domingo, 2 de enero de 2011

COMPONENTES ELECTRÓNICOS

COMPONENTES ELECTRÓNICOS

1. COMPONENTES PASIVOS

• No son exactamente componentes electrónicos (no son semiconductores),
pero se usan en la electrónica
• Resistencias, Condensadores, Bobinas

2. COMPONENTES ACTIVOS

• Son componentes basados en semiconductores
• Componentes activos discretos
• Integran un dispositivos
• Diodos, Transistores, Tiristores


• Componentes activos integrados
• Integran gran cantidad de transistores


Breve explicación


3. CONCEPTOS BÁSICOS

Resistencia

Dispositivos que controla el paso de la corriente eléctrica, la unidad es el Ohmio y sus características principales son:
♦ Valor ohmico
♦ Potencia

 
RESISTENCIA ELECTRICA

Resistividad Eléctrica

Es una propiedad de cada material de oponerse al movimiento de cargas eléctricas, es decir, al paso de corriente eléctrica. Cada material tiene una resistividad característica que puede variar con la temperatura y con el contenido de impurezas. Se indica con la letra r y se mide en W-m o en W-cm (W = ohmnio)
Los materiales con alta resistividad se llaman Aislantes Eléctricos (Ej: Poliestireno), los de media resistividad son los semiconductores (Ej: Silicio) y los de baja resistividad son los Conductores Eléctricos (Ej: Aluminio y cobre).


Conductividad Eléctrica

Corresponde a la capacidad de un material de conducir corriente eléctrica. Se indica por la letra s su valor es el inverso de la resistividad eléctrica.

Resistencia Eléctrica

Un trozo de cualquier material presenta una oposición neta al paso de la corriente que se llama la Resistencia Eléctrica, se indica por R y depende de las dimensiones del material.

Donde: L es la distancia que deben recorrer las cargas A es el área transversal al flujo de cargas La resistencia se mide en Ohmnios (W) y su símbolo es:


Ejemplo: La resistencia de un alambre de cobre de 100 metros y área transversal de 2 mm2 es:





4. LEY DE OHM

Esta ley nos dice: "La cantidad de corriente que pasa por una resistencia es directamente proporcional al voltaje que se aplica, la proporción entre el voltaje y la corriente es el valor de la resistencia".


En una resistencia siempre la corriente va del punto de alto voltaje (+) al punto de menor voltaje (-), esto significa que la resistencia es siempre un elemento pasivo. Si cambia la polaridad del voltaje entonces cambia el sentido de la corriente. La unidad de medida de resistencia es el ohmnio: W; de la formula de la ley de Ohm se tiene:


Ejemplo 1.-

La corriente que pasa por un resistencia de 22 KW cuando se aplican 10 voltios es: I = V / R = 10 v/ 22KW = 4.54x10-4 A = 0.454mA

Ejemplo 2.-

 Si por una resistencia de 1 MW pasan 50µA el voltaje es: V = R*I = 1 MW*50µA = 1x106W*50*10-6A = 50 v

Ejemplo 3.-

Si se desea tener una corriente de 10mA al aplicar un voltaje de 5 v, la resistencia a usar es: R = V/I = 5 v/10 mA = 0.5x103W = 500W


5. RESISTENCIAS

Las resistencias pueden ser para uso electrónico o industrial. Resistencias en Electrónica Se aplican en circuitos para obtener diferentes voltajes y corrientes, polarizar transistores y circuitos integrados, las de uso más común son de 10W hasta 1 MW aunque se consiguen de valores menores y mayores.
Se identifican las siguientes formas:



Código de colores

Su usan normalmente 4 bandas de color, las tres primeras indican el valor nominal en ohmnios y la ultima es una tolerancia indicada como porcentaje del valor nominal. Los colores usados y su equivalente son:


Se leen las dos primeras franjas como dígitos, la tercera es el número de ceros que se agregan o la potencia de 10 por la que hay que multiplicar los dígitos, el valor se lee en ohmnios. Un caso especial es cuando aparece color oro en la tercera franja el factor multiplicador es 0.01 y cuando es color plata el factor multiplicador es 0.1.


Ejemplo 1


Resistencia de 270000W ±10% = 270 KW ± 27 KW.Es una resistencia que puede estar entre 243 KW y 297 KW.

Ejemplo 2


Resistencia de 56W ±5% = 56W ± 2.8W . Es una resistencia que puede estar entre 53.2W y 58.8W.

