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2. Electrónica.2.1. Conductores y Aislantes.Conductores.Se produce una corriente eléctrica cuando los electrones libres se mueven apartir de un átomo al siguiente. Los materiales que permiten que muchoselectrones se muevan libremente se llaman conductores. El cobre, la plata, elaluminio, el cinc, el latón, y el hierro se consideran buenos conductores. Elcobre es el material más común usado para los conductores y es relativamentebarato.Aislantes.Los materiales que permiten pocos electrones libres se llaman los aisladores.Los materiales tales como plástico, caucho, vidrio, mica, y de cerámica sonbuenos aisladores.SemiconductoresLos materiales del semiconductor, tales como silicio, se pueden utilizar parafabricar los dispositivos que tienen características de conductores y deaisladores. Muchos dispositivos de semiconductor actuarán como un conductorcuando una fuerza externa se aplica en una dirección. Cuando la fuerzaexterna se aplica en la dirección opuesta, el dispositivo de semiconductoractuará como un aislador. Este principio es la base para los transistores, losdiodos, y otros dispositivos electrónicos de estado sólido.

2.2. Corriente, Voltaje y Resistencia.Corriente.La electricidad es el flujo de electrones libres en un conductor a partir de unátomo al siguiente átomo en la misma dirección. Este flujo de electrones esreferido como corriente y es señalado por el símbolo “I”. Los electrones semueven a través de un conductor a diferentes promedios y la corriente eléctricatiene diferentes valores. La corriente es determinada por el número deelectrones que pasan en una sección representativa de un conductor en unsegundo. Debemos recordar que los átomos son muy pequeños.Se necesitan alrededor 1.000.000.000.000.000.000.000.000 ( 1x1024 )átomos para llenar a un centímetro cúbico de un conductor de cobre. El intentarmedir incluso pequeños valores de la corriente daría lugar a un númerosinimaginable grandes. Por esta razón la corriente se mide en amperios que seabrevia como “Amps”. La letra “A” es el símbolo para los amperios. Unacorriente de un amperio significa que en un segundo cerca de 6.24 x 1018electrones se mueven en una sección representativa del conductor. Esimportante, sin embargo, entender el concepto de flujo de corriente

Dirección del Flujo de Corriente.Algunas autoridades distinguen entre el flujo del electrón y el flujo de corriente.La teoría convencional del flujo de corriente ignora el flujo de electrones eindica que la corriente fluye de positivo a la negativa. Para evitar la confusión,utilizaremos el concepto de flujo del electrón que indica que los electronesfluyen de negativo al positivo.Voltaje.La electricidad se puede comparar con agua que atraviesa una tubería. Serequiere de una fuerza para conseguir que el agua pueda atravesar unatubería. Esta fuerza viene de una bomba o por gravedad. El voltaje es la fuerzaque se aplica a un conductor para causar un flujo de corriente eléctrica.Los electrones son negativos y son atraídos por las cargas positivas.

La fuerza requerida para hacer que la electricidad atraviese un conductor sellama diferencia de potencial, fuerza electromotriz (emf), o voltaje. El voltaje esseñalado por la letra “E”, o la letra “V”. La unidad de medida para el voltaje esvoltios que también es señalado por la letra “V”Símbolo de voltaje en circuitos.Los terminales de una batería o alimentación son indicados simbólicamente enun dibujo eléctrico por dos líneas. La línea más larga indica el terminal positivo.La línea más corta indica el terminal negativo.Resistencia.Un tercer factor que desempeña un papel en un circuito eléctrico es laresistencia. Todos los materiales impiden el flujo de corriente eléctrica hastaun cierto punto. La cantidad de resistencia depende de la composición, de lalongitud, de la sección representativa y de la temperatura del materialresistente. En general, la resistencia de un conductor aumenta con un aumentode la longitud o una disminución de la sección representativa del conductor. Laresistencia es señalada por el símbolo “R”. La unidad de medida para laresistencia es el ohms (Ω).Símbolo de la Resistencia en un Circuito.La resistencia es indicada simbólicamente en un dibujo eléctrico por una delas dos maneras. Un rectángulo sin llenar o una línea en zigzag.

