La electrónica es una rama de la física y la ingeniería que se ocupa del estudio y aplicación de los dispositivos, circuitos y sistemas que utilizan corrientes de electrones para el procesamiento de información y control de sistemas. Aquí hay algunos conceptos básicos en electrónica:
Corriente eléctrica (I): Es el flujo de electrones a través de un conductor. Se mide en amperios (A).
Tensión eléctrica o Voltaje (V): Es la fuerza que impulsa a los electrones a través de un circuito. Se mide en voltios (V).
Resistencia eléctrica (R): Es la oposición al flujo de corriente en un conductor. Se mide en ohmios (Ω).
Ley de Ohm: Establece la relación entre la corriente (I), la tensión (V) y la resistencia (R) en un circuito, y se expresa como V=I×R.
Potencia eléctrica (P): Es la cantidad de energía consumida por unidad de tiempo. Se mide en vatios (W) y se calcula como P=I×V.
Capacitancia (C): Es la capacidad de almacenar carga eléctrica en un condensador. Se mide en faradios (F).
Inductancia (L): Es la propiedad de un componente para almacenar energía en un campo magnético cuando hay corriente que fluye a través de él. Se mide en henrios (H).
Componentes electrónicos básicos:
- Resistor: Limita la corriente en un circuito.
- Condensador (capacitor): Almacena carga eléctrica.
- Inductor (bobina): Almacena energía en un campo magnético.
- Diodo: Permite el flujo de corriente en una dirección.
- Transistor: Controla el flujo de corriente.
Señales analógicas y digitales: Las señales analógicas son continuas y pueden tener cualquier valor en un rango, mientras que las señales digitales son discretas y solo pueden tomar valores específicos.
Corriente eléctrica
La corriente eléctrica es el flujo ordenado de electrones a través de un conductor. Estos electrones, que llevan una carga eléctrica negativa, se mueven en respuesta a una fuerza electromotriz (FEM) aplicada en un circuito. La unidad de medida de la corriente eléctrica es el amperio, que se simboliza con la letra «A». Un amperio es equivalente a un coulomb de carga eléctrica que fluye por un punto en un segundo.
Ley de Ohm: La relación entre la corriente (I), la tensión (V) y la resistencia (R) en un circuito se describe mediante la ley de Ohm, que se expresa como I=V/R. Esta ecuación indica que la corriente en un circuito es igual a la tensión dividida por la resistencia.
Tipos de corriente eléctrica:
- Corriente continua (CC): El flujo constante de electrones en una dirección. Ejemplos comunes incluyen las baterías y fuentes de alimentación de dispositivos electrónicos.
- Corriente alterna (CA): Los electrones oscilan hacia adelante y hacia atrás a intervalos regulares. La corriente alterna es la forma de corriente eléctrica que se suministra a hogares y empresas.
Efectos de la corriente eléctrica: La corriente eléctrica puede producir varios efectos, como:
- Efecto térmico: Generación de calor debido a la resistencia en el conductor.
- Efecto magnético: Creación de un campo magnético alrededor del conductor.
- Efecto luminoso: Producción de luz en dispositivos como bombillas incandescentes.
Conductores y aislantes: Los materiales que permiten fácilmente el paso de la corriente eléctrica se llaman conductores, mientras que aquellos que lo dificultan se llaman aislantes.
Circuito eléctrico: Es una trayectoria cerrada a través de la cual puede fluir la corriente eléctrica, como;
- Circuitos en serie y en paralelo: En un circuito en serie, la corriente fluye por un solo camino, mientras que en un circuito en paralelo, la corriente se divide entre varios caminos.
Tensión eléctrica
La tensión eléctrica, también conocida como voltaje, es la diferencia de potencial entre dos puntos en un circuito. Indica cuánta energía se transfiere a las cargas eléctricas en el circuito y se mide en voltios. Se representa comúnmente por la letra «V» y se mide en voltios (V).
Ley de Ohm: La relación entre la corriente (I), la tensión (V) y la resistencia (R) en un circuito se describe mediante la ley de Ohm, que se expresa como V=I×R. Esta ecuación indica que la tensión en un circuito es igual al producto de la corriente y la resistencia.
Tensión continua (CC) y tensión alterna (CA):
- Tensión continua: La diferencia de potencial se mantiene constante con el tiempo, como en las baterías.
- Tensión alterna: La dirección de la diferencia de potencial cambia periódicamente, como en la corriente suministrada por la red eléctrica.
Fuentes de tensión: Pueden ser fuentes de energía como baterías, generadores eléctricos o circuitos electrónicos que generan una diferencia de potencial.
Potencia eléctrica
La potencia eléctrica se refiere a la cantidad de energía eléctrica que se consume o se produce en un circuito en un período de tiempo específico. Se mide en vatios (W) y se representa comúnmente por la letra «P».
Ley de Ohm para la potencia: La ley de Ohm para la potencia se expresa como P= V×I, donde P es la potencia, I es la corriente y V es la tensión. Estas ecuaciones relacionan la potencia con la corriente, la tensión y la resistencia en un circuito.
