roja al centro y enseguida con la punta negra al extremo derecho. Anote los resultados y podrá identificar fácilmente si un transistor es PNP o NPN. Si efectuó correctamente las mediciones, habrá podido deducir que el BC547 es un transistor NPN y el BC557 es PNP; en ambos casos la disposición de terminales es colector, base y emisor, C.B.E. Con esto podemos comprobar que un multímetro permite checar el estado de un transistor bipolar común e identificar sus terminales, simplemente sabiendo aplicar la función de probador de diodos. Le recomendamos que consiga otros diodos y transistores y que repita los ejercicios. PARÁMETROS Y UNIDADES. Un parámetro es todo aquello que se puede medir y para el estudio de la electricidad y electrónica, son 9 parámetros los más utilizados y su definición queda como sigue:

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PARÁMETRO

SÍMBOLO

UNIDAD DE MEDIDA

1.- Tensión

E

Volts (V)

Tensión: es la fuerza o presión que se aplica a los electrones para que se muevan. 2.-Intensidad I Amper (A) Intensidad: es la cantidad de electrones o la cantidad de corriente eléctrica que fluye a través de un circuito. 3.-Resistencia R Ohm (Ω) Resistencia: es la oposición que encuentra la corriente a su paso. 4.-Potencia P Watt (W) Potencia: es la velocidad o la rapidez con que se desplazan los electrones o bien la rapidez con que se hace un trabajo en un circuito. 5.-Frecuencia F Hertz o ciclos/seg (Hz) Frecuencia: es la cantidad de ciclos o vueltas que realiza la corriente eléctrica en un tiempo determinado. 6.-Capacidad C Faradio (Fd) Capacidad: Propiedad que tienen los capacitores para almacenar energía eléctrica. 7.-Inductancia L Henryo (Hy) Inductancia: Propiedad que tienen las bobinas o inductores para inducir energía magnética. 8.-Reactancia X Ohm (Ω) Reactancia: es la oposición exclusiva de las bobinas y los capacitores al paso de la corriente alterna. 9.-Impedancia Z Ohm (Ω) Impedancia: es la oposición de todo elemento al paso de corriente eléctrica.

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Aspecto, nombre, símbolo y letra de identificación. Si observamos dentro de un sistema electrónico como un radio, un televisor, un equipo de sonido o un computador, no es raro que nos sintamos desmotivados para estudiar electrónica. Todo parece tan complicado, que pensamos que es muy difícil conocer o aprender los secretos de esta maravillosa ciencia y no sabemos por dónde empezar. Afortunadamente, en electrónica las cosas son mucho más fáciles de lo que nos imaginamos, por dos razones principales: Primera. Aunque los sistemas electrónicos tienen una gran cantidad de componentes o partes, éstos son de pocos tipos o grupos. Los principales componentes utilizados en electrónica son: Resistencias o Resistores. Condensadores o Capacitores. Bobinas y Transformadores. Diodos o Rectificadores. Transistores. Circuitos Integrados. Tubos electrónicos de vacío. Switches o Interruptores. Micrófonos y parlantes. Lámparas. Baterías o Pilas. Accesorios de empalme y conexión o conectores.

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En la siguiente ilustración observemos algunos de estos componentes y sus tipos.

Como podemos observar son pocos grupos y en esta lección conoceremos la apariencia física, el símbolo con el cual se representan en los planos o diagramas y la función básica de cada uno de estos componentes. Segunda. Una vez conocidos los componentes, éstos se agruparán en bloques llamados circuitos, que realizarán un trabajo específico. Los principales circuitos que se utilizan en electrónica son: rectificadores, reguladores de voltaje, amplificadores, osciladores, detectores, circuitos lógicos digitales, switches electrónicos, etc. Estos circuitos se irán estudiando uno por uno a lo largo de este curso.

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Los circuitos también se agrupan entre ellos para formar un aparato o sistema electrónico completo. Entonces, si conocemos primero los componentes en forma individual luego estudiamos los circuitos. Desde el más simple hasta el más complejo experimentando su ensamble y funcionamiento y por último, aprendemos a unir varios circuitos para tener un aparato completo, habremos aprendido electrónica y muy fácilmente. Resistencia variable (VR)

Condensador polarizado (C)

Fotocelda (LDR)

fijo Condensador variable (C)

Condensador polarizado (C)

fijo

no

Bobina fija (L)

Bobina variable (L)

Transformador con núcleo Diodo rectificador de hierro (D) (T)

Puente rectificador (BR)

Diodo LED (D,LED)

Diodo Zener (D)

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SCR Rectificador controlado de silicio

Fotodiodo

Triac

Circuito Integrado (IC)

Transistor NPN/PNP (Q)

UJT base tipo N

JFET de canal N

JFET de canal P

MOSFET empobrecimiento

MOSFET enriquecimiento

de Circuito integrado (U, IC)

de

Regulador de voltaje de tres terminales

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Amplificador operacional (A)

Parlante (SPKR)

Motor (M)

Cristal piezoeléctrico (X)

Micrófono (MIC)

Zumbador Piezoeléctrico (ZB)

Interruptor spst (S)

Interruptor spst (S)

Pulsador off-(on) o NA (S)

Pulsador off-(on) o NC (S)

Relé electromecánico (Ry)

Conectores para conductores simples (CN)

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Curso de Regularización Conectores separables (CN)

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Conectores para potencia (CN)

Jacks y plugs para sonido (J)

Fusible (F)

Lámpara incandescente (LMP)

Lámpara de neón (LMP)

Pila (B)

Batería (B)

Resistencia fija (R)

F

Empezaremos ahora el estudio de cada uno de los componentes mencionados anteriormente, con el fin de familiarizarnos con ellos hasta llegar a conocerlos muy bien y poder identificarlos en cualquier aparato electrónico. Aspecto.

Nombre.

Batería.

Símbolo.

Letra en el esquema.

B

Función.

Almacena energía eléctrica para generar corriente de electrones en los circuitos.

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Capacitor o Condensador de Cerámica

Condensador Electrolítico

Circuito Integrado

Diodo

Diodo emisor de luz (LED)

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C

C

CI

Un condensador o capacitor actúa como batería temporal, pues almacena electricidad durante cierto lapso de tiempo. Los condensadores de cerámica almacenan pequeñas cantidades de electricidad. Los condensadores o capacitores electrolíticos almacenan cantidades relativamente grandes de energía eléctrica. Poseen polaridad; lo que significa que tienen un terminal positivo y uno negativo, por lo tanto, se debe tener cuidado al conectarlos en un circuito. Deben instalarse con la polaridad correcta identifique los capacitores electrolíticos en su laboratorio; obsérvelos y note la polaridad indicada en sus terminales. Los circuitos integrados (CI), son pastillas que contienen muchos componentes internamente (transistores, diodos, resistencias, condensadores, etc.), conectados formando un determinado circuito. Cada clase de circuito integrado posee un nombre o referencia y efectúa una función distinta de acuerdo a los componentes que posea y a la forma como están conectados con otros componentes. También son llamados “Chips”.

D

Un diodo es un dispositivo que permite el paso de corriente en una sola dirección. Puede comparar el diodo con una calle de “una sola vía”. Poseen dos terminales, uno es el ánodo y el otro es el cátodo. El cátodo se indica con una banda que rodea el cuerpo del diodo.

D

Un LED es una clase especial de diodo, que emite luz cuando fluye una corriente a través de él. Tiene dos terminales llamados ánodo y cátodo.

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57 El cátodo es indicado por un lado plano en la cubierta de plástico del LED o por un terminal más corto. Identifique los LED’s entre los componentes del kit y trate de diferenciar el ánodo y el cátodo (terminales).

Aspecto

Nombre

Fotocelda resistencia

Símbolo

o

Letra en el Función esquema

P

Una fotocelda es un tipo especial de resistencia, que varía de acuerdo a la intensidad de la luz que incida su superficie.

Q

El transistor es un componente utilizado para controlar corrientes grandes por medio de corrientes pequeñas. Por tal motivo, puede ser usado como un amplificador de corriente. Tiene tres terminales llamadas EMISOR, BASE y COLECTOR

R

Una resistencia o resistor limita o controla corriente que fluye a través de un circuito, presentando una oposición o resistencia al paso de la corriente.

R

Un potenciómetro es una resistencia variable, cuyo valor depende de la posición

Transistor

Resistencias o resistores

Potenciómetro

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58 de su eje móvil.

Interruptor o switch

Rectificador controlado de silicio SCR

Parlante (Bocina)

S

Interruptor o switch es un dispositivo que abre o cierra un circuito eléctrico. Los interruptores o switchs pueden tener dos o más terminales.

SCR

El SCR también permite el paso de corriente en una sola dirección, sólo que para que esto suceda se debe aplicar momentáneamente un voltaje positivo a un tercer terminal llamado compuerta o gate (G) poseen tres terminales que se llama ÁNODO, CÁTODO y COMPUERTA la apariencia física de los SCR puede tener diferentes formas.

SP

El propósito del parlante es producir sonido a partir de la corriente que fluye a través de él. Convierte la corriente eléctrica en ondas sonoras.

TÉCNICAS DE MONTAR Y DESMONTAR COMPONENTES. La soldadura es una operación esencial en la fabricación de aparatos electrónicos, por lo que debemos poner especial atención. Algunos componentes es posible unirlos, por medio de remaches, tornillos, tuercas y hasta con una simple dobladura; sin embargo esto causaría fallas en corto tiempo debido a efectos como la oxidación y por tal razón se utiliza la soldadura para unir componentes electrónicos ya que permite abrir el punto de unión, evitando la formación de óxidos y la acumulación de sarro y polvo que en poco tiempo aislaría el dispositivo que se está uniendo.

