Cuestionario Tema 1.- Electrónica analógica - 4º ESO

 CUESTIONARIO SOBRE ELECTRÓNICA ANALÓGICA

1. ¿Qué es la electrónica analógica?
2. ¿Cuál es la principal diferencia entre la electrónica analógica y la electrónica digital?
3. ¿Qué es un circuito eléctrico?
4. ¿Qué es un circuito analógico?
5. ¿Qué es la señal analógica?
6. ¿Qué es la señal digital?
7. ¿Qué es un amplificador?
8. ¿Cuál es la función de un amplificador operacional?
9. ¿Qué es un filtro analógico?
10. ¿Qué es el ancho de banda de un filtro?
11. ¿Qué es la ganancia de un circuito?
12. ¿Qué es la respuesta en frecuencia de un circuito?
13. ¿Qué es la distorsión armónica?
14. ¿Qué es la distorsión por intermodulación?
15. ¿Qué es un oscilador?
16. ¿Qué es el factor de calidad de un circuito resonante?
17. ¿Qué es la frecuencia de resonancia de un circuito resonante?
18. ¿Qué es el diodo?
19. ¿Qué es el transistor?
20. ¿Qué es el amplificador clase A?

Aquí tienes las respuestas a las preguntas anteriores:

1. ¿Qué es la electrónica analógica? La electrónica analógica es la rama de la electrónica que se ocupa del estudio y diseño de circuitos que procesan señales analógicas.
   

2. ¿Cuál es la principal diferencia entre la electrónica analógica y la electrónica digital? La principal diferencia entre la electrónica analógica y la electrónica digital es que la primera trabaja con señales continuas y la segunda con señales discretas.

3. 
   ¿Qué es un circuito eléctrico? Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos eléctricos interconectados que permiten el flujo de corriente eléctrica.
   

4. ¿Qué es un circuito analógico?

   
   Un circuito analógico es un circuito que procesa señales analógicas.
   

5. 
   ¿Qué es la señal analógica? La señal analógica es una señal continua que puede tomar cualquier valor dentro de un rango determinado.

6. ¿Qué es la señal digital?

7. La señal digital es una señal discreta que toma valores en un conjunto finito de niveles.

8. 
   ¿Qué es un amplificador? Un amplificador es un circuito que aumenta la amplitud de una señal.
   

9. ¿Cuál es la función de un amplificador operacional? La función de un amplificador operacional es amplificar la diferencia de potencial entre dos entradas.

10. 
    ¿Qué es un filtro analógico? Un filtro analógico es un circuito que atenúa o elimina algunas frecuencias de una señal analógica.
    

11. ¿Qué es el ancho de banda de un filtro? El ancho de banda de un filtro es el rango de frecuencias en el que el filtro atenúa la señal en una cantidad aceptable.

12. ¿Qué es la ganancia de un circuito? La ganancia de un circuito es la relación entre la amplitud de la señal de salida y la amplitud de la señal de entrada.

13. ¿Qué es la respuesta en frecuencia de un circuito? La respuesta en frecuencia de un circuito es la relación entre la amplitud de la señal de salida y la frecuencia de la señal de entrada.

14. 
    ¿Qué es la distorsión armónica? La distorsión armónica es una alteración de la señal original que produce armónicos de frecuencia múltiple de la señal original.
    

15. ¿Qué es la distorsión por intermodulación? La distorsión por intermodulación es una alteración de la señal original que produce frecuencias que no estaban presentes en la señal original.

16. 
    ¿Qué es un oscilador? Un oscilador es un circuito que genera una señal periódica.
    

17. ¿Qué es el factor de calidad de un circuito resonante? El factor de calidad de un circuito resonante es una medida de su capacidad para almacenar energía en forma de oscilaciones.

18. 
    ¿Qué es la frecuencia de resonancia de un circuito resonante? La frecuencia de resonancia de un circuito resonante es la frecuencia en la que el circuito oscila con la máxima amplitud.
    

19. ¿Qué es el diodo? El diodo es un elemento electrónico que permite el flujo de corriente eléctrica en una sola dirección. Está compuesto por dos capas de material semiconductor con diferentes niveles de dopaje, lo que crea una zona de depleción entre ellas.

    
    
    Cuando se aplica una tensión positiva en el ánodo y una tensión negativa en el cátodo, se produce una corriente eléctrica a través del diodo. Sin embargo, si se invierten las polaridades, la zona de depleción aumenta y el diodo no permite el paso de corriente. Los diodos se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones electrónicas, como rectificadores de corriente, reguladores de voltaje, protección contra sobretensiones y en circuitos de conmutación.

