Fundamentos eléctricos y electrónicos

MECÁNICA AUTOMOTRIZMÓDULO Nº 03(mantenimiento del sistema eléctrico electrónico automotriz) FUNDAMENTOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS AUTOMOTRICES Ing. JUAN JOSE NINA CH. 1 UNIDAD DIDACTICA

REALIZAR INSTALACIONES, DE ACUERDO A LOS PRINCIPIOS ELÉCTRICOS DEL VEHÍCULO AUTOMOTRIZ Ing. JUAN JOSE NINA CH. 2 CAPACIDAD TERMINAL Nº 01

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE Nº01 Estructura atómica de la materia Ing. JUAN J. NINA CHARAJA 3

Definición de ELECTRICIDAD Ing. Juan Jose Nina Ch. La electricidad está asociada a la utilización de elementos pasivos (resistencias / resistores, condensadores / capacitores, bobinas / inductores Definición de ELECTRÓNICA la electrónica está asociada a la utilización de elementos activos (transistores, amplificadores operacionales, SCR, Triacs

¿QUÉ es la materia? Según el diccionario, es "aquello que constituye la sustancia del universo físico". La Tierra, los mares, la brisa, el Sol, las estrellas, todo lo que el hombre contempla, toca o siente, es materia. También lo es el hombre mismo. La palabra materia deriva del latín mater, madre. La materia puede ser tan dura como el acero, tan adaptable como el agua, tan informe como el oxígeno del aire.A diferentes temperaturas puede presentar diferentes fases, pero cualquiera que sea su forma, está constituida por las mismas entidades básicas, los átomos. Ing. Juan Jose Nina Ch.

ESTRUCTURA ATOMICA DE LA MATERIA Ing. Juan Jose Nina Ch. Neutrones Protones

ESTRUCTURA ATOMICA DE LA MATERIA Los átomos que están presentes en todos los cuerpos, están compuestos de electrones, protones y neutrones. Los tres tienen masa pero solamente el electrón y el protón tienen carga. El protón tiene carga positiva y el electrón tiene carga negativa Si se colocan dos electrones (cargados negativamente) a una distancia "r", estos se repelerán con una fuerza "F". Esta fuerza depende de la distancia "r" entre los electrones y la carga de ambos. Esta fuerza "F" es llamada Fuerza electrostática. Si en vez de utilizar electrones se utilizan protones, la fuerza será también de repulsión pues las cargas son iguales. (cargados positivamente) La fuerza cambiará a atractiva, si en vez de poner dos elementos de carga igual, se ponen cargas opuestas. (un electrón y un protón) La fuerza electrostáticasea de atracción o de repulsión depende de los signos de las cargas: Ing. Juan Jose Nina Ch.

Cargas negativas frente a frente se repelen Cargas positivasfrente a frente se repelen Carga positivafrente a carga negativase atraen Un electrón con un neutrón no generan ninguna fuerza Un protón con un neutrón no generan ninguna fuerza Acordarse que el neutrón es "neutro", no tiene carga Ing. Juan Jose Nina Ch. FUERZAS ELECTROSTÁTICAS Las cargas eléctricas quietas dan lugar a fenómenos electrostáticosy las cargas en movimiento a la corriente eléctrica yel electromagnetismo.

ESTRUCTURA ATOMICA DE LA MATERIA Ing. Juan Jose Nina Ch. Los átomos normalmente son eléctricamente neutros, pues el número de electrones orbitales es igual al número de protones en el núcleo. A este número se le denomina número atómico (Z) y distingue a los elementos químicos. Los electrones orbitales se encuentran colocados en capas. La capa más cercana al núcleo es la capa K; le siguen la capa L, la M, la N, etc.