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PROCEDIMIENTO PARA SOLDAR CON CAUTÍN: 1. Tener temperatura adecuada para el cautín. 2. Limpiar la punta del cautín con esponja húmeda. 3. Colocar la punta del cautín sobre la unión a soldar con una inclinación de 30° a 50° por un tiempo aproximado de 2 segundos antes de aplicar la soldadura. 4. Aplicar la soldadura entre la punta del cautín y la unión a soldar en un tiempo que no pase de 2 segundos. 5. Asegurarse que la soldadura este cubriendo alrededor de la unión. 6. Retirar la soldadura y no le haga aire ni sople para que endurezca correctamente. 7. Retire el cautín. 8. Limpiar el excedente de flux con alcohol. PROCEDIMIENTO PARA SOLDAR CON EXTRACTOR O CON MALLA. 1. Tener la temperatura adecuada para el cautín. 2. Posicionar la punta del extractor sobre el punto a desoldar o bien la malla a desoldar. 3. Poner la punta del cautín apagándose sobre la soldadura que desea retirar y si es con malla, colóquela sobre la malla. 4. Cuando la soldadura se nota liquida, aplique el gatillo del extractor las veces que sea necesario para absorber toda la soldadura; y si es con malla, la soldadura se ira pegando en la malla. SMD LOS COMPONENTES DEL MONTAJE SUPERFICIAL. Desde ya hace algunos años, la tendencia general en la electrónica es que abandonan los componentes tradicionales y se hace uso extensivo del componente SMD. Un componente SMD, es un componente electrónico que se suelta directamente en la superficie. Tradicionalmente, los componentes se montaban introduciendo sus pines por un agujero y soldándolos al otro lado de la placa. Ahora no hay agujero, solo hay dos cuadritos de cobre sobre los que se suelda directamente el componente. Prácticamente todos los dispositivos electrónicos que se producen actualmente son fabricados con Tecnología de Montaje Superficial, SMT. Los dispositivos de montaje superficial, SMD, proporcionan muchas ventajas sobre sus predecesores (tecnología thru-hole) en términos de fabricación y a menudo en rendimiento. No fue sino hasta la década del ’80 en que la tecnología de montaje superficial, SMT, se empezó a utilizar ampliamente. Una vez que comenzó a ser utilizada, el cambio de componentes convencionales a los componentes superficiales (SMD) se llevó a cabo rápidamente en vista de las enormes ganancias que se podrían hacer empleando tecnología SMT. ¿Por qué SMT? Las placas de circuitos electrónicos producidos en masa necesitan ser fabricadas de una manera altamente mecanizada para alcanzar el menor coste de fabricación. Los componentes tradicionales no se prestan a este planteamiento, aunque un grado de mecanización era posible las terminaciones (leads o pines) del componente necesitaban ser pre-formadas. Además, las conexiones mediante cables traen inconvenientes inevitables desde cortes a posicionamiento erróneo, todo esto trae aparejado una merma considerable en las tasas de producción.

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Fue razonable que los cables que habían sido tradicionalmente utilizados para las conexiones no eran necesarios para la construcción de placas de circuito impreso y en lugar de tener componentes con pines colocados a través de agujeros, podían ser soldados directamente sobre pads en el PCB. La disminución de la cantidad de los agujeros, y el ahorro del estaño metalizado usados en los mismos, también tuvo su impacto al momento de disminuir los costos de la producción. Esta nueva tecnología fue llamada SMT dado que los componentes se montaban en la superficie de la plaqueta, en vez de tener conexiones a través de los agujeros y los dispositivos (componentes) utilizados fueron denominados SMD. Esta nueva tecnología fue adoptada muy rápidamente, ya que permitía utilizar un mayor grado de mecanización, y un ahorro alto en los costes de fabricación. Para poder emplear la tecnología de montaje superficial, se necesitó un conjunto completamente nuevo de componentes electrónicos y un cambio bastante grande en la forma en que se diseñaban los esquemáticos.

Componentes SMD Los dispositivos de montaje superficial (DME por sus siglas en español), por su naturaleza son muy diferentes a los componentes tradicionales con pines y pueden dividirse en varias categorías: SMD Pasivos: Hay una gran variedad de diferentes encapsulados utilizados en los componentes SMD pasivos. Sin embargo, la mayoría son resistores o capacitores, por lo cual el tamaño de los encapsulados están razonablemente bien estandarizado. Otros componentes como bobinas, cristales y otros tienden a tener necesidades individuales y por lo tanto sus propios encapsulados. Los resistores y capacitores vienen en una variedad de encapsulados de distintos tamaños, se los denomina, por ej: 1812, 1206, 0805, 0603, 0402 y 0201. Las cifras se refieren a las dimensiones en decimas de pulgadas. En otras palabras, el 1206 mide .12″ (3 mm) por .06″

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(1,5 mm) pulgadas. Los tamaños más grandes, tales como 1812 y 1206 fueron los primeros que se usaron, aunque actualmente no son de uso generalizado en grandes producciones. Sin embargo se puede encontrar uso en aplicaciones en las que mayores niveles de energía son necesarios, o cuando otras consideraciones exigen los tamaños más grandes. Las conexiones a la placa de circuito impreso se realizan a través de áreas (pads) metalizadas en los extremos del paquete.

Transistores y Diodos: Estos componentes vienen presentados a menudo en un encapsulado pequeño de plástico. Las conexiones se realizan a través pines, que salen del encapsulado y asientan sobre el pad de la placa. En el caso de los transistores al presentar 3 terminaciones (base, colector y emisor) por la forma del encapsulado es imposible colocarlo mal.

Circuitos Integrados: Hay una variedad de encapsulados diferentes empleados para los circuitos integrados. El encapsulado utilizado depende del nivel de interconexión requerida. Muchos chips de baja escala de integración solo pueden requerir 14 o 16 pines, mientras que otros, como los procesadores y los chips VLSI asociados pueden necesitar hasta 200 o más. En vista de la amplia variación de las necesidades radica la gran cantidad de encapsulados diferentes. Para los chips más pequeños, encapsulados como el SOIC (Small Outline Integrated Circuit) pueden ser utilizados. Son la versión SMT del clásico DIL (Dual In Line) también llamados DIP, por ejemplo se los usan en la conocida serie lógica 74XXX. Además, hay versiones más pequeñas incluyendo TSOP (Thin Small Outline Package) y SSOP (Shrink Small Outline Package).

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Los chips VLSI requieren un enfoque diferente. Normalmente, se emplean encapsulados con pines en los cuatro costados (quad flat pack). La separación de los pines depende del número de la cantidad requerida. Para algunos de los chips puede ser una distancia de 20 milésimas de pulgada.

Otros encapsulados también están disponibles. Un conocido como BGA (Ball Grid Array) se utiliza en muchas aplicaciones. En lugar de tener las conexiones en el lado del paquete, que se encuentran debajo. Se sueldan mediante pequeñas esferas de estaño, como la totalidad de la parte inferior del encapsulado puede ser utilizado, se puede colocar mayor cantidad de pines o igual cantidad más grandes y espaciados obteniendo un fijamiento más fiable.

Resistores SMD Los resistores son el componente SMD más utilizado electrónico. Millones de resistencias son usadas diariamente en la producción producir de equipos electrónicos desde teléfonos celulares hasta televisores y reproductores de MP3, equipos de comunicaciones comerciales y equipos de investigación de alta tecnología. Construcción Básica de un Resistor SMD Los resistores SMD son de forma rectangular. Tienen áreas metalizadas en los extremos del cuerpo lo que les permite ponerse en contacto con la placa de circuito impreso a través de la soldadura. El resistor consiste en un sustrato de cerámica y en éste se deposita una película (capa) de óxido de metal. El grosor y la longitud de la película real determinan la resistencia. En vista del hecho de que las resistencias SMD se fabrican utilizando óxido de metal, son bastante estables y por lo general tienen una buena tolerancia. Encapsulados

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Los resistores (o resistencias para los Argentinos), vienen en una gran variedad de encapsulados. A medida que la tecnología avanzo el tamaño de los encapsulados ha disminuido. Los principales encapsulados SMD usados en resistores son:

Si prestamos atención a la columna con las dimensiones en pulgadas podemos apreciar que el número que identifica al encapsulado se corresponde con las dimensiones físicas. Una resistencia SMD en un encapsulado 0805 mide 0,08 por 0,05 pulgadas Especificaciones para los Resistores SMD Los resistores de montaje superficial son fabricados por un número de diferentes empresas, por lo tanto las especificaciones pueden variar de un fabricante a otro. Por ello, es necesario siempre tener en cuenta las especificaciones brindadas por el fabricante de resistor adquirido y no la de otro fabricante. No obstante, es posible generalizar algunos aspectos que nos encontraremos en las datasheet de todos los fabricantes serios. Potencia: La potencia requiere una cuidadosa consideración en cualquier diseño. En los diseños con SMD los niveles de potencia que podemos disipar son menores que en los circuitos con componentes convencionales (through-hole). A continuación una tabla con las potencias típicas para los tamaños más usados, solo sirven como guía, ya que pueden variar según el fabricante y el tipo. 

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Tolerancia: En vista del hecho de que las resistencias SMD están fabricadas con películas de óxido de metal los valores de tolerancia son estrechos. Normalmente un 5%, 2% y 1% se encuentran ampliamente disponibles. Para aplicaciones especializadas se pueden obtener los valores 0,5% y 0,1%.  Coeficiente de temperatura: Una vez más el uso de películas de óxido de metal permite proporcionar un buen coeficiente de temperatura. Los valores de 25, 50 y 100 ppm / °C están disponibles. Aplicaciones 

Los resistores SMD se utilizan en todos los diseños industriales. Su tamaño no sólo significa que son aptos para tarjetas de circuitos compactos, y para las técnicas de montaje automático, sino que también posee las ventajas que éstas funcionan bien en frecuencias de radio. Su tamaño significa que tienen inductancia poco falsa y capacitancia. Sin embargo, la atención tiene que ser tomado para el cálculo de su disipación de potencia, ya que sólo puede disipar pequeños niveles de energía.

Tipos y características. Resistencias o resistores (R). Son los componentes que más se encuentran en los aparatos electrónicos como los radios, televisores, amplificadores y son los de más bajo costo. Función. Básicamente, las resistencias se utilizan para limitar o controlar la corriente en los circuitos. (Se miden o se comprueban con el óhmetro). Tipos. Las resistencias vienen en muchos tamaños y formas y se dividen en dos tipos principales: Resistencias fijas y Resistencias variables. Cada uno de estos tipos, se subdivide en otros grupos según su fabricación y forma, como se muestra en las siguientes ilustraciones.

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Resistencia Fija

Símbolo

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Resistencia Variable (Potenciómetro)

Símbolo

Resistencia Variable (Pre-Set)

Símbolo

Como se sabe, la resistencia considerada en sentido general es la oposición que presenta un material al paso de la corriente. Tomando en un sentido particular y común la palabra resistencia se refiere a un elemento o componente muy utilizado en electricidad y electrónica. Este elemento está construido con un material resistivo y adopta diversas formas y tamaños dependiendo de su uso. En electricidad las resistencias se utilizan para producir calor. Es el caso de las estufas, hornos, planchas y calentadores eléctricos. En electrónica las resistencias tienen formas y tamaños más reducidos y su utilidad está en la propiedad que éstas tienen de limitar y controlar el paso de la corriente, disminuyendo los niveles de voltaje diferentes que requiere cada parte de un circuito. Existen dos grupos principales de resistencias, las resistencias fijas y las resistencias variables.

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Símbolos de las resistencias. Resistencia Fija.

Resistencia Variable.

Las resistencias, también llamadas resistores, son el elemento o componentes más sencillos que se encuentran en los aparatos electrónicos y no por eso dejan de ser importantes, ya que sin ellas no sería posible que trabajaran los otros componentes. Las resistencias se miden en ohmios y tienen otra característica adicional que son los Watts. Este valor nos indica hasta cuanta energía calorífica pueden soportar sin dañarse. Existen resistencias de 1/8, 1/4, 1/2, 1, 5, 10, 20, 50 y más Watts en los aparatos electrónicos.

Resistencias Fijas. A este grupo pertenecen todas las resistencias. De acuerdo con su material de construcción, las resistencias fijas se clasifican en dos grandes grupos principales: de carbón y alambre o bobinadas. Resistencias de Carbón. Estas resistencias se fabrican de grafito (carbón casi puro) o de carbón puro pulverizado. El grafito se mezcla con talco y con un material adhesivo y se comprime con una prensa para darle forma y consistencia. Después de que la resistencia ha adquirido su forma, se recubre con una capa de material aislante que puede ser fibra de vidrio o baquelita, con el fin de obtener un buen acabado y proveerla de aislamiento térmico y eléctrico. Resistencia de Carbón.

