Elementos eléctricos de un ordenador

1. Qué es la electricidad

Un hecho real es que todo objeto se compone de átomos y cada átomo posee igual número de electrones y protones.

Átomo

La electricidad o energía eléctrica se produce porque la materia se puede cargar eléctricamente. ¿Qué significa esto?

Veamos: los electrones poseen una carga negativa y los protones una carga positiva. Estas cargas se contrarrestan unas a otras para que el objeto resulte neutro (no cargado). Pero al frotar, por ejemplo, un globo sobre un polerón los electrones saltan del polerón al globo y éste se carga de electricidad. El globo pasa a tener más electrones que protones y se carga negativamente; mientras el polerón, con más protones que electrones, se carga positivamente.

¿Qué ha pasado? Hemos producido electricidad

Ahora bien, la electricidad se puede trasmitir de un punto a otro conduciéndola a través de distintos objetos o materiales.

Todos los cuerpos pueden trasmitir energía eléctrica, pero existen unos que son mejores trasmisores de energía eléctrica (conductores, como los metales) que otros, a los cuales les cuesta más o simplemente no permiten el paso de ella (aisladores o malos conductores).

Para generar energía eléctrica necesitamos de motores eléctricos, pilas, generadores, los cuales hacen que se pueda cargar un objeto y así poder transferir la electricidad.

1.1 Intensidad de corriente eléctrica

La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material. Su unidad de medida es el amperio (A) y para medir su intensidad se utiliza el amperímetro.

1.2 Diferencia de potencial

La tensión, voltaje o diferencia de potencial es una magnitud física que hace referencia al impulso necesario para mover a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico, provocando el flujo de una corriente eléctrica.

Se puede medir con un voltímetro. En el Sistema Internacional de Unidades, la diferencia de potencial se mide en voltios ( V ), al igual que el potencial.

1.3 Resistencia eléctrica

La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de la corriente. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω)

Cada material tiene una resistencia que depende de factores como su longitud o sección. En cuanto a la resistencia que ofrecen los materiales los podemos clasificar en:
  • Conductores: permiten el paso de la corriente
  • Aislantes: no permiten el paso de la corriente
  • Semiconductores: se comportan como conductores o aislantes según determinadas condiciones.
2. Ley de Ohm

La Ley de Ohm afirma que la corriente que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia siempre y cuando su temperatura se mantenga constante.

La ecuación matemática que describe está relación es:

 I= \frac{V}{R}

Donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios, y R es la resistencia en ohmios (Ω).

Tened en cuenta las unidades de medida de cada una de las componentes de la ecuación. En muchas ocasiones, os encontraréis que la intensidad viene medida en miliAmperios y microAmperios, esto es:

1mA = 0,001A o lo que es lo mismo, 1mA = 1·10-3A

1µA = 0,000001A o lo que es lo mismo, 1mA = 1·10-6A

3. Video resumen y ejemplo resuelto


Ejercicio resuelto

¿Cuál es el valor de la intensidad de la corriente eléctrica en el circuito que se muestra en la figura, si V=12V y R=22.000 Ω?

1. Utilizamos la fórmula de la ley de ohm I = V/R
2. Sustituimos el valor de cada variable:
        I = 12 V / 22.000 Ω = 0,00054 A

4. Corriente continua y alterna

La corriente continua es aquella que al generarada a partir de un flujo de electrones que se mueven en la misma dirección (del polo negativo al positivo). El principal elemento que utilizaremos durante el curso que proporciona corriente continua son las fuentes de alimentación de los ordenadores y las pilas. 

Por otro lado, la corriente alterna es aquella en la que los electrones no se desplazan en una sola dirección, sino que a partir de su posición oscilan de una posición a otra. La corriente que disponemos en los enchufes de nuestras casas es de este tipo y tiene un potencial de 230V.

Las fuentes de alimentación de los ordenadores permiten convertir la corriente alterna proveniente por el tendido eléctrico de nuestras casas en corriente continua que necesita el ordenador.