Ing. Juan Jose Nina Ch. Los semiconductores tienen valencia 4, esto es 4 electrones en órbita exterior ó de valencia

ESTRUCTURA ATOMICA DE LA MATERIA Ing. Juan Jose Nina Ch. Si por algún proceso físico un electrón se separa de su átomo correspondiente, se dice que sucede una ionización. El átomo resultante, ahora con una carga neta positiva, se llama ion positivo, o átomo ionizado. La ionización puede tener lugar en cualquiera de las capas atómicas, denominándose ionización K, L, M, etc. Cuando sucede una ionización de capa interna, como la K, queda un espacio vacante en la capa. El átomo tiene la tendencia entonces a llenar esta vacancia con un electrón de una capa externa. Al suceder esto, hay una emisión de radiación electromagnética (luz visible, rayos ultravioleta, o rayos X), como lo muestra

¿Qué es la corriente eléctrica? La corriente eléctrica es simplemente la circulación de electrones y los efectos que producen en el conductor y en el entorno El electrón es una partícula ligera que orbita en los átomos y transporta la unidad de carga. Un átomo que tenga más electrones orbitando que protones en el núcleo, tiene carga negativa. La acumulación de átomos con carga del mismo tipo hace que esa materia esté cargada y que en sus proximidades ocurran fenómenos electrostáticos Los electrones más alejados del núcleo pueden desligarse del mismo y circular entre los átomos del cuerpo, como sucede en los metales, dando lugar a la corriente eléctrica. Ing. Juan Jose Nina Ch. Las cargas eléctricas quietas dan lugar a fenómenos electrostáticosy las cargas en movimiento a la corriente eléctrica yel electromagnetismo.

CORRIENTE ELÉCTRICA-FLUJO DE ELECTRONES La corriente eléctrica es una corriente de electrones que atraviesa un material. Algunos materiales como los "conductores" tienen electrones libres que pasan con facilidad de un átomo a otro Estos electrones libres, si se mueven en una misma dirección conforme saltan de un átomo a átomo, se vuelven en su conjunto, una corriente eléctrica. Los electrones viajan del potencial negativo al potencial positivo. Sin embargo se toma por convención que el sentido de la corriente eléctrica va desde el potencial positivo al potencial negativo. Esto se puede visualizar como el espacio (hueco) que deja el electrón al moverse de un potencial negativo a un positivo. Este hueco es positivo (ausencia de un electrón) y circula en sentido opuesto al electrón. Ing. Juan Jose Nina Ch.

ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE Nº02 Materiales Conductores, Semiconductores y Aislantes Ing. JUAN J. NINA CHARAJA 15 En general todos los materiales pueden clasificarse en tres categorías principales: conductores, semiconductores y aisladores.

CONDUCTORES Ing. Juan Jose Nina Ch. Como ya dijimos en la sección anterior, los átomos se combinan para formar compuestos; así cuando varios átomos se reúnen para formar ciertos sólidos, como los metales por ejemplo, los electrones de las órbitas más alejadas del núcleo no permanecen unidos a sus respectivos átomos, y adquieren libertad de movimiento en el interior del sólido. Estas partículas se denominan electrones libres. Por tanto, en materiales que poseen electrones libres es posible que la carga eléctrica sea transportada por medio de ellos, y por lo tanto, decimos que estas sustancias son "conductores eléctricos". Son los metales como el cobre (Cu), aluminio (Al), plata (Ag), mercurio (Hg) y oro (Au). Pero debemos aclarar que no solo los metales son conductores; algunos líquidos también lo son. Dejemos el caso obvio de los metales líquidos a temperatura ambiente como el mercurio. Algunos líquidos compuestos como los ácidos, las bases y las sales disueltas (como el agua salada) son conductores, aunque no tan buenos como los metales. También existen sólidos conductores como por ejemplo el grafito (un estado de agregación del carbono) Los conductores tienen 1 electrón de valencia

CONDUCTORES Los materiales conductores ofrecen una baja resistencia al paso de la corriente eléctrica Ing. Juan Jose Nina Ch.