Cuerpo.

Terminal.

Código de Colores

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Existe otro método de fabricación de las resistencias de carbón que consiste en recubrir un tubo o cilindro de porcelana con una película de carbón o haciendo una ranura en espiral sobre la porcelana y recubriéndola luego con la película de carbón, quedando parecida a una bobina. Resistencias de Alambre. Son resistencias hechas para soportar altas temperaturas sin que se altere su valor. Se construyen de alambre de nicromo u otro material con características eléctricas similares. El alambre se arrolla sobre un núcleo aislante, tal como la cerámica y luego se recubre con una capa de esmalte vítreo, con el fin de proteger el alambre y la resistencia contra golpes y corrosión.

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Código de colores para resistencias. El valor en ohms () de las resistencias se puede indicar en dos formas: Una de ellas es marcando este número en su cuerpo o utilizando el código de colores. Para las resistencias de alambre o de carbón de 1 Watt en adelante, es fácil utilizar el primer método pero para las resistencias más pequeñas es muy difícil hacerlo, ya que su tamaño tan reducido lo impide. Para las resistencias pequeñas de carbón y de película de carbón, que son las más utilizadas en los circuitos de radio y comunicaciones, se inventó un código de colores de tres, cuatro o cinco líneas o franjas de colores que se imprimen alrededor del cuerpo de la resistencia para indicar su valor en () ohms y el rango de tolerancia o precisión. Aplicación en resistencias. El sistema de las líneas de colores resuelve dos problemas principalmente: UNO.- Sería demasiado difícil ver Números grandes marcados en resistencias pequeñas Por Ejemplo.- 1.000.000 un millón de () ohms en una resistencia de ¼ de Watt no se verían muy bien. DOS.- Si la resistencia quedara en cierta posición, tal vez se taparía este número y no se podría leer su valor. Las Bandas de colores que tienen todas las resistencias de carbón alrededor de su cuerpo, resuelven estos problemas; para poder interpretar el código de colores proceda de la siguiente manera: 1. 2. 3.

4.

La línea, franja o banda de color que está más cerca del borde es el primer número. La segunda banda representa la segunda cifra. La tercera banda representa el número de ceros que siguen a los dos primeros números. (Si la tercera banda es negra, no hay ceros en el número, si esta banda es plateada, se divide entre 100 o se multiplica por 0.01 o simplemente se coloca un punto decimal al principio de las dos primeras cifras y si es color oro se divide entre 10 o se multiplica por 0.1 o se coloca un punto decimal en medio de las dos primeras cifras). La cuarta banda representa la tolerancia. Esta es usualmente dorada que representa un 5% plateada que representa 10% y sin color 20%.

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Código de colores para resistencias con 4 franjas. COLOR

1er. Banda DIGITO 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Negro Café Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco Oro Plata Sin Color

2nda. Banda DIGITO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

3era. Banda MULTIPLICADOR 0 00 000 0000 00000 000000

4ta. Banda TOLERANCIA

x .1 x.01

5% 10% 20%

Un ejemplo sería:

FIGURA 2.12

Si fuera Ejemplo 1: Naranja/Blanco/Amarillo/Oro 3

9

0000

5% +-

Valor = 390,000  (Ohms). = 390K Ejemplo 2: Si fuera Rojo /Violeta / Rojo /Plata 2

7

00

10% +-

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Valor = 2,700  (Ohms) = 2.7K Ejemplo 3: Si fuera Rojo / Rojo / Oro / Oro 2

2

x.1

5%+-

Valor = 2.2  (Ohms) Sistema de Abreviación. A menudo encontramos que no es fácil escribir todos los ceros que aparecen en un número. Escribir 390,000  o 2,700  puede ser difícil o gasta demasiado espacio por ejemplo en los planos o diagramas electrónicos. Para resolver este problema se ha creado un sistema de abreviación que utiliza letras para indicar Miles o Millones. K = Kilo, que significa mil o tres ceros (000). M = Mega, que significa millón o seis ceros (000000). Ejemplos:

En lugar de escribir 22,000 , escribimos 22K En lugar de escribir 1.000,000 , escribimos 1M 47 K serían 47,000  / 10M serían 10.000,000 .

Es sencillo corremos el punto decimal tres puestos quedando 47,000 . Una resistencia de 3.3M es entonces de 3.300,000 . Descifre los siguientes ejemplos: 1.5M_________________2.2K______________1M______________3.3K______________ 1.2K_________________ Valores preferidos o normalizados para las resistencias: Las resistencias de carbón se fabrican en ciertos valores llamados preferidos o normalizados. Esto se debe a que sería imposible tener resistencias en todos los valores posibles y no se justifica en la mayoría de los circuitos electrónicos.

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Los Valores preferidos son 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1,5, 1.6, 1.8, 2, 2.2, 2.4, 2.7, 3, 3.3, 3.6, 3.9, 4.3, 4,7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1 y todos sus submúltiplos. Tolerancia: Se ha mencionado que la cuarta banda indica el valor de la tolerancia de la resistencia, ésta tolerancia significa que el valor real no es necesariamente el mismo que indica el código de colores. Un 10% de tolerancia significa que el valor real puede ser un 10% mayor o menor que el valor que indica el código. Ejercicio: Ilumine las bandas de acuerdo al valor impreso.

a) 20k  5 %

b) 1.5k  5 %

c) 560   5 %

d) 56k  5 %

e) 580  5 %

f) 12k  5 %

g) 3.9K  5 %

h) 270K   5 %

Anote el valor con número de las resistencias que a continuación se presentan. a) b) c) d) e)

Naranja Rojo Verde Rojo Naranja

Blanco Rojo Oro Café Rojo Oro Azul Café Oro Rojo Naranja Oro Blanco Oro Plata

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Práctica. Código de colores para resistencias. Objetivo. Que el alumno aprenda a identificar el valor de las resistencias y los condensadores utilizando el código de colores. Material. Resistencias de diferentes valores y tamaños. Condensadores de diferentes valores y materiales. Una caja o estuche de lápices de colores. Procedimiento. Utilizando el código de colores para resistencias, determinar el valor en ohms () de las resistencias que se le proporcionen. Resistencias de precisión. Los resistores de precisión cuentan con cinco bandas de color y se leen de la siguiente manera, primera, segunda y tercera banda son dígitos, la cuarta banda es el valor en ceros y la quinta banda es la tolerancia, como son resistencias de precisión tienen el color café que es 1%+- y el rojo que es el 2% +- en la quinta banda. } ódigo de colores para resistencias con 5 franjas Resistencias de precisión. TABLA COLOR

1er. Banda 2da. Banda 3era. Banda 4ta.Banda 5ta. Banda DIGITO DIGITO DIGITO MULTIPLICADOR TOLERANCIA

Negro

-

0

0

-

Café

1

1

1

0

1% +-

Rojo

2

2

2

00

2% +-

Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco

3 4 5 6 7 8 9

3 4 5 6 7 8 9

3 4 5 6 7 8 9

000 0000 00000 000000

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Ejemplos: A) Naranja B) Café C) Rojo D) Blanco E) Blanco

Negro Café Violeta Negro Negro

Café Violeta Amarillo Negro Negro

Café Naranja Naranja Negro Café

Rojo Café Café Café Café

3010 +-2% 117000 +-1% 274000 +-1% 900 +-1% 9000 +-1%

Ejercicio: Ilumine las bandas de acuerdo al valor impreso.

a) 117k  1 %

b) 274k  1 %

c) 820  2 %

d) 900  1 %

e) 380  2 %

f) 525  2 %

Anote el valor con número de las resistencias que a continuación se presentan: a)

Naranja Rojo

Verde

Café

__________________________________

b)

Rojo

Rojo

Verde Naranja Café

__________________________________

c)

Azul

Rojo

d)

Rojo Rojo

e)

Café

Rojo

Naranja

Rojo __________________________________

Naranja

Café

Rojo __________________________________

Naranja Blanco Rojo

Rojo

Café

__________________________________

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Resistencia eléctrica. La resistencia eléctrica es la dificultad que encuentran los electrones para circular libremente por los conductores. Resistencia Electrones

Esta dificultad está relacionada con el diámetro de los conductores, la longitud y el material del cual están conformados como ya se ha visto en el estudio de la estructura atómica de los conductores. Podemos comparar este fenómeno con un grupo de vehículos que fluyen por una carretera; si la carretera es muy angosta, los vehículos encuentran mucha dificultad en fluir por ella, lo mismo si tiene muchas curvas o sí se encuentra en muy mal estado. Una carretera en esas condiciones ofrece resistencia al flujo de los vehículos. En un circuito hidráulico el agua encuentra cierta dificultad para fluir libremente por los tubos especialmente por su diámetro y curvas, los cuales ofrecen resistencia u oposición a su paso. Por lo tanto, en términos eléctricos una resistencia es la oposición que un cuerpo presenta al paso de la corriente. Así como la corriente se expresa en amperios y la fuerza electromotriz en volts, la resistencia también tiene su unidad de medida que es el “ohm”, el cual se expresa generalmente con la letra omega (Ω) del alfabeto griego. El nombre de esta unidad se da en honor al gran físico George Simón Ohm; quien descubrió una ley muy importante y básica que relaciona la corriente, el voltaje y la resistencia; esta ley se le conoce como ley de ohm. Relación tensión, corriente y resistencia. Un circuito está formado por uno o más caminos cerrados o completos, por donde puede circular un flujo de electrones o lo que conocemos como corriente eléctrica para realizar un trabajo.

Intensidad o corriente eléctrica. La electricidad dinámica se produce cuando se estimula en un material una corriente apreciable de electrones aplicando una fuerza externa llamada voltaje.

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Elementos de un circuito eléctrico:  Fuente.  Conductores.  Carga. Si se usa como fuerza o fuente de energía, una pila que tiene una terminal positiva y una negativa y la aplicamos a un conductor en sus extremos, se producirá un fuerte movimiento de electrones libres dentro del conductor, creando lo que se llama corriente eléctrica. Esta corriente se produce debido a que los electrones que tienen carga negativa, buscan la terminal positiva de la pila, generando un movimiento de cargas eléctricas. Para entenderlo mejor se establecerá una analogía entre un sistema eléctrico y un sistema hidráulico.

Caudal litros por segundo

Intensidad o corriente eléctrica; (Electrones por segundo)

La unidad de medida de la corriente eléctrica se llama “Ampere”. Cuando en un conductor circula una corriente de 1 Ampere, significa que por dicho conductor pasan 6.3x10 a la 18 electrones libres por 1 seg. 1 Amp = 6.3 x 10 18 electrones/seg. Para que la corriente pueda fluir por los conductores se requiere un voltaje o tensión que empuje a los electrones.

