Electrónica aplicada CF Telecomunicaciones

ELECTRÓNICA APLICADA
CF INSTALACIONES DE TELECOMUNICACIONES
Antonio Hermosa Donate

Electrónica aplicada. CF Instalaciones de Telecomunicaciones
Antonio Hermosa Donate
ISBN: 978-84-267-1736-8, edición en español publicada por MARCOMBO, S.A., Barcelona, España
Derechos reservados © MARCOMBO, S.A.
Primera edición: Alfaomega Grupo Editor, México, marzo 2013
© 2013 Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V.
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ISBN: 978-607-707-404-5
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Datos catalográficos
Hermosa, Antonio
Electrónica aplicada. CF Instalaciones de
Telecomunicaciones
Primera Edición
Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V., México
ISBN: 978-607-707-404-5
Formato: 21.5 x 27.5 cm Páginas: 496
Diseño y maquetación: PAENDE
Diseño de la cubierta: NDENU DISSENY

PRESENTACIÓN
Este libro ha sido realizado con especial enfoque hacia el Ciclo Formativo Instalaciones de telecomunicaciones, por lo
cual se ha procurado la adaptación al contenido y nivel básico de materias de dicho ciclo. El contenido de materias
se basa en una importante parte sobre electricidad básica general, el resto de la materia es sobre electrónica básica
general con una introducción a la electrónica digital (se puede descargar material de ampliación sobre esta materia en
la Web del autor). El nivel técnico de exposición de las materias es medio, procurando simplicidad y claridad, pero con
un enfoque profesional. Tanto este contenido de materias como su nivel de exposición hacen que el libro pueda ser
válido también para otros Ciclos Formativos, así como para todo aquel interesado en la electricidad-electrónica (para
iniciarse o para reciclaje profesional).
En el BOE 49 (25-2-10) aparece: El Real Decreto 1632/2009, de 30 de octubre, establece el título de Técnico en Instala-
ciones de Telecomunicaciones y sus enseñanzas mínimas. El Módulo Profesional Electrónica aplicada (código 0359), es
un módulo de soporte, de 195 horas (6 h/semana). La formación es de carácter generalista, por lo que el módulo puede
ser común en distintos Títulos de la Familia Profesional e incluso servir para Títulos de otras Familias Profesionales que
necesiten una formación electrónica de base.
Se ha procurado que el contenido de materias y nivel de exposición del libro sea en base a esta información oficial; se
ha adaptado al temario oficial, teniendo en cuenta el número de horas del módulo (195 h) y también el nivel inicial y
características del alumnado.
Contenido de materias
Electricidad básica general: conceptos básicos y unidades eléctricas, resistencias, circuitos eléctricos básicos, con-
densadores, electromagnetismo aplicado, bobinas, producción de la corriente alterna, el transformador, reactancias
inductiva y capacitiva, impedancia, circuitos eléctricos en alterna, etc.
Electrónica básica general: Semiconductores. El diodo. Diodos emisores de luz (LED), termistores (NTC-PCT), VDR. Cir-
cuitos rectificadores. Transistores; introducción al BJT, FET, MOS, etc. El transistor bipolar (BJT); características y aplica-
ciones prácticas. Circuitos amplificadores. Circuitos integrados. El CI 555. Amplificadores operacionales; características
y aplicaciones prácticas. Fuentes de alimentación reguladas; reguladores integrados lineales (78XX, 79XX, LM317/337),
reguladores conmutados (78S40, LM2575). Optoelectrónica: Fotodiodo, fototransistor, displays, optoacopladores. Ti-
ristores; regulación por ángulo de fase.
Electrónica de potencia; Rectificadores trifásicos, rectificación controlada con SCR, control de potencia en continua
y alterna, choppers, conceptos sobre: Inversores-onduladores, cicloconvertidores, tiristores GTO y MCT, transistores
MOSFET y IGBT.
Introducción a la electrónica digital: Conceptos y aplicaciones de la electrónica digital. Señales analógicas y digitales.
Unidades de información digital. Procesos digitales. Conversión analógica-digital. El sistema binario. Operaciones en
binario. Funciones lógicas básicas. Puertas lógicas. Circuitos integrados digitales de tecnología TTL y CMOS. Principios
del álgebra de Boole.
Así pues, este libro está enfocado hacia el Ciclo Formativo Instalaciones de Telecomunicaciones, pero al tratarse de una
materia de tipo general, puede ser también de utilidad en otros cursos donde se imparta electricidad-electrónica, así
como para el estudio autodidacta, tanto de inicio como de reciclaje. Las teorías se explican de forma clara y sencilla
pero con rigor técnico y profesional, con ejemplos de aplicaciones prácticas, utilizando componentes reales de fácil
adquisición. El libro se adapta a las tendencias actuales de la enseñanza y a las necesidades profesionales; por ello
consideramos que puede ser de utilidad tanto a alumnos como a profesores.
Se puede descargar material adicional de ampliación sobre electrónica digital en la Web del autor:
http://www.etpc-hermosa.tk
http://llibreriaha.com/blogs/antonio-hermosa/
http://www.hermosa-electronica.blogspot.com/
El autor

Índice general
vii
Unidad 1
Introduccióna la electricidad.......................1
1.1 Introducción.......................................................2
1.2 Principios fundamentales
de la electricidad..............................................2
1.3 Estructura del átomo.........................................4
1.4 Cargas eléctricas. Ley de Coulomb...............8
1.5 La corriente eléctrica......................................10
1.6 Fuerza electromotriz (f.e.m.) ..........................12
1.7 Intensidad eléctrica........................................13
1.8 Tensión eléctrica..............................................14
1.9 El circuito eléctrico circulación
de la corriente ................................................15
Actividades finales.....................................................18
Unidad 2
El Circuito eléctrico:
Efectos y medidas........................................19
2.1 Introducción a los circuitos eléctricos ..........20
2.2 Elementos fundamentales de un circuito......21
2.3 Efectos y aplicaciones
de la corriente eléctrica.................................23
2.4 Medidas de la corriente
y tensión eléctrica...........................................25
2.5 El polímetro “Tester” ........................................28
Unidad 3
Resistencia eléctrica..................................34
3.1 Introducción.....................................................35
3.2 Resistividad de los conductores ....................35
3.3 Fusibles ................................................................35
3.4 Variación de la resistencia
con la temperatura.........................................36
3.5 Resistencias .....................................................37
3.6 Medida de la resistencia (óhmetro) .............42
3.7 Potenciómetros ...............................................46
3.8 Montaje de resistencias en serie ...................47
3.9 Montaje de resistencias en paralelo.............49
3.10 Circuitos serie–paralelo (mixtos) ....................51
Unidad 4
Potencia eléctrica ......................................53
4.1 Trabajo y potencia eléctrica .........................54
4.2 El vatio (W) .......................................................55
4.3 Ejemplos prácticos sobre
potencia eléctrica ..........................................56
4.4 Fórmulas prácticas sobre potencia
y ley de Ohm....................................................58
4.5 Efectos caloríficos de la electricidad.
Ley de Joule.....................................................61
4.6 Trabajo eléctrico.
Consumo de energía eléctrica .....................62
Unidad 5
Generadores de electricidad....................65
5.1 Introducción.....................................................66
5.2 Generadores mecánicos ...............................66
5.3 Generadores químicos ...................................68
5.4 Fuerza electromotriz (f.e.m.)............................70
5.5 Resistencia interna ..........................................71
5.6 Montaje serie de generadores......................74
5.7 Montaje paralelo de generadores ...............76
5.8 Montaje serie-paralelo de generadores ......77
Unidad 6
Circuitos resistivos básicos:
Introducción al cálculo de circuitos..........80
6.1 Ley de Ohm......................................................81
6.2 Caída de tensión–diferencia
de potencial ....................................................84
6.3 El circuito serie .................................................88
6.4 El circuito paralelo...........................................90
6.5 Circuitos serie–paralelo (mixtos) ....................91
6.6 Leyes Kirchhoff ................................................94
6.7 Teorema de Thévenin.....................................98
Actividades finales...................................................101
Unidad 7
Condensadores..........................................103
7.1 Función que realiza el condensador..........104
7.2 Carga del condensador ..............................105
7.3 Descarga del condensador.........................106
7.4 Constitución física del condensador..........107
7.5 Constante de tiempo (en la descarga).....109
7.6 Constante de tiempo en la carga..............112
7.7 Características prácticas
de los condensadores ..................................115
7.8 Tipos de condensadores ..............................116
7.9 Montaje de condensadores
en paralelo.....................................................118
7.10 Montaje de condensadores en serie..........121
7.11 Aplicaciones prácticas
del condensador.................................... 122
Unidad 8
Electromagnetismo.
Aplicaciones prácticas .............................127
8.1 El electromagnetismo en la práctica .........128
8.2 Principios básicos. Bobinas...........................128
8.3 El magnetismo ...............................................130
8.4 Electromagnetismo.......................................133
8.5 Electroimán ....................................................135
8.6 El relé y el contactor .....................................136
Índice general

Índice general
viii
8.7 El transformador.............................................138
8.8 Grabación magnética de señales .............143
Unidad 9
La inducción electromagnética
y sus efectos prácticos ..............................145
9.1 Principios del generador
electromagnético.........................................146
9.2 Ejemplos prácticosde
electromagnetismo.......................................147
9.3 Ley de Lenz ....................................................151
9.4 Ley de Faraday..............................................152
9.5 Efecto de autoinducción. Inductancia......153
9.6 Constante de tiempo ...................................155
Unidad 10
Corriente alterna:
Principios y características........................160
10.1 Principios sobre corriente alterna................161
10.2 La red de suministro
de energía eléctrica.....................................164
10.3 Generación de corriente alterna.
El alternador...................................................165
10.4 Valores de tensión.........................................170
10.5 Desfase de ondas..........................................175
10.6 La bobina en alterna.
Reactancia inductiva...................................179
10.7 El condensador en alterna.
Reactancia capacitiva................................180
10.8 Impedancia ...................................................182
10.9 Potencia en alterna ......................................185
10.10 Corriente alterna trifásica.............................191
Unidad 11
Introducción a la electrónica...................194
11.1 ¿Qué es la electrónica?...............................195
11.2 Los semiconductores ...................................196
11.3 El diodo...........................................................199
11.4 El diodo emisor de luz (LED) .........................201
11.5 Termistores (NTC-PTC) ...................................203
11.6 Células fotoconductoras (LDR) ...................204
11.7 Varistor (VDR) ................................................205
Unidad 12
Circuitos básicos de alimentación ..........207
12.1 Introducción...................................................208
12.2 Partes básicas de una fuente
de alimentación ...........................................208
12.3 Circuito rectificador de media onda .........209
12.4 Circuito rectificador de doble onda...........210
12.5 Filtrado ............................................................213
12.6 Diodo zener....................................................215
12.7 Circuito estabilizador de tensión básico ....217
Unidad 13
Introduccióna los transistores ...................220
13.1 Función que realiza el transistor...................221
13.2 Amplificador...................................................221
13.3 Aspectos prácticos sobre transistores.........223
13.4 El Transistor bipolar (BJT)................................225
13.5 Transistores de efecto de campo (FET) ......225
13.6 Transistores MOS.............................................227
13.7 Transistor UJT...................................................227
Unidad 14
El transistor bipolar.
Principios y aplicaciones...........................231
14.1 Introducción al transistor
bipolar (BJT)....................................................232
14.2 El transistor NPN..............................................232
14.3 Funcionamiento resumido
del transistor ...................................................233
14.4 El transistor PNP ..............................................234
14.5 Ejemplo de aplicaciones del transistor.......235
14.6 Comprobaciones del transistor
con el polímetro ............................................237
14.7 Aplicación práctica del transistor ...............242
14.8 El circuito amplificador lineal básico ..........244
14.9 Intensidades y tensiones en el transistor.....245
14.10 El transistor operando
en conmutación.......................................248
14.11 Circuitos prácticos con transistores.............249
14.12 Estudio del transistor
en amplificación lineal .................................257
Unidad 15
Características del transistor.
Circuitos prácticos.........................................266
15.1 Introducción...................................................267
15.2 Datos característicos
de los transistores (BJT)..................................267
15.3 Curvas características y circuitos
de experimentación .....................................270
15.4 El factor de amplificación α............................282
15.5 Comprobaciones del transistor mediante
la función transistómetro del tester.............283
Unidad 16
Introducción a los amplificadores.
Circuitos prácticos con transistores .........286
16.1 Introducción...................................................287
16.2 Amplificadores.
Conceptos generales...................................287
16.3 Los decibelios (dB) ........................................289
16.4 Características de un amplificador ............293
16.5 Circuitos amplificadores básicos.................297
16.6 Amplificación multietapa ............................305
16.7 Polarización básica de una etapa
amplificadora (EC).