AISLANTES Ing. Juan Jose Nina Ch. A diferencia de los cuerpos metálicos buenos conductores de la corriente eléctrica, existen otros como el aire, la porcelana, el cristal, la mica, la ebonita, las resinas sintéticas, los plásticos, etc., que ofrecen una alta resistencia a su paso. Esos materiales se conocen como aislantes o dieléctricos. Al contrario de los conductores eléctricos, existen materiales en los cuales los electrones están firmemente unidos a sus respectivos átomos; es decir, estas sustancias no poseen electrones libres. Por tanto, no será posible el desplazamiento de carga eléctrica libre a través de estos cuerpos, los que se denominan "aislantes eléctricos" o "dieléctricos. Los aislantes tienen 8 electrones de valencia Como ya conocemos, ni los átomos de silicio, ni los de germanio en su forma cristalina ceden ni aceptan electrones en su última órbita; por tanto, no permiten la circulación de la corriente eléctrica, por tanto, se comportan como materiales aislantes.

Ing. Juan Jose Nina Ch. AISLANTES Los cuerpos aislantes ofrecen una alta resistencia al paso de la corriente eléctrica En los materiales aislantes, la banda de conducción se encuentra prácticamente vacía de portadores de cargas eléctricas o electrones, mientras que la banda de valencia está completamente llena de estos. la “banda prohibida”, cuya misión es impedir que los electrones de valencia, situados en la última órbita del átomo, se exciten y salten a la banda de conducción. La energía propia de los electrones de valencia equivale a unos 0,03 eV (electronvolt) aproximadamente, cifra muy por debajo de los 6 a 10 eV de energía de salto de banda (Eg) que requerirían poseer los electrones para atravesar el ancho de la banda prohibida en los materiales aislantes.

SEMICONDUCTORES Son elementos, como el germanio y el silicio, que a bajas temperaturas son aislantes. Pero a medida que se eleva la temperatura o bien por la adicción de determinadas impurezas resulta posible su conducción. Su importancia en electrónica es inmensa en la fabricación de Diodos, Transistores, Circuitos Integrados, etc... Los semiconductores tienen valencia 4, esto es 4 electrones en órbita exterior ó de valencia. Los semiconductores tienen 4 electrones de valencia. Ing. Juan Jose Nina Ch.

SEMICONDUCTORES "INTRÍNSECOS” Ing. Juan Jose Nina Ch. Los materiales semiconductores, según su pureza, se clasifican de la siguiente forma: ,[object Object]

Extrínsecos Se dice que un semiconductor es “intrínseco” cuando se encuentra en estado puro, o sea, que no contiene ninguna impureza, ni átomos de otro tipo dentro de su estructura. En ese caso, la cantidad de huecos que dejan los electrones en la banda de valencia al atravesar la banda prohibida será igual a la cantidad de electrones libres que se encuentran presentes en la banda de conducción. Cuando se eleva la temperatura de la red cristalina de un elemento semiconductor intrínseco, algunos de los enlaces covalentes se rompen y varios electrones pertenecientes a la banda de valencia se liberan de la atracción que ejerce el núcleo del átomo sobre los mismos. Esos electrones libres saltan a la banda de conducción y allí funcionan como “electrones de conducción”, pudiéndose desplazar libremente de un átomo a otro dentro de la propia estructura cristalina, siempre que el elemento semiconductor se estimule con el paso de una corriente eléctrica. Una vez dopados, el silicio o el germanio se convierten en semiconductores “extrínsecos” y serán capaces de conducir la corriente eléctrica.