20. ¿Qué es el transistor?

    El transistor es un dispositivo semiconductor que se utiliza en la electrónica como amplificador de señales y como interruptor electrónico. Está compuesto por tres capas de material semiconductor con diferentes niveles de dopaje, llamadas emisor, base y colector. El funcionamiento del transistor se basa en la modulación de la corriente que fluye a través de la capa de base, mediante la aplicación de una señal de control a dicha base. Al aplicar una señal a la base, se produce un flujo mayor de corriente entre el emisor y el colector, amplificando la señal original en el caso de un transistor amplificador. En el caso de un transistor como interruptor, la señal de control permite o impide el flujo de corriente entre el emisor y el colector. Los transistores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones electrónicas, desde amplificadores de audio y radiofrecuencia hasta circuitos digitales y fuentes de alimentación conmutadas.

20.-¿Qué es el amplificador clase A?

Un amplificador clase A es un tipo de amplificador de señal electrónica en el que la corriente de salida fluye a través del transistor durante todo el ciclo de la señal de entrada, independientemente de su polaridad. En otras palabras, el transistor está siempre en conducción, y la señal de entrada modula la corriente de salida a través de la variación de la resistencia del transistor.

Este tipo de amplificador es conocido por su alta calidad de sonido, ya que la distorsión armónica es muy baja debido a que la señal de salida se reproduce fielmente a la señal de entrada. Sin embargo, también tienen una baja eficiencia energética, ya que la corriente fluye continuamente a través del transistor incluso cuando no hay señal de entrada, lo que produce una gran cantidad de calor.

Los amplificadores clase A se utilizan en aplicaciones de alta fidelidad de audio, como amplificadores de guitarra, preamplificadores y equipos de sonido de alta gama.

Tecnología 4º ESO - Examen Tema 4.- Electrónica analógica

Tema4-Electrónica analógica

Realiza el siguiente cuestionario del tema 5.- Electrónica digital sobre conversión de decimal a binario.

https://es.liveworksheets.com/tn2640957bo

Programas realizados en Java con el entorno de programación NetBeans

 En esta entrada del Blog iré poniendo los programas que he realizado en Java y que pueden ser interesantes para hacer algunas de las actividades de los diferentes temas que se desarrollan tanto en Secundaria como en Bachillerato.

El I.D.E. en el que he desarrollado estos programas es NetBeans v. 12.6, que permite desarrollar aplicaciones con formularios. Es un entorno cómodo de usar una vez que se conoce.

Para descargar NetBeans se puede hacer desde la su página web o desde el repositorio de aplicaciones de tu versión de Linux. En mi caso estoy usando una distribución de Linux llamada RoboLinux.

El primer programa calcula la resistencia de un cable conociendo su longitud y su sección y la resistividad del material seleccionado. Este programa está relacionado con los ejercicios del tema "Electrónica analógica" de 4º curso de ESO:

Cálculo de resistencia. Pulsar el enlace para descargar el programa. Se muestra captura del programa:

El segundo programa calcula el valor de una resistencia según su código de colores. Este programa está relacionado con los ejercicios del tema "Electrónica analógica" de 4º curso de ESO:

Código de colores. Pulsar el enlace para descargar el programa. Se muestra captura del programa:

En el siguiente programa se realiza la conversión de un número decimal a binario y viceversa. Este programa está relacionado con los ejercicios del tema "Electrónica digital" de 4º curso de ESO:

Decimal-Binario. Pulsar el enlace para descargar el programa. Se muestra una captura de pantalla:

Para ejecutar los programas es necesario tener instalado en Java Runtime Enviroment (JRE). Para ello accede a la página web de Java y descarga la última versión:

En linux tiene que activar el check para que el fichero se pueda ejecutar como un programa. Entra en las propiedades del fichero .jar, pulsando el botón derecho del ratón sobre el archivo y ve a la pestaña de permisos. Luego activa el check "Permitir ejecutar el archivo como un programa".

Tema 62.- PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES

GUIÓN-ÍNDICE

1.- INTRODUCCIÓN- JUSTIFICACIÓN

2.- PUERTAS LÓGICAS. CONCEPTO Y CARACTERÍSTICAS

     2.1.- El álgebra de Boole

     2.2.- Las puertas lógicas. Características

3.- TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS

     3.1.- Diagrama de Karnaugh

     3.2.- Homogeneización de funciones lógicas

4.- PUERTAS LÓGICAS INTEGRADAS: ESCALAS DE INTEGRACIÓN

     4.1.- Escalas de integración de los circuitos lógicos

     4.2.- Características generales de las puertas lógicas integradas.