Índice general
ix
Análisis práctico.............................................308
16.8 Experimentación de los estados lineal, corte
y saturación....................................................311
Unidad 17
Introducción a los circuitos integrados
(CI). Generador de señales 555 ........315
17.1 Introducción a los circuitos integrados.......316
17.2 El circuito integrado 555:
Generador de señales..................................317
17.3 Montaje como generador de señales (clock)
del 555 ............................................................320
17.4 Circuito práctico generador
de ondas asimétricas....................................321
17.5 Montaje del CI 555 como monoestable.
Temporizador .................................................323
17.6 Circuito práctico temporizador...................325
17.7 Sirena electrónica basada
en el CI 555.............................................. 326
Unidad 18
Circuitos integrados.
Amplificadores operacionales...................330
18.1 Introducción...................................................331
18.2 Características básicas de los CI
amplificadores operacionales.....................332
18.3 El circuito integrado amplificador
operacional uA 741.......................................338
18.4 Consideraciones prácticas de
aplicación general........................................340
18.5 Circuitos prácticos con amplificadores
operacionales................................................343
18.6 Amplificador de potencia de sonido.
CI TDA 2003 ....................................................358
Unidad 19
Fuentes de alimentación reguladas ........361
19.1 Introducción...................................................362
19.2 Reguladores de tensión serie 78XX/79XX ...362
19.3 Montaje y análisis de un alimentador de 12 V
con un CI 7812...............................................366
19.4 Alimentador con salida simétrica basado
en un 7812 y 7912..........................................367
19.5 Reguladores de 3 A. Serie 78TXX .................368
19.6 Reguladores de 100 mA. Serie 78LXX..........369
19.7 Reguladores de la serie LM317/337 ............370
19.8 Fuente de alimentación de salida variable
con el LM317.......................................................374
19.9 Fuentes de alimentación conmutadas......376
Unidad 20
Componentes optoelectrónicos
básicos ........................................................389
20.1 Diodos LED......................................................390
20.2 Montaje práctico:
Simulador de alarma de coche..................392
20.3 Displays de 7 segmentos ..............................393
20.4 El fotodiodo....................................................396
20.5 El fototransistor ..............................................398
20.6 Optoacopladores .........................................400
Unidad 21
Tiristores .......................................................403
21.1 El tiristor (SCR).................................................404
21.2 Curvas características del tiristor.................406
21.3 Regulación de potencia
por ángulo de fase........................................408
21.4 Rectificación controlada ............................409
21.5 Circuito práctico regulador de potencia
(en continua).................................................411
21.6 El Triac y Diac.................................................414
21.7 Circuito prácticos reguladores en alterna
con Triac - Diac..............................................417
Unidad 22
Electrónica de potencia............................420
22.1 Introducción...................................................421
22.2 Rectificadores trifásicos no controlados.....422
22.3 Rectificadores trifásicos controlados..........429
22.4 Inversores - Onduladores..............................432
22.5 Control de potencia en alterna..................433
22.6 Cicloconvertidores........................................434
22.7 Interruptores estáticos...................................434
22.8 Convertidores cc/cc. Choppers .................435
22.9 Componentes electrónicos
de potencia básicos.....................................438
Unidad 23
Introduccióna la electrónica digital ........444
23.1 Introducción a la electrónica digital..........445
23.2 Señales analógicas y señales digitales.......448
23.3 Procesos Digitales .........................................452
23.4 Sistemas cableados
y sistemas programables..............................454
23.5 El sistema binario ...........................................455
23.6 Codificación-decodificación ......................461
23.7 Datos en formato paralelo...........................465
23.8 Datos en formato serie .................................467
23.9 Operaciones aritméticas básicas
en binario .......................................................468
23.10 Introducción a los circuitos digitales ..........469
23.11 Puertas lógicas...............................................471
23.12 Simbología lógica..........................................476
23.13 Circuitos integrados digitales.......................476
23.14 Principios del álgebra de Boole ..................480

Objetivos:
• Comprender los principios básicos de la electricidad, ya que es la base de la Electrónica
y por tanto de los sistemas electrónicos de Telecomunicaciones.
• Conocer claramente los conceptos de corriente, intensidad y tensión.
• Operar con las unidades básicas eléctricas, Culombio, Amperio, Voltio.
• Comprender el concepto, funcionamiento y aplicación de los circuitos eléctricos.
• Distinguir entre corriente continua y corriente alterna.
En este capítulo:
1.1 Introducción.
de la electricidad.
1.3 El átomo.
1.4 Cargas eléctricas. Ley de Coulomb.
1.5 La corriente eléctrica.
1.6 Fuerza electromotriz (f.e.m.).
1.7 Intensidad eléctrica.
1.8 Tensión eléctrica.
1.9 El circuito eléctrico.
Circulación de la corriente.
Unidad 1 Introducción
a la electricidad

Unidad 1 · Introducción a la electricidad
2
1.1 Introducción
La aplicación práctica de la electricidad y del magnetismo da lugar a lo que se de-
nomina Electrotecnia; de hecho, la palabra electrotecnia viene de la combinación
de electro y techne; o sea, es la tecnología eléctrica, donde se encuentran compo-
nentes tales como motores eléctricos, interruptores, condensadores, contactores,
equipos de iluminación, etc.
Los equipos de electrónica pueden ser tan sencillos como el circuito de una linterna
de LEDs y también de un nivel tecnológico tal que combina diferentes ramas de
electrónica; así es, por ejemplo, en las video cámaras, teléfonos móviles, ordena-
dores, etc.
La electrónica es una extensión de la electricidad, aparecida como consecuencia de
los avances en la evolución de la tecnología eléctrica, por ello se basa también en los
principios de la electricidad. Todo sistema electrónico, por simple o complicado que
sea, se alimenta con energía eléctrica, y por tanto ya existe un proceso eléctrico.
La electrónica básica general se puede considerar por tanto una materia fundamen-
tal en todas las disciplinas de la tecnología, y obligatoria en el área de las Teleco-
municaciones; ya que todos los circuitos, aparatos, equipos están realizados con
componentes electrónicos; receptores de radio y TV, telefonía móvil o fija, routers,
amplificadores de antena, etc.
Por ello en el ciclo de grado medio Instalaciones de Telecomunicaciones se encuen-
tra un módulo de electrónica, en el cual aparecen casi todas las partes básicas de la
electrónica; desde los principios (electricidad) hasta los circuitos electrónicos digi-
tales programables. El programa de materias, como suele ser en todos los ciclos for-
mativos, es muy amplio y ambicioso; luego la realidad, por tiempo, características
del alumnado, necesidades profesionales, etc. obligan a distinguir aquellas materias
que constituyan la base fundamental necesaria.
Este libro, se ha procurado que no sea un libro más de electrónica; que, además de
cumplir con la formación del módulo de electrónica aplicada del ciclo formativo, re-
sulte ameno y didáctico. También puede ser de utilidad en la formación autodidacta,
cursos de reciclaje profesional, etc., así como para cubrir la parte de electrónica en
otros ciclos formativos (por ejemplo, el de Instalaciones Eléctricas y Automáticas).
de la electricidad
En principio, se puede decir que la electricidad es un tipo de energía, y como tal,
capaz de realizar trabajo. Ejemplo de sus aplicaciones prácticas son los motores,
calefactores, lámparas, etc. Y de la misma manera que ocurre con la fuerza magné-
tica, no nos resulta visible, pero su existencia queda claramente manifiesta por los
efectos que produce.
La fuerza de origen magnético (generada por cuerpos magnetizados) actúa sobre
ciertos tipos de materiales (los denominados ferromagnéticos, lo cuales pueden ser
influidos por dicha fuerza. Pues también existe fuerza de origen eléctrico, genera-
da por cuerpos con carga eléctrica, invisible, pero también capaz de producir una
fuerza sobre otros cuerpos. Se pueden encontrar experimentos de este tipo en, por
ejemplo, museos de la ciencia, siendo uno característico el movimiento de atracción
(o repulsión) entre dos esferas cargadas eléctricamente.
De hecho, todos nos podemos encontrar en algún momento con estas manifesta-
ciones físicas de la electricidad: al peinarnos (a veces el pelo se pone de punta,
siguiendo al peine), al salir del coche y cerrar la puerta puede darnos una especie
de calambre, al caminar sobre moqueta pueden aparecer chispas por los pies, etc.;
todo se debe a la acción de la electricidad, originada, en estos casos, por la fricción
entre dos cuerpos diferentes, los cuales pasan de ser neutros a tener una cierta
carga de electricidad.
La electricidad es
un tipo de energía; y
como tal, capaz de
realizar trabajo.
La electrónica es una
extensión de la elec-
tricidad, aparecida
como consecuencia
de los avances en la
evolución de la tec-
nología eléctrica, por
ello se basa también
en los principios de la
electricidad.
Recuerda • • •

