Electrónica Básica

La electricidad es la fuente de energía más grande del universo ya que los seres que habitamos el planeta hacemos uso de ella de forma inherente a nuestro sistema. Es por eso que es sumamente importante conocer sus propiedades, características, y los diferentes tipos de seguridad que debemos tener al hacer uso de ella.

1.1. Conceptos de voltaje, corriente, capacitancia, resistencia, inductancia 

Definición de electricidad
Una de las fuentes de energía más importantes que existen en el Universo es la electricidad. Tales de Mileto (640-546 a.C.) descubrió la energía eléctrica al frotar una pieza de ámbar con un paño de lana, observando que después de frotarlo, era capaz de atraer pequeñas partículas de otros cuerpos. Por lo tanto la electricidad es un fenómeno: físico-químico, que integra la estructura molecular de un cuerpo y generalmente se manifiesta a través de un flujo de electrones. Cuando una carga se encuentra en reposo produce fuerzas sobre otras situadas en su entorno. Si la carga se desplaza produce también fuerzas magnéticas.
Un átomo normal tiene las mismas cantidades de carga eléctrica positiva y negativa; y se dice que es eléctricamente neutro. La carga positiva se encuentra localizada en el núcleo y la carga negativa es transportada por los electrones del átomo y por ende se encuentra totalmente equilibrada. La corriente eléctrica tiene dos características: la primera es que produce calor y la segunda magnetismo. Cuando el flujo de corriente pasa a través de cables angostos, el excedente de corriente eléctrica que no pudo ser conducida se disipa en calor.
Corriente directa y corriente alterna 

Existen dos tipos de electricidad conocida hasta ahora: La corriente directa (DC) también conocida como corriente continúa (CC) y la corriente alterna (AC), conocida por sus siglas en español como CA.

Tipos de electricidad 

En la corriente directa, el flujo de electrones no cambia de sentido de negativo a positivo y su intensidad es sensiblemente constante.
El ejemplo más común que tenemos son las baterías, ya que deben guardar un orden al colocarse, pues en caso de no ser así, el dispositivo no funcionará.
En la corriente alterna (AC) se tienen cambios o alteraciones del sentido del flujo de electrones cada periodo determinado de tiempo, dichos cambios son medidos en ciclos por segundo o Hertz. En el caso de México, este cambio de periodo o ciclo se lleva a cabo cada 60 veces por segundo, es decir, cada 60 Hertz.
La corriente alterna es muy útil ya que puede ser enviada a distancias muy grandes sin perder sus cualidades: Voltaje, Corriente, Resistencia y Potencia.

El flujo de corriente eléctrica requiere de una presión para producir una fuerza que mueva los electrones, en la electricidad puede ser una pila o un generador. El movimiento de los electrones en el alambre constituye la Corriente Eléctrica (I) o intensidad y su unidad de medida es el Amperio o el Amper. Se denomina resistencia eléctrica a la oposición que encuentra la corriente eléctrica durante su recorrido, y su unidad de medida es el Ohm (Ω). Se le denomina Voltaje a la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, con el fin de que se establezca el flujo de una corriente eléctrica, su unidad de medida es el Volt o voltio (V).

Para tener una mejor comprensión de la Potencia, explicaremos primero el concepto de Energía: que es la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo eléctrico para realizar o desarrollar cualquier trabajo, su unidad de medida es el Jule. La potencia se puede calcular como: P=V*I

Donde: I es el valor instantáneo de la corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. I se expresa en amperios, V en voltios, y P en watts.

La capacitancia (o capacidad) de un elemento o dispositivo es su posibilidad para almacenar carga eléctrica en sus placas. A mayor capacitancia es mayor la carga que puede almacenar en sus placas.

Tierra
La tierra es un sistema de seguridad en el manejo de la electricidad, ya que absorbe y disipa las descargas eléctricas de tipo atmosférico y las fugas eléctricas en la vivienda, también ayuda a disminuir o cancelar ruidos.