CONVERSIÓN DEL SILICIO EN SEMICONDUCTOR "TIPO-N" O EN "TIPO-P" Tanto los cristales de silicio (Si) como los de germanio (Ge) en estado puro se pueden convertir en dispositivos semiconductores, capaces de conducir la corriente eléctrica si para ello alteramos su estructura molecular cristalina introduciendo ciertas cantidades de "impurezas". Para realizar ese cambio será necesario introducir átomos de otros elementos semiconductores apropiados que posean tres electrones en su última órbita (átomos trivalentes) o también cinco electrones en esa propia órbita (átomos pentavalentes). Se consideran impurezas a los siguientes elementos con átomos trivalentes: aluminio (Al), galio (Ga) e indio (In). También se consideran impurezas los átomos pentavalentes de arsénico (As), fósforo (P) o de antimonio (Sb). Cuando añadimos a la estructura cristalina del silicio o del germanio una pequeña cantidad de átomos de un elemento pentavalente en función de “impurezas”, estos átomos adicionales reciben el nombre de "donantes", porque cada uno dona o cede uno de sus cinco electrones a la estructura cristalina del semiconductor. Si, por el contrario, los átomos que se añaden como impurezas son trivalentes, se denominan entonces "aceptantes”, porque cada uno tendrá que captar o aceptar un electrón procedente de la propia estructura cristalina del silicio o del germanio. La conductividad que presente finalmente un semiconductor “dopado” dependerá de la cantidad de impurezas que contenga en su estructura cristalina. Generalmente para una proporción de un átomo de impureza que se añade por cada 100 millones de átomos del elemento semiconductor, la conductividad aumenta en 16 veces.

Ing. Juan Jose Nina Ch. SEMICONDUCTOR DE SILICIO "TIPO-P” Si en lugar de introducir átomos pentavalentes al cristal de silicio o de germanio lo dopamos añadiéndoles átomos o impurezas trivalentes como de galio (Ga), al unirse esa impureza en enlace covalente con los átomos de silicio quedará un hueco o agujero, debido a que faltará un electrón en cada uno de sus átomos para completar los ocho en su última órbita. En este caso, el átomo de galio tendrá que captar los electrones faltantes, que normalmente los aportarán los átomos de silicio, como una forma de compensar las cargas eléctricas. De esa forma el material adquiere propiedades conductoras y se convierte en un semiconductor extrínseco dopado tipo-P (positivo), o aceptante, debido al exceso de cargas positivas que provoca la falta de electrones en los huecos que quedan en su estructura cristalina.

Ing. Juan Jose Nina Ch. SEMICONDUCTOR DE SILICIO "TIPO-N” Como ya conocemos, ni los átomos de silicio, ni los de germanio en su forma cristalina ceden ni aceptan electrones en su última órbita; por tanto, no permiten la circulación de la corriente eléctrica, por tanto, se comportan como materiales aislantes.Pero si la estructura cristalina de uno de esos elementos semiconductores la dopamos añadiéndole una pequeña cantidad de impurezas provenientes de átomos de un metaloide como, por ejemplo, antimonio (Sb) , con cinco electrones en su última órbita o banda de valencia), estos átomos se integrarán a la estructura del silicio y compartirán cuatro de sus cinco electrones con otros cuatro pertenecientes a los átomos de silicio o de germanio, mientras que el quinto electrón restante del antimonio, al quedar liberado, se podrá mover libremente dentro de toda la estructura cristalina. De esa forma se crea un semiconductor extrínseco tipo-N, o negativo, debido al exceso de electrones libres existentes dentro de la estructura cristalina del material semiconductor

SEMICONDUCTOR DIODO Los diodos son unos componentes muy importantes en la electrónica automotriz y forman parte de un grupo numeroso de componentes llamado los “semiconductores” ó “componentes de estado sólido”. A esta familia pertenecen también los transistores y los circuitos integrados. Un diodo funciona como una puerta electrónica de una sola vía. Este deja pasar la corriente en una sola dirección. De esta forma nos permite convertir corriente alterna (CA), en corriente continua (CC). Ing. Juan Jose Nina Ch.

