Conceptos eléctricos básicos
Magnitudes eléctricas
Tensión Eléctrica
También denominada Voltaje. Es la diferencia de energía eléctrica que hay entre dos puntos, que es necesaria para que una intensidad pueda circular por un conductor. Su unidad es el voltio (V).
En la imagen de al lado se hace una similitud con dos depósitos de agua con el voltaje entre dos puntos. El voltaje sería el equivalente a la presión de agua del depósito
Corriente Eléctrica
También denominada Intensidad. Es la cantidad de electrones que circulan por un conductor. Su unidad es el Amperio (A).
Se considera que la corriente eléctrica va desde el polo positivo al polo negativo, aunque la realidad es justo lo contrario. La corriente eléctrica sería el equivalente a la cantidad de agua que pasa de un depósito a otro
Resistencia Eléctrica
Es la capacidad de un cuerpo para reducir el paso de corriente eléctrica por el mismo. Un buen conductor tiene poca resistencia (los cables), mientras que un mal conductor impide el paso de la corriente eléctrica (los aislantes). Durante este proceso eléctrico se produce calor debido a la fricción de los electrones (Efecto Joule).
El valor de la resistencia se mide en ohmios (Ω). En la imagen se puede ver el aspecto de una resistencia eléctrica y otra electrónica.
En el ejemplo del depósito se representaría como el estrechamiento de la tubería que no deja pasar toda la cantidad de agua que podría pasar
Potencia Eléctrica
Es la energía consumida por un dispositivo en un instante determinado, que se disipa en forma de calor por efecto Joule.
Es el resultado de multiplicar la tensión y la intensidad que tiene un dispositivo. P = V x I
Su unidad es el Vatio o Watt (W).
RESISTENCIA Y LEY DE OHM
Resistencia de un conductor
Existe en todos los cables y es la dificultad que éstos presentan al paso de los electrones. La dificultad es mayor cuanto más largo y delgado es el conductor.
Se puede calcular con la fórmula (R = ρ x l/A), siendo:
R = La resistencia del conductor en ohmios.
L = Longitud en metros.
ρ = Resistividad del material del que está fabricado el conductor.
S = Sección del conductor en mm2
Lo ideal es que la resistencia de un conductor sea lo más cercana a 0 ohm.
La ley de Ohm
La ley de ohm dice: Cuando una resistencia es atravesada por una corriente eléctrica, se crea en los terminales de esa resistencia una diferencia de potencial, que es directamente proporcional al valor de la resistencia y de la corriente que la atraviesa (ley de Ohm).
A la vez se crea un calentamiento de la resistencia debido a la potencia consumida por esta, que es directamente proporcional a la diferencia de potencial existente en sus extremos y a la corriente que fluye por ella (ley de Joule).
Polarización de un diodo LED
Ejemplo del uso de resistencias en electrónica.
En este caso la resistencia está para frenar la circulación de la corriente eléctrica por el diodo LED dentro de los márgenes que indica el fabricante del diodo.
La fórmula indica cómo calcular la intensidad del circuito eléctrico final.
Como ejercicio hay que calcular que resistencia se puede poner para que por el diodo LED circule una intensidad de 10mA si el voltaje de alimentación es de 5V y el diodo LED funciona con un voltaje de 2,5V (Hay que despejar el valor de R en la fórmula).
Resistencias y códigos de colores
En la imagen de más abajo se puede ver el aspecto de una resistencia electrónica y cómo saber que valor tiene a partir de su código de colores.
Los valores más importantes de la resistencia son: su valor, su tolerancia (Variación del valor teórico) y su potencia máxima admisible (depende de su tamaño)
Las resistencias comerciales tienen un número limitado de valores, que se pueden ver en la siguiente tabla. Los valores más comunes son los de la serie E12, pero con tolerancias del 5%.
Medir con el polímetro
Medir resistencia
Poner el multímetro en modo medición de ohmios.
Luego se ponen los cables del multímetro en paralelo con los terminales de la resistencia, sin tocar con las manos, para no modificar la medida.
Esta medida se debe hacer sin la presencia del voltaje de alimentación.
Medir voltaje
Poner el multímetro en modo de medición de tensión continua (DC) o alterna (AC), según lo que se quiera medir.
Se ponen las puntas del multímetro sobre los extremos del componente en cuestión, sin tocar las puntas para evitar un descarga eléctrica.
Medir Intensidad
En este modo el multímetro es un cortocircuito.
Poner el multímetro en modo medición de intensidad. Debemos distinguir si se va a medir intensidad continua (DC) o alterna (AC)
La intensidad se mide en serie con el circuito en cuestión, ya que vamos a medir el flujo de corriente que circula por un conductor. Para ello habrá que seccionar uno de los terminales del componente, colocando las puntas del multímetro en cada una de las secciones que aparecen al dividir el terminal.
La señal eléctrica
Los dos parámetros más importantes de una señal eléctrica son la amplitud de la señal (Amplitud) y el tiempo que tarda en repetirse (Periodo).
La amplitud:
Se mide en voltios (V) y se puede medir de varias maneras, del cero al pico (Vp), de pico a pico (Vpp), o su valor eficaz (Vp/1,4142, en señales senoidales)
El periodo:
Es el tiempo que tarda en repetirse la señal. Se mide en segundos (s), aunque toma valores inferiores al milisegundo (ms).
La frecuencia: Se define como las veces que se repite la señal en un segundo. Su unidad es el Hercio (Hz). Tiene una relación directa con el periodo de la señal mediante la fórmula F=1/T, siendo "F" la frecuencia y "T" el tiempo. Los múltiplos del Hz son:
Hercio (Hz) = 1x101 Hz
KiloHercio (KHz) = 1x103 Hz
MegaHercio (MHz) = 1x106 Hz
GigaHercio (GHz) = 1x109 Hz
La tensión eléctrica se puede separar en dos grandes grupos, dependiendo de su origen. Estas son señales alternas y señales continuas.
Señal alterna (AC): Es una señal eléctrica cuyo voltaje varía continuamente en el tiempo. A su vez de puede dividir en señales periódicas o no periódicas, dependiendo de su origen. Su amplitud puede tomar infinitos valores.
Esta señal se genera con alternadores, como por ejemplo la energía eléctrica de casa. También se puede generar en un micrófono, que sería la señal que oímos en la radio o en un altavoz
Señal continua (DC): Es una señal eléctrica cuya amplitud permanece constante a lo largo del tiempo.
Esta señal se genera en las pilas y baterías mediante reacciones químicas entre sus distintos componentes.
Es el tipo de tensión que encontramos en los coches y en los juguetes a pilas.
Otra clasificación de señales eléctricas es la referente al tipo de información que manejan, pueden ser señales analógicas o digitales.
Señal analógica: Es una señal eléctrica que varía con el tiempo y que puede tener un rango infinito de valores de voltaje o amplitud.
Es una señal que se genera de manera natural y de máxima calidad. El problema que tiene es que puede ser afectada por interferencia muy fácilmente durante su manipulación y transporte.
Señal digital: Es una señal eléctrica que varía con el tiempo pero que solo puede tener un rango finito de valores en su amplitud. Suele tener sólo dos valores "0" o "1" (Verdadero y Falso).
Es el tipo de señales que manejan los equipos informáticos y es generada de manera artificial para las máquinas.