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Tipos de corriente eléctrica. La corriente eléctrica en un circuito circula de muchas maneras dependiendo del tipo de corriente eléctrica que suministre la fuente que alimenta a un circuito determinado. Hay corrientes que se mantienen constantes otras están fluctuando o variando en el transcurso del tiempo otras invierten su sentido de circulación cada tiempo determinado, cambiando periódicamente su polaridad, otras corrientes suben y caen bruscamente todo lo anterior de diferentes formas y magnitudes. Las corrientes más conocidas son:  Corriente Continua (CC) o Corriente Directa (CD).  Corriente Directa Pulsante (CDP).  Corriente Alterna (CA) de baja, mediana y alta frecuencia. CD o CC +

CDP -

+

CA -

-

+ +

-

Para calcular la intensidad de la corriente eléctrica en un circuito se tiene la siguiente fórmula: I = E/R I = Corriente eléctrica (A) E = Voltaje o Tensión (V) R = Resistencia ()

Tensión o Diferencia de Potencial (Voltaje). Siempre que existan dos cargas eléctricas del mismo signo pero de diferente magnitud se puede decir que hay una diferencia de potencial. + .

-10

Diferencia de potencial conductor

-100

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Las dos cargas eléctricas son negativas pero de diferente magnitud. Se habla de una terminal positiva porque tiene un valor mayor de carga que la terminal negativa. Esta diferencia de carga se ha llamado Fuerza Electromotriz (FEM), tensión, diferencia de potencial o voltaje, este último es el más utilizado actualmente. La unidad de medida del voltaje es el volt (V). Esta unidad se ha llamado así en honor al científico italiano Alessandro Volta; el cual fue el inventor de la primera pila eléctrica. Existen diferentes formas de producir o generar un voltaje. Un circuito está formado por uno o más caminos cerrados o completos, por donde puede circular un flujo de electrones o lo que conocemos como corriente eléctrica para realizar un trabajo. Sin un circuito no puede haber corriente eléctrica, ya que no tendría por donde circular. El circuito eléctrico está formado básicamente por una fuente de energía o voltaje, por los conductores que la transportan y por una carga que utiliza esa energía transformándola en otra forma de energía; como la energía mecánica, en el caso de un motor; energía calorífica como el caso de un cautín o energía luminosa en un foco; etc. En la siguiente figura se muestra la forma física y el diagrama de un circuito eléctrico elemental conformado por una pila, un foco y los conductores. Diagrama Pictórico

Diagrama Simbólico

Corriente Voltaje Resistencia

I E R

La corriente eléctrica es la cantidad de electrones que fluyen a través de los conductores, el voltaje es la fuerza que hace que fluya esta corriente y la resistencia se opone al paso de la corriente. De lo anterior se deduce que un circuito sometido a una tensión o voltaje constante, se puede lograr que fluyan distintos valores de corriente, modificando en cada caso el valor de la resistencia de la carga. Si la resistencia es alta, la oposición es mayor y por lo tanto fluye menos corriente y ante una resistencia baja, la corriente es alta.

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El circuito que se describió anteriormente es el más elemental de todos. Existen circuitos mucho más complejos, con una enorme variedad de elementos que crean numerosos caminos para el flujo de la corriente. Estos circuitos se forman con los componentes enumerados en la sección anterior, como son: Las resistencias, los condensadores, las bobinas, los diodos, los transistores, etc. Todos ellos en diferentes configuraciones o diversas conexiones como los circuitos serie, paralelo y mixto (serie-paralelo). A su vez todos los aparatos electrónicos como una radio, un TV., un satélite, están constituidos por varios circuitos con diferentes formas y funciones. Un circuito eléctrico por muy complejo que sea siempre estará basado en otros circuitos más sencillos.

Ley de Watt, Ley de Ohm. Hasta ahora se ha hecho mención a los tres elementos básicos en todo circuito eléctrico: Voltaje, corriente y resistencia, pero no hemos visto cómo se relacionan entre sí. En los circuitos electrónicos es muy fácil modificar el valor de los elementos básicos, lo podemos lograr variando el voltaje o la resistencia del circuito. Si hacemos por ejemplo que el voltaje aumente ya sea agregando una batería más, obtendremos una mayor corriente circulante. Por otra parte si dejamos el voltaje constante pero de algún modo aumentamos la resistencia del circuito notaremos que la corriente disminuye.

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De lo anterior se concluye que existe una relación muy estrecha entre el voltaje y la corriente; esta relación la establece la resistencia del circuito. Esto da origen a la ley fundamental que rigen los circuitos electrónicos, llamada Ley de Ohm, descubierta y enunciada por el físico alemán George Simón Ohm; quien relacionó en una sencilla fórmula matemática a los tres elementos fundamentales en todo circuito eléctrico. La Ley de Ohm permite encontrar uno de los tres factores que no se conozca, si tenemos el valor de los otros dos. Entonces si en un circuito conocemos el voltaje dado en Volts y la resistencia en Ohms, podemos encontrar la corriente en Amperes. La Ley de Ohm dice que: en todo circuito eléctrico, la corriente que circula por él, es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia propia del circuito.

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Curso de Regularización I = Corriente Eléctrica en Amperes (A). E = Tensión Eléctrica en Volts (V). R = Resistencia Eléctrica en Ohms ().

80

I = E/R

De esta fórmula general podemos obtener las fórmulas para calcular los otros dos valores, el voltaje y la resistencia siempre y cuando se conozcan los dos factores en cada caso. Para recordar fácilmente esta expresión podemos acomodarla en forma de triángulo, en donde al tapar con un dedo el factor que se quiere encontrar, basta con visualizar las letras que quedan libres.

I

E

E

E R

I

R

I

R

La Ley de Ohm es muy importante, ya que nos permite calcular la corriente que circula por una parte o por todo el circuito, dependiendo del o de los Voltajes aplicados en cada parte. Una de las principales aplicaciones para la Ley de Ohm es determinar cuanta corriente circula por los conductores de un circuito, con el fin de utilizar el diámetro correcto para éste conductor; si no se hace esto y se utiliza un conductor o cable más delgado, este tendrá una resistencia adicional al circuito y la corriente disminuye generando pérdida de energía.

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La Ley de Ohm nos permite calcular con facilidad en un circuito el voltaje, la corriente y la resistencia usando las respectivas fórmulas. Si tenemos conectada una batería de 9V y un foco con una resistencia de su filamento de 30, podemos averiguar cuanta corriente en amperes circula por el circuito.

Utilizando la Ley de Ohm tenemos: I = E/R

I = 9v/30 

I = 0.3 Amperes

Por lo tanto la corriente que circula por el circuito es de 300mA (mili-Amperes). Observando el ejemplo anterior vemos que se ha utilizado la palabra miliamperios; esto se debe a que en los circuitos y sobre todo en electrónica, se tienen corrientes muy pequeñas que son mucho menores que la unidad del Amperio. Estas unidades se llaman submúltiplos y las más empleadas son los miliamperios. Un miliamperio es la milésima parte de un amperio y un microamperio es la millonésima parte de un amperio. Ejercicios. Ley de Ohm. 1.

2.

3.

4.

¿De qué valor es la resistencia de un circuito eléctrico si tenemos un voltaje de 12V y una corriente de 125mA? _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ ¿De qué valor es la corriente en un circuito eléctrico si tenemos una resistencia de 150 y un voltaje de 12V? _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ ¿De qué valor es el voltaje de un circuito si tenemos una resistencia de 220 y una corriente de 35mA? _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ ¿De qué valor es la corriente en un circuito eléctrico si tenemos una resistencia de 120 y un voltaje de 6V?

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_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ 5. ¿De qué valor es la corriente de un circuito si tenemos una resistencia de 470 y un voltaje de 6V? _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ Ley de Watt. La potencia es el factor de trabajo total que realiza un circuito; por ejemplo producir luz, irradiador de calor, emitir sonidos, producir movimientos, etc. La potencia o trabajo en un circuito eléctrico, resulta de la acción de una corriente eléctrica ante la presencia de una fuerza electromotriz o voltaje. Una batería sola no realiza ningún trabajo, se requiere que tenga conectada una carga para que haya flujo de corriente. La potencia eléctrica se mide en Watts. De esta manera se obtiene la energía total que consume o que transforma un aparato. En términos de energía sabemos que esta “No se crea, ni se destruye, sólo se trasforma”. En cualquier circuito eléctrico o electrónico, por muy sencillo o complejo que sea, lo que realiza es una transformación de un tipo de energía en otro. Así se menciona por ejemplo el foco de 100 Watts, lo que se está haciendo es trasformar la energía eléctrica en energía luminosa y parte en energía calorífica. De la misma forma un motor la trasforma en energía mecánica o en movimiento. En un circuito de radio, este toma energía de las pilas o de una toma corriente y la trasforma en energía sonora; captando las ondas de radio y tomando la información de los sonidos que ellas traen. Para determinar el valor de la potencia en un circuito se multiplica la corriente por el voltaje. La fórmula de la potencia está dada de la siguiente forma: P=IE

P I E

= = =

Potencia eléctrica en Watts Corriente eléctrica en Amperes Tensión o voltaje en Volts

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P E

I

Existe otra forma de calcular la potencia partiendo del voltaje y la resistencia o de la corriente y la resistencia. Esto se logra reemplazando cada factor por su equivalente, tomando en cuenta la fórmula de la Ley Ohm. P = IE De la Ley de Ohm despejamos el voltaje y la intensidad de corriente. E = IR

I = E/R

Sustituyendo en la fórmula de la potencia tenemos. 1)

P = I (IR)= P = I2 R

2)

I2R = I cuadrada por R Potencia en función de la corriente y la resistencia.

P = E (E/R) = E2/R = E cuadrada sobre R Potencia en función del voltaje y la resistencia. 2 P = E /R

Ejemplo: ¿De qué potencia es una resistencia por la cual circula una corriente de 0.8A y un voltaje de 12V? P= 0.8 x 12 = 9.6

P = 9.6W

Ejercicios. Ley De Watt. 1.

¿De qué potencia es un foco por el que circulan 0.2 A y un voltaje de 12V? _____________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________

2.

¿De cuántos watts es un cautín por el que se aplica un voltaje de ll0V y una corriente de 0.6 A?

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__________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________ 3.

¿De qué potencia es una resistencia a la cual se le aplica un voltaje de 135V y una corriente de 150mA? __________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________

Conexión de Resistencias (Serie, Paralelo y Mixto). Las resistencias o resistores se pueden conectar en serie o en paralelo con el fin de obtener valores preferidos para reemplazar resistencias en un circuito que no tengamos a la mano o también para lograr resistencias de mayor potencia. En una conexión en serie se conectan dos o más resistencias uniendo un terminal de una de ellas con un terminal de la siguiente, formando una cadena. Este conjunto de resistencias forman una nueva resistencia con características diferentes llamada resistencia equivalente. Resistencias en Serie.

El valor de la resistencia equivalente para resistencias en serie, es igual a la suma de todas las resistencias que intervienen en la cadena. RT=R1+R2+R3+...+Rn Ejemplo: Tenemos un circuito con tres resistencias conectadas en serie con valores de R1=2.2 K, R2=33 K, R3=100 . Hallar la resistencia total.