     4.3.- Familias TTL y CMOS

5.- CARACTERÍSTICAS DE LOS COMPONENTES COMERCIALES USADOS EN LOS TALLERES EDUCATIVOS.

6.- CONCLUSIONES

7.- BIBLIOGRAFÍA COMENTADA

8.- ESQUEMA-RESUMEN

1.- INTRODUCCIÓN- JUSTIFICACIÓN

La sociedad actual concede gran importancia a la educación que reciben sus jóvenes , en la convicción de que de ella dependen tanto el bienestar individual como colectivo. Desde la materia de Tecnología y con el desarrollo de este tema "Puertas Lógicas", vamos a tratar de desarrollar sus capacidades y configurar su comprensión de la realidad.

La aparición de la Electrónica a principios del siglo XX, como parte de la Física destinada al control de los fluidos eléctricos, dio lugar a la aparición de un nuevo campo técnico fundamentado en la regulación de las señales eléctricas. Su desarrollo propició la invención de dispositivos basados en materiales semiconductores.

Vivimos una era de digitalización, donde los circuitos digitales están presentes en casi todos los campos de la técnica. El uso de circuitos digitales permite la automatización de procesos. La capacidad de miniaturización alcanzada ha permitido el desarrollo de potentes y modernos microprocesadores.

A lo largo de este tema estudiaremos el álgebra de Boole que permite expresar la lógica tradicional en lógica binaria. Veremos las funciones aritméticas básicas en sistema binario. Más adelante expondré el concepto de puerta lógica y su clasificación en las siete puertas lógicas existentes con su símbolo y su tabla de verdad. Después analizaremos el concepto de función lógica, de sus expresiones canónicas y los métodos de simplificación. Por último hablaré de las familias lógicas y los componentes comerciales.

2.- PUERTAS LÓGICAS. CONCEPTO Y CARACTERÍSTICAS

2.1.- EL ÁLGEBRA DE BOOLE

Antes de ver en detalle las puertas lógicas, es preciso entender las operaciones que realizan y las leyes lógicas que las rigen. El álgebra de Boole proporciona el conjunto necesario de reglas, en forma de propiedades y teoremas. Las propiedades son las siguientes:

a) Propiedad conmutativa para la suma: A+B=B+A y para el producto: A*B=B*A

b) Propiedad asociativa para la suma: A+(B+C)=(A+B)+C y para el producto: A*(B*C)=(A*B)*C

c) Propiedad distributiva: A+(B*C)=(A+C)*(A+C) y A*(B+C)=A*B+A*C

El álgebra de Boole cumple además las siguientes leyes:

a) Ley de identidad para la suma: A+0=A y A+1=1 y para el producto: A*0=0 y A*1=A

b) Ley de idempotencia: A+A=A y A*A=A ejemplo: 1+1=1 y 1*1=1

c) Ley de complementación: A+A(-)=1 ejemplo: 1+0=1 y A*A(-)=0 ejemplo: 1*0=0

d) Ley de involución: ((A(-)-))= A o neg(neg(A))=A

e) Ley de equivalencia: neg(A+B)=neg(A)*neg(B)  y neg(A*B)=neg(A)+neg(B) 

Esta ley de equivalencia constituye el Teorema de Morgan. El Teorema de Morgan permite transformar funciones producto en funciones suma y viceversa. Su principal aplicación práctica es realizar circuitos digitales utilizando un solo tipo de compuerta. También es muy utilizado en el álgebra booleana para obtener el complemento de una expresión o una función, además para simplificar expresiones y funciones booleanas.

En álgebra booleana se conoce como término canónico de una función lógica a todo producto o suma en la cual aparecen todas la variables en su forma directa o inversa.

Todas las funciones lógicas son expresables en forma canónica, tanto como suma de productos (mimterms) como producto de suma (maxterms). Esto permite un mejor análisis para la simplificación de dichas funciones, lo que es de gran importancia para la miniaturización de circuitos digitales.

Las formas canónicas permiten asociar a una función booleana una expresión algebraica única. La tabla de verdad también es una representación única de una función booleana.

Por ejemplo, la siguientes función lógica está expresado en "minterms", es decir, como una suma de productos:

F= (A-*B*C) + (A*B*C) + (A*B*C-)

y la siguiente función lógica está expresada en "maxterms", es decir, como un producto de sumas:

F= (A- +B+C) * (A+B+C) * (A+B+C-)

Cada término de una expresión canónica define una de las combinaciones de la tabla de verdad de la función lógica.