DIODO Ing. Juan Jose Nina Ch. Un Diodo es la unión de un material tipo N con un material tipo P. El lado N recibe el nombre de cátodo y el lado P el de ánodo. En lado N hay exceso de electrones y en el lado P una deficiencia de electrones, o sea, un exceso de huecos. Además de estos portadores mayoritarios de corriente, en los Lados N y P existen unos pocos portadores minoritarios, representados por algunos Huecos en N y algunos electrones libres en P. Los electrones del lado N tienden a pasar hacia el lado P, atraídos por los huecos o viceversa. Sin embargo, no pueden hacerlo porque en la unión o juntura de los dos materiales se forma una barrera eléctrica de voltaje que impide el paso de los portadores mayoritarios de corriente. A esta barrera de potencial la llamaremos unión o juntura PN. P N

En polarización directa, el positivo de la fuente se conecta al ánodo (P) y el negativo al cátodo (N) En un diodo polarizado directamente, los electrones libres del material N son rechazados por el terminal negativo de la batería y emigran en dirección de la juntura. Lo mismo sucede con los huecos del material P respecto al terminal positivo de la batería. Como consecuencia de lo anterior, en la juntura PN se presenta una fuerte concentración de portadores de corriente. Bajo la influencia del voltaje de la batería, los electrones y huecos atraviesan la barrera y se combinan mutuamente. Por cada combinación de un electrón y un hueco, penetra un electrón por el terminal negativo y sale otro por el terminal positivo. De este modo, fluye continuamente corriente eléctrica a través del circuito externo. Entonces un diodo polarizado directamente actúa como un conductor. P N

En este caso el terminal positivo de la batería se conecta al cátodo (N) y el negativo al ánodo (P). En un Diodo polarizado inversamente, los electrones libres del material N son atraídos por el terminal positivo, alejándolos de la juntura. Lo mismo sucede con los huecos de P respecto al terminal negativo. Como consecuencia de los anterior, en la juntura PN se presenta una drástica ausencia de portadores de corriente. Bajo la influencia del voltaje de la batería, los electrones y huecos no pueden atravesar la barrera y, por lo tanto, no hay circulación de corriente a través del diodo. Entonces decimos que un diodo polarizado inversamente actúa como un aislante, porque ofrece muy alta resistencia al paso de la corriente. P N

CIRCUITOS DE POLARIZACIÓN DE DIODOS Ing. Juan Jose Nina Ch.

Idealmente, un diodo debería comportarse como un interruptor perfecto, actuando como un cortocircuito en polarización directa y como un circuito abierto en polarización inversa. Los diodos reales, sin embargo, exhiben ciertas características no acordes con esta idealización. En primer lugar, un diodo polarizado directamente necesita de un valor mínimo de voltaje para empezar a conducir. Este voltaje se designa como Vf y es igual al potencial de barrera de la juntura PN. Los valores típicos de Vf son: 0.3 V para diodos de Ge. 0.7 V para diodos de Si. Esta caída directa de voltaje aparece siempre entre los terminales del diodo durante su operación normal, independientemente del voltaje externo aplicado

Recordemos que, además de portadores mayoritarios de corriente (electrones en N y hueco en P), en un diodo existen también unos pocos portadores minoritarios (huecos en N y electrones en P). Veamos los efectos de la presencia de estos portadores minoritarios en el cristal. Bajo la influencia del voltaje inverso, los portadores minoritarios se encuentran en la juntura, la atraviesan y se combinan mutuamente, permitiendo que circule una corriente muy débil, llamada corriente inversa de fuga. Si continua aumentando este voltaje, llega un momento en que el diodo entra en avalancha, es decir, hay una corriente muy grande que destruye físicamente el diodo. A este voltaje se le llama voltaje zener o de ruptura. Si esta corriente no se limita, se rompe la estructura cristalina y el diodo se destruye. En las características de fabricación de cada tipo de diodos se especifica el voltaje inverso máximo que soporta ese diodo sin dañarse. P N

TIPOS DE DIODOS Ing. Juan Jose Nina Ch. DIODO RECTIFICADOR Utilizado para convertir corriente alterna en corriente continua. Rectificador de media onda Rectificador de onda completa DIODO ZENER Son dispositivos diseñados específicamente para ser utilizados como estabilizadores de voltaje. DIODO DE LUZ (LED) Son emisores de luz, se utilizan como indicadores FOTODIODO (sensores) Son sensibles a la luz. Generan voltaje de CC proporcional a la cantidad de luz que inciden sobre su superficie.