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RT = 2,200+33,000+100=35,300  o 35.3K

Ejercicios: Tenemos otro circuito con tres resistencias conectadas en serie con valor de Rl= 4.7K, R2= 220 R3= 3.3K. ¿Cuál es el valor total? __________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________ Ejercicio con cinco resistencias conectadas en serie con valor de R1=100, R2=1.2K, R3=3.3K, R4=560 y R5=180 __________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________ Resistencias en paralelo. En la conexión de resistencias en paralelo se conectan todas las terminales de un lado de las resistencias a un punto común y todas las terminales del otro lado a otro punto común.

Resistencias en Paralelo.

El valor de la resistencia equivalente para un conjunto de resistencias en paralelo, no es tan fácil de obtener como en las resistencias en serie. Su valor es “igual al inverso de la suma de los inversos de cada resistencia del conjunto”. Se llama inverso de un número a la cantidad que resulta de dividir a la unidad (1) por ese número. Ejemplo: El inverso de 5 será 1/5, el de 100 será 1/100,etc. Por lo tanto el inverso de la suma de los inversos viene siendo la fórmula para calcular la resistencia total en un circuito paralelo. =

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Cuando tenemos solamente dos resistencias en paralelo, la fórmula se puede simplificar de la siguiente manera: =

Ejemplos: a)

Tenemos un circuito con dos resistencias en paralelo R1=10 K , R2=22 K encontrar la resistencia total.

RT =

b)

10 kΩ  22 KΩ  = 220 kΩ 10 kΩ + 22 kΩ

Tenemos otro circuito con dos resistencias en paralelo de 1 M cada una. Hallamos el valor de la resistencia total.

1MΩ = 500,000 Ω ó 500 kΩ 2 En otro circuito de tres resistencias de 220 , 470  y 6.8 K en paralelo, hallamos la resistencia total. RT =

R1 R2 R3

RT =

1 = 148.36 Ω 1 1 1 + + 220 470 6800

Como conclusión debemos tener en cuenta que si conectamos dos resistencias iguales en paralelo, el valor de la resistencia equivalente será la mitad del valor de una de estas resistencias. Otro principio importante es el que dice que en “un circuito de resistencias en paralelo, la resistencia total será menor de las resistencias del conjunto”.

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¿Cuál es el valor total de un circuito paralelo con tres resistencias de 22, 330, 10? ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________

¿Cuál es el valor total de un circuito paralelo con tres resistencias de 150, 220, 1K? ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________

Resistencias Variables. Son aquellas resistencias cuyo valor en ohmios puede ser variado dentro de un rango, ya sea de forma manual o mediante algún estimulo externo, tal como la luz, el calor, el sonido, el voltaje, etc. Los potenciómetros. Son resistencias variables cuyo valor en ohmios se puede ajustar a voluntad por medio de un eje o tornillo. La aplicación más conocida esta en los controladores de volumen y tono de los aparatos de radio y de sonido, en el control de brillo y contraste en los televisores y para fines especiales en algunos instrumentos electrónicos. Los potenciómetros se fabrican depositando una capa de carbón sobre una sección circular o rectangular de fibra o material compacto y aislante. Un eje en el centro permite que un contacto móvil se deslice a través de la sección resistiva.

Existen también potenciómetros de alambre, generalmente de bajo valor en ohmios. Estos son costosos pero son más exactos y seguros en un potenciómetro de este tipo, el alambre

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resistivo esta sobre la superficie aisladora, de tal manera que el contacto móvil se desliza sobre la superficie recubierta de alambre.

Un potenciómetro puede ser lineal, logarítmico o antilogarítmico. Un potenciómetro lineal es aquel cuya variación es constante durante el giro del eje o cursor. Por ejemplo si se gira 15° la resistencia aumenta 1.000 Q y si se gira 30° la resistencia aumenta 2.000 Q. Lin – Lineal. Logo – Logarítmico. En un potenciómetro logarítmico o antilogarítmico no ocurre esto, se obtiene menos variación al principio y mayor variación al final del giro. Existe un tipo de potenciómetros que se fabrica especialmente para ser montado en los circuitos impresos, que son esas tabletas o tarjetas de baquelita en donde se montan los componentes de un aparato y se realizan todas las soldaduras para sus conexiones. Estos potenciómetros se utilizan para ajustar voltajes o corrientes en algunos circuitos y se mueven por medio de un destornillador. Se fabrican de carbón o de cerámica u óxido metálico (cermet).

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En todos los potenciómetros estudiados hasta ahora la variación de la resistencia se produce mediante el giro del cursor. Existe también un tipo especial de potenciómetros denominados deslizables o longitudinales, en los cuales la variación de la resistencia se obtiene desplazando de un lado al otro el cursor o mando situado en la parte superior. Son muy usados en los ecualizadores de sonido.

Comprobación de la Resistencia Variable. Paso 1. Identifique el valor de la resistencia variable. Este valor se puede localizar en el cuerpo del resistor.

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Paso 2. Coloque correctamente las puntas del multímetro.

Paso 3. Coloque una escala mayor según el valor del resistor.

Paso 4. Verifique la resistencia total de extremo a extremo.

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Nota: Deberá de marcar un valor aproximado según el valor del resistor. Paso 5. Verifique que suba la resistencia al girar la caña o eje.

Paso 5.1. En esta prueba la caña deberá de colocarse totalmente a la izquierda.

Paso 5.2. En esta prueba la caña deberá de encontrarse a la mitad de la carrera del potenciómetro.

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Paso 5.3. En esta prueba la caña deberá de encontrarse al término de la carrera del potenciómetro.

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Fotocelda. La luz básicamente se puede considerar una radiación electromagnética, cuyas longitudes de onda pueden producir la sensación de la visión. Esta banda de energía radiante se extiende de 4 000 Å (400 nm) extremo violeta a 7 000 Å (700 nm) extremo rojo. Con relación al ojo humano éste responde marcadamente a los colores intermedios de la banda espectral y de un modo particular en la zona correspondiente a la luz verde, cuya sensibilidad decrece con uniformidad hacía ambos extremos del espectro visible, esto es la banda ultravioleta y la banda infrarroja. Existen diversos tipos, en donde algunos poseen la cualidad de convertir la energía radiante en un potencial eléctrico, otros tal energía la aprovechan para modificar su componente resistiva o bien algunos otros, a diferencia de los mencionados, actúan como verdaderos generadores de la luz. Estos modernos dispositivos, fundamentalmente los constituyen junturas semiconductoras entre las cuales destacan los siguientes: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Celda foto conductora. Celda fotovoltaica. Fotodiodos. Fototransistor. Foto FET. Fototiristor. LED.

Celda fotoconductora La celda fotoconductora conocida también con el nombre de foto resistor o resistor dependiente de la luz (RDL) básicamente la constituye un resistor sensible a la luz, cuyo valor óhmico, varía en proporción inversa con la intensidad del flujo luminoso que activa su superficie fotosensible; esto es cuando el dispositivo es activado por bajos niveles de intensidad de luz o bien, se encuentra en la completa oscuridad, ofrece una resistencia óhmica muy elevada. En cambio cuando la energía lumínica que le afecta es de alto nivel, su resistencia óhmica decrece notablemente. Su representación simbólica, aspecto y físico aparece en la figura siguiente.

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Teóricamente, el efecto se puede explicar partiendo del hecho de que la energía radiante que incide sobre un material semiconductor, tal como el silicio, germanio, selenio, sulfuro de cadmio, seleniuro de cadmio, etc., da origen a la generación de pares electrón-hoyo, cuyas cargas libres originan una modificación dentro de las características eléctricas del semiconductor. De este modo en el caso de las celdas fotoconductoras tal fenómeno causa un decrecimiento en su componente resistiva. Aun cuando se conocen muy diversos tipos de celdas fotoconductoras, las más comunes son: 1.

Celda de sulfuro de cadmio (Cadmium sulphide cell). Este fotorresistor es particularmente sensible a la banda de luz visible y en cierta forma, se puede considerar un dispositivo de propiedades un tanto similares a la respuesta del ojo humano.

2.

Celda de seleniuro de cadmio (Cadmium selenide cell). Esta celda fotoconductora tiene como principales características, gran rapidez de respuesta y alta sensibilidad a longitudes de onda superiores a la de la luz, particularmente en la banda infrarroja.

El fotorresistor es de gran uso en los circuitos electrónicos, tanto de entretenimiento como industriales. De este modo, lo podemos encontrar asociado a los circuitos para desarrollar las siguientes funciones: a) b) c) d)

En instrumentos proyectados para medir la intensidad de luz (fotómetro). En circuitos automáticos de iluminación. En circuitos de alarma para diversas aplicaciones. Contadores industriales.

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Tipos de condensadores. Básicamente un condensador está formado por 2 placas conductoras y por un aislante llamado dieléctrico.

Los condensadores son dispositivos que tienen la propiedad de almacenar las cargas eléctricas. La unidad de medida para los condensadores se llama Faradio (Fd). En la práctica no se emplea la unidad, si no submúltiplos de la unidad como son el microfaradio (F), que es el equivalente a la millonésima parte de la unidad. También se emplea el pico faradio (pF) que es el equivalente a la 10-12. 153 f = .015 f = .000 015 f Tipos de condensadores. Los condensadores son muy utilizados en los circuitos electrónicos desempañando múltiples funciones entre las cuales están, como condensadores de acoplamiento, condensadores de paso, condensadores de filtro, etc. Los condensadores se clasifican según su función que desempeñan de la siguiente manera.  Fijos.  Semifijos (Trimers).  Variables.  Variables en Tándem.  Electrolíticos polarizados (para CD).  Electrolíticos No polarizados (para CA). Los condensadores se clasifican también por la forma que presentan y según el material con que se fabrican. 1. 2. 3. 4.

De Papel. De Mica. De Cerámica o cabeza de Cerillo. De Disco.

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De Estiroflex. De Maylar. De Poliestireno.

Condensadores o Capacitores.

Condensador Fijo.

Símbolos.

(C)

Condensador Electrolítico.

Símbolos.

Condensador Variable.

Símbolos.

Condensadores Styroflex (Poliestireno). Fueron uno de los primeros condensadores con dieléctrico de plástico. Su dieléctrico es el poliestireno. El poliestireno tiene una constante dieléctrica más baja que la de otros materiales plásticos, pero tiene la ventaja de no desintegrarse con las ondas ultra cortas ni con la frecuencia de TV. En la figura se muestra la forma física de un condensador styroflex.

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Condensadores Cerámicos. Son los que más se acercan al condensador ideal, pues su inductancia y factor de potencia son prácticamente nulos. Los condensadores cerámicos están constituidos por un disco cerámico cuyas dos caras han sido metalizadas y sobre las cuales se sueldan las terminales de conexión.

DIELÉCTRICO DE ÓXIDO DE TITANIO

Estos capacitores están formados con un dieléctrico de titanato de bario sobre una superficie cerámica conductora. Se caracterizan por su tamaño compacto y su gran capacidad; sus usos más frecuentes son para acoplar y en filtros de derivación. Condensadores de Película de Sulfuro de Polifenileno para Montaje Superficial. Estos condensadores constan de varios dieléctricos, apilables y metalizados. Se fabrican para montaje superficial (SMD) por lo que su aspecto externo es el que se muestra en la FIGURA.