Para simplificar una función canónica hay dos métodos:

a) Método algebraico: se basa en utilizar las propiedades, leyes y teoremas del álgebra de Boole. Es un método laborioso.

b) Método de Karnaugh: es un método gráfico que permite simplificar las tablas de verdad. Se basa en el diagrama de Karnaugh.

2.2.- LA PUERTAS LÓGICAS. CARACTERÍSTICAS

Una puerta lógica es el dispositivo que realiza una determinada operación lógica elemental. No deben confundirse las operaciones aritméticas (que operan con números binarios) con las operaciones lógicas (que operan con variables binarias).

En electrónica digital existen ocho compuertas lógicas designadas como AND, OR, NOT, YES, NAND, NOR, XOR y XNOR. En la figura se muestran los símbolos utilizados en los circuitos digitales para representar estos dispositivos.Según el valor que toman las variables de entrada y las operaciones que se realizan con ellas, se obtiene un determinado resultado o salida.

La tabla de verdad es el esquema en el que se representan de forma ordenada todas las posibles combinaciones de valores de entrada y la salida que se obtiene para cada combinación.

Tal como se define en el álgebra de Boole, las operaciones lógicas fundamentales son: la suma lógica, el producto lógico y la inversión. a partir de ellas se obtienen una serie de puertas lógicas derivadas.

A) Puerta OR o suma lógica

Se representa con el signo "+". Se define como F=A+B. La función OR vale 1 cuando al menos una de las variables de entrada vale 1. Esto es válido para cualquier número de entradas.
La tabla de verdad, el símbolo y el circuito equivalente son los siguientes:

B) Puerta AND o producto lógico

Se representa con el símbolo "•". Se define como: F=A•B. La función AND vale 1 cuando todas la variable de entrada valen 1, válido para cualquier número de variables de entrada.
La tabla de verdad, el símbolo y el circuito equivalente son los siguientes:

El producto lógico equivale a colocar dos interruptores en serie, de forma que la salida se activa solamente si todos los interruptores están activados.

C) Puerta NOT o inversión

También se denomina negación o complementación. Se representa mediante un signo "-" colocado encima de la variable. La función NOT da como resultado el inverso del estado de la variable de entrada. Si A vale 1, A- vale 0 y viceversa. No existen inversores de dos o más entradas.
La tabla de verdad, el símbolo y el circuito equivalente son los siguientes:

Al poner el interruptor en paralelo con la bombilla, cuando este se activa la lámpara se apaga y cuando se desactiva la lámpara se enciende, debido a que los electrones prefieren el camino más fácil donde no hay resistencia. Este circuito es solo representativo de la puerta NOT, pero no se debe realizar ya que pondría a la batería en cortocircuito.

D) Puerta lógica NOR o negación de la puerta OR

Una puerta NOR es un dispositivo lógico que opera de forma opuesta a una puerta OR, es decir, es la negación o complemento de la función OR. Se define como: 

La tabla de verdad, el símbolo y el circuito equivalente son los siguientes:

La operación de una compuerta NOR es análoga a la del circuito eléctrico mostrado de la figura. Los interruptores A y B representan las entradas de la compuerta y la lámpara Q su salida.
Debido a que los interruptores A y B están en paralelo entre sí y con la lámpara Q, esta última sólo se enciende cuando ambos interruptores están abiertos y permanece apagada mientras cualquiera de ellos, o ambos, esté cerrado.

Una puerta NOR es equivalente a una puerta OR seguida de un inversor:

E) Puerta lógica NAND o inversión de la puerta AND

Una compuerta NAND de dos entradas es un dispositivo lógico que opera de forma contraria a una compuerta AND, entregando una salida 0 cuando todas sus entradas son 1 y una salida 1 mientras exista por lo menos un 0 en cualquiera de ellas.  Es la negación de la función AND.
Se define como:
La tabla de verdad, el símbolo y la ecuación lógica son los siguientes:

 El circuito equivalente es el de la figura donde tenemos en paralelo con la bombilla dos interruptores que a su vez están en serie. Basta con que uno de ellos esté abierto para que la bombilla se encienda. Solamente cuando los interruptores están activados, la bombilla se apaga.

La puerta NAND equivale a una puerta AND seguida de un inversor:

Además algunos autores incluyen también entre las puertas elementales, las puertas de exclusividad que son la función OR exlusiva o XOR y la XOR negada.