Los fabricantes de resistencias solo producen resistencias con ciertos valores nominales, que dependen de la tolerancia usada, esos valores se les llama la serie de números preferidos, a continuación aparece una tabla que indica esos números para tolerancia de 5%


En el mercado solo se consiguen resistencias con esos valores y sus múltiplos en potencias de diez, por ejemplo en la tabla aparece el número 27 significa que en el mercado hay resistencias de 0.27W, 2.7W, 27W, 270W, 2.7 KW, 27 KW, 270 KW, 2.7 MW. Para otras tolerancias se obtienen como Standard EIA Decade Values.

Potencia en una resistencia

Si se combina la ley de Ohm con la formula de potencia para elementos eléctricos se tienen dos expresiones para calcular la potencia en una resistencia:


Estas expresiones se usan con corrientes y voltajes DC, se pueden usar también en AC si se trabajó con el valor RMS o eficaz de los voltajes y corrientes. La potencia calculada en una resistencia significa conversión de energía eléctrica en energía calorífica, el calor producido eleva la temperatura de la resistencia y su alrededor creando un flujo de calor hacia el exterior.

Ejemplo 1

La potencia que disipa una resistencia de 1 KWcuando se le aplican 20 v, es: P = V2/R = (20 v)2 / 1x103W= 0.4 w

Ejemplo 2

La potencia que disipan 25 mA de corriente al pasar por una resistencia de
82Wes. P = I2*R = (25x10-3 A)2 * 82W = 0.051 w = 51 mw.

Ejemplo 3

La resistencia de una estufa disipa 1500 w cuando se aplican 220 VRMS, el valor de la resistencia es: R = V2/P = (220 v)2 / 1500 w = 32.27W y la corriente que consume: I = P/V = 1500 w / 220 v = 6.81 ARMS

Veamos más acerca de los componentes electrónicos, su funcionamiento y caracteristicas, bobnias, resistencias industriales, condensadores, etc

  
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RESISTENCIAS INDUSTRIALES
Las resistencias industriales se usan como fuentes de calor, por ejemplo en estufas, calentadores de agua, marmitas, acondicionadores de aire, el voltaje aplicado es normalmente el de la red de distribución de energía eléctrica 120 VAC o 220 VAC y la corriente que consumen es normalmente de decenas de amperios. Se identifican por el voltaje aplicado y la potencia que disipan, ejemplo una resistencia de 220 VAC y 2 Kw. Otras características son la forma, tamaño, si tienen o no recubrimientos que permitan sumergirlas en líquidos.


POTENCIÓMETROS

Los potenciómetros son dispositivos que permiten disponer de resistencias variables, son dispositivos de 3 terminales, con una resistencia fija entre los terminales extremos y un cursor o escobilla que se desliza sobre el material de la resistencia, al cambiar la distancia cambia el valor de resistencia, creciendo entre los terminales 1 y 2 y disminuyendo entre los terminales 2 y 3, o viceversa.


Pueden ser con cursor de desplazamiento lineal o rotativo (eje), y la variación de la resistencia en función del desplazamiento puede ser logarítmica o lineal, los hay de una vuelta o de varias vueltas.
Hay dos formas de conexión:


La forma de obtener un voltaje variable en los potenciometros no cumplen con la ley de números preferidos. Para usarlo como se usa uno de los extremos y el cursor central se debe usar el terminal no usando unidas al central para evitar que el central actúe como antena y recibe ondas electromagnéticas.

6. CAPACITORES O CONDENSADORES

Los condensadores son dispositivos electrónicos que se usan para almacenar la energía en forma de campos electrostáticos.

Un condensador está formado por dos placas conductoras separadas por un material aislante o dieléctrico, unos terminales unidos a las placas permiten la conexión del condensador a otros elementos de circuito.


Clasificación por el tipo de dieléctrico

Papel: Placas metálicas, papel de aluminio (enrollados)
Poliester
Nylon
Aire
Electrolitos
Tantalio
Cerámicos


CAPACITANCIA

La capacidad de un condensador depende de su forma geométrica, del tamaño de las placas (A), de la distancia entre placas (d) y de la permitividad relativa del dieléctrico (er), por ejemplo para un condensador de placas paralelas con d muy pequeña con relación a las dimensiones de las placas:

C = e0· er· A/d

e0 = Permitividad al vacío =8,85 X 10-12 F/m

La unidad de medición de capacidad eléctrica es el Faradio, se indica por F y se deriva como:

1 F = 1Coulombio / 1 Voltio

Los condensadores usados en circuitos electrónicos van de pF a 1 F.