3
1.2.1 Moléculas, átomos y electrones
Se puede decir que los principios eléctricos se encuentran en todos los tipos de ma-
teria, ya que ésta se forma por moléculas que a su vez están formadas por átomos, y
en el átomo se encuentra la partícula fundamental de la electricidad: el Electrón.
Los electrones son las partículas elementales de la electricidad, la mínima expresión
de carga eléctrica (negativa), y lo que da lugar a la corriente eléctrica y de todas sus
manifestaciones. Se puede decir que todos los sistemas eléctricos y electrónicos,
desde el más elemental, como puede ser una bombilla, hasta el microprocesador
más avanzado, se fundamentan en la circulación controlada de electrones. La mo-
lécula es la mínima parte que se puede obtener de una cierta materia sin que des-
aparezcan sus propiedades químicas, o sea, sigue conservando las mismas caracte-
rísticas del tipo de materia. Por ejemplo, si pudiéramos partir un grano de sal por
la mitad, y cada trocito lo volviéramos a partir por la mitad, y así sucesivamente, se
llegaría a obtener una minúscula parte de materia que ya no sería sal; obtendríamos
átomos de cloro y sodio, que es la composición química de la sal común (cloruro de
sodio) (Fig. 1.1).
1 átomo de cloro + 1 átomo de sodio =
Molécula
de sal
Y en el caso del agua, la mínima cantidad que aun sigue siendo agua, molécula de
agua, se compone de dos átomos de hidrogeno y uno de oxigeno; la partición de la
molécula daría lugar a átomos.
Existen materiales que se componen exclusivamente por átomos de un mismo tipo,
son los denominados cuerpos simples, y constituyen los elementos químicos: oro,
hierro, carbono, oxigeno, etc.
Los materiales cuya composición se basa en diferentes tipos de átomos, se denomi-
nan cuerpos compuestos, un ejemplo sencillo y fundamental es el agua; se compone
de dos tipos de átomos (hidrogeno y oxigeno).
Toda la materia se compone de átomos, desde un trocito de hierro hasta el cuerpo
humano, o sea, que las personas también poseemos electrones; y bajo este princi-
pio, se puede decir, que somos también susceptibles a las manifestaciones eléctri-
cas. De hecho, algunos de los aparatos médicos se basan en la detección de ciertas
manifestaciones eléctricas que se encuentran en el cuerpo. Por ejemplo, en el ce-
rebro se encuentran unas señales eléctricas características (ondas alfa, beta, etc.)
que detectadas y analizadas por medio del Electroencefalógrafo, permiten detectar
ciertas enfermedades.
Asimismo, por medio del instrumento Electrocardiograma se pueden detectar y
analizar ciertos impulsos eléctricos que se dan en el corazón, pudiéndose así detec-
tar posibles anormalidades.
Figura 1.1.
Molécula de sal (cloruro de
sodio). Se compone de un
átomo de sodio y un átomo
de cloro.
Los electrones son
partículas elemen-
tales de la electrici-
dad. El electrón es la
mínima expresión de
carga eléctrica (ne-
gativa), y es lo que
da lugar a la corriente
eléctrica. Se encuen-
tra en los átomos, y los
átomos a su vez for-
man moléculas. Toda
la materia se compo-
ne de átomos, por ello
las personas también
poseemos electrones,
y somos susceptibles
a la electricidad.
Actividades de evaluación
1. Da una breve explicación sobre lo que significa electricidad.
2. Indica componentes, aparatos, enmarcados dentro de la electrónica.
3. ¿Qué es un electrón?
4. Diferenciar entre molécula y átomo.

4
• Protón: Partícula elemental, mínima expresión de carga eléctrica
positiva (+)
• Electrón: Partícula elemental, mínima expresión de carga eléctrica
negativa (−)
La cantidad de carga eléctrica de ambas partículas es la misma, y en todos los átomos
en estado normal existe un número de protones igual al de electrones. Por ello, los
átomos en su estado normal, eléctricamente, son neutros; pues tienen la misma
cantidad de carga positiva como de negativa.
Las denominaciones de positivo (+) y negativo (−) se emplean para indicar los dos
tipos de estados eléctricos (o polaridades) diferentes que existen; son dos estados
eléctricos de signo contrario entre si, de forma semejante a como ocurre con los
polos sur y norte de los imanes. Cada uno de estos estados eléctricos posee cierta
energía, y se sabe que entre dos cuerpos con carga eléctrica pueden manifestarse
ciertas fuerzas.
En los átomos se en-
cuentra carga posi-
tiva (en el núcleo) y
carga negativa (en la
corteza).
Las denominaciones
de positivo (+) y ne-
gativo (−) se utilizan
para indicar dos es-
tados eléctricos (po-
laridades) de signo
contrario.
El protón es la partícu-
la elemental de car-
ga eléctrica positiva
(+); y el electrón, la
partícula elemental
de carga eléctrica
negativa (−).
Figura 1.2.
Estructura de un átomo
(oxígeno). Básicamente se
compone del núcleo (que es
donde se encuentra la carga
positiva) y de la corteza
(carga negativa)
1.3 Estructura del átomo
Los átomos se componen, fundamentalmente, de dos partes: núcleo y corteza. En el
núcleo se encuentra carga eléctrica denominada positiva (+), compuesta por unas
partículas llamadas protones, junto con otras partículas que se conocen por neutro-
nes. La carga positiva es debida a los protones; se puede decir que un protón es la
mínima expresión de una carga eléctrica positiva. Los neutrones son partículas, que
como su nombre indica, son neutras; no poseen carga eléctrica, pero su masa es del
mismo orden que la del protón.
La corteza se compone de cargas eléctricas denominadas negativas (−), compuesta
por las partículas llamadas electrones; son las partículas más importantes desde el
punto de vista eléctrico-electrónico.
En la figura 1.2 se muestra una representación típica de la estructura de un átomo
(el del oxigeno, a modo de ejemplo). Como se observa, los electrones giran alrede-
dor del núcleo en diferentes capas (órbitas), a semejanza del sistema planetario del
universo.
Núcleo:
carga posiva
(protones)
Corteza:
Carga negava
(electrones)
De hecho, esta estructura del átomo es a modo simplista, entre otras cosas, porque
los desarrollos científicos han llegado a detectar otras partículas (por ejemplo, los
quarks), pero esta estructura sigue siendo válida. Eléctricamente, sólo resultan inte-
resantes las partículas protón (+) y electrón (−), especialmente esta última.
Así, resumiendo:

5
• Entre cargas eléctricas del mismo signo se produce una fuerza de
repulsión.
• Entre cargas eléctricas de diferente signo se produce una fuerza de
atracción.
Esto queda ilustrado en la figura 1.3. Y bajo este simple principio se basa el funcio-
namiento de, por ejemplo, los motores eléctricos y los altavoces.
Repulsión Repulsión
Cargas iguales
Atracción
Atracción
(Átomo de hidrógeno)
Cargas diferentes
Así, puesto que los protones y los electrones son cargas eléctricas de diferente sig-
no, aunque sea en su mínima expresión, dichas fuerzas ya se ejercen entre dichas
partículas. Por ello, en los electrones se ejerce una fuerza de atracción hacia el nú-
cleo; pero no llegan a él, y siguen su trayectoria orbital, debido a otra fuerza que
origina el movimiento a gran velocidad.
Así, los átomos, y la materia en general en su estado normal, es de carácter eléc-
tricamente neutro, pues tiene tantas cargas eléctricas negativas (electrones) como
positivas (protones).
Electrón libre
Figura 1.3.
Principio fundamental
de fuerzas de atracción
y repulsión entre cargas
eléctricas. Si las cargas son
iguales, se produce una
fuerza de repulsión.
Si las cargas son diferentes,
se produce una fuerza
de atracción.
Figura 1.4.
Electrón, que por alguna
circunstancia, deja de formar
parte del átomo; aparece así
un electrón libre.
Un principio fundamental en electricidad es el siguiente:

6
Figura 1.5.
Representación de un cuerpo
neutro y otros cargados
eléctricamente.
Cuanto más separados del núcleo se encuentran los electrones, pues existen dife-
rentes órbitas, menos fuerza de atracción reciben los electrones hacia el núcleo. Son
precisamente los electrones de la última capa, los más alejados del núcleo, los cau-
santes de todos los fenómenos eléctricos; al ser los electrones con menos atracción
hacia el núcleo, son los que, por medio de algún tipo de energía externa, pueden
dejar el átomo, dando lugar al concepto de: cargas eléctricas móviles, o electrones
libres, y son los causantes de que se produzca la corriente eléctrica (Fig. 1.4).
A ciertas temperaturas, en los electrones periféricos ya puede existir un cierto movi-
miento incontrolado, errático, de átomo en átomo; son los electrones libres.
La corriente y la generación de cuerpos con carga eléctrica se debe a que, por algún
tipo fuerza externa, los átomos pierden electrones libres (de la última capa, los mas
externos); apareciendo así cuerpos con carga positiva y carga negativa (Fig. 1.5).
Cuerpo cargado positivamente: sus átomos han perdido electrones, han dejado de
ser neutros; tienen menos electrones que protones.
Cuerpo cargado negativamente: sus átomos han recibido electrones, han dejado
de ser neutros; tienen más electrones que protones.
Material neutro
El nº de cargas posivas
es igual al de negavas
.
Material cargado
negavamente
Tiene más cargas negavas que
posivas; ha ganado electrones.
Material cargado
posivamente
Tiene más cargas posivas que
negavas; ha perdido electrones
Son los electrones periféricos los que caracterizan a los materiales como buenos o
malos conductores, según la facilidad con que éstos se mueven. Y esta más o menos
facilidad de movimiento depende de las características de los átomos que forman la
sustancia en cuestión. Aparece así el concepto de materiales buenos y malos con-
ductores de la electricidad.
Adelantamos, que cuando se produce un movimiento ordenado de electrones, por
medio de aplicar una energía externa, aparece el concepto de corriente eléctrica.
1.3.1 Configuración electrónica del átomo
En principio, sabemos que en cada átomo en estado normal, existe un número de
protones (cargas positivas) igual al de electrones (cargas negativas), por lo cual su
estado eléctrico es neutro. En el núcleo se encuentra concentrada la carga positiva,
pero la carga negativa se encuentra distribuida alrededor del núcleo, en diferentes
órbitas.
El número atómico de cada átomo indica su cantidad total de electrones (y, por tan-
to, también el de protones), lo cual determina su clasificación en lo que se conoce
por tabla periódica de los elementos.
El número atómico es necesario para saber la configuración electrónica del átomo,
lo cual nos puede dar una información práctica sobre su mayor o menor facilidad
de conducción eléctrica del material. Cuanto menos electrones existen en la última
capa y más alejados se encuentran del núcleo, mejor conductor de electricidad es
el material; así, los mejores materiales conductores de electricidad son aquellos
en los cuales sus átomos tienen un solo electrón en la última capa, es el caso de la
plata y el cobre.
La cantidad de electrones que se encuentra en cada capa se puede determinar por
medio de la expresión:
E = 2 n2
E = número de electrones de la capa y n = número de la capa

7
Hay que partir de la condición de que en la última capa, como máximo, pueden
existir 8 electrones y en la penúltima 18.
Las primeras cuatro capas (órbitas) se denominan K, L, M y N, siendo K la más próxi-
ma al núcleo.
Ejemplo
Configuración electrónica del átomo de cobre. Número atómico: 29
1ª capa (K): 2 n2
= 2 x 12 = 2 x 1 = 2 electrones
2ª capa (L): 2 n2
= 2 x 22 = 2 x 4 = 8 electrones
3ª capa (M): 2 n2
= 2 x 32 = 2 x 9 = 18 electrones
Como que en estas tres capas ya suman 28 electrones, se deduce que en la 4ª capa
(N), y última, sólo habrá un electrón; pues en total deben haber 29, que es su núme-
ro atómico. En la figura 1.6 se representa dicha configuración electrónica.
Así, los átomos del cobre disponen como carga móvil, un solo electrón, y situado en
una 4ª capa; la poca fuerza de atracción ejercida por el núcleo sobre dicho electrón
periférico, hace que fácilmente éste pueda salir del átomo y en consecuencia dar
lugar a una corriente eléctrica.
El cobre es el tipo de material normalmente utilizado para fabricar los conductores
eléctricos (hilos, cables), debido a su buena conductividad eléctrica y relativo bajo
precio.
Electrón periférico
Figura 1.6.
Estructura atómica del átomo
de cobre.
1. Da una breve explicación sobre las partículas Protón y Electrón.
2. De las dos partículas anteriores, ¿cuál de las dos es la que da lugar a la corriente eléctrica?
3. ¿Porqué pueden aparecer cuerpos con carga positiva o negativa? ¿Y qué efectos pueden dar lugar entre
ellos? Piensa en alguna manifestación de esto efecto, que a veces se experimenta en la vida cotidiana.
4. ¿Qué dos átomos dan lugar a los mejores materiales (prácticos) conductores de la electricidad?
5. Calcula la estructura electrónica del átomo de aluminio (n° atómico = 13).