F) Puerta XOR o puerta OR exclusiva

Esta puerta da como salida un cero lógico "0" cuando las entradas son iguales. La tabla de verdad y el símbolo utilizado para esta puerta es la siguiente:

G) Puerta XOR negada

La función XOR  negada o NXOR ofrece un "1" lógico a la salida cuando las entrada son iguales y da un "0" lógico cuando las entradas son diferentes. La tabla de verdad y el símbolo son los siguientes:

3.- TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS

Las expresiones lógicas que describen el funcionamiento de los sistemas digitales se traducen en la práctica en una serie de circuitos cuya complejidad está directamente relacionada con la complejidad de la expresión correspondiente. Así pues al plantear la realización física de una función lógica se debe conseguir simplificarla lo máximo posible para reducir costes.

3.1.- TÉCNICAS DE DISEÑO

Las técnicas de diseño son las tablas de verdad y la forma canónica de la función. Las tablas de verdad son una forma de representación en la que se calcula el valor que toma la función para cada una de las combinaciones de sus variables o entradas.

El número de combinaciones de una tabla de verdad depende del número de entradas o variables y se obtiene mediante la expresión, siendo n el número de variables o entradas.

Las formas canónicas permiten establecer una relación directa con la tabla de verdad. Están formadas por términos canónicos en los que aparecen todas las variables de la función. Los términos canónicos pueden ser sumas o productos. Los dos tipos de formas canónicas son:

- MINTERMS o Primera Forma Canónica se obtiene como suma de productos lógicos:

- MAXTERMS o Segunda Forma Canónica se obtiene como producto de sumas lógicas:

3.1.1.- Deducción de la forma canónica

- A partir de una función no canónica:

Aplicando las leyes del álgebra de Boole toda función no canónica se puede pasar a Minterns o Maxterms. Para pasar a Minterms multiplicamos los términos incompletos por los que faltan más su complementario:

Para pasar a la segunda forma canónica o Maxterms le sumamos cero a cada uno de los términos incompletos y aplicamos la propiedad distributiva.

- A partir de la tabla de verdad:

Deducción de la primera forma canónica o Minterns: Seleccionamos las filas de la tabla cuya salida es 1 y hacemos la suma de los productos lógicos de cada una de las filas.

Deducción de la segunda forma canónica o Maxterms: Seleccionamos las filas de la tabla cuya salida es 0 y hacemos el productos de las sumas lógicas de cada una de las filas.

3.2. TÉCNICAS DE SIMPLIFICACIÓN

Las técnicas de simplificación más usadas son el método o diagrama de Karnaugh, el método algebraico y la tabla de Quine-McCluskey.

3.2.1.- DIAGRAMA DE KARNAUGH

El método de las tablas de karnaugh es especialmente útil para la reducción de variables según las normas de la lógica de Boole. Se basa en el hecho de que una expresión del tipo:

.... + a-.b.c

Tecnología 4º ESO - Tema 1.- Electrónica analógica

TEMA 1.- ELECTRÓNICA ANALÓGICA

ÍNDICE

1.- Introducción. Definiciones
2.- Elementos de los circuitos eléctricos y electrónicos
     2.1.- Generador o fuente de tensión
     2.2.- Conductores y aislantes
     2.3.- Elementos de control
     2.4.- Elementos de protección
     2.5.- Receptores
3.- Componentes pasivos
     3.1.- Resistencias
     3.2.- Condensadores
4.- Componentes activos
     4.1.- Diodos
     4.2.- Transistores


1.- INTRODUCCIÓN. DEFINICIONES

Electrónica: es la rama de la ciencia que se ocupa del estudio de los circuitos y de sus componentes, que permiten modificar la corriente eléctrica y que aplica la electricidad al tratamiento de la información.

Corriente eléctrica: es el flujo de electrones a través de un material conductor desde un cuerpo con carga negativa (exceso de electrones) hasta un cuerpo con carga positiva (déficit de electrones).

Sentido de la corriente: por convenio se fijó que su sentido es contrario al flujo de electrones. Los electrones circulan siempre hacia el polo positivo, por lo que la corriente circulará en sentido contrario, es decir, desde el polo positivo al negativo.

Cantidad de carga (Q): es la carga total que circula a través de un circuito eléctrico. En el sistema internacional (S.I.) se emplea como unidad de carga el Culombio (C), que es la carga contenida en 6,3 x 10⁸ electrones, ya que la carga de un electrón es muy pequeña.