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Soportan tensiones continuas entre placas de hasta 50V, perforándose si se les aplica durante un tiempo de 1 a 5 segundos una tensión de 175% del valor nominal. Se fabrican con valores comprendidos entre l00 pF y 100 F. Condensadores Electrolíticos de Aluminio. Para grandes capacidades (desde 1 F hasta 20,000F se ha desarrollado una clase especial; los electrolíticos, generalmente es un condensador formado por dos folios de aluminio arrollado, que están separados por un papel) absorbente. El papel está impregnado de un electrolito, es decir, un líquido conductor de la corriente eléctrica. El dieléctrico lo constituye una película finísima de óxido de aluminio. La elevada capacidad del condensador electrolítico no se consigue con la extensa superficie de las armaduras, sino mediante la clase de dieléctrico. Entre las aplicaciones más destacadas están los circuitos de filtrado y desacoplo de las etapas de audio y de filtrado de la tensión rectificada de las fuentes de alimentación ver figura. Este tipo de condensador debe ser colocado en el circuito en la posición correcta.

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O

En caso contrario, el capacitor se sobrecalentará. Esto se debe a una corriente de fuga excesiva en el dieléctrico y puede llegar a producirse suficiente gas como para provocar que el capacitor explote. Los capacitores electrolíticos son polarizados, por lo que pueden conectarse en un circuito tomando en cuenta la polaridad. Los capacitores electrolíticos se utilizan en circuitos rectificadores para alisar corrientes continuas variables. A menudo se usan también como capacitores de bloqueo; impiden que circule una corriente continua en el circuito pero permiten el paso de corriente alterna. Voltaje permitido. Los condensadores también se caracterizan por su capacidad para manejar cierta cantidad de voltaje. Si un condensador está fabricado para soportar 100 voltios, quiere decir que no se le debe aplicar nunca más de 100 voltios entre sus terminales. En la cubierta de los condensadores, generalmente vienen marcados los valores de capacitancia, el valor del voltaje de trabajo y su polaridad (si éstos son polarizados). A la cantidad de carga eléctrica que puede almacenar un condensador se le conoce como capacidad y se mide por medio de una unidad llamada faradio. Esta unidad se ha llamado así en honor a Michael Faraday, quien realizó grandes descubrimientos en el estudio y aplicación de las leyes de la electricidad.

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102

Debido a que la unidad de un faradio corresponde a la capacidad de un enorme condensador que no existe en la práctica, se utilizan frecuentemente unidades de medida muchísimo más pequeñas. Para esto se ha establecido el microfaradio, que se abrevia como F y que equivale a una millonésima parte de un faradio. También se utilizan el nanofaradio que se escribe como nF y el picofaradio como pF y que equivale a una millonésima parte de un microfaradio. 1 Faradio = 1.000.000 F = 1.000.000.000.000 pF Muchos capacitores, como los electrolíticos que son 3 emplean en circuitos rectificadores de alto voltaje receptores de televisión, conservan sus cargas por algún tiempo, aun después de que se ha suprimido el voltaje de carga. Podrían existir peligrosos voltajes en estos capacitores varias horas después de que sus circuitos se han desconectado. Dichos voltajes podrían ocasionar que una persona sufriera un grave shock eléctrico o dañar seriamente los instrumentos de prueba. Para prevenir esto, todos los capacitores electrolíticos en circuitos de alto voltaje deberán descargase antes de que los circuitos se manejen en cualquier forma. Esto puede efectuarse de manera segura, poniendo en corto durante un tiempo breve las terminales de los capacitores con un alambre aislado. Un resistor de 10000 ohms puede conectarse en serie con el alambre para reducir la chispa en las terminales.

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Condensadores Electrolíticos de Tantalio. La tendencia a la miniaturización de los aparatos electrónicos exige, cada vez más, condensadores electrolíticos de tamaño más pequeño para una determinada capacidad. Un gran paso en este sentido se ha conseguido sustituyendo el óxido de aluminio por el óxido de Tantalio, lográndose menor corriente de fuga y una reducidísima inductancia que los hace adecuados para ciertos desacoplos en circuitos de alta frecuencia en la figura se muestra el condensador electrolítico de Tantalio.

Condensadores Ajustables (trimmers). Los condensadores ajustables, también denominados trimmers según su tamaño, son pequeños condensadores de hasta, aproximadamente 500 pF, los cuales se utilizan para ajustar a un valor correcto la capacidad total de un circuito. Para variar la capacidad se recurre a tres procedimientos:  Variando la superficie de las armaduras.  Variando la separación entre armaduras  Variando el dieléctrico. En los trimmers el ajuste de la capacidad se realiza una sola vez, con el fin de conseguir un valor determinado de capacidad. Si este valor de capacidad se altera con el tiempo (envejecimiento), el valor puede reajustarse.

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Para el ajuste se utiliza generalmente un destornillador de plástico, ya que si se utiliza uno metálico se alteraría la capacidad del condensador cuando la punta del destornillador entrase en contacto con el tornillo de ajuste del trimmer. La capacidad de un trimmer puede variar de 1,4 pF a 50 pF, según el modelo; en los trimmers de disco con el dieléctrico cerámico pueden conseguirse mayores capacidades. Generalmente la relación entre la mayor y la menor capacidad ajustable es de 1:10. En la actualidad se fabrican trimmers de dimensiones reducidísimas para montaje superficial (SMD). Capacitores Variables. El principio de funcionamiento de los capacitores variables es el mismo que el de los trimmers. La diferencia está en el hecho de tener un acceso más fácil al conjunto de placas móviles de modo que alteramos la capacidad en cualquier momento. En la figura tenemos un capacitor variable común, del tipo denominado "con dieléctrico de aire", pues ningún aislante especial existe entre las placas del conjunto móvil y fijo. El conjunto de placas móviles se acciona mediante un eje, penetrando en el conjunto de placas fijas en forma recta. A medida que el conjunto de placas penetra en la parte fija aumenta la superficie efectiva.

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Como funciona un condensador o capacitor. El Condensador y la Corriente Directa. Cuando un condensador opera con corriente directa, en el circuito solamente podrá fluir corriente mientras el capacitor se carga; una vez lograda la carga total, la corriente cesa. De lo anterior podemos decir que un capacitor no deja pasar la CD; cuya cualidad es frecuentemente aprovechada en los circuitos prácticos. Así por ejemplo al acoplar dos circuitos polarizados con potenciales de CD diferente en magnitud y polaridad un capacitor además de unirlos los acopla con relación a sus potenciales de corriente directa como se observa.

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El Condensador y la Corriente Alterna. Cuando un condensador opera con Corrientes Alternas relativamente podemos decir que tales corrientes las deja pasar, pues aun cuando el capacitor se forma de 2 placas separadas por un dieléctrico al recibir la corriente alterna sus cargas y descargas se suceden al ritmo del cambio de Polaridades del generador, por lo cual la CA puede ser transportada a través de un capacitor.

No obstante conviene recordar que cuando el capacitor deja pasar relativamente la CA; a tal corriente, le ofrece un estorbo que se le conoce con el nombre de reactancia capacitiva que se representa con las letras Xc.

Unidades de medida y equivalencia. Conversión de unidades en los condensadores. Se utiliza con mucha frecuencia en electrónica la conversión de unidades en los condensadores, con el fin de reemplazar alguno que está defectuoso o cuando estamos consiguiendo los componentes para un nuevo circuito. Es muy común, por ejemplo que en un plano encontremos que se requiere un condensador de 10.000pF, pero éste se consigue más fácilmente si lo expresamos como 0.01 F, que en la práctica es el mismo condensador. 1.

Para convertir de pF a F se corre el punto decimal 6 cifras a la izquierda. 104 F = 100000 pF= 0.1 F Ejercicio: Convierta de pF a F los siguientes valores: 223 pF, 102 pF, 333 pF, _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________

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2.

Para convertir de F a nF se corre el punto decimal 3 cifras a la derecha. 0.1F = 100nF Ejercicio: Convierta de F a nF los siguientes valores: 0.01 F, 0.022F, 0.33F. _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________

3.

Para convertir de nF a F se corre el punto decimal 3 cifras a la izquierda. 100nF=0.1F Ejercicio: Convierta de nF a F los siguientes valores: 470 nF, 22 nF, 10 nF. _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________

4.

Para convertir de F a pF se corre el punto decimal 6 cifras a la derecha. 0.002 F = 2000 pF = 202 Ejercicio: Convierta de F a pF los siguientes valores: 0.001 F, 0.0047 F, 0.033 F _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ 10-6=F Microfaradios (F)

10-9=nF Nanofaradios (nF)

10-12=pF Picofaradios (pF)

0.000001F

= 0.001nF

= 1pF

0.00001F

= 0.01nF

= 10pF

0.0001F

= 0.1nF

= 100pF

0.001F

= 1nF

= 1,000pF

0.01F

= 10nF

= 10,000pF

0.1F

= 100nF

= 100,000pF

1F

= 1,000nF

= 1,000,000pF

10F

= 10,000nF

= 10,000,000pF

100F

= 100,000nF

= 100,000,000pF

Código de colores para capacitores. El código de colores también se puede aplicar en los condensadores y se lee de la siguiente manera, 1era Banda = dígito, 2nda Banda = dígito, 3era Banda = multiplicador o número de ceros, 4ta Banda = tolerancia la cual puede tener los siguientes colores: verde 5%, blanco 10%, negro 20%. La 5ta banda es el voltaje de trabajo al cual dependiendo del color se le agregan dos ceros.

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Curso de Regularización Código de colores para capacitores.

108

TABLA 2.4

COLOR

1er. Banda 2da. Banda 3era. Banda 4ta. Banda DIGITO DIGITO MULTIPLICADOR TOLERANCIA

Negro Café Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 00 000 0000 00000 000000

5ta. Banda VOLTAJE

20% +100V 200V 400V 5% +600V

10% +-

Ilumine las bandas de acuerdo al valor impreso de los siguientes capacitores:

a) 5 70000 pF 10% 200V

b) 45000 pF 10% 200V

c) 20 000 pF 10% 100V

d) 1 500 pF 10% 200V

e) 1 00000 pF 10% 200V

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Anote el valor con número de los capacitores que a continuación se presentan. a) b) c) d) e)

Amarillo Violeta Amarillo Blanco Rojo Amarillo Violeta Naranja Blanco Rojo Café Verde Rojo Blanco Amarillo Café Rojo Amarillo Blanco Rojo Café Rojo Rojo Blanco Café

El código JIS. Muy utilizado en condensadores cerámicos. Muchos de ellos que tienen su valor impreso, como los de valores de 1F o más. Donde: F = microfaradio Ejemplo: 47 F, 100 F, 22 F, etc. Para capacitores de menos de 1 F, la unidad de medida es ahora el pF (pico -Faradio) y se expresa con una cifra de 3 números. Los dos primeros números expresan su significado por sí mismos, pero el tercero expresa el valor multiplicador de los dos primeros. Ejemplo: Un condensador que tenga impreso 103 significa que su valor es 10 x 1000 pF = 10 000 pF. Ver que 1000 son 3 ceros (el tercer número impreso). En otras palabras 10 más 3 ceros = 10 000 pF. El significado del tercer número se muestra en la siguiente tabla. TABLA 2.5 Tercer número 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Factor de multiplicación 1 10 100 1000 10000 100000

0.01 0.1

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Después del tercer número aparece muchas veces una letra que indica la tolerancia expresada en porcentaje (algo parecido a la tolerancia en las resistencias). De igual manera aparece en la parte de abajo un número y una letra que indica el voltaje máximo de operación. La siguiente tabla nos muestra las distintas letras y su significado en porcentaje y voltaje. TABLA 2.6

Letra

Tolerancia

Letra

Voltaje

D

+/- 0.5 pF

1H

50V

F

+/- 1%

2A

100V

G

+/- 2%

2T

150V

H

+/- 3%

2D

200V

J

+/- 5%

2E

250V

K

+/- 10%

2G

400V

M

+/- 20%

2J

630V

P Z

+100% ,-0% +80%, -20%

P

+100% ,-0%

Ejemplo: Un capacitor tiene impreso lo siguiente: 104H 104 significa 10 + 4 ceros = 100,000 pF H = +/- 3% de tolerancia. 474J 474 significa 47 + 4 ceros = 470,000 pF J = +/- 5% de tolerancia.