5. Elementos utilizados en circuitos electrónicos

La mayoría de los circuitos electrónicos que forman un ordenador están compuestos por los siguientes elementos:

Resistencias. Estos componentes son elementos que tienen la capacidad de oponerse al paso de la corriente en mayor o menor medida. Estos componentes están relacionados con la ley de Ohm.

Condensadores. Es un dispositivo que permite almacenar energía eléctrica. Está formado por dos superficies semiconductoras separadas por un dieléctrico. La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre cada una de las placas. La característica principal de estos elementos es la capacidad, es decir pueden almacenar carga. Esto en informática se traduce en que pueden almacenar información.

Diodos. Son elementos compuestos por semiconductores que permiten pasar la corriente eléctrica en una sola dirección .Realizan la función de interruptor. Las luces situadas en el frontal del ordenador que indican el trabajo del procesador están compuestas por este tipo de elementos.

Transistores.Son elementos compuestos por semiconductores que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador, según el tipo de transistor.

5. Actividades

1. Calcula el valor de la intensidad de corriente en los siguientes casos:
a) V=30V, R=300Ω
b) V=6V, R=360Ω

2. Si en lugar de darte los valores del potencial y la resistencia, te dan los de la intensidad y la resistencia, ¿cómo calcularías la tensión? Por ejemplo I=0,005A y R=1Ω

3. Cuál es la resistencia de una lámpara que al conectarla a 320V absorve una corriente de 16A.

4. Cuál es la resistencia de cierto conductor que al aplicarle una diferencia de tensión de 480V experimenta una corriente de 16A.

5. Qué intensidad circulará por un circuito que posee 3 resistencias (1Ω, 3Ω y 2Ω) si se le aplica una tención de 108V.

6.Cuál de las siguientes fórmulas no es correcta:
a) I=V·R    b) I=R/V   c)V=I/R   d) I=V/R

7. Entre los extremos de una resistencia de 1000 Ω hay una diferencia de potencial de 10 V, ¿cuál es la intensidad de corriente que circula por la misma? Indica el resultado en mA, de manera que no contenga ningún decimal.

8. El voltaje que aporta una pila es de 9 voltios y la corriente es de8mA , determina la resistencia que presenta el circuito.

9. Tenemos un circuito con una resistencia de 100Ω por la que pasa una intensidad de corriente de 30µA. Calcula la diferencia de potencial existente entre los extremos de la resistencia.

10. Tenemos un circuito con una bombilla que luce a pleno rendimiento cuando por ella pasa una intensidad de 90 mA. Para hacerla lucir bien debe conectarse a una pila de 9 V. Sin embargo, no tenemos pila de 9 V, sino una batería que suministra 24 V de potencial. Para poder utilizar la bombilla pondremos en serie una resistencia, pero ¿de cuántos ohmios debe ser? ¿Qué pasaría si no ponemos resistencia?

Práctica. Medición con el polímetro de las tensiones de la fuente de alimentación de un ordenador.

Comprobar una fuente de alimentación tomando las medidas y anotándolas en la tabla adjunta. Como ayuda, se muestra las tensiones que deben tener cada uno de los pines

Salida Tolerancia Min. Nom. Max. Max. Ruido Rizado
+12VDC ±5% +11.40V +12.00V +12.60 V 120 mV
+5VDC ±5% +4.75 V +5.00 V +5.25 V 50 mV
+3.3VDC ±5% +3.14 V +3.30 V +3.47 V 50 mV
-5VDC ±10% -4.50 V -5.00 V -5.50 V 100 mV
-12VDC ±10% -10.80 V -12.00 V -13.20 V 120 mV
+5VSB ±5% +4.75 V +5.00 V +5.25 V 50 mV

Indica el valor de tensión de cada pin en una tabla como la que se muestra a continuación

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En el siguiente video podréis encontrar ayuda sobre la utilización del polímetro o multímetro:

Por último realiza la medición del voltaje de las pilas que te facilitará el profesor. Busca en internet el motivo por el que el valor real del voltaje de la pila y el de la corriente no son los exactos. Represéntalo aplicando la fórmula de la ley de Ohm.

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