Intensidad de corriente (I): es la cantidad de carga (Q) que circula por unidad de tiempo (t) a través de un conductor. Se mide con un amperímetro o polímetro. Su unidad en el S.I. es el amperio (A), que se define como la cantidad de corriente que transporta 1 culombio durante 1 segundo.

Voltaje, diferencia de potencial (d.d.p.) o tensión (V): es el trabajo que hay que realizar para transportar una carga positiva entre dos puntos. Su unidad en el S.I. es el voltio (V) y se mide con un voltímetro.

2.- Elementos de los circuitos eléctricos y electrónicos

2.1.- Generador o fuente de tensión

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. También podemos definir generador como un dispositivo que transforma cualquier tipo de energía en energía eléctrica con una tensión (o voltaje) entre sus bornes.

 2.2.- Conductores y aislantes

Tanto los materiales conductores como los aislantes son de una gran importancia en electricidad, mientras los primeros dejan pasar la corriente eléctrica con mucha facilidad, los segundos la bloquean. Esto es muy interesante, por ejemplo, un cable de cobre recubierto por una funda de plástico, impide que la corriente se fugue hacia otros lugares no deseados, al tiempo que evita fallos y descargas eléctricas indeseables.

A diferencia de los aislantes, los conductores permiten con facilidad el movimiento de los electrones por su estructura molecular. Prácticamente todos los metales son buenos conductores. En orden de mejores a peores podemos nombrar a: Platino, plata, cobre, oro, aluminio, cinc, estaño, hierro, plomo, mercurio, nicrom, carbón. La plata es un excelente conductor pero su precio es muy elevado, el cobre es casi tan buen conductor como la plata y su coste es muy inferior.


2.3.- Elementos de control

Los componentes eléctricos que se utilizan para gobernar circuitos forman la familia de los elementos de control. Las funciones más básicas que realizan son las de encender y apagar circuitos. Los componentes electrónicos más utilizados de esta familia son los interruptores y los pulsadores, aunque existen otros componentes también de gran importancia como los conmutadores, los selectores, los potenciómetros, etc.

2.4.- Elementos de protección

Las instalaciones eléctricas disponen de diversos elementos de seguridad para disminuir el riesgo de accidentes, como los causados por cortocircuitos, sobrecargas o contacto de personas o animales con elementos en tensión.

Un cortocircuito se produce por fallos en el aislante de los conductores, por contacto accidental entre conductores aéreos debidos a fuertes vientos o rotura de los apoyos.

Dado que un cortocircuito puede causar daños importantes en las instalaciones eléctricas e incluso incendios en edificios, las instalaciones están normalmente dotadas de fusibles, interruptores magnetotérmicos o diferenciales y tomas de tierra, a fin de proteger a las personas y las cosas.

Los elementos de seguridad más habituales son:

• Fusible:

Dispositivo, constituido por un filamento con bajo punto de fusión. El fusible se intercala en un punto de una instalación eléctrica para que, por efecto Joule, se funda cuando la intensidad de corriente supere un determinado valor, ya sea por un cortocircuito o por un exceso de carga, que pudiera poner en peligro la integridad de la instalación con el subsiguiente peligro de incendio o destrucción de elementos.

• Interruptor magnetotérmico (PIA):

Dispositivo empleado para proteger los circuitos eléctricos de sobrecargas y cortocircuitos, en sustitución de los fusibles. Una vez que actúan debido a una sobrecarga o un cortocircuito, se pueden rearmar sin necesidad de sustituirlos como ocurre con los fusibles. Cuando desconectan el circuito.

• Interruptor diferencial:

Dispositivo electromecánico que se conecta en las instalaciones eléctricas para proteger a las personas de posibles derivaciones debidas a falta de aislamiento entre los conductores activos y tierra de los aparatos. El diferencial corta el suministro de corriente cuando existe una derivación de corriente a tierra, que de pasar a través de un cuerpo humano podría tener fatales consecuencias.

• Toma de tierra:

Se emplea en las instalaciones eléctricas para evitar el paso de corriente al usuario por un fallo del aislamiento de los conductores activos. La puesta a tierra es un camino que ofrece muy poca resistencia a cualquier corriente de fuga para que cierre el circuito "a tierra" en lugar de pasar a través del usuario.


Consiste en una pieza metálica enterrada en una mezcla especial de tierra y conectada a la instalación eléctrica a través de un cable. En todas las instalaciones interiores el cable de tierra se identifica por ser de color verde y amarillo y a él se deben conectar todos los elementos metálicos de los componentes eléctricos.