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Para convertir de Picofaradios a Microfaradios se divide entre 1 000,000 Para convertir de Microfaradios a Picofaradios se multiplica por 1 000,000 Para convertir de Picofaradios a Nanofaradios se divide entre 1000 Para convertir de Nanofaradios a Picofaradios se multiplica por 1000 Para convertir de Nanofaradios a Microfaradios se divide entre 1000 Para convertir de Microfaradios a Nanofaradios se multiplica por 1000 Ejemplo: 150,000pF= 470.000pF = 170,000pf = 82,000 pf = 9,000 pf =

150nF= 0.15 µF 470nF = 0.47µF 170nF= 0.17 µF 82nF= 9nF=

0.082 µF 0.009 µF

número comercial 154 número comercial 474 número comercial 174 número comercial 823 número comercial 902

Manejo del capacitómetro. Para probar los condensadores existe un instrumento especializado llamado capacitómetro, al conectar el condensador que se desea probar entre sus puntas de prueba, éste nos indica el valor de su capacidad. Descargue totalmente el condensador, para ello ponga un foco de 100 Watts en sus terminales. Si el condensador está cargado es posible que se vea una pequeña luz. Medición de capacitores. Los capacitores electrolíticos se prueban con el capacitómetro ya que con el óhmetro no se puede medir su capacidad. Estos componentes deben marcar en buenas condiciones un valor mayor al indicado en el cuerpo, si estos marcan menos del valor impreso, se dice que están secos y ya no sirven. Los capacitores fijos también se prueban con el Capacitómetro, deben marcar un valor aproximado al impreso en el cuerpo. El valor impreso en el cuerpo comúnmente se encuentre en picofaradios y es necesario convertirlo en microfaradios ya que el Capacitómetro da el valor en microfaradios, en la siguiente figura se muestra un ejemplo. Descargue totalmente el condensador con un foco de 100 Watts y luego verifique su capacidad.

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UNIDAD ___________ PRACTICA No. ___________ Nombre de alumno: _____________________________________________________Matricula: __________________ Firma del Prof._______________________________ Materiales conductores, semiconductores y aislantes. Para comenzar en nuestra carrera técnica daremos paso a una sencilla práctica cuyo objetivo es el siguiente: Que el alumno aprenda a distinguir los diferentes tipos de materiales que existen en la rama eléctrica y electrónica así como también realice un ejercicio simple que le permita determinar cuándo un material es un conductor, aislante o semiconductor, anotando sus observaciones lecturas con multímetro y conclusiones. Material a utilizar:  Una pila tamaño AA.  Una moneda cualquier valor.  Un palito de madera.  papel aluminio 5x5 cm con eso basta.  una alambre como el de pan bimbo o similar.  Un cartón de 5x5 cm.  Multímetro digital.  Diodo 1N4007.  Clavo o alfiler.  Fuente de alimentación de 12VCD.  Lámpara incandescente (foco) de 12VCD o algún componente que represente carga por ejemplo un motor pequeño. Desarrollo: Para poder entender los fenómenos eléctricos y electrónicos debemos iniciar diferenciando los tipos de materiales ya que la corriente eléctrica fluirá en algunos materiales con relativa facilidad mientras que en otros materiales costará mucho trabajo que esto suceda o definitivamente no fluirá. Es muy importante que nuestro técnico aprendiz sepa distinguir estos materiales ya que los componentes electrónicos están formados justamente de esto y en algunos casos se comportaran como conductores, en otros como semiconductores y se podrán encontrar componentes que estén formados de aislante o se comporten como aislantes. Daremos inicio con unas definiciones sencillas para lo cual preguntaremos al profesor algunas cuestiones: ¿Qué es continuidad y como se comprueba? ¿Qué es la corriente eléctrica?

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Indicación y sugerencia: Cada vez que utilices el multímetro revisa la correcta colocación de las puntas y comprueba que no estén dañadas, utiliza el probador de continuidad que tiene multímetro y verifica tu lectura al unir las terminales metálicas de sus puntas. Realiza esta comprobación utilizando el probador de continuidad audible de tu multímetro y en caso de que no disponga de él la escala de probador de diodos. Es muy importante que también hagas esta comprobación en la escala de 200 ohms anotando el valor resistivo de las puntas del multímetro, si están en buen estado su valor deberá ser menos a 2ohms. Cuando el circuito está cerrado el multímetro marca su continuidad, y cuando el circuito está abierto el multímetro marca infinito toma una imagen de cada lectura para que sepas identificar cual es cual. PROCEDIMIENTO DE PRÁCTICA: TE SUGERIMOS TOMAR IMÁGENES DE LA PRACTICA PARA DOCUMENTAR LOS RESULTADOS, EN CASO CONTRARIO DEBERÁS ANOTAR EN TU CUADERNO DE TRABAJOS LAS LECTURAS QUE ENTREGUEN EL MULTÍMETRO EN CADA CASO. 1.

Verificar la continuidad en el papel aluminio y anotar los resultados, debes clocar las puntas del multímetro la roja del lado izquierdo y la negra del lado derecho. 2. Repetir la misma prueba invirtiendo las puntas del multímetro anotar los resultados de la lectura del multímetro. 3. Verificar la continuidad en el cartón y anotar los resultados, debes colocar las puntas del multímetro la roja del lado izquierdo y la negra del lado derecho. 4. Repetir la misma prueba invirtiendo las puntas del multímetro anotar los resultados de la lectura del multímetro. 5. Verificar la continuidad en el alambre y anotar los resultados, debes colocar las puntas del multímetro la roja del lado izquierdo y la negra del lado derecho. 6. Repetir la misma prueba invirtiendo las puntas del multímetro anotar los resultados de la lectura del multímetro. 7. Verificar la continuidad en la madera y anotar los resultados, debes colocar las puntas del multímetro la roja del lado izquierdo y la negra del lado derecho. 8. Repetir la misma prueba invirtiendo las puntas del multímetro anotar los resultados de la lectura del multímetro. 9. Verificar la continuidad en la moneda y anotar los resultados, debes colocar las puntas del multímetro la roja del lado izquierdo y la negra del lado derecho. 10. Repetir la misma prueba invirtiendo las puntas del multímetro anotar los resultados de la lectura del multímetro. 11. Verificar la continuidad en el plástico y anotar los resultados, debes colocar las puntas del multímetro la roja del lado izquierdo y la negra del lado derecho. 12. Repetir la misma prueba invirtiendo las puntas del multímetro anotar los resultados de la lectura del multímetro.

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Hasta ahora has realizado algunas comprobaciones, ¿Qué puedes comentar sobe ellas? ____________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________ 13. Utilizaremos ahora nuestra fuente de alimentación de 9VCD o de 12 VCD conectándola al foco o el motor y observando que enciende pide al profesor que te indique como comprobar el voltaje directo primero en tu pila y luego en la fuente. 14. Ahora desconectaremos alguno de los polos de la fuente y colocaremos en serie nuestros materiales según el orden que utilizamos al principio debemos hacer la prueba invirtiendo la posición de nuestros materiales o la posición delas conexiones de la fuente de la alimentación. Aluminio Madera Alambre Moneda Plástico En conclusión podemos afirmar que: ________________________________________________________________________________________________________son materiales conductores por que___________________________________________________________________ En conclusión podemos afirmar que: _______________________________________________________________________________________________________son materiales aislantes por que_______________________________________________________________________ 15. Verificar la continuidad en el diodo 1N 4007 y anotar los resultados, debes colocar las puntas del multímetro la roja del lado izquierdo y la negra dl lado derecho buscando la franja plateada. Te recomendamos utilizar el probador de diodos que tiene tu multímetro. 16. Repetir la misma prueba invirtiendo las puntas del multímetro anotar los resultados de la lectura del multímetro. 17. ¿Notaste algo diferente? ¿Qué sucedió? ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ 18. Pídele a tu profesor que te explique el por qué da este resultado y anótalo con tus propias palabras. 19. Coloca ahora el diodo en seria con el foco o motor y la fuente observando que sucede, después invierte la posición del diodo o la posición de las puntas de la fuente observando el resultado de esta prueba

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20.

En conclusión podemos afirmar que el diodo se comporta como un _____________ en una posición mientras que se comporta como un ____________________ al colocarlo invertido por lo tanto está hecho con material __________________. 21. Para finalizar da ejemplos de materiales aislantes y materiales conductores que tú conozcas y pregúntale a tu profesor en donde más puedes encontrar semiconductores o que materiales son estos. 22. ANOTE SUS CONCLUSIONES Y COMENTARIOS DE LA PRÁCTICA #1 MATERIALES CONDUCTORES SEMICONDUCTORES Y AISLANTES QUE APRENDISTE Y CONFIRMASTE. Si te es posible ilustra esta práctica con imágenes de las mediciones, realice el trabajo a computadora para que tenga mejor presentación el día de su evaluación en caso contrario realice su práctica y haga sus anotaciones en su cuaderno de trabajo. Resultados que nos muestra el multímetro sobre la continuidad con diferentes tipos de materiales: Continuidad de papel aluminio: Puntas de multímetro invertidas:

Continuidad de cartón:

Puntas de multímetro invertidas:

Continuidad de alambre:

Puntas de multímetro invertidas:

Continuidad de madera:

Puntas de multímetro invertidas:

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Continuidad de moneda:

Puntas de multímetro invertidas:

Continuidad de plástico:

Puntas de multímetro invertidas:

Verificando la continuidad en un diodo

Puntas de multímetro invertidas:

En esta práctica conocimos los diferentes materiales conductores, semiconductores y aislantes. Los conductores: Son materiales que ofrecen poca oposicion al flujo de la corriente electrica, entre los principales conductores encontramos a los metales: oro, plata y cobre. Semiconductores: Son materiales que bajo ciertas condiciones, permiten el paso del la corriente, en sun sentido y la bloquean en el sentido opuesto, entre los principales semiconductores estan el Germanio y el silicio, los diodos y los transistores están hechos con estos materiales. Aislantes: son materiales que ofrecen gran oposición al flujo de la corriente como el vidrio, mica, papel y madera.