TRANSISTOR El transistor es un dispositivo electrónicosemiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Ing. Juan Jose Nina Ch. Cumplen la función de amplificador , cuando controlan corrientes grandes a partir de corrientes o voltajes pequeños. Cumplen la función de interruptores electrónicos, permitiendo o bloqueando el paso de corrientes sin acción mecánica y son utilizados en los sistemas de encendidos electrónicos, DIS, ECU, Temporizadores activos Inyectores y otros. Los transistores pueden ser básicamente de dos tipos: Bipolares ó Unipolares ó de Efecto de Campo, y estos últimos son conocidos como FETS.

Ing. Juan Jose Nina Ch. TIPOS DE TRANSISTOR

Ing. Juan Jose Nina Ch. TERMINALES EN TRANSISTORES BIPOLARES Un transistor se compone de tres zonas semiconductoras (existen dos uniones P-N). Estas zonas semiconductoras pueden ser de tipo N o de tipo P, y nunca pueden ir dos zonas del mismo tipo seguidas. Hay dos tipos de transistores bipolares: tipo P-N-P y tipo N-P-N. Cada zona lleva conectado un terminal. Estos terminales se denominan emisor, base y colector. La base se corresponde con el semiconductor central, ya sea un transistor P-N- P o como un N-P-N.

Ing. Juan Jose Nina Ch. FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR BIPOLAR

FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSISTOR BIPOLAR N-P-N Ing. Juan Jose Nina Ch. La función básica y mas importante de un transistor es la amplificación de corriente . La ECU recibe estos voltajes de los sensores y los transistores amplifican estas señales y las envía a un CI micro procesador para luego enviarla a los actuadores. EJEMPLO: Esto es, cuando la ECU recibe una señal “Ne” del distribuidor el transistor Tr se activa y fluye corriente en la bomba LI de este relé, manteniéndose todo el tiempo mientras el motor esté girando.

Ing. Juan Jose Nina Ch. Para que el dispositivo desarrolle correctamente esta misión, sus dos uniones PN deben polarizarse adecuadamente. La unión E-B debe polarizarse en directo y la unión C-B en inverso, como si se tratara de dos diodos. Lo anterior significa que, en un transistor NPN, la base P debe ser positiva con respecto al emisor N, y negativo con respecto al colector N.

Ing. Juan Jose Nina Ch. FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSISTOR BIPOLAR P-N-P

FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR FET Ing. Juan Jose Nina Ch.

CRITERIO DE CORRIENTES Y TENSIONES EN LOS TRANSISTORES BIPOLARES Los términos y la nomenclatura utilizada en el estudio de las tensiones e intensidades de los transistores bipolares son: Intensidades: (Para un transistor NPN): - Ib : intensidad que entra por la base. - Ic : intensidad entra en el colector. - Ie : intensidad que sale por el emisor. Tensiones: - Vce : tensión entre el colector y el emisor - Vbe : tensión entre la base y el emisor - Vbc : tensión entre la base y el colector Ing. Juan Jose Nina Ch.

El transistor bipolar como amplificador Ing. Juan Jose Nina Ch. Base común Emisor común La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el colector La señal se aplica al emisor del transistor y se extrae por el colector Colector común La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el emisor

Ing. Juan Jose Nina Ch. CIRCUITOS INTEGRADOS

IDENTIFICACIÓN DE FECHA EN UN CI Ing. Juan Jose Nina Ch.