8
Figura 1.7.
Los átomos que han perdido
algún electrón dejan de ser
neutros y adquieren carga
eléctrica positiva,
con lo cual pueden atraer
electrones libres.
1.4 Cargas eléctricas. Ley de Coulomb
Como se sabe, la mínima expresión de carga eléctrica lo constituye el electrón y
protón. Al ser de una magnitud tan pequeña, se establece como unidad de car-
ga eléctrica el culombio (C), lo cual equivale a la carga de, aproximadamente,
6.230.000.000.000.000.000 electrones = 6,23 · 1023
Unidad de carga eléctrica: Culombio
1 Culombio ≈ 6,23 · 1018
electrones
Por tanto, la cantidad de carga eléctrica del electrón (y del protón) es:
Carga del electrón (-e) = 1,602 · 10-19
C
Carga del protón (+e) = 1,602 · 10-19
C
Aunque las cargas eléctricas del protón y electrón son las mismas, no ocurre lo mis-
mo con sus masas. La masa del protón es mucho mayor que la del electrón:
Masa del electrón: 9,11 · 10-31
Kg.
Masa del protón: 1,67 · 10-27
Kg.
Así, la masa del protón es unas 1830 veces mayor que la del electrón. Por otra parte,
como se sabe, en el núcleo también se encuentran las partículas denominadas neu-
trones, eléctricamente neutras, pero su masa es similar a la del protón.
Así pues, se deduce que en el núcleo del átomo es donde se concentra casi toda
su masa.
Aparecen cargas eléctricas, materiales cargados eléctricamente, cuando por algún
tipo de circunstancia los átomos pierden algún electrón. Cuando esto ocurre,
los electrones que dejan de formar parte de un átomo se mueven hacia otro
átomo. Se dice entonces que los átomos que pierden electrones adquieren carga
eléctrica positiva, y dejan de ser neutros, al tener más cantidad de protones que
de electrones; lo cual les da la propiedad de poder atraer otros electrones de su
entorno (Fig. 1.7).
Electrón atraído
Átomo cargado posivamente
En su estado normal, átomo neutro, los electrones libres no son atraídos porque la
fuerza de atracción del núcleo es compensada por la fuerza de repulsión por parte
de la corteza (electrones).
Si los átomos reciben electrones, también dejan de ser neutros, ya que adquieren
carga negativa, puesto que pasan a tener más electrones que protones. En general,
también se denominan iones a los átomos que dejan de ser neutros, bien porque
pierden o ganan electrones. Así, se denomina ion positivo a los átomos con carga +
(han perdido electrones), y ion negativo a los átomos con carga negativa (han gana-
do electrones).

9
Figura 1.8.
Representación
de la ley de Coulomb.
Campo eléctrico
Las cargas eléctricas dan lugar también a lo que se conoce por campo eléctrico, lo
cual se puede manifestar experimentalmente. Digamos, que es una fuerza similar
a la magnética, invisible, de acción a distancia, y que puede ser de atracción o re-
pulsión.
Se puede decir que existe una fuerza de campo eléctrico en un cierto punto del
espacio, si en dicho punto se ejerce fuerza sobre cualquier otro tipo de carga. Así,
la situación de un cuerpo cargado eléctricamente puede ejercer cierta fuerza sobre
otras cargas situadas a su alrededor, y en cierta región del espacio se dice que existe
un campo eléctrico.
1.4.2 Ley de Coulomb
La Ley de Coulomb viene a decir que la fuerza (F) ejercida entre dos cargas eléctri-
cas, q1
y q2
, es directamente proporcional a su producto e inversamente proporcio-
nal a su distancia de separación.
Matemáticamente se expresa por:
siendo:
K: constante de proporcionalidad
q1
y q2
: cargas eléctricas, culombios (C).
d: distancia de separación, metros (m).
Como se comprende, es similar a la fuerza de gravitación universal de Newton. A
mayor distancia de separación, menos influencia existe entre las cargas y menor es
la fuerza (de atracción o repulsión). Asimismo, a mayor cantidad de cargas, mayor
será la fuerza que se ejercerá (Fig. 1.8).
Distancia de separación (d)
Carga eléctrica Carga eléctrica
1
Q 2
Q
1 2
2
q q
F K
d
=
Ejemplo
Cálculo de la fuerza de atracción entre un protón y un electrón, situados a una distancia de 6 · 10 -11
metros.
Sabemos que las cargas de estas partículas elementales es: +e = -e = 1,6 · 10-19
C. Y la constante K, en el vacío, es
de 9 · 109
. Por tanto, la fuerza de atracción será:
Bajo este principio, también se puede definir la unidad de carga eléctrica, Culombio, como la carga eléctrica
que situada frente a otra igual, en el vacío y a 1 metro de distancia, da lugar a una fuerza de repulsión de
9 · 109
N.

10
1. Da una explicación sobre el concepto de campo eléctrico.
2. ¿A qué se refiere la unidad Culombio?
3. Cuál es la carga eléctrica de un electrón ¿y de un protón?
4. ¿A qué se denominan iones?
5. ¿Qué viene a decir la ley de Coulomb?
6. Ejercicio sobre la ley de Coulomb: calcular la fuerza de atracción del ejemplo 1.4.1, si la distancia es 10 veces
menor. Razonar el resultado.
Figura 1.9.
Representación del concepto
de corriente eléctrica.
1.5 La corriente eléctrica
La corriente eléctrica aparece como consecuencia del movimiento de electrones, y
se puede definir de la siguiente manera:
Corriente eléctrica, es la circulación ordenada de electrones a través de un conduc-
tor (a causa de una fuerza de atracción).
Cableconductor (cobre)
Flujode electrones circulando
ordenadamente: corriente eléctrica
Generador de fuerza
(tensión eléctrica)
− +
En base a un símil hidráulico, la corriente equivale al líquido, agua, que circula por
una tubería; y el conductor de electricidad, un cable de cobre, equivale, por tanto, a
la tubería por la cual circula el agua.
En la figura 1.9 se muestra una representación de la circulación de la corriente eléc-
trica a través de un conductor. Obviamente, para que se produzca la corriente eléc-
trica tiene que haber algo, una fuerza, que presione para que esto suceda; esta
presión eléctrica es lo que se conoce por tensión eléctrica (voltios), y es la fuerza
que hace que los electrones circulen ordenadamente recorriendo un circuito. En
la práctica, son los voltios generados por una pila (1,5 V), una batería (12 V), la red
eléctrica (230 V), etc.
1.5.1 Conductores y aislantes
Como ya debe saberse, el causante de que pueda existir una corriente eléctrica a
través de un conductor se debe a la posibilidad de que los electrones periféricos de
sus átomos puedan dejar el átomo debido a alguna influencia externa. Y la facilidad
para que esto ocurra depende de lo alejado del núcleo que estén los electrones
periféricos, ya que la fuerza de atracción que ejerce el núcleo (carga positiva) sobre
ellos es así menor.

11
Figura 1.10.
Estructuras de los átomos de
cobre y plata; los materiales
mejores conductores
de la electricidad.
1.5.1.1 Buenos conductores
Se puede resumir, que los materiales son mejores conductores de la electricidad
cuanto menos electrones periféricos tengan sus átomos y más alejados se encuen-
tren del núcleo; en general, los que tienen muchos electrones libres. La facilidad
de movimiento de dichas partículas, ya con un cierto movimiento desordenado en
estado normal, puede controlarse y lograr que adquieran una circulación ordenada,
en un determinada dirección (corriente eléctrica) aplicando una fuerza externa de
carácter eléctrico. En general, todos los metales son más o buenos conductores de
electricidad, siendo los mejores la plata seguida del cobre, cuya estructura atómica
se representa en la figura 1.10.
Átomo de cobre Átomo de plata
1.5.1.2 Aislantes
Se entiende por materiales aislantes de la electricidad, aquellos que, debido a su
estructura atómica, no dan lugar a una circulación ordenada de electrones, no permi-
ten el paso prácticamente de corriente; de ahí el término aislantes. Son aislantes, por
ejemplo, la porcelana, el aire (seco), papel, goma, etc. Los aislantes se utilizan pre-
cisamente para aislar, cortar, el paso de la corriente; por ejemplo, se utilizan como
medio de aislamiento eléctrico en cables, herramientas, cajas de equipos, etc.
También se puede decir que este tipo de materiales oponen una muy alta oposición
al paso de la corriente (adelantando así el concepto de resistividad). Es conveniente
saber, que todo aislante, en según que condiciones puede llegar ha hacerse más
o menos conductor y dejar pasar una cierta corriente. Esto ocurre, por ejemplo,
cuando el aire o la madera se humedece, o bien por una elevada fuerza de campo
eléctrico (que rompe la estructura atómica). Por eso, puede pasar que un cierto ma-
terial sea buen aislante para ciertas aplicaciones y para otras no lo sea. Precisamen-
te, cuando se da lo que se conoce por arco eléctrico (rayos, chispas desde un cable
de la bujía de un coche hacia la chapa, etc.), es porque el aire, que es un aislante, se
hace conductor debido a la fuerte fuerza eléctrica.
Hay que tener en cuenta que movimiento de electrones no siempre significa co-
rriente eléctrica, pues, a ciertas temperaturas, los átomos periféricos, pueden tener
ya un cierto movimiento entre átomos; pero esto no se considera corriente eléctrica
porque no es un movimiento ordenado, sino desordenado o errático.
1. Define el concepto de corriente eléctrica. Dibuja una representación de esto.
2. Hidráulicamente, a que compararías la corriente y la tensión eléctrica?
3. Define el concepto de buenos materiales conductores y materiales aislantes. ¿Contribuye a ello la configu-
ración electrónica de los átomos de la materia con que están formados? Razona la respuesta.
4. Indica dos materiales buenos conductores y dos materiales aislantes.