1.2. Instrumentos de medición
Instrumentos de medición eléctrica
Los principales instrumentos de medición eléctrica utilizados para revisar variaciones del flujo de electrones, que se puedan presentar en los diferentes dispositivos de uso diario, se clasifican con base en el tipo de corriente de la cual hacen uso, es decir, si es alterna, continua o pulsante, así como los parámetros de intensidad, tensión y resistencia. Los instrumentos se clasifican por los parámetros: voltaje, tensión e intensidad.

Instrumentos de medición métrica 

Amperímetros. Miden la intensidad de la corriente.
Voltímetros. Miden la tensión de la corriente.
Ohmetro, cuya función es la medición de la resistencia.
Multímetro como su nombre lo indica es aquel dispositivo que realiza diferentes o múltiples tipos de mediciones.

Amperímetro Instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. La unidad de medida es el Amperio y los submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio.
Los usos dependen del tipo de corriente del que se trate, si se está midiendo corriente continua, se utilizará el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos corriente alterna, se deberá usar el electromagnético. Es importante señalar que el Amperímetro de corriente continua puede medir corriente alterna rectificando previamente la corriente, esta función se puede destacar en un Multímetro. Nunca se debe conectar un amperímetro con un circuito que esté energizado. 

 

Voltímetro
Instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) y sus múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos: milivoltio (mV) y el micro voltio (μV). Existen voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, denominados electromagnéticos.
La utilidad que se le da al voltímetro es poder conocer en todo momento la tensión de una fuente o de una parte de un circuito.

ÓhmetroEl ohmímetro está compuesto por una batería y una resistencia. La resistencia a medir no debe estar conectada a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento del circuito, pues causan mediciones inexactas. Es importante ajustar a cero para evitar mediciones erróneas debido a la falta de carga de la batería, en caso de que suceda, se deberá cambiar la misma. Es importante señalar que existe una gran cantidad de dispositivos de medición de corriente eléctrica tales como: galvanómetros, electrodinamómetros, medidores de aleta de hierro, de termopar, etc.

1.3. Conceptos de circuitos integrados, analógicos y digitales
Jack Kilby desarrolló el primer circuito integrado en 1958 para Texas Instrument obteniendo el Premio Nobel de Física en el año 2000 por dicha contribución. Un circuito integrado o chip es una pastilla muy delgada en la que se encuentran miles o millones de dispositivos micro electrónicos interconectados, principalmente diodos (dispositivo que permiten el paso de la corriente eléctrica en una única dirección) y transistores (dispositivos electrónicos semiconductores que cumplen funciones de: amplificador, oscilador, conmutador, o rectificador), además de componentes pasivos como resistencias y condensadores. Existen circuitos integrados menores de un cm2. Algunos de los circuitos integrados más avanzados son los microprocesadores, los cuales procesan toda la información de un sistema computacional. Estos pueden ser encontrados en los aparatos electrónicos modernos como lo son los dispositivos móviles de comunicación, televisores, reproductores de CD, reproductores de MP3, iPod, memorias digitales, etc.
Dos de las ventajas principales que presentan los circuitos integrados son: su bajo costo y alto rendimiento; esto debido a que los chips y sus componentes se imprimen en una sola pieza a través de fotolitografía y no transistor por transistor. En cuanto a las funciones integradas, los circuitos se clasifican en dos grandes grupos:

1.4 Clasificación de circuitos:

Circuito Integrado analógico
Suelen ser desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos
o hasta dispositivos completos tales como amplificadores, osciladores o receptores de radio completos

Circuitos integrados digitales
Pueden ser desde puertas lógicas básicas (Y, O, NO) hasta los más complicados microprocesadores. Estos son diseñados y fabricados para cumplir una función específica dentro de un sistema. En general, la fabricación de los circuitos integrados es compleja ya que tienen una alta integración de componentes en un espacio muy reducido de forma que llegan a ser microscópicos. Sin embargo, permiten grandes simplificaciones con respecto los antiguos circuitos, además de un montaje más rápido.