• Pararrayos:

Instrumento cuyo objetivo es atraer un rayo ionizando el aire para captar y conducir la descarga hacia tierra, de forma que no provoque daños a construcciones, instalaciones o personas. Fue inventado en 1753 por Benjamín Franklin.

 2.5.- Receptores

Un receptor eléctrico es todo dispositivo, aparato o máquina capaz de transformar la energía eléctrica que recibe en cualquier otra clase de energía. Hay distintos tipos de receptores eléctricos:

Receptores térmicos: son dispositivos en los que se transforma la energía en calor (estufas, calentadores, planchas, secadores).

Receptores lumínicos: son aparatos que reciben energía eléctrica y la transforman en luz (lámparas).

Receptores electroquímicos: son los que transforman la energía eléctrica en energía química, dando lugar a reacciones químicas (células electrónicas).

Receptores mecánicos: es una máquina que transforma la energía eléctrica en energía mecánica (motores eléctricos de corriente continua o alterna).

Los receptores consumen la energía eléctrica y los generadores la producen.

3.- COMPONENTES PASIVOS

Todos los componentes electrónicos se pueden clasificar en componentes pasivos, activos y electromecánicos.

- Los componentes pasivos son aquellos que no pueden excitar o suministrar energía al circuito, es decir, actúan como receptores y consumidores de energía eléctrica. Los componentes pasivos pueden almacenar o mantener energía en forma de corriente o voltaje, pero no son capaces de controlar esta energía. Son resistencias, condensadores, bobinas o inductancias, transformadores, etc.

- Los componentes activos pueden generar, modificar o amplificar la señal eléctrica.Un ejemplo de componente activo es una batería que proporciona energía eléctrica al circuito. También el diodo y el transistor.

3.1.- RESISTENCIAS

Una resistencia o resistor es un componente eléctrico que se opone al paso de la corriente eléctrica a través de él. Su misión en un circuito es regular la corriente (intensidad) y la tensión (voltaje) para proteger a otros elementos del circuito eléctrico. Se mide en ohmios (Ω).

Una resistencia se compone de un recubrimiento aislante en cuyo interior hay un cilindro de cerámica sobre el que está enrollada una hélice de carbón que constituye el conductor. En los dos extremos hay unos casquillos con los terminales.

El valor de una resistenca (R) depende de:
-La longitud (L) expresada en metros (m)
-La sección (S) expresada en m2 y
-La resistividad del material (ρ) expresada en ohm•metro (Ω•m).
-> Resistividad baja: buen conductor eléctrico
-> Resistividad alta: mal conductor eléctrico












Siendo la formula: R=ρxL/S


Ejemplo resuelto: Calcular la resistencia eléctrica de un cable de cobre de 5 mm de diámetro y 1 km de longitud.


En primer lugar pasamos el diámetro a metros

d= 5 mm x (1 m/ 1000 mm) = 0,005 m

Por tanto, la sección del cable es:  S= π x R² = π x (d/2)² = 3,14 x (0,005/2)² = 0.000019625 (m)²

Ahora pasamos la longitud a metros

L=1 km = 1000 m

Aplicamos la fórmula, sabemos que la resistividad del cobre es 1,7 x 10^-8  Ω•m, por tanto:

R = 1,7 x 10^-8 x 1000 / 0,000019625 = 1,7 x 10^-8 x 1000 / 1962,5 x 10^-8

R= 1,7 x 1000 / 1962,5 = 0,866 Ω  --> R = 0,866 Ω

Actividad 3: Carbono -> 3,5x10^-5 Ω•m

Actividad 4: Sección: 0,5 mm²  -> S= 0,5/10⁶ = 5x10^-7 m²

R= 1,7 x 10^-8 x 100 / 5x10^-7 = 1,7 x 100 / 50 = 3,4 Ω

Actividad 5: S= 0,23 mm² = 0,23 /1000000 = 2,3x10^-7 m²

R= 3,5x10^-5 x 0,3 / 2,3x10^-7 = 45,65 Ω

Actividad 6: 
d= 0,2 mm x (1 m/ 1000 mm) = 0,0002 m
S= π x R² = π x (d/2)² = 3,14 x (0,0002/2)² = 3,14x10^-8 m²

235 = 1,7 x 10^-8 x L / 3,14x10^-8

L = 235 x 3,14 / 1,7 = 434 m

Enlace para descargar programa en Java para calcular la resistencia de un conductor en función de su longitud y su sección:

https://drive.google.com/file/d/1eCB7zQF5Ty-A6hasER5He4HcbdGF-LcN/view?usp=sharing