12
1.6 Fuerza electromotriz (f.e.m.)
Para que exista una corriente eléctrica se precisa de algo que fuerce a que los elec-
trones circulen ordenadamente; una fuerza de origen eléctrica, denominada fuer-
za electromotriz (f.e.m.), cuya unidad es el voltio. Aunque esto será explicado más
adelante de forma más detallada adelantamos que esta fuerza externa que da lugar
a la aparición de la corriente eléctrica, es la que proporcionan los generadores de
electricidad: Pila, batería, alternador, célula solar fotovoltaica, etc.
En los generadores de electricidad, como consecuencia de algún tipo de proceso,
se produce en su interior lo que se llama una f.e.m., lo cual se puede definir de la
siguiente manera:
Fuerza electromotriz (f.e.m.): es la fuerza que obliga a moverse a los electrones
(dentro del generador), y que tiene por efecto producir una tensión eléctrica.
Y la tensión eléctrica, que se expresa en voltios: es la fuerza que hace que los elec-
trones se muevan ordenadamente en una cierta dirección a través de las líneas de
conductoras (circuito), o sea, lo que hace que aparezca una corriente eléctrica. Este
principio se ilustra en la figura 1.11.
Aparecen así los términos tan conocidos como pila de 9 V, batería de 12 V, 220 V de
la red eléctrica, etc.
f.e.m. Tensión eléctrica (V)
Generador de
electricidad:
- Pila
- Batería
- Alternador
Línea conductora (cobre)
Corriente eléctrica
Disposivo
Receptor (carga):
- Bombilla
- Motor
- Estufa
- Etc.
Sin entrar en detalles, porque será explicado en profundidad más adelante, hay
que ir sabiendo que la corriente eléctrica puede ser de tipo continua (c.c.) o alter-
na (c.a.), según el tipo de generador de f.e.m. utilizado. Las pilas y baterías generan
tensión continua, y esto significa que la polaridad de la tensión y el sentido de la
corriente es constante, no varía. En el caso de la tensión de la red eléctrica (220 V),
la corriente es alterna (debido a que es generada en la central por maquinas de-
nominadas alternadores); en este caso, la polaridad de la tensión va cambiando
periódicamente, y lo hace 50 veces por segundo.
Figura 1.11.
Representación genérica
de un circuito eléctrico. Un
generador de electricidad
suministra una tensión
eléctrica (voltios) que hace
que circule una corriente
eléctrica a través del
receptor (carga). Las líneas
conductoras son el medio
de transporte de la energía
eléctrica, del generador
a la carga.
1. Explica el concepto de fuerza electromotriz.
2. Indica tres componentes generadores de fuerza electromotriz.
3. Explicar conceptualmente lo que es c.c. y c.a.

13
1.7 Intensidad eléctrica
La intensidad de corriente es un concepto que relaciona la cantidad de carga eléctri-
ca y el tiempo, y se puede definir de la siguiente manera:
Intensidad eléctrica
Es la cantidad de carga eléctrica que circula por un conductor en la unidad de
tiempo.
O sea, es una medida de la cantidad de corriente. Matemáticamente se expresa
por:
Unidad: Amperio (A)
Circula la intensidad de un amperio cuando pasa un culombio por segundo:
Siguiendo con el símil hidráulico, la intensidad eléctrica es similar al caudal (canti-
dad de agua que pasa por la tubería en la unidad de tiempo).
Unidades derivadas
Miliamperio: mA  1 mA = 0,001 A = 10-3
A
Microamperio: μA  1 μA = 0,000001 A = 10-6
A
Nanoamperio: nA  1 nA = 0,000000001 A = 10-9
A
Picoamperio: pA  1 pA = 0,000000000001 A = 10-12
A
Las unidades con que normalmente se trabaja en electrónica son el Amperio (A), el
mA y el μA. Con nA y pA normalmente no se trabaja, pero es necesario conocerlas
porque en la tecnología microelectrónica (circuitos integrados) se trata con magni-
tudes de corrientes muy pequeñas, hasta de pA. En cambio, en electricidad y elec-
trónica industrial, se puede trabajar hasta con miles de amperios, lo cual se expresa
por medio de la letra K, que en el mundo técnico equivale a mil:
k = 1000  1 kA = 1000 A
Actividades desarrolladas
1. La intensidad que circula por un conductor por el cual pasan 2 culombios por segundo es:
2. La intensidad que circula por un conductor por el cual pasan 4 culombios cada 0,5 segundos es:
3. Cantidad de carga, culombios, que pasan por un conductor cada segundo por el cual la intensidad que cir-
cula es de 450 mA:
Pasando la intensidad de 450 mA a Amperios, tenemos:
1 mA = 0,001 A  450 mA = 450 × 0,001 = 0,45 A.
La cantidad de carga (q) es:

14
Actividades propuestas
1. Explica qué es una intensidad eléctrica. ¿Cuál es su unidad?
2. Calcular la intensidad que circula por un conductor por el cual pasan 0,5 culombios cada 0,25 segundos.
3. Calcular la cantidad de carga que circularía en un conductor cada segundo si la intensidad medida es de
300 mA.
4. Indicar, en amperios, los valores 300 mA, 100 pA y 20 μA.
1.8 Tensión eléctrica
Desde un punto de vista práctico, se puede definir de la siguiente manera:
Tensión eléctrica: es la fuerza que da lugar a que los electrones se muevan ordena-
damente a través de un conductor, produciéndose así una corriente eléctrica.
Siguiendo con el símil hidráulico, se puede decir, que la tensión eléctrica es equiva-
lente a la fuerza de presión que genera una bomba para hacer que el agua circule
por las tuberías.
Esta fuerza eléctrica, tensión, es lo que produce todo generador de electricidad
(pila, alternador, célula solar, etc.).
En los generadores de electricidad, aparece el término fuerza electromotriz (f.e.m.);
que es el proceso energético que se da en el interior del generador, y que da lugar a
que se produzca la tensión en los terminales de salida.
Así, f.e.m. es equivalente a la energía que se da en el interior de una bomba hidráu-
lica, y que da lugar a la presión. En el caso, por ejemplo, de una pila, la f.e.m. es el
proceso químico interno que da lugar a la energía que pone en movimiento a los
electrones, y su efecto produce la tensión de salida.
La unidad de tensión eléctrica es el Voltio; por tanto, el voltaje es la medida de la
tensión eléctrica.
Así, se dice que la tensión de la batería del coche es de 12 V, la tensión de la red
eléctrica doméstica es de 220 V, una pila de 1,5 V, etc.
Visto de una forma más técnica, aparecen otros términos relacionados que se deno-
minan potencial eléctrico y diferencia de potencial.
Se define por potencial eléctrico en un punto, al trabajo necesario para trasladar la
unidad de carga eléctrica positiva desde el infinito hasta dicho punto; es un trabajo
por unidad de carga, que se mide en voltios (V). La unidad voltio resulta ser pues
el trabajo de un julio (J) sobre la carga de un culombio (C); se tiene el potencial de
un voltio si se realiza el trabajo de un julio para trasladar la carga de un culombio:
1 V = 1 J/1 C.
Se define por diferencia de potencial entre dos puntos, al trabajo necesario para
que la unidad de carga se traslade de un punto a otro, y también se mide en voltios.
Así, se tiene un voltio si se realiza el trabajo de un julio para que la carga de un cu-
lombio se mueva de un punto a otro:
El término diferencia de potencial es muy utilizado en la práctica, y bajo un principio
de comprensión sencillo, como ya se verá.
Así, en resumen, los términos tensión, potencial y diferencial de potencial, se ex-
presan mediante la unidad voltio, y a menudo simplemente como voltaje. Por ejem-
plo, respecto a una pila de 9 V se puede decir: que la pila proporciona una tensión
de 9 V, que entre sus terminales [positivo (+) y negativo (−)] aparece la diferencia de
potencial de 9 V, o simplemente, que genera un voltaje de 9 V.

15
1. Explica, a tu manera, el concepto de tensión eléctrica. ¿Cuál es su unidad?
2. Hidráulicamente, ¿a qué asimilarías la tensión eléctrica?
3. Da un ejemplo práctico de un componente que produce una diferencia de potencial.
4. Con una tensión de 2 voltios, ¿qué cantidad de carga (culombios) se podrá mover si el trabajo realizado es
de 4 julios?
1.9 El circuito eléctrico circulación
de la corriente
Todos los circuitos eléctricos disponen de una serie de componentes básicos, de
manera que se obtenga el paso de una corriente eléctrica a través del dispositivo
de salida que se necesite. En principio, para que exista una circulación de corriente
eléctrica se necesita que el circuito esté cerrado. O sea, desde un punto del genera-
dor, la corriente debe entrar por la línea de conducción, cables, salir por otro punto,
y después de pasar por el tipo de dispositivo receptor que sea (bombilla, motor,
etc.), debe retornar al otro punto del generador; cualquier tipo de interrupción, cor-
te, en cualquier punto de la línea, hace que se interrumpa la circulación de corriente
y que por tanto el dispositivo receptor deje de recibir energía eléctrica.
El circuito eléctrico más elemental es el que se muestra en la figura 1.12; se basa
en un generador, las líneas conductoras y el receptor de la energía eléctrica. Al ce-
rrarse el circuito, se unen los terminales del generador a través de algún elemento
conductor, y ello da lugar a que circule una corriente eléctrica a través de la línea
conductora.
1.9.1 Sentido electrónico real
Físicamente, se sabe que el sentido de la corriente eléctrica va de negativo (−) a
positivo (+); o sea, el flujo de electrones parte del polo negativo del generador y se
dirige, a través de las líneas de conducción, hacia el polo positivo del generador (por
dentro del generador, el flujo electrónico circula desde el polo positivo al negativo).
Este sentido, de negativo a positivo, es el sentido electrónico real (Fig. 1.12b).
1.9.2 Sentido convencional
Existe también lo que se conoce por sentido convencional de la corriente, que va al
revés del sentido real; o sea, de positivo (+) a negativo (−), según se representa en la
figura 1.12a. Esto es así porque en los principios del descubrimiento de la electrici-
dad, se creía que éste era el sentido real de la corriente, y así se consideró durante
mucho tiempo. Pero posteriores descubrimientos demostraron que realmente el
sentido era al revés; los electrones (cargas negativas) son realmente lo que se mue-
ve y su tendencia es ir hacia cargas de distinto signo (positivas).
En la práctica, por lo general, el sentido de la corriente que se considera es el con-
vencional (de + a −), por cuestiones de convención, y dado que existe una gran
diversidad de publicaciones que lo consideran así. Por otra parte, hay que tener en
cuenta de que, energéticamente, no importa el sentido de la corriente, el trabajo
realizado es el mismo.
Por ejemplo, si en una linterna ponemos la pila al revés, la bombilla se enciende
igual. En esta obra, éste será el sentido de la corriente utilizado, el convencional.

16
Figura 1.12.
Circuito elemental.
Sentido de circulación
de la corriente eléctrica:
a) sentido convencional.
b) sentido real. En la práctica,
el que normalmente se
considera es el sentido
convencional.
f.e.m.
Disposivo
receptor
b)
Intensidad
a)
f.e.m.
Disposivo
receptor
Intensidad
Sendo convencional de la corriente:
Sendo electrónico real de la corriente:
−
+
+
−
1.9.3 Corriente continua y corriente alterna
Otras cuestiones relacionadas con el sentido de circulación de la corriente, son los
conceptos de corriente continua (c.c.) y corriente alterna (c.a.).
Existe corriente continua cuando el flujo de electrones circula siempre en el mismo
sentido, y en este caso aparece el concepto de polaridad [polo positivo (+) y polo
negativo (−)]. Es el tipo de corriente que se obtiene por medio de las pilas, batería,
célula solar fotovoltaica, etc. En la figura 1.13 se representa la simbología de un ge-
nerador de c.c. en general, el de una pila y la representación gráfica de la corriente
continua.
Existe también la denominada corriente alterna, cuyo concepto adelantamos: existe
corriente alterna cuando el sentido se va invirtiendo constantemente en función del
tiempo. Es como, por ejemplo, si fuéramos invirtiendo rápidamente la polaridad de
la pila en una linterna; la bombilla recibiría corriente alterna, a veces un terminal de
la bombilla se conectaría al polo + y otras veces al polo −, y también se encendería.

