DIAGRAMAS Y ESQUEMAS

DIAGRAMAS Y ESQUEMAS

Todo circuito eléctrico puede representarse en un esquema o diagrama con el fin de que se pueda describir su funcionamiento mas fácilmente y que se pueda compartir esta información entre colegas. 

Los diagramas son útiles también en la etapa de diseño, de manera que estos representen la manera en que se conectaran todos y cada uno de los componentes. 

Una practica que simplifica los diagramas consiste en no dibujar una linea completa entre los componentes conectados al polo negativo de la fuente de voltaje. De esta manera dicha conexión se representa solo con un pequeño símbolo en la conexión que va a "tierra" o "masa" que es el polo negativo en la mayoría de los casos.

Tambien pueden suprimirse otros elementos, si la complejidad del circuito lo requiere; tal es el caso de la fuente de voltaje, como se representa mas abajo.

Así pues se entiende que existe una fuente de voltaje conectada y que también existe una o varias conexiones a "chasis" o "tierra"

CIRCUITO PARALELO

LA CONEXIÓN EN PARALELO

Cuando dos o mas componentes se conectan de tal manera que sus terminales comparten la misma conexión a su fuente de voltaje como se muestra en el diagrama de abajo se dice que están conectados en PARALELO.

Cuando se conectan de esta manera, cada uno de los componentes (resistores en este caso) reciben el voltaje de la fuente "E" completo ya que estan conectados a los mismos polos de ella. Pero la corriente que fluye por cada uno de los resistores es diferente y su valor depende del voltaje aplicado dividido por la resistencia, de acuerdo con la ley de ohm. La corriente total que fluye por el circuito en paralelo es la suma de las corrientes individuales de sus componentes.

I total = I1+I2

De acuerdo con lo anterior la corriente (en Amperes) que fluye por  R1 es: 

I1 = E/R1

Y la corriente que fluye por R2 es:

I2 = E/R2

donde la letra "I" significa corriente, "R" resistencia y "E" voltaje

CIRCUITO SERIE

Existen dos tipos básicos de circuitos en electrónica: EL CIRCUITO EN SERIE Y EL CIRCUITO EN PARALELO.

El primero que veremos es el circuito en serie. La manera de conectar las partes o componentes (en este caso resistores) determina el tipo de circuito (serie en este caso). Abajo vemos que se conectan dos resistores en serie y ademas podemos apreciar el símbolo que se usa en los diagramas electrónicos. En un circuito de este tipo la corriente que pasa por uno de ellos es la misma que pasa por el segundo. Es decir que entra por uno, y al salir de este entra en el otro para finalmente salir de regreso a la fuente de voltaje "E".

En un circuito en serie la resistencia total aplicada entre los polos (+) y (-) de la batería es la suma de los valores de todos los componentes (resistores). Es decir R1 + R2. Y de acuerdo con la lay de ohm la corriente eléctrica en amperes sera el voltaje V dividido por el total de la resistencia: I=V/(R1 +R2), en donde "I" es la corriente.

Esta otra imagen muestra como se distribuye el voltaje total de la fuente "E", entre los componentes (resistores en este caso) de tal manera que la suma de esas "caídas de tensión" es igual al voltaje aplicado al circuito E =  V1 + V2

LEY DE OHM

LA LEY DE OHM

La ley de Ohm establece que la corriente que pasa por un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del circuito. Esto significa que si aumentamos el voltaje, la corriente que fluye por el circuito se incrementara y que si aumentamos la resistencia, la corriente disminuirá. Esto se expresa por medio de una formula que de hecho nos sirve para calcular la cantidad de corriente "I" en amperes que pasara por un circuito, si conocemos el voltaje aplicado "V" en volts, y la resistencia "R". Esta es la formula:

Por ejemplo en el circuito simple, que aparece abajo tenemos un foco que tiene una resistencia de 18 Ohms, conectado a una pila de 1.5 voltios; entonces podemos calcular la cantidad de corriente que pasara por el foco aplicando la formula anterior.

Entonces de acuerdo con la formula de esta ley de Ohm, aplicamos los valores de cada componente a la formula y obtenemos 0.0833 Amperes, u 83.33 milesimas de Amper.

En donde "I" es la corriente que pasara por el foco.

COMPONENTES ACTIVOS

Los componentes activos son aquellos que son capaces de controlar los circuitos o de realizar ganancias.
Fundamentalmente son los generadores eléctricos y ciertos componentes semiconductores. Estos últimos, en general, tienen un comportamiento no lineal, esto es, la relación entre la tensión aplicada y la corriente demandada no es lineal.

Los componentes activos semiconductores derivan del diodo de Fleming y del triodo de Lee de Forest. En una primera generación aparecieron las válvulas que permitieron el desarrollo de aparatos electrónicos como la radio o la televisión. Posteriormente, en una segunda generación, aparecerían los semiconductores que más tarde darían paso a los circuitos integrados (tercera generación) cuya máxima expresión se encuentra en los circuitos programables (microprocesador y microcontrolador) que pueden ser considerados como componentes, aunque en realidad sean circuitos que llevan integrados millones de componentes.