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UNIDAD ___________ PRACTICA No. ___________ Nombre de alumno: _____________________________________________________Matricula: __________________ Firma del Prof._______________________________ OBJETIVO DE LA PRÁCTICA: Comprobar que existen varios métodos para producir energía eléctrica. EQUIPO Y MATERIAL UTILIZADO.  Multímetro.  Celda fotovoltaica.  3 limones.  Un motor de corriente directa bipolar de 12V.  Caimanes.  Vinagre.  Una moneda de cobre.  Un clavo de hierro.  Un recipiente limpio. PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA Indicaciones: Construye el circuito como se muestra en las figuras, haz las mediciones que se piden, anota los valores obtenidos y anota tus observaciones. MÉTODO MAGNÉTICO Girar

MÉTODO LUMÍNICO Aplicar Luz

E=______________V

Anotar V MÉTODO QUÍMICO Practica con limones: 1. Introduce en alambre de fierro y uno de cobre en cada limón. 2. Conéctalos en serie hasta obtener en valor de 1.5 a 2.0 V.

E=______________V

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3. Medir el voltaje con el multímetros y anotar el voltaje.

E=______________V

Practica con vinagre: 1. Poner en un recipiente medio litro de vinagre. 2. Hacer la conexión con alambre al clavo y a la moneda de cobre. 3. Sumergir al vinagre. 4. Medir voltaje con el multímetro e la escala de 20 VCD. 5. Anotar valores.

CONCLUSIÓN DE LA PRÁCTICA ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________

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UNIDAD ___________ PRACTICA No. ___________ Nombre de alumno: _____________________________________________________Matricula: __________________ Firma del Prof._______________________________ OBJETIVO DE LA PRÁCTICA: Aprender a utilizar el voltímetro de corriente alterna y corriente directa. EQUIPO Y MATERIAL UTILIZADO.  Un multímetro digital (DMM).  Pilas y/o Baterías  Caimanes.  Fuente de alimentación  Foco de 12 Volts. PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA INDICACIONES: Parte 1.- Voltímetro de corriente alterna. 1. Selecciona el voltímetro de corriente alterna, ajústalo a la escala adecuada (200 v Ca.). Si el multímetro es de auto rango, solo seleccione el voltímetro adecuado. 2. Conecta las puntas del voltímetro en el contacto tomacorrientes.

E=_______________ VCA. Parte 2.- Voltímetro de corriente directa. 1. Selecciona el voltímetro de la corriente directa. 2. Localiza el valor del voltaje impreso en las pilas. 3. Identifica la polarización y realiza las mediciones como se muestran en las figuras.

E=________________ VCD. Parte 3.- Voltímetro de corriente directa. 1. Selecciona el voltímetro de corriente directa. 2. Localiza el valor del voltaje impreso en la batería. 3. Identifica la polarización y realiza las mediciones con el multímetro con carga y sin carga anotar los valores.

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SIN CARGA E=_____________ VCD. CON CARGA E=______________VCD. Parte 4.- Voltímetro de corriente eléctrica. 1. Selecciona el voltímetro de corriente directa. 2. Localiza la paralización de la fuente de alimentación. 3. Realiza las mediciones con el multímetro con carga y sin carga y anotar los valores.

SIN CARGA E= _____________ VCD.

CON CARGA E=___________________VCD.

CONCLUSIÓN DE LA PRÁCTICA ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________

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UNIDAD ___________ PRACTICA No. ___________ Nombre de alumno: _____________________________________________________Matricula: __________________ Firma del Prof._______________________________ OBJETIVO DE LA PRÁCTICA: Que el alumno aprenda identificar las escalas del Multímetro. EQUIPO Y MATERIAL UTILIZADO.  Multímetro. PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA Identificar los diferentes tipos de multímetros y escalas DEFINICIÓN: ________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ IDENTIFICACIÓN DE MULTÍMETROS

_________________________ CONECTORES

_____________________________

_____________________ _____________________ _____________________ ________________________

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RANGOS Nombre de la escala _______________________________ Rango _______________________________ _______________________________ Función _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Posición de las puntas _______________________________ _______________________________ Nombre de la escala _______________________________ Rango _______________________________ _______________________________ Función _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Posición de las puntas _______________________________ _______________________________ Nombre de la escala _______________________________ Rango _______________________________ _______________________________ Función _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Posición de las puntas _______________________________ _______________________________

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Nombre de la escala _______________________________ Rango _______________________________ _______________________________ Función _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Posición de las puntas _______________________________ _______________________________

Nombre de la escala _______________________________ Rango _______________________________ _______________________________ Función _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Posición de las puntas _______________________________ _______________________________ Nombre de la escala _______________________________ Rango _______________________________ _______________________________ Función _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Posición de las puntas _______________________________ _______________________________

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Nombre de la escala _______________________________ Rango _______________________________ _______________________________ Función _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Posición de las puntas _______________________________ _______________________________

Nombre de la escala _______________________________ Rango _______________________________ _______________________________ Función _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Posición de las puntas _______________________________ _______________________________ Nombre de la escala _______________________________ Rango _______________________________ _______________________________ Función _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Posición de las puntas _______________________________ _______________________________

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Nombre de la escala _______________________________ Rango _______________________________ _______________________________ Función _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Posición de las puntas _______________________________ _______________________________

MULTÍMETRO AUTORANGO

Características: ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________

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ESCALAS _____________________ ____________________ __________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________

________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________________ ________________________

CONECTORES

________________ ________________ ________________ ________________ CONCLUSIÓN DE LA PRÁCTICA ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________

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130

UNIDAD ___________ PRACTICA No. ___________ Nombre de alumno: _____________________________________________________Matricula: __________________ Firma del Prof._______________________________ OBJETIVO DE LA PRÁCTICA: Que el alumno aprenda a identificar el símbolo de los componentes electrónicos en diagramas esquemáticos. MATERIAL:  Un diagrama esquemático de cualquier tipo electrónico  Lápices de colores. PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA:  De acuerdo al símbolo que aparece de lado izquierdo completa lo que se te pide, con ayuda del profesor. DATOS DEL DIAGRAMA Nombre del equipo_________________________ Marca _________________ Modelo _________________ SÍMBOLO ELECTRÓNICO

NOMBRE

LETRA

EJEMPLO No. DE PARTE

VALOR O MATRÍCULA

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

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Colorea los símbolos de acuerdo al siguiente orden y realiza el conteo de los símbolos de componentes que se encuentran en tu diagrama. Los cuales se manejaran de la siguiente forma:

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Curso de Regularización COLOR

133

COMPONENTE ELECTRÓNICO

AZUL CIELO

Resistencia

ROJO

Condensador o capacitor

VERDE FUERTE

Diodo

AMARILLO

Transistor

VIOLETA

Circuito Integrado

NARANJA

Bobina

CAFÉ

Transformador

GRIS

Fusible

AZUL MARINO

Relay

NEGRO

Motor

VERDE BAJO

Switch pulsador o interruptor

ROSA

Cristal de cuarzo

ROSA

Filtro Cerámico

 Anota la cantidad de cada componente en base a tu diagrama. RESISTENCIA FIJA RESISTENCIA DEPENDIENTE DE LA TEMPERATURA RESISTENCIA VARIABLE CAPACITOR ELECTROLÍTICO CAPACITOR SECO CAPACITOR VARIABLE DIODO COMÚN DIODO ZENER DIODO LED

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134

DIODO DOBLE DIODO SCR PUENTE DE DIODOS TRANSISTOR BIPOLAR NPN TRANSISTOR BIPOLAR PNP TRANSISTOR DARLINGTON NPN TRANSISTOR DARLINGTON PNP TRANSISTOR MOSFET CIRCUITO INTEGRADO BOBINA TRANSFORMADOR FUSIBLE RELAY MOTOR SWITCH CRISTAL DE CUARZO FILTRO CERÁMICO CONCLUSIÓN ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________

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135

UNIDAD ___________ PRACTICA No. ___________ Nombre de alumno: _____________________________________________________Matricula: __________________ Firma del Prof._______________________________ OBJETIVO DE LA PRÁCTICA: Que el alumno aprenda a identificar los componentes electrónicos por su nombre de acuerdo a su forma física. MATERIAL:  Una placa de circuito impreso. PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA:  De acuerdo a los componentes electrónicos que se muestran en las imágenes ubicarlos en tu placa de circuito impreso y anotar el nombre de cada componente.

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CONCLUSIÓN ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________

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UNIDAD ___________ PRACTICA No. ___________ Nombre de alumno: _____________________________________________________Matricula: __________________ Firma del Prof._______________________________ TÉCNICAS PARA DESOLDAR. Esta práctica se tomó del manual de Electrónica básica en las páginas de la 37 a la 44. Mostrando las distintas formas para desoldar. También se les enseñó a desoldar componentes de Montaje Superficial y esta Práctica se firmó en su manual. Pág. 44.

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142

UNIDAD ___________ PRACTICA No. ___________ Nombre de alumno: _____________________________________________________Matricula: __________________ Firma del Prof._______________________________ TÉCNICAS PARA SOLDAR. Práctica tomada de la página 45 a la página 49 del manual de Electrónica Básica. Se mostraran las técnicas para colocar un componente electrónico, de igual forma la manera de reparar pistas rotas o levantadas. Se mostrará también un video acerca de Reballing en microprocesadores, también se les enseñó a soldar componentes electrónicos (circuitos integrados) de montaje superficial.

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143

UNIDAD ___________ PRACTICA No. ___________ Nombre de alumno: _____________________________________________________Matricula: __________________ Firma del Prof._______________________________

Como se llama el componente: _______________________________________ De que esta hecho _______________________________________ _______________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ Para que sirve: ____________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________

Como se identifica en la placa o en el diagrama: ___________________________________________________________ Como se remplaza: ___________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ Donde se encuentra o se consigue y cuánto cuesta aproximadamente: ____________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________ PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA  Monta las resistencias de carbón en el potoboard.  Determina el valor de cada resistencia en base al código de colores y anótalo.  Con el óhmetro toma el valor de cada resistencia y anótalo.  Compara ambos valores para determinar las condiciones de resistencia.

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Curso de Regularización Valor por código

144

Valor real

Valor real de tolerancia

R1

Ω

Ω

Ω

R2

Ω

Ω

Ω

R3

Ω

Ω

Ω

R4

Ω

Ω

Ω

R5

Ω

Ω

Ω

R6

Ω

Ω

Ω

R7

Ω

Ω

Ω

R8

Ω

Ω

Ω

R9

Ω

Ω

Ω

R10

Ω

Ω

Ω

R11

Ω

Ω

Ω

R12

Ω

Ω

Ω

R13

Ω

Ω

Ω

R14

Ω

Ω

Ω

R15

Ω

Ω

Ω

R16

Ω

Ω

Ω

R17

Ω

Ω

Ω

R18

Ω

Ω

Ω

R19

Ω

Ω

Ω

R20

Ω

Ω

Ω

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145

CONCLUSIONES ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________

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