3.1.1.- RESISTENCIAS DE VALOR FIJO

Siempre tienen el mismo valor y se indica mediante un código de colores. El valor nominal de una resistencia se indica mediante un código de colores que consta de cuatro bandas, 3 bandas de valor y una de tolerancia. El código que se emplea es el siguiente:

Puedes descargar un sencillo programa realizado en java para calcular la resistencia en función del código de colores en el siguientes enlace Código de colores:

https://drive.google.com/file/d/1y5bSbflrKIcQlTdzw4QVFbXHPMEMkb37/view?usp=sharing

En este enlace puedes acceder a un ejemplo de examen tipo test del tema:

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfOsRNASmuhMktqOq7rPKeoYYdfv3HLo9S9h-JaujubzZSBkA/viewform?usp=pp_url

Realiza el examen en este enlace donde se abrirá una ficha interactiva creada con LiveWorkSheets.com

https://es.liveworksheets.com/ad3318889fe

Realiza el siguiente cuestionario y envíalo por la Moodle o a mi email (fdiazuc@gmail.com). 

EJERCICIOS PARA RESOLVER

1.- Calcula la resistencia de un conductor sabiendo que tiene una tensión entre sus extremos de 30 V y que la intensidad de corriente que lo atraviesa es de 5 A. ¿Qué potencia consume este conductor?

2.- Calcula la tensión a la que está sometido un conductor cuyo valor resistivo es de 10 ohmios y que es atravesado por una intensidad de corriente de 1,5 A. ¿Cual es la potencia que disipa?.

3.- Calcula la resistencia equivalente de un circuito con tres resistencias en serie de 11, 13 y 22 ohmios. Si el circuito se alimenta con una pila de 9 V, calcula la intensidad que circula por el circuito. Calcula el voltaje que consume cada resistencia.

4.- Calcula la resistencia equivalente en un circuito con tres resistencias en paralelo de 45, 50 y 55 ohmios. Si el circuito se alimenta con una pila de 9 V, calcula la intensidad que circula por el circuito. Calcula el voltaje que consume cada resistencia.

5.- Calcular la resistencia que falta en un circuitos en serie con tres resistencias, sabiendo que las otras dos son de 20 Ω y 30 Ω , el voltaje es de 9 V y la intensidad es de 0,15 Amperios.

R1=20 Ω

R2=30 Ω

R3= ?

 

Re= R1+R2+R3 = 20 +30 + R3

 Primero tenemos que calcular Re para obtener luego R3

Puesto que conocemos el voltaje y la intensidad, aplicando la Ley de Ohm podemos calcular la Re del circuito.

Resultado: el valor de R3 debe dar 10 Ω

 6.-Calcula la resistencia que falta en un circuito en paralelo de tres resistencias, de las cales conocemos R1=45 ohmios y R2=55 ohmios. Además sabemos que el voltaje es de 9 V y la intensidad es de 0,6 Amperios.

Resultado: el valor de R3 debe ser 38 Ω

 

 CUESTIONARIO SOBRE ELECTRÓNICA ANALÓGICA

1. ¿Qué es la electrónica analógica?
2. ¿Cuál es la principal diferencia entre la electrónica analógica y la electrónica digital?
3. ¿Qué es un circuito eléctrico?
4. ¿Qué es un circuito analógico?
5. ¿Qué es la señal analógica?
6. ¿Qué es la señal digital?
7. ¿Qué es un amplificador?
8. ¿Cuál es la función de un condensador en un circuito eléctrico?
9. ¿Qué es un divisor de tensión?
10. ¿Qué es un limitador de corriente?
11. ¿Qué es la ganancia de un circuito?
12. ¿Qué es la respuesta en frecuencia de un circuito?
13. ¿Qué es la distorsión armónica?
14. ¿Qué es un diodo Zener?
15. ¿Qué es un oscilador?
16. ¿Qué función tiene el transformador en la fuente de alimentación?
17. ¿Qué es el par Darlington y cual es su función?
18. ¿Qué es el diodo?
19. ¿Qué es el transistor?
20. ¿Cuales son las tres formas de funcionamiento de un transistor?

EXAMEN DEL TEMA 1.- ELECTRÓNICA DIGITAL

Una vez repasado el tema y realizadas las actividades puedes realizar el examen en el siguiente enlace:

https://fdiazuceda.blogspot.com/2016/10/tecnologia-4eso-examen-tema-1.html

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