17
a)
b)
G
Generador de
tensión connua
Pila
0
Tiempo (t)
Tensión connua
9V
+V
9V
Es precisamente corriente alterna la que disponemos en la red eléctrica; todos los
aparatos eléctricos y electrónicos que conectamos a la red, reciben corriente alter-
na. Esto es debido, en principio, a que los generadores eléctricos utilizados en las
centrales eléctricas para suministrar la energía eléctrica son máquinas denomina-
das alternadores. En la figura 1.14 se representa el símbolo de un generador de c.a.,
alternador, y la forma como varía la tensión que genera.
G 0
t
+V
-V
Tensión alterna
Figura 1.13.
a) Simbología de
componentes típicos
generadores de tensión
continua. b) Gráfico que
representa una tensión
continua (b).
Figura 1.14.
Símbolo de un alternador
(generador de c.a.) y la
forma de variación de la
tensión que genera
(tensión alterna).

18
1. ¿Qué significa sentido de circulación electrónico y sentido convencional de la corriente? ¿Cuál de los dos
sentidos es el normalmente considerado en la práctica?
2. ¿Afecta la cantidad de energía eléctrica recibida por un receptor (bombilla, por ejemplo) según sea el sen-
tido de circulación de la corriente?
3. Define los conceptos de c.c. y c.a.
4. Indica dos componentes generadores de c.c.
5. ¿Cómo es la energía eléctrica que recibimos de la red, c.c. o c.a?
Actividades finales
Ejercicio 1.1. Describir la estructura del átomo. ¿Cuál es la partícula elemental con carga eléctrica que da
origen a la corriente eléctrica?
Ejercicio 1.2. Definir el concepto de corriente eléctrica. ¿Cómo se llama la fuerza necesaria para que se
produzca?
Ejercicio 1.3. Cómo se denomina la unidad de carga eléctrica. ¿Cuál es su valor?
Ejercicio 1.4. Si un cuerpo, debido a frotamiento, pierde electrones, de que tipo es la carga que adquiere
¿positiva o negativa? ¿A qué se denomina iones?
Ejercicio 1.5. Calcular la fuerza que se ejerce entre dos electrones, situados en el vacío, cuya distancia de
separación es de 9,5 · 10-11 m. Cómo es la fuerza ¿de atracción o repulsión?
Ejercicio 1.6. Explicar la diferencia entre los materiales buenos conductores y los denominados aislantes.
Ejercicio 1.7. De qué material se fabrican normalmente los conductores eléctricos ¿por qué?
Ejercicio 1.8. Respecto a la intensidad eléctrica:
a) Definir el concepto.
b) ¿Cual es su analogía hidráulica?
c) ¿Cual es su unidad?
Ejercicio 1.9. Respecto a la tensión eléctrica:
a) Definir el concepto.
b) ¿Cual es su analogía hidráulica?
c) ¿Cual es su unidad?
d) ¿Cómo se obtiene?
Ejercicio 1.10. Indicar el sentido de circulación de la electricidad electrónico y el denominado convencional.
Ejercicio 1.11. ¿Cuál es la diferencia entre la corriente continua y la alterna?
Ejercicio 1.12. Calcular la cantidad de culombios que circulan por segundo en un conductor si el valor de
intensidad es de 350 mA.

Objetivos:
Explicar los conceptos relativos fundamentales sobre los circuitos eléctricos; componentes básicos
y los efectos que tiene la circulación de la corriente eléctrica. Y las medidas de corriente y tensión
eléctrica; los principios de los instrumentos básicos de medida (amperímetro, voltímetro y óhmetro)
y sobre todo el instrumento imprescindible en electricidad y electrónica: polímetro (tester).
En este capítulo:
2.1 Introducción a los circuitos eléctricos.
2.2 Elementos fundamentales de un circuito.
de la corriente eléctrica.
y tensión eléctrica.
2.5 El polímetro (tester).
Unidad 2 El Circuito eléctrico:
Efectos y medidas

Unidad 2 · El Circuito eléctrico: Efectos y medidas
20
Figura 2.2.
Para que exista una
circulación de corriente el
circuito debe estar cerrado.
Si en algún punto se corta el
circuito, se interrumpe el paso
de la corriente y el motor
(carga) se pararía.
2.1 Introducción a los circuitos eléctricos
Definimos por circuito eléctrico, al conjunto de componentes cuya conexión forma
un camino por el cual puede circular la corriente eléctrica. Para que exista una cir-
culación, se dice que el circuito tiene que estar cerrado, es decir, la corriente debe
poder entrar por un punto y salir por otro. Y como es obvio, para que exista dicha
circulación electrónica debe existir una fuerza impulsora, que es la que produce el
generador (figura 2.1).
Esto constituye un circuito cerrado, y a esta estructura de circuito también se le
denomina malla.
Genera la fuerza
impulsora de los
electrones:
Tensión eléctrica
Intensidad eléctrica
(sendo real)
Flujo electrónico
(corriente eléctrica)
Un ejemplo de circuito práctico se muestra en la figura 2.2. Se trata del acciona-
miento de un pequeño motor de c.c.
El aprovechamiento de la energía eléctrica consiste en hacer pasar la corriente por
el elemento receptor de que se trate, un motor en nuestro ejemplo (figura 2.2),
el cual transforma dicha energía eléctrica en energía mecánica (y como tal, puede
realizar un cierto trabajo mecánico).
Obsérvese el concepto de circuito cerrado; la corriente sale por un polo del genera-
dor, y después de atravesar el motor (en el cual se aprovecha la energía eléctrica),
retorna al otro polo del generador.
Intensidad
(sendo convencional)
En el motor, el paso
de la corriente
se transforma en
energía mecánica
Un circuito eléctrico
es un conjunto de
componentes por el
cual puede circular
la corriente eléctrica
(por un punto entra
y por otro sale); es un
circuito cerrado.
El circuito puede ser
muy simple, como
el de una linterna, o
complejo.
Figura 2.1.
El generador (pila)
proporciona la fuerza
impulsora (tensión
eléctrica) que hace que los
electrones del conductor
se muevan en una cierta
dirección; aparece así
una corriente eléctrica.

21
2.2 Elementos fundamentales de un circuito
Todo circuito práctico se compone, al menos, por los siguientes elementos:
• Generador de electricidad
• Líneas conductoras
• Dispositivo de control
• Receptor de la energía eléctrica
Esta estructura mínima de circuito se representa en la figura 2.3.
2.2.1 Generador de electricidad
Es el generador de la fuerza impulsora de los electrones. Es la fuente de energía
eléctrica, proporciona tensión eléctrica (voltios) que es lo que da lugar a la circula-
ción de una intensidad eléctrica (amperios) a través del circuito.
Por lo general, los generadores de electricidad están basados en el efecto de una
reacción química (pilas, acumuladores, batería) o en un efecto magnético (alterna-
dor, dinamo).
El objetivo de todos los generadores es proporcionar una tensión eléctrica, para
así obtener una intensidad eléctrica; y el efecto de estas dos magnitudes (voltios,
amperios) da lugar al concepto de potencia eléctrica.
En todo circuito eléc-
trico, básicamente
existe: Generador de
electricidad, líneas
conductoras (ca-
bles), dispositivo de
control (interruptores)
y la carga (bombi-
lla, radio, etc.). Y en
según que circuitos
deben existir también
elementos de protec-
ción; fusibles.
Generador
(pila)
Tensión
(Vg
)
Interruptor
(elemento de control)
Línea conductora (cable)
Aparato receptor
(carga):
- Bombilla
- Motor
- Radio
f.e.m
(Eg
)
Figura 2.3.
Elementos fundamentales de
todo circuito eléctrico.
El generador proporciona, pues, una tensión eléctrica como consecuencia de un
proceso que se da en su interior, que en las pilas y baterías es por medio de una re-
acción química. El efecto de dicho proceso químico interno da lugar al concepto de
fuerza electromotriz (f.e.m.), que representamos por Eg
y cuya unidad es el voltio.
Como consecuencia de ello, entre los polos del generador aparece lo que se llama
tensión eléctrica que, al igual que la f.e.m., se mide en voltios. Si el rendimiento del
generador fuera del 100%, la tensión de salida (diferencia de potencial entre sus
bornes), Vg
, sería igual a su f.e.m. (Eg
), pero debido a ciertas pérdidas la Vg
resulta
algo menor la Eg
. No obstante, sin carga (Ig
= 0), en vacío, la tensión de salida es igual
a la f.e.m. (Eg
= Vg
).
Esta “fuerza” eléctrica, voltaje, es lo que dará lugar al movimiento ordenado de
electrones a través del circuito.
El generador de electricidad es, pues, el equivalente a la bomba que proporciona la
presión que hace circular el agua a través de las tuberías, o bien el corazón en las
personas (es lo impulsa la circulación de la sangre).

22
2.2.2 Líneas conductoras
Son el medio de transporte de la corriente eléctrica, el equivalente a las tuberías en
un sistema hidráulico. Suelen ser, generalmente, de cobre, con un grosor adecuado
a la cantidad de intensidad eléctrica que deba circular. A mayor intensidad, se pre-
cisa de un mayor grosor de las líneas conductoras, con el fin de reducir pérdidas de
energía.
Solamente aparece corriente eléctrica cuando se cierra el circuito, puesto que en-
tonces se aplica la tensión eléctrica del generador. Por las líneas conductoras del
circuito y por el receptor circula un flujo electrónico (electrones) que se dirige hacia
el polo positivo del generador. Y por el interior del generador (como consecuen-
cia de la f.e.m.) el flujo electrónico circula del polo positivo hacia el polo negativo;
la cantidad de electrones libres que entran por un polo del generador es la misma
que sale por el otro polo.
Vg = 12 V
0 V
No circula corriente (I = 0)
Aparato
receptor
Interruptor
abierto
2.2.3 Dispositivo de control
El dispositivo de control de un circuito, en su mínima expresión, consiste en lo que
se denomina interruptor (figura 2.4), que permite, como su nombre indica, inte-
rrumpir el paso de la corriente y disponer así de una forma de control de la energía
eléctrica que recibe el receptor. Cuando el interruptor se encuentra abierto, el cir-
cuito está interrumpido, cortado, y no puede circular la corriente; se dice entonces
que el circuito está abierto (figura 2.4). La intensidad eléctrica es cero (I = 0), y el
receptor no recibe voltaje (V = 0).
La corriente sólo puede circular cuando se acciona el interruptor, se cierra; se dice
entonces que el circuito está cerrado, y por el circuito circula un valor de inten-
sidad que depende de las características del generador y del dispositivo receptor
(figura 2.5). Así pues, el dispositivo de control, interruptor realiza la función de una
válvula en un sistema hidráulico (deja pasar o impide el paso del líquido).
Vg = 12 V
12 V
Circula corriente (I = 0)
Aparato
receptor
Interruptor
cerrado
Figura 2.4.
El interruptor abierto impide
la circulación de corriente
(I = 0); es un circuito abierto.
El aparato receptor
no recibe corriente.
Figura 2.5.
La corriente eléctrica se
establece en el circuito al
cerrar el interruptor.
Las líneas conducto-
ras, los cables, son el
medio de transporte
de la corriente eléc-
trica. Normalmente el
material utilizado es
el cobre, que debe
ser de una sección
(grosor) adecuada a
la magnitud de co-
rriente eléctrica que
debe circular. A ma-
yor corriente, mayor
sección.