Ejemplo:

Encuentre la capacitancia de un condensador de placas de 2X10-4 m2 un dieléctrico de Nylon y una distancia entre placas de 50X10-6m y permitividad relativa = 5.

C= 8,85 X10-12(5)·(2X10-4 m2)/(50X10-6 m) = 177 pf

En el comercio un condensador se especifíca por su capacidad, el voltaje máximo al que se puede cargar y la clase de condensador, por ejemplo condensador electrolítico de 10 mF a 25 v. Si un condensador se carga a un voltaje mayor que el especificado puede ocurrir una de las siguientes fallas: Carbonización de dieléctrico, corto entre placas, paso de corriente entre placas por daño en las
propiedades del conductor.

7. IDENTIFICACIÓN DE CONDENSADORES

Hay varias formas de hacer la identificación de condensadores:

a) Condensadores Electrolíticos

La capacidad viene identificada en microfaradios, en algunos casos no trae la indicación de unidades, en estos condensadores es importante conectarlos con la polaridad correcta de voltaje, si se conectan al reves el condensador explota (CUIDADO!!), el condensador trae una franja que apunta a uno de los terminales indicando si es el terminal positivo o negativo.


b) Condensadores No Electrolíticos

Vienen marcados con un número entero de tres dígitos, se lee en forma similar al código de colores de resistencias, primer y segundo dígitos de la marca son primer y segundo dígitos de la capacidad y el tercer dígito de la marca es un factor multiplicador o cantidad de ceros que hay que agregar, el resultado es en pico faradios.


Se lee 4, 7 y se agregan 3 ceros: 473 Þ 47000 pf que equivale a 47 nF o 0.047 mF

Cuando aparecen letras como k, l, m, n, p no tienen significado en la capacidad del condensador, las letras significan las tolerancias, en forma similar a la cuarta franja de color de las resistencias.

c) Código de colores

Se leen igual que el código de colores de las resistencias, primera fraja es primer dígito, segunda franja es segundo dígito y la tercera franja es el factor multiplicador, el resultado se da en picofaradios. Si aparece una cuarta franja significa el voltaje máximo en centenas del voltio.


Café = 1, negro = 0, amarillo = agregar 4 ceros, rojo = 2 x 100 = 200 voltios.

10x104 pf = 0.1mf, máximo voltaje 200 v.

SÍMBOLOS

Relación de voltaje y corriente en un condensador

Otra forma de conceptuar la capacidad eléctrica es la relación entre la cantidad de carga almacenada en el condensador y el voltaje placas:

Si la información que se tiene es la corriente en el condensador iC, siendo la carga acumulada la integral de corriente en el tiempo, resultan las dos relaciones de corriente y voltaje en un condensador:


8. INDUCTANCIA

Una BOBINA es un dispositivo electrónico que se usa para almacenar la energía en forma de campo magnético.

Una bobina está formada por un arrollamineto de alambre de forma que el campo magnético generado por una espira afecte a las espiras vecinas de forma que los campos magneticos de todas las espiras se sumen o contrarresten para formar una distribución espacial de campo magnético alrededor de la bobina y que depende de su forma, número de spiras y de capas y del material en el nucleo de la bobina.
Simbolo:

L es el simbolo de inductancia que es la caracteristíca de una bobina que mide la influencia de cada diferencial de longitud del alambre de la bobina sobre el resto de la bobina, se mide en Henrios (H).

Por ejemplo una bobina de una sola capa de espiras y que el diametro sea muy  pequeño con respecto a su longitud su inductancia es:


N = Número de espiras
µ = Permeabilidad magnética del núcleo (del aire por una relativa
del material)
µ = µa·µr
µr = Permeabilidad relativa del material del nucleo con respecto al
aire, y µa es la permeabilidad magnética del aire
l = Longitud de la bobina
A = Area transversal del núcleo

Identificación de bobinas

Hay dos formas de hacer la identificación de bobinas:

a) Inductancia impresa en el cuerpo de la bobina


b) Código de colores

Los colores se leen igual que el código de colores de resistencias, la franja 1 es el primer dígito, la franja 2 es el segundo dígito y la franja 3 es el factor multiplicador, el resultado da en microhenrios.

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