2.3. La ley de Ohm.Un circuito eléctrico simple.Una relación fundamental existe entre la corriente, el voltaje, y la resistencia.Un circuito eléctrico simple consiste en una fuente del voltaje, un cierto tipo decarga, y un conductor para permitir que los electrones fluyan entre la fuente delvoltaje y la carga. En el circuito siguiente una batería proporciona la fuente delvoltaje, el alambre eléctrico se utiliza como conductor, y una luz proporciona laresistencia. Un componente adicional se ha agregado a este circuito, uninterruptor. Debe haber una trayectoria completa para que la corriente fluya. Siel interruptor está abierto, la trayectoria es incompleta y la luz no iluminará. Elcierre del interruptor completa la trayectoria, permitiendo que los electronessalgan del terminal negativo y que atraviesen la luz hacia el terminal positivo.El diagramasiguiente es una representación de un circuito eléctrico,consistiendo en una batería, un resistor, un voltímetro y un amperímetro. Elamperímetro, conectado en serie con el circuito, mostrará los flujos decorriente en el circuito. El voltímetro, conectado a través de la fuente delvoltaje, mostrará el valor del voltaje suministrado de la batería. Antes de que unanálisis se pueda hacer de un circuito, necesitamos entender la ley de ohmio.

Ley de Ohm.La relación entre la corriente, el voltaje y la resistencia fue estudiada en el sigloXIX por el matemático alemán, George Simon Ohm. Ohm formuló una ley queindica que la corriente varía directamente con el voltaje e inversamente con laresistencia. De esta ley se deriva la fórmula siguiente:I Evoltajeo corriente RresistenciaLa ley de Ohm es la fórmula básica usada en todos los circuitos eléctricos. Losdiseñadores eléctricos deben decidir cuánto voltaje es necesario para unacarga dada, tal como computadoras, relojes, lámparas y motores. Lasdecisiones se deben hacer considerando la relación de la corriente, del voltajey de la resistencia. Todo el diseño y análisis eléctricos comienza con la ley deohm. Hay tres maneras matemáticas de expresar la ley de ohm.I EE; E I R; R RI2.4. Circuitos en Serie y Paralelo con Corriente Directa.Circuitos en Serie ( C.C.)a) Resistencias:Un circuito en serie en formado cuando un número de resistencias sonconectadas una tras otra de modo que haya solamente una trayectoria paraque fluya la corriente. Los resistores pueden ser los resistores reales u otrosdispositivos que tienen resistencia. La ilustración siguiente muestra a cuatroresistencias conectadas en serie. La trayectoria de flujo de corriente desde elterminal negativo de la batería pasa por la R4, R3, R2, R1 y vuelve al terminalpositivo.

El ejemplo siguiente muestra el cálculo de la resistencia total en un circuitoen serie.b) Corriente.La ecuación para la resistencia total en un circuito de serie permite quesimplifiquemos un circuito. Usando la ley de ohmio, el valor de la corrientepuede ser calculado. La corriente es igual dondequiera que se mide en uncircuito de serie.

c) Voltaje.El voltaje se puede medir a través de cada uno de los resistores en un circuito.El voltaje a través de un resistor es referido como caída de voltaje. Un físicoalemán, Gustavo Kirchhoff, formuló una ley que indica la suma de las caídas devoltaje a través de las resistencias de un circuito cerrado es igual al voltajetotal aplicado al circuito. En la ilustración siguiente, cuatro resistores iguales delvalor de 1.5 Ω, cada uno se han colocado en serie con una batería de 12voltios. La ley de ohmio se puede aplicar para demostrar que cada resistor“caerá” una cantidad igual de voltaje.Primero, resolviendo para determinar la resistencia total:

Segundo, resolviendo para la corriente,Tercero, el voltaje en cada resistencia es:Si el voltaje fuese medido a través de cualquier resistencia sola, el voltímetroindicaría 3 (tres) voltios. Si el voltaje fuera leído a través de una combinaciónde R3 y de R4 el voltímetro leería seis voltios. Si el voltaje fuera leído a travésde una combinación de R2, R3, y R4 el voltímetro leerían nueve voltios. Si lascaídas de voltaje de los cuatro resistores fueran agregadas juntas la sumasería 12 voltios, igual al voltaje original de la batería.

Circuitos en Paralelo ( C.C.)a) Resistencia.Se forma un circuito paralelo cuando dos o más resistencias se ponen en uncircuito una al lado de otra, de modo que la corriente pueda atravesar más deuna trayectoria. La ilustración demuestra dos resistores colocados lado a lado.Hay dos trayectorias de flujo actual. Una trayectoria es del terminal negativo dela batería con R1 que vuelve al terminal positivo. La segunda trayectoria es delterminal negativo de la batería con R2 que vuelve al terminal positivo de labatería.Formula para Resistencia Iguales.Para determinar la resistencia total cuando los resistores tiene igual valor enun circuito paralelo, utilice la fórmula siguiente:RT Valor de una ResistenciaNúmero de ResistenciasEn la siguiente figura se tienen tres resistencias de 15 Ω cada una. Laresistencia total es:

Formula para Resistencia de Distintos Valores.Hay dos fórmulas para determinar la resistencia total en un circuito paralelo,para los resistores de distinto valor. Se utiliza la primera fórmula cuando haymás de dos resistores.1111 . RTR1R2RnLa siguiente figura, muestra un circuito con resistencia en paralelo, dedistintos valores, la resistencia total es:La segunda formula es usada cuando solo se tiene dos resistencia.RT R1 * R2R1 R2

En la figura sedistintos valores:muestraun circuito paralelocon dosresistencias deb) Voltaje.Cuando las resistencias se colocan paralelamente a través de una fuentedel voltaje, el voltaje es igual a través de cada resistencia. En lailustración siguiente tres resistencias se colocan paralelamente a travésde una batería de 12 voltios. Cada resistor tiene 12 voltios de disponiblea él.c) Corriente.La corriente que atraviesa un circuito paralelo divide y atraviesa cadarama del circuito.

La corriente del total en un circuito paralelo es igual a la suma de lacorriente en cada rama. La fórmula siguiente se aplica a la corriente enun circuito paralelo.Flujo de Corriente en Circuito Paralelo con Resistencias de Igual valor.Cuando resistencias iguales se ponen en un circuito paralelo, el flujo decorriente es opuesto e igual en cada rama. En el circuito siguiente R1 yR2 tienen igual valor. Si la corriente total ( It) es 10 amps, 5 ampsatravesarían R1 y 5 amps atravesarían R2

Flujo de Corriente en un Circuito Paralelo con Resistencias de DistintoValor.Cuando se colocan resistencias de distintos valores en un circuitoparalelo, el flujo de corriente es opuesta, pero no es igual en cada rama.La corriente es mayor a través de la trayectoria de menos resistencia. Enel circuito siguiente R1 es 40 Ω y R2 es de 20 Ω . La resistencia demenor valor, genera una menor resistencia al flujo de corriente.Usando la ley de Ohm, la corriente total en cada circuito se puede calcularcomo:También se puede calcular, calculando la resistencia total y luego aplicarla ley de Ohm, para determinar la corriente

2.5. Potencia.a) Trabajo.Siempre que una fuerza de cualquier clase cause un movimiento, seesta realizando trabajo. En la ilustración debajo el trabajo se hacecuando una fuerza mecánica se utiliza para levantar un peso. Si unafuerza fue ejercida sin causar el movimiento, entonces no se ha realizadoningún trabajo.