23
En la figura 2.6 (mostrada en la página siguiente) se representan los símbolos de
algunos elementos de interrupción normalmente utilizados.
Interruptor general
Conmutador
(Interruptor de dos
posiciones)
Pulsadores
(se establece contacto sólo
mientras se manene
pulsado)
2.2.4 Receptor (carga)
El receptor es el dispositivo, aparato eléctrico, que recibe la energía eléctrica para
realizar algún tipo de trabajo o función. El elemento receptor, se suele denominar
carga. Así, en un circuito la carga puede ser una bombilla, un motor, una radio,
un ordenador, etc. En la figura 2.7 se representan los símbolos de algunos ejemplos
de cargas.
Lámpara Relé Motor
Figura 2.6.
Ejemplo de formas de
representación utilizadas de
elementos interruptores.
Figura 2.7.
Representación esquemática
de algunos elementos
receptores (cargas).
1. Definir el concepto de circuito eléctrico.
2. Explicar tres elementos fundamentales en todo circuito eléctrico.
3. ¿Qué función realiza el generador de electricidad?, explicar.
4. Explicar 3 elementos receptores de electricidad.
de la corriente eléctrica
Las aplicaciones que tiene la energía eléctrica son múltiples y variadas. En cualquier
caso, todo se basa en hacer pasar un flujo electrónico ordenado (corriente eléctrica)
a través de una determinada carga (receptor).
Un aspecto muy importante, que cabe destacar, es que la energía eléctrica se puede
transportar de una forma muy rápida (300.000 km/s) y, además, de forma sencilla
(cables). Básicamente, el paso de una corriente eléctrica a través de todo conductor
produce dos efectos muy significativos, de elevado interés práctico.
2.3.1 Efecto térmico
Como consecuencia del trabajo realizado en el transporte de las cargas eléctricas,
la circulación de corriente a través de los conductores produce calor, lo cual se
representaenlafigura2.8(adelantandoasíelconceptodeleydeJoule).Estefenómeno

24
tiene sus aplicaciones y defectos. El efecto térmico de la corriente eléctrica se
aprovecha en, por ejemplo: estufas eléctricas, planchas, soldadores, etc.
Corriente eléctrica Calorías
Como defecto, tenemos el posible calentamiento de las líneas conductoras, y en,
general, el calentamiento de todos los aparatos eléctricos cuya aplicación no sea
la de producir calor (ordenadores, amplificadores, televisores, etc.). De forma ex-
trema, debido a este fenómeno, se pueden hasta producir incendios si se llegan a
quemar las instalaciones eléctricas. Como consecuencia del elevado calentamiento
de un conductor, se puede llegar a la incandescencia y así desprender luz, es el
caso de las bombillas clásicas. El paso de la corriente a través de un conductor fino,
denominado filamento, da lugar a su incandescencia y como resultado la emisión
de luz (figura 2.9).
Filamento incandescente
(por el efecto térmico de
la corriente).
Filamento
12 V
+ –
Por medio de la corriente eléctrica también se puede producir un efecto luminoso
no generado por la incandescencia de un filamento; es el caso de las lámparas de
neón, tubos fluorescentes, etc.
2.3.2 Efecto magnético
Figura 2.8.
La circulación de una
corriente eléctrica
produce un efecto térmico
(calentamiento)
en los conductores.
Figura 2.9.
El efecto de dar luz de la
bombilla se basa en el efecto
térmico de la corriente
eléctrica (el filamento se
pone incandescente).
La circulación de la corriente eléctrica a través de un conductor genera
fuerza magnética a su alrededor.
Basándonos en este efecto (fig. 2.10), aparecen los transformadores, motores eléc-
tricos, relés, altavoces, etc. Precisamente, en base a este principio, se puede de-
tectar y medir la intensidad eléctrica a través de los conductores sin necesidad de
actuar sobre ellos; es una medida a distancia, por medio de un instrumento deno-
minado pinza amperimétrica, con el cual se detecta y visualiza la magnitud de fuerza
magnética y, en consecuencia, también la magnitud de la intensidad eléctrica que
circula.

25
Imán
Corriente
Fuerza magnéca
2.3.3 Efecto químico
Se denomina electrólisis, a la descomposición química que se produce en una solu-
ción conductora, líquido, cuando se le hace pasar corriente eléctrica. Al líquido se
le denomina electrólito, y a los elementos sumergidos a los cuales se les aplica la
corriente electrodos (figura 2.11). Al electrodo conectado al polo positivo (+) se le
llama ánodo y al electrodo conectado al polo negativo (−) cátodo.
Intensidad
Electrólito
Cátodo Ánodo
La circulación de la corriente por el electrólito da lugar a una reacción que produce
la disociación de partículas, que se cargan eléctricamente (iones), y así se produce
un transporte de electricidad por el líquido. En la electrólisis, como defecto, tam-
bién se produce calor. La electrólisis tiene aplicación, por ejemplo, en la galvaniza-
ción (baños metálicos), recarga de baterías, obtención de productos químicos, etc.
Figura 2.10.
La circulación de la
corriente eléctrica produce
también un efecto
de fuerza magnética.
Figura 2.11.
La circulación de una
corriente eléctrica a través
de ciertas sustancias líquidas
produce un efecto químico
que se llama electrólisis.
1. Indicar dos aplicaciones prácticas provechosas del efecto térmico a que da lugar la circulación de la corrien-
te eléctrica.
2. Indicar algunos casos donde el efecto térmico de la corriente resulta no deseado.
3. Explicar el efecto magnético que tiene la circulación de corriente en un conductor, y algunas de sus aplica-
ciones.
4. Explicar 3 elementos receptores de electricidad.
y tensión eléctrica
La intensidad de la corriente eléctrica se mide por medio de un instrumento deno-
minado amperímetro (figura 2.12).

26
En su modelo clásico, la indicación se basa en una aguja cuyo desplazamiento de-
pende de la magnitud de corriente que se le aplique. La aguja se mueve sobre una
escala, que puede estar graduada en amperios (A), miliamperios (mA) o microam-
perios (μA) (figura 2.15b). Asimismo cabe decir que este medidor puede formar
parte de otro instrumento más complejo denominado multímetro.
Amperímetro
Intensidad (A) Intensidad (mA)
a)
b)
Dicho instrumento opera bajo el principio de un motor eléctrico (la energía eléctrica
se convierte en energía mecánica). La aguja, que es el elemento móvil indicador
de la magnitud de intensidad, se mueve como reacción entre la fuerza de campo
magnético que origina el paso de la corriente a través de una bobina y el campo
magnético fijo producido por los polos de un imán. Este mecanismo se denomina
galvanómetro de bobina móvil.
Veamos a continuación la forma de utilización del amperímetro. En principio hay
que saber algo muy importante de cara a la práctica:
Figura 2.12.
a) Símbolo general
del amperímetro.
b) En su forma clásica, es
un instrumento de aguja
(galvanómetro), que puede
estar graduado en amperios
(A) o miliamperios (mA).
Una incorrecta utilización del amperímetro puede hacer que éste se dete-
riore y además, dar lugar a otros fallos eléctricos (fundir fusibles, quema-
do de contactos, cables, etc.).
En la figura 2.13 se muestra un ejemplo de su utilización; se trata de la medición de
la intensidad que circula por una bombilla conectada a una batería de 12 V.
Obsérvese la conexión en montaje serie; es preciso interrumpir el circuito en algún
punto para conectar entre los dos puntos el amperímetro.
De esta manera, la corriente que circula a través de la bombilla, que es la misma
que saldrá por el generador, también pasará a través del amperímetro; dando lugar
a una indicación en función de la magnitud de intensidad que circule.
12 V
Amperímetro
Carga
(Bombilla)
La intensidad a medir pasa a
través del amperímetro
El amperímetro se ene que conectar en serie con la carga
Figura 2.13.
El amperímetro se tiene que
conectar siempre en serie
con el componente (carga)
del que se quiere saber
la intensidad que circula.
En este caso, se mide la
intensidad de la bombilla.

27
Otra cuestión a tener en cuenta, puesto que tratamos con corriente continua (c.c.),
es que los terminales del amperímetro tienen polaridad; el terminal positivo (+)
se debe conectar al punto positivo del circuito. Si se conecta al revés, se produce
una indicación en sentido contrario (la aguja se desviaría hacia atrás).
Al hacer la medida no interesa que se perturbe la magnitud de corriente que circula,
por lo cual el amperímetro debe ofrecer la mínima oposición al paso de la corriente
(su resistencia eléctrica interesa que sea lo más baja posible).
En general, a los instrumentos de indicación por medio de galvanómetro, también
se les denominan analógicos.
2.4.2 Medida de la tensión eléctrica
Denominamos voltímetro al instrumento por medio del cual se puede medir la mag-
nitud de la tensión eléctrica; voltaje (figura 2.14).
En su versión clásica, indicación por aguja (analógico), se trata de la misma estruc-
tura que el amperímetro; un galvanómetro.
En este caso, se trata de que, para una cierta tensión máxima, la corriente a través
de la bobina del galvanómetro dé lugar también a la indicación máxima. La tensión
aplicada al voltímetro hace que circule una cierta corriente por su bobina, que tiene
por efecto el desplazamiento de la aguja.
Un voltímetro, se basa en un amperímetro adaptado. Además de que tiene la escala
tiene otra graduación, es necesario que el voltímetro consuma el mínimo de co-
rriente; es cuestión de que con la mínima corriente posible se obtenga la indicación
deseada.
Así pues, un voltímetro debe presentar una alta oposición al paso de la corriente
(elevada resistencia eléctrica). Para lograr esto se puede actuar sobre las caracterís-
ticas de la bobina, en cuanto al número de espiras y resistencia del hilo, y también
se puede poner una resistencia en serie con la bobina.
A diferencia del amperímetro, con el voltímetro no se pueden producir deterioros
ni averías si se conecta mal; lo único que pasa es que las medidas obtenidas no son
correctas.
El voltímetro se debe conectar en paralelo, o sea, entre los terminales del elemento
del cual interese conocer su voltaje.
En la figura 2.15 se muestra su forma correcta de conexión en un circuito simple; se
mide la tensión en la carga (lámpara).
Al igual que ocurre con el amperímetro, si la polaridad de conexión no es la adecua-
da, se produce una indicación en sentido contrario. El borne positivo del voltímetro
se debe conectar al punto positivo del circuito.
Estas cuestiones sobre polaridades son necesarias porque estamos tratando con
corriente continua (c.c.), y en ésta existe polaridad. Cuando se trabaja con corrien-
te alterna ya no se tienen en cuenta las polaridades, por lo cual los instrumentos
(adaptados para c.a.) marcan siempre adecuadamente, independientemente de
cómo se conecten los terminales.
Al igual que el amperímetro, la escala del voltímetro puede estar graduada en vol-
tios (V), milivoltios (mV) o hasta microvoltios (μV). Asimismo, también se disponen
de voltímetros digitales, cuya representación es numérica, con los cuales se obtiene
una mayor resolución y precisión que con los de aguja (analógicos).
Figura 2.14.
Símbolo general
del voltímetro.