Potencia activa y reactiva: En sistemas eléctricos, la potencia se divide a menudo en potencia activa (real) y potencia reactiva. La potencia activa realiza trabajo útil, mientras que la potencia reactiva está asociada con la carga inductiva o capacitiva y no realiza trabajo útil.
Factor de potencia (FP): Es la relación entre la potencia activa y la potencia aparente en un sistema eléctrico. Se expresa como el coseno del ángulo de desfase entre la corriente y la tensión en un circuito ( Cos φ = P/S ).
Potencia trifásica: En sistemas eléctricos industriales, la potencia se puede suministrar en forma trifásica, lo que implica tres corrientes alternas desfasadas entre sí.
Eficiencia energética: La potencia también se relaciona con la eficiencia energética de dispositivos y sistemas. La eficiencia se calcula como la potencia de salida dividida por la potencia de entrada (η = Psalida / Pentrada).
Potencia aparente: Es la combinación de la potencia activa y reactiva en un sistema eléctrico S = √(P2+ Q2).
Ley de Ohm
La Ley de Ohm es un principio fundamental en la teoría de circuitos eléctricos y describe la relación entre la corriente eléctrica (I), la diferencia de potencial o voltaje (V), y la resistencia eléctrica (R) en un circuito eléctrico.
La expresión matemática de la Ley de Ohm es:
V=I×R
Donde:
- V es el voltaje en voltios (V).
- I es la corriente en amperios (A).
- R es la resistencia en ohmios (Ω).
Esta ecuación establece que la corriente en un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del circuito. En otras palabras, la corriente aumenta si el voltaje aumenta o si la resistencia disminuye.
Resistencia
La resistencia eléctrica es una propiedad de los materiales que se opone al flujo de corriente y convierte parte de la energía eléctrica en energía térmica debido al movimiento de los electrones a través del material conductor. Se mide en ohmios (Ω) y se representa comúnmente con la letra «R».
Ley de Ohm: La relación entre la corriente (I), la tensión (V) y la resistencia (R) en un circuito se describe mediante la ley de Ohm, que se expresa como R=V/I. Esta ecuación indica que la resistencia en un circuito es igual a la tensión dividida por la corriente.
Resistividad (ρ): Es una propiedad intrínseca de un material que cuantifica su resistencia eléctrica. Se expresa en ohmios por metro (Ω·m).
Potencia disipada: La potencia (P) disipada en una resistencia se puede calcular mediante la fórmula
P=(I^2)×R o P=(V^2)/R, donde I es la corriente, V es la tensión y R es la resistencia.
Capacitancia
La capacitancia es la cantidad de carga eléctrica que puede almacenar un dispositivo en relación con la diferencia de potencial aplicada entre sus placas. Se calcula mediante la fórmula C=Q/V, donde C es la capacitancia, Q es la carga almacenada y V es la diferencia de potencial. Se representa comúnmente con la letra «C» y se mide en faradios (F).
Capacitores: Los componentes electrónicos llamados «condensadores» o «capacitores» se utilizan para agregar capacitancia a un circuito. Un condensador típicamente consta de dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico, que aísla eléctricamente las placas y afecta la capacitancia del condensador.
Capacitancia en función del área y separación: La capacitancia de un condensador aumenta con el área de sus placas conductoras y disminuye con la separación entre ellas. Esta relación está representada por la fórmula C=ε×A/d, donde ε es la permitividad del material dieléctrico, A es el área de las placas y d es la distancia entre ellas.
Energía almacenada en un condensador: La energía almacenada en un condensador se puede calcular mediante la fórmula U=(Q^2)/2C, donde U es la energía almacenada, Q es la carga almacenada y C es la capacitancia.
Inductancia
La inductancia es una propiedad de los elementos en un circuito que describe su capacidad para generar un campo magnético cuando la corriente fluye a través de ellos, se define como la proporción entre la fem (fuerza electromotriz) inducida en una bobina o inductor y la tasa de cambio de la corriente que fluye a través de ella. Se expresa mediante la fórmula V=Ldt/di, donde V es la fem, L es la inductancia, di es el cambio en la corriente y dt es el cambio en el tiempo.. La inductancia se representa comúnmente con la letra «L» y se mide en henrios (H).
Bobina o inductor: Un inductor es un componente electrónico que consiste en una bobina de alambre conductor enrollada alrededor de un núcleo de material ferromagnético. Al aplicar una corriente a través de la bobina, se genera un campo magnético alrededor de ella.
Ley de Faraday: La fem (fuerza electromotriz) inducida en una bobina es de acuerdo con la ley de Faraday, que establece que la variación del flujo magnético a través de una bobina induce una fem en sus terminales.
Energía almacenada en un inductor: La energía almacenada en un inductor se puede calcular mediante la fórmula U=(1\2) x L × (I^2), donde U es la energía almacenada y I es la corriente a través del inductor.
Componentes electrónicos básicos