En la actualidad existe un número elevado de componentes activos, siendo usual, que un sistema electrónico se diseñe a partir de uno o varios componentes activos cuyas características lo condicionará. Esto no sucede con los componentes pasivos. En la siguiente tabla se muestran los principales componentes activos junto a su función más común dentro de un circuito.

INDUCTOR

Un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la auto inducción, almacena energía en forma de campo magnético.

Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un núcleo de material ferromagnético o al aire. 

Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los submúltiplos mH y mH.

TIPOS DE BOBINAS

FIJAS

Con núcleo de aire

El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle. Se utiliza en frecuencias elevadas. 

Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser cilíndrico. Se utiliza cuando se precisan muchas espiras. Estas bobinas pueden tener tomas intermedias, en este caso se pueden considerar como 2 o más bobinas arrolladas sobre un mismo soporte y conectadas en serie. Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas.

Con núcleo sólido
Poseen valores de inductancia más altos que los anteriores debido a su nivel elevado de permeabilidad magnética. El núcleo suele ser de un material ferromagnético. Los más usados son la ferrita y el ferroxcube. Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan núcleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentación sobre todo). Así nos encontraremos con las configuraciones propias de estos últimos. Las secciones de los núcleos pueden tener forma de EI, M, UI y L.

Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga. Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen mínimo.

Las bobinas de núcleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magnético cerrado, dotándolas de un gran rendimiento y precisión. 

La bobinas de ferrita arrolladas sobre núcleo de ferrita, normalmente cilíndricos, con aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que, permite emplear el conjunto como antena colocándola directamente en el receptor.

Las bobinas grabadas sobre el cobre , en un circuito impreso tienen la ventaja de su mínimo coste pero son difícilmente ajustables mediante núcleo.

VARIABLES

También se fabrican bobinas ajustables. Normalmente la variación de inductancia se produce por desplazamiento del núcleo.

Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas, consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metálica cilíndrica o cuadrada, cuya misión es limitar el flujo electromagnético creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma.

DIODO

Un diodo es un dispositivo semiconductor de dos terminales llamadas Ánodo y Cátodo, a través de este conduce corriente eléctrica cuando está en polarización directa y no conduce corriente eléctrica cuando está en polarización inversa.

De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. 

CONDENSADOR

Los condensadores son componentes diseñados con el fin de almacenar energía electrostática. Otra forma de definirlo sería la siguiente: componentes pasivos de dos terminales en los que la intensidad que los atraviesa es proporcional a la variación de tensión existente entre sus terminales respecto al tiempo. Su unidad de medida en el S.I. es el Faradio aunque por las limitaciones características de los mismos se usan distintos submúltiplos (micro, μ / nano, n / pico, p ).

La capacidad de un condensador depende del tamaño de sus placas, de la distancia que las separa y del material del que está formado el dieléctrico. Igual que en las resistencias se encuentran diferentes tipos

de condensadores: 

-Condensadores fijos: su valor capacitivo no se puede alterar.

-Condensadores variables: se puede modificar su capacidad dentro de unos márgenes determinados.

Dentro de los condensadores fijos, existe una subclasificación de acuerdo al tipo de dieléctrico utilizado, de esta forma se pueden distinguir los siguientes tipos: Cerámicos, plásticos, de mica y electrolíticos.

Condensadores cerámicos. El dieléctrico utilizado por estos condensadores es el dióxido de titanio. Las altas constantes dieléctricas características de las cerámicas permiten amplias posibilidades de diseño mecánico y eléctrico.

Condensadores de plástico. Estos condensadores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas temperaturas de funcionamiento.

Condensadores de mica. El dieléctrico utilizado en este tipo de condensadores es el de aluminio y potasio y se caracterizan por bajas pérdidas, ancho rango de frecuencias y alta estabilidad con la temperatura y el tiempo.

Condensadores electrolíticos. En estos condensadores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está constituida por un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos valores capacitivos en relación con el tamaño y en la mayoría de los casos aparecen polarizados.

RESISTENCIA

Las resistencias son componentes eléctricos en los que la tensión instantánea aplicada es proporcional a la intensidad de corriente que circula por ellos. Su unidad de medida es el ohmio(Ω). Se pueden dividir en tres grupos:

Resistencias lineales fijas: su valor de resistencia es constante y está predeterminado por el fabricante. Dentro de sus características técnicas se destacan:

a) Resistencia nominal (Rn): es el valor óhmico que se espera que tenga el componente.

b) Tolerancia: es el margen de valores que rodean a la resistencia ominal y en el que se encuentra el valor real de la resistencia. Se expresa en tanto por ciento sobre el valor nominal.

c) Potencia nominal (Pn): es la potencia (en vatios) que la resistencia puede disipar sin deteriorarse a la temperatura nominal de funcionamiento.

d) Coeficiente de temperatura (Ct): es la variación del valor de la resistencia con la temperatura.

dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contacto móvil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante). Según su función en el circuito estas resistencias se denominan:

Potenciómetros. Los cuales se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectúa el usuario desde el exterior (controles de audio, video, etc.).