28
Figura 2.16.
Aspecto general básico de
un polímetro, en su forma
clásica (de aguja) y digital.
Los digitales, además de
tener más resolución, tienen
más funciones que los
clásicos de aguja
(por ejemplo, comprobación
de transistores).
Figura 2.15.
Ejemplo de medida
con el voltímetro.
12 V
12 V
Tensión
(V)
Carga
(Lámpara)
El volmetro se debe conectar en paralelo con el elemento
cuya tensión se quiera medir
2.5 El polímetro Tester
El instrumento fundamental para hacer medidas (y comprobaciones) en electricidad
y electrónica se denomina polímetro (y también multímetro); entre otras utilidades,
fundamentalmente, sirve para la medición de las magnitudes tensión (V),
intensidad (A) y resistencia (Ω). Este instrumento se dispone tanto en su forma
clásica (indicación por aguja), tester analógico, o de forma digital; el tester digital
es el que se utiliza habitualmente. En la figura 2.16 se representan los dos tipos de
tester. Según las aplicaciones, puede resultar más eficaz uno que otro, por lo que es
conveniente disponer de los dos tipos.
Negro Rojo (+)
Rojo (+)
Negro
Polímetro de aguja (Analógico)
Polímetro (Digital)
Aquí se ene que
conectar el cable rojo
para la medida de
intensidades.

29
2.5.1 Tester analógico
En sus modelos sencillos, de aguja (analógicos), el tester básicamente permite
la medida de amperaje, voltaje y resistencia, y resultan muy eficaces para la detec-
ción de averías tanto en elementos eléctricos como en componentes electrónicos.
En la figura 2.17 se muestra un tester de este tipo.
Puntas de prueba
Lo primero que se tiene que realizar es situar el selector de funciones (un conmu-
tador rotativo de varias posiciones) en la función que nos interese. Por ejemplo, si
se tiene que medir la tensión de una pila de 9 V, lo pondríamos en tensión continua
(VDC) y en la escala adecuada (siempre mayor que la tensión máxima que se su-
ponga vayamos a medir). Y si queremos medir el valor de una resistencia, entonces
pondríamos el selector en medida de Ω; procurando que la escala sea adecuada,
para que el valor sea legible de la forma más cómoda. Una precaución siempre a
tener muy en cuenta, en todos los tipos de tester, es en la medida de intensidades.
Lo primero será poner el selector en medida de intensidades (ADC), y en la escala
adecuada (siempre mayor a la intensidad máxima que se suponga pueda circular);
después es cuestión de poner las puntas de prueba en serie con el circuito donde
se realice la medida. Cuando el tester está en medida de intensidades, si se pone
en paralelo con alguna fuente de tensión (incluido una pila), la intensidad puede
ser muy elevada y se puede producir algún deterioro en el circuito y en el mejor de
los casos se puede fundir un fusible interno que llevan internamente los tester para
estos casos (si la intensidad está por encima de un valor máximo, antes de que se
produzca una avería, se fundiría el fusible).
2.5.2 Tester digital
En su versión más moderna, los digitales, que son los normalmente utilizados, ade-
más de una mayor resolución y precisión en las medidas, permiten otras funciones
como la medida de capacidades (condensadores), comprobación de transistores,
y en algunos la medida de frecuencia (frecuencímetro). Utilizando los cables con
punta para hacer las medidas, se pueden realizar la mayoría de medidas y compro-
baciones de componentes (voltaje, amperaje, resistencia, conductividad, compro-
bación de diodos, etc.). En la figura 2.18 se muestra un tester digital típico.
Figura 2.17.
Polímetro típico analógico
(de aguja).

30
Figura 2.18.
Polímetro digital típico
(tester). Permite realizar
diversos tipos de medidas
y comprobaciones de
componentes.
Resistencias,
condensasdores,
diodos,
transistores, etc.
Comprobaciones
de componentes
diversos con el
polímetro
(Tester)
2.5.3 Medida de intensidad de corriente
con el tester
Un ejemplo de montaje, conexionado, para hacer la medida de la intensidad que
circula por un circuito se representa en la figura 2.19. Se puede observar cómo el
selector de funciones del tester está en medida de intensidad (continua), el cable de
negativo (color negro), entrada COM, está conectado al punto negativo del circuito
y el cable de positivo (color rojo) se encuentra conectado al punto positivo del
circuito. Lo más importante es que el tester se conecte en serie, abriendo el circuito
e intercalando entre dichos puntos las puntas del tester. Si las puntas no se conectan
con la polaridad adecuada, lo único que pasa (en los tester digitales) es que en el
display aparece el signo de negativo (−); pero el valor medido es correcto.
1
B
P
V
I
R R
=
+
RP
1 kΩ
R1
100 Ω
VB
= 12 V
Intensidad
Figura 2.19.
Conexión del tester para la
medida de la corriente que
circula por el circuito.

31
Otro ejemplo más práctico, en este caso para la medida de la corriente que circularía
por una bombillita de 9 V, se representa en la figura 2.20. El tester se tiene que
poner para la medida de corriente continua (DCA), y en la escala de mA. La punta de
medida positiva (color rojo) se tiene que poner en la entrada que pone mA. La punta
común, color negro, siempre va conectada en la misma entrada, sea la medida que
sea (COM).
Se ene que poner en medida de
corriente (DCA), en la escala de mA.
Medida de la corriente en una
bombilla de 9 V
+
2.5.4 Diversas comprobaciones
y medidas con el tester
Por medio del óhmetro (Ω), además de la medida de valor de resistencia (Ω), se
pueden detectar cortocircuitos [unión entre conductores (R ≈ 0)] así como la rotura
de conductores (resistencia infinita); esto se conoce por pruebas de continuidad.
Y también, sabiéndolo utilizar, es posible la comprobación de componentes de los
más importantes en electrónica: diodos, transistores, tiristores, etc. No obstante
muchos polímetros ya suelen disponer de funciones especiales para pruebas de
continuidad y de comprobación de diodos y transistores. Pero además, suelen tener
unas entradas (conector) especiales para medidas-comprobaciones de condensado-
res y transistores. Por ejemplo, se puede saber el valor de la capacidad de condensa-
dores (aunque lo pone en el condensador, a veces cuesta de ver o interpretar); en la
figura 2.21 se muestra la medida de valor de un condensador de esta manera.
El voltímetro se debe
conectar en paralelo
con el elemento cuya
tensión se quiera me-
dir.
El amperímetro se
tiene que conectar
siempre en serie con
el componente (car-
ga) del que se quiere
saber la intensidad
que circula.
Figura 2.20.
Conexión del tester
para la medida de la
corriente que circula por una
bombilla de 9 V.

32
Figura 2.21.
Además de las entradas
para los cables con punta
para las medidas de tensión,
intensidad, resistencia,
también suelen disponer
de otras entradas para la
medida de componentes
como los condensadores.
Indicador de
pila baja
Condensador
También suelen tener otro conector especial para las comprobaciones de transisto-
res; se puede saber el valor de la ganancia de corriente (hFE) del transistor, deducir
las patillas, saber si está averiado, etc. Para ello, el mando selector de funciones se
tiene que poner en hFE. En la figura 2.22 se muestra una representación de esto.
Los transistores, con un poco de práctica y trucos, se pueden analizar y verificar
su estado también mediante las puntas de prueba y con el selector en prueba de
diodos o resistencia.
O sea, el tester es un instrumento imprescindible para todo aquel que se tenga
que relacionar con la electricidad o electrónica. Hay diversos tipos de tester digital,
desde muy sencillos y baratos hasta modelos de avanzadas características técnicas,
para laboratorios. El más normal y utilizado es de la gama que aparece en las figuras
anteriores.
Ganancia de corriente del transistor (hFE)
Selector en
hFE
De cara al trabajo, más bien de mantenimiento, y de especial interés a electricistas,
se muestra un modelo muy práctico en la figura 2.23. Permite realizar todas las me-
didas básicas, incluido el test de cortocircuitos con pitido.
Puntas de
prueba
Figura 2.22.
Comprobación-medida
de un transistor utilizando
el conector que suelen
tener para esta función;
en este caso, en el display
aparece el valor de la
ganancia de corriente
de un transistor BC 547.
Figura 2.23.
Modelo de tester muy
portable, de mucha utilidad
en mantenimiento, en
especial a electricistas.

33
Actividades finales
1. Explicar cómo se produce el efecto luminoso en las bombillas clásicas de filamento.
2. ¿En qué efecto de la corriente se basa el funcionamiento de los transformadores y motores?
3. ¿Qué es un galvanómetro? ¿Bajo qué principio funciona?
4. ¿Qué dos aplicaciones fundamentales tiene el galvanómetro?
5. ¿De qué manera se debe conectar un amperímetro en los circuitos, en serie o en paralelo? Dibujar el esque-
ma de conexión. ¿Cómo interesa que sea la resistividad de un amperímetro, alta o baja? ¿Por qué?
6. ¿De qué manera se debe conectar el voltímetro en los circuitos, en serie o en paralelo? Dibujar el esquema
de conexión ¿Cómo interesa que sea la resistividad de un voltímetro, alta o baja?
7. ¿Qué ocurre si en una medición en c.c. con un amperímetro o voltímetro (digital y analógico) se intercam-
bian las puntas de medida?
8. Dibujar el esquema para la medida de una intensidad a través de una bombilla de 12 V, mediante un tester
digital. Indicar cómo debería ponerse el selector de funciones y las entradas utilizadas.
9. Dibujar el esquema para la medida, mediante un tester digital, de la tensión de dos pilas de 1,5 V en serie.

Objetivos:
Explicar los conceptos, definiciones, relativos a la resistencia eléctrica (unidad de medida Ω), así como
el instrumento básico para su medida (óhmetro). Como componente relacionado, se explica también
el fusible, que es un elemento básico de protección en los circuitos eléctricos. Asimismo se deben
conocer con detalle los componentes imprescindibles en electricidad y electrónica denominados
resistencias, el código de colores que representa su valor óhmico, y sus montajes básicos (conexión
en serie y paralelo).
En este capítulo:
3.1 Introducción.
3.2 Resistividad de los conductores.
3.3 Fusibles.
3.4 Variación de la resistencia
con la temperatura.
3.5 Resistencias.
3.6 Medida de la resistencia (óhmetro).
3.7 Potenciómetros.
3.8 Montaje de resistencias en serie.
3.9 Montaje de resistencias en paralelo.
3.10 Circuitos serie–paralelo (mixtos).
Unidad 3 Resistencia eléctrica

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