Ing. Juan Jose Nina Ch. COMPUERTAS LÓGICAS

FUNCIONAMIENTO DE COMPUERTAS LÓGICAS Ing. Juan Jose Nina Ch.

CORRIENTE CONTINUA (CC) La corriente continua (CC), es el resultado del flujo de electrones (carga negativa) por un conductor (alambre o cable de cobre casi siempre), que va del terminal negativo al terminal positivo de una batería (circula en una sola dirección), pasando por una carga. Un foco / bombillo en este caso. La corriente continua no cambia su magnitud ni su dirección con el tiempo. No es equivocación, la corriente eléctrica sale del terminal negativo y termina en el positivo. Lo que sucede es, que es un flujo de electrones que tienen carga negativa. La corriente es la cantidad de carga que atraviesa la lámpara en un segundo, entonces Corriente = Carga en coulombs / tiempo óI = Q / T Si la carga que pasa por la lámpara es de 1 coulomb en un segundo, la corriente es de 1 amperio Ing. Juan Jose Nina Ch.

QUÉ ES LA CORRIENTE ALTERNA La Corriente alterna se diferencia de la C.C. por el cambio constante de polaridad que efectúa por cada ciclo de tiempo. La característica principal de una corriente alterna es que durante un instante de tiempo un polo es negativo y el otro positivo, mientras que en el instante siguiente las polaridades se invierten tantas veces como ciclos por segundo o hertz posea esa corriente. No obstante, aunque se produzca un constante cambio de polaridad, la corriente siempre fluirá del polo negativo al positivo, tal como ocurre en las fuentes de FEM que suministran corriente directa. Si la velocidad a la que hacemos girar la pila es de una vuelta completa cada segundo, la frecuencia de la corriente alterna que se obtiene será de un ciclo por segundo o hertz (1 Hz). Si aumentamos ahora la velocidad de giro a 5 vueltas por segundo, la frecuencia será de 5 ciclos por segundo o hertz (5 Hz). Mientras más rápido hagamos girar la manivela a la que está sujeta la pila, mayor será la frecuencia de la corriente alterna pulsante que se obtiene. Ing. Juan Jose Nina Ch. La frecuencia dependerá de la cantidad de veces que se haga girar la manivela a la que está sujeta la pila para completar una o varias vueltas completas durante un segundo.

FORMAS DIFERENTES DE CORRIENTE ALTERNA (A) Onda rectangular o pulsante. (B) Onda triangular. (C) Onda diente de sierra. (D) Onda sinusoidal o senoidal. Cualquier corriente alterna puede fluir a través de diferentes dispositivos eléctricos, como pueden ser resistencias, bobinas, condensadores, etc., sin sufrir deformación. DONDE: T = 1 / F A= Amplitud de ondaP= Pico o crestaN= Nodo o valor ceroV= Valle o vientreT= Período F = Frecuencia F = 1 / T Ing. Juan Jose Nina Ch.

LEY DE OHM George Simón Ohm, descubrió en 1827 que la corriente en un circuito de corriente continua varía directamente proporcional con la diferencia de potencial, e inversamente proporcional con la resistencia del circuito. La ley de Ohm, establece que la corriente eléctrica (I) en un conductor o circuito, es igual a la diferencia de potencial (V) sobre el conductor (o circuito), dividido por la resistencia (R) que opone al paso, él mismo. La ley de Ohm se aplica a la totalidad de un circuito o a una parte o conductor del mismo. Ing. Juan Jose Nina Ch. Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.

Ing. Juan Jose Nina Ch. LEY DE WATTS

FORMULAS COMBINADAS ENTRE LA LEY DE OHM Y DE WATTS Ing. Juan Jose Nina Ch.

UNIDADES DE POTENCIA ELECTRICA Ing. Juan Jose Nina Ch.

ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS Ing. Juan Jose Nina Ch. Resistencias en serie Dos o más resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, todas ellas son recorridas por la misma corriente. Resistencias en paralelo Dos o más resistencias se encuentran en paralelo cuando tienen dos terminales comunes de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas las resistencias tienen la misma caída de tensión, UAB.

ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS (continuación) Ing. Juan Jose Nina Ch. Asociaciones estrella y triángulo Asociación mixta de resistencias Asociación puente de resistencias

LEYES DE KIRCHOFF Ing. Juan Jose Nina Ch. Ley de Corriente de Kirchoff Establece que la suma de las corrientes que entran y salen a un punto en particular deben ser 0. Advierta que la corriente positiva sale de un punto, y la que entra a un punto es considerada negativa. Ley de Voltaje de Kirchhoff La ley de voltaje de Kirchhoff indica que la suma de voltajes alrededor de una trayectoria o circuito cerrado debe ser cero. Como referencia,

Resistencia de un conductor Ing. Juan Jose Nina Ch. la resistencia de un conductor eléctrico es la medida de la oposición que presenta al movimiento de los electrones en su seno, o sea la oposición que presenta al paso de la corriente eléctrica. Generalmente su valor es muy pequeño y por ello se suele despreciar, esto es, se considera que su resistencia es nula (conductor ideal), pero habrá casos particulares en los que se deberá tener en cuenta su resistencia (conductor real). La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (), de su sección ), del tipo de material y de la temperatura. Si consideramos la temperatura constante (20 ºC), la resistencia viene dada por la siguiente expresión:

VOLTAJE, TENSIÓN O DIFERENCIA DE POTENCIAL Ing. Juan Jose Nina Ch. El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica. A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor. La diferencia de potencial entre dos puntos de una fuente de FEM se manifiesta como la acumulación de< cargas eléctricas negativas (iones negativos o aniones), con exceso de electrones en el polo negativo (–)< y la acumulación de cargas eléctricas positivas (iones positivos o cationes), con defecto de electrones< en el polo positivo (+) de la propia fuente de FEM.

EL CORTOCIRCUITO Si por casualidad en un circuito eléctrico unimos o se unen accidentalmente los extremos o cualquier parte metálica de dos conductores de diferente polaridad que hayan perdido su recubrimiento aislante, la resistencia en el circuito se anula y el equilibrio que proporciona la Ley de Ohm se pierde El resultado se traduce en una elevación brusca de la intensidad de la corriente, un incremento violentamente excesivo de calor en el cable y la producción de lo que se denomina “cortocircuito”. La temperatura que produce el incremento de la intensidad de corriente en ampere cuando ocurre un cortocircuito es tan grande que puede llegar a derretir el forro aislante de los cables o conductores, quemar el dispositivo o equipo de que se trate si éste se produce en su interior, o llegar, incluso, a producir un incendio. Ing. Juan Jose Nina Ch.

Medición de la tensión o voltaje Para medir tensión o voltaje existente en una fuente de fuerza electromotriz (FEM) o e un circuito eléctrico, es necesario disponer de un instrumento de medición llamado voltímetro, que puede ser tanto del del tipo analógico como digital.El voltímetro se instala de forma paralela en relación con la fuente de suministro de energía eléctrica. Mediante un multímetro o “tester” que mida voltaje podemos realizar también esa medición. Los voltajes bajos o de baja tensión se miden en volt y se representa por la letra (V), mientras que los voltajes medios y altos (alta tensión) se miden en kilovolt, y se representan por las iniciales (kV). Ing. Juan Jose Nina Ch. 1. Voltímetro analógico. 2. Voltímetro digital. 3. Miliamperímetro analógico. 4. Amperímetro digital. El voltímetro siempre se conecta en paralelo con la fuente de suministro de fuerza electromotriz, mientras que el amperímetro y el miliamperímetro se colocan en serie

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