Trimmers, o resistencias ajustables: se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.).

Reóstatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos está eléctricamente anulado. Tanto en un potenciómetro como un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento será el de un reóstato, aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes.

CÓDIGO DE COLORES

Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de éste; para el tipo de encapsulado axial, el que se observa en las fotografías, dichos valores van rotulados con un código de franjas de colores.

COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Se denomina componente electrónico a aquel dispositivo que forma parte de un circuito electrónico. Se suele encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico, y terminar en dos o más terminales o patillas metálicas. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito. 

Hay que diferenciar entre componentes y elementos. Los componentes son dispositivos físicos, mientras que los elementos son modelos o abstracciones idealizadas que constituyen la base para el estudio teórico de los mencionados componentes. Así, los componentes aparecen en un listado de dispositivos que forman un circuito, mientras que los elementos aparecen en los desarrollos matemáticos de la teoría de circuitos

Clasificación de los componentes electrónicos

VOLTAJE

3,000 volts ! .. ¿Que es el Voltaje?

La fuerza Que Impulsa La Corriente Eléctrica

El voltaje es el resultado de la diferencia en el numero de cargas eléctricas entre dos puntos. Esto se conoce como "diferencia de potencial" o "voltaje". Cuando dicha diferencia de cargas eléctricas es mayor, mas grande sera la diferencia de potencial, por lo que el voltaje que estará presente entre aquellos puntos también será mayor.

Esto se conoce como "diferencia de potencial" o "voltaje". Cuando dicha diferencia de cargas eléctricas es mayor, mas grande sera la diferencia de potencial, por lo que el voltaje que estará presente entre aquellos puntos también será mayor. 

Por ejemplo en el caso de una batería: la diferencia de cargas eléctricas entre el polo negativo y el positivo, se mantiene gracias a una reacción química dentro de ella. Por eso se tiene un voltaje entre sus polos.

Podemos crear un voltaje de muchas maneras o podemos encontrar en la naturaleza varias fuentes de voltaje o diferencia de potencial. 

Por ejemplo cuando hay una tormenta, las nubes llegan a acumular una gran carga eléctrica, que cuando alcanza cierta magnitud, es descargada con violencia a través del aire (este se ioniza y permite el flujo de una alta corriente ); así es como se forman los rayos cuando hay tormentas.

Los aparatos en los que se debe ser más cuidadoso son: fuentes de alimentación de computadoras y pantallas planas, televisores de tubo de rayos catódicos (televisores antiguos), fuentes conmutadas, sistema de encendido de automóviles, sistema eléctrico de casa y balastros para luces de descarga eléctrica o HID, entre otros.

CORRIENTE ELECTRICA

Todo aparato eléctrico o electrónico funciona por medio de la corriente eléctrica, que consiste en el flujo de cargas negativas o positivas a través de un medio conductor. Se mide en Amperes. Y generalmente se representa en los manuales y diagramas con la letra "I".

La corriente eléctrica, es el paso de cargas eléctricas moviéndose de átomo en átomo, en una dirección a través de un circuito. La cantidad de electrones o cargas negativas moviéndose cada segundo por un punto determinado en un circuito se mide en Amperes. Abajo vemos una animación, en la que fluye una corriente impulsada por la batería de la izquierda, cuando se acciona el interruptor (switch) hasta la posición "ON" (ENCENDIDO).

 circuito electrico basico y la corriente electrica  

Ademas del efecto termico del paso de corriente por un conductor existe el efecto magnetico: cuando fluye una corriente en un medio condictor se genera un campo magnetico al rededor de dicho flujo.

La corriente electrica es impulsada por una diferencia de potencial o Voltaje. Esta solo puede fluir cuando un circuito esta completo como se muestra en la animacion de abajo.

El circuito se compone de una fuente de voltaje, cables, un "interruptor" o "switch" (entre los puntos A y B) y un dispositivo que realizara algun trabajo con esa corriente (foco o lampara en este caso).

Cuando accionamos el interruptor, el circuito se completa, permitiendo que la corriente fluya desde la bateria , a travez de los cables, por el interruptor (entre A y B), por el foco y de regreso a la bateria. La cantidad de corriente aumenta si aumentamos el voltaje de la bateria.

Es la capacidad de la corriente eléctrica de producir todos estos efectos la responsable de poder darnos todas las comodidades como las pantallas de plasma, las pantallas de led las cámaras digitales, los radios, celulares, etc. efectos como el magnético, el térmico o el piezoelectrico.

Así que ya lo sabes ahora cuando escuches la palabra Amperes, Amperaje o corriente, sabrás que se trata de la cantidad de electrones que pasan por un punto determinado cada segundo. Ademas hay una relación con el voltaje y la resistencia presentes en el circuito. Si el voltaje aumenta la corriente también y si la resistencia disminuye la corriente aumenta.

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