Electrónica para todos
Al momento de finalizarlo el participante tendrá los conocimientos básicos de la electrónica analógica, como diseño de circuitos básicos, análisis de operación de circuitos, detección de fallas, reparación y mantenimiento de equipos.
Índice
| Contenido | Post |
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| Introducción | Curso "Electrónica para todos - Introducción" |
¡Hola mis queridos Steemians! En este primer post voy a hablar un poco sobre los fundamentos básicos de la electricidad y los fenómenos relativos a su origen.
La electricidad es la base de todo lo que existe y pues nuestro mundo es un mundo eléctrico. Existen fenómenos naturales que dan origen a la electricidad y a sus efectos más importantes como: luz eléctrica, el calor, el movimiento en las máquinas y vehículos, etc. Entonces cuando hablamos de electricidad hacemos referencia a una serie de fenómenos físicos vinculados al flujo de cargas eléctricas.
Hoy por hoy no existe ninguna ciudad por pequeña que sea, que no necesite electricidad en su vida cotidiana: en la cocina, la calefacción, televisores, ascensores, etc; inclusive los automóviles no pueden funcionar sin energía eléctrica para su arranque y alumbrado.
Una de las cualidades de la energía eléctrica es que se puede convertir rápida y eficientemente en diferentes formas de energía, como: calórica (hornos, estufa eléctrica), lumínica (iluminación), mecánica (todo tipo de motores eléctricos), entre otras. Además, la energía eléctrica se puede transportar económicamente a grandes distancias para utilizarla donde sea necesaria como en las ciudades, fabricas, centros comerciales, etc.
El átomo
Para explicar este concepto utilizare como ejemplo un vaso de agua. Un vaso de agua realmente está formado por gotas de agua, si esta gota de agua la dividimos muchas veces, llegaría un momento en que no podríamos apreciarla a simple vista, tendríamos que usar un microscopio. Dicha gotita recibe el nombre de molécula, esta constituye la parte más pequeña de cualquier cuerpo, es decir, que todos los cuerpos están formados por millones y millones de moléculas.
Lo sé, ustedes son muy curiosos y seguro se preguntan ¿Qué pasa si dividimos una molécula?
Al dividir una molécula llegaríamos a las partículas más pequeña que existen llamadas Átomos, los cuales constituyen la unidad fundamental de todo el universo, y solos o en combinación, forman todo lo que existe.
Regresando al ejemplo de la gotita de agua, esta molécula está formada por tres átomos: dos de hidrogeno y uno de oxígeno.
Hablemos un poco más sobre el átomo. El átomo posee propiedades químicas definidas, que mantienen su identidad y características. Es la partícula más pequeña en la que puede dividirse la materia sin perder sus cualidades.
Los átomos están compuestos por núcleos que concentran prácticamente toda su masa y que está formado por protones (elementos con carga eléctrica positiva) y neutrones (elementos con carga eléctrica neutra), el núcleo está rodeado por una nube de electrones (elementos con carga eléctrica negativa). La clasificación de un átomo está dada por la cantidad de protones que contiene en el núcleo y que determina el comportamiento químico al que corresponde.
Electrones de valencia
Como se pudo notar un átomo está compuesto por orbitas, desde el punto de vista eléctrico solo nos interesa estudiar la última de cada átomo, debido a que los electrones que se encuentran en ella son quienes determinan las propiedades químicas y físicas de los elementos y son directamente responsables de los fenómenos eléctricos. Estos electrones reciben el nombre de electrones de valencia y pueden ser un máximo de ocho. De acuerdo al número de electrones de valencia que tengan los átomos de un elemento, estos pueden clasificarse como conductores, aislantes y semiconductores.
Conductor
Un conductor es un material capaz de conducir electrones; para ello su estructura atómica juega un papel importante, debido a que en su última orbita (banda de valencia) debe tener menos de cuatro electrones.
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Los mejores conductores tienen un solo electrón en su banda de valencia; estos materiales reciben el nombre de metales y son los más adecuados para producir fenómenos eléctricos. Los mejores conductores son el oro, la plata, el cobre, el hierro y el aluminio, porque tienen 1, 1, 1, 2 y 3 electrones en su banda de valencia, respectivamente.
Aislante
Un aislante es un material que presenta alta resistencia al paso de la corriente. La resistividad es la oposición que presentan ciertos materiales a que los electrones circulen por él.
Un aislante tiene comúnmente más de cuatro electrones en su banda de valencia, y es muy difícil que pueda perder alguno de estos; estos materiales son llamados metaloides. Aquellos átomos que poseen ocho electrones en su banda de valencia son químicamente muy estables y por esta razón es muy difícil producir un fenómeno eléctrico con ellos.
La alta resistencia de un aislante permite aislar la corriente en un conductor. Por lo general, se utiliza para cubrir o aislar cables que transportan corriente eléctrica.
Semiconductor
Son materiales que poseen cuatro electrones de valencia y sus propiedades se encuentran en un punto medio entre conductores y aislantes. Ejemplo de estos son el silicio y el germanio.
Electricidad Estática y Electricidad Dinámica
De acuerdo a la actividad de las cargas eléctricas, la electricidad puede clasificarse en dos grandes grupos: como electricidad estática o como electricidad dinámica.
Electricidad Estática
La electricidad estática, contiene electrones estáticos o en reposo y se genera cuando los electrones se acumulan en un punto determinado de un material. Cuando un cuerpo adquiere una carga ya sea positiva en el caso de que pierda electrones, o negativa en el caso de que gane electrones, afecta a los demás cuerpos que se encuentran a su alrededor, atrayéndolos o repeliéndolos, según la carga del cuerpo: cargas iguales se repelen (+ +), cargas diferentes se atraen (+ -).
Cuando un cuerpo está cargado significa que tiene exceso de electrones y este debe volver a su estado de equilibro. Para lograrlo necesita descargarse, es decir, pasar el exceso de electrones a otro cuerpo y esto genera un desprendimiento de energía, ya sea en forma mecánica o por chispas.
La forma más sencilla de pasar electrones libres de un átomo a otro es por frotamiento. Un ejemplo es el de las nubes que, al frotarse con las moléculas de aire adquieren carga eléctrica y buscan una salida para este exceso de electrones, produciendo lo que conocemos como rayos.
Electricidad Dinámica
Para que la electricidad sea realmente útil, esta debe permanecer en constante movimiento, es decir, debe ser activa y la fuente que la genere debe estar en constante renovación de sus cargas eléctricas para que no se pierda su capacidad en pocos segundos de trabajo.
El conde italiano Alessandro Volta invento la pila eléctrica en 1799, lo que originó una revolución científica en ese tiempo; descubrió que mediante la acción química se podían renovar constantemente las cargas eléctricas y que a medida que circula la corriente por el circuito los electrones que salen del terminal negativo de la batería, son sustituidos por la misma cantidad de estos que entran por el terminal positivo de la misma.
Después de que Volta descubrió una fuente de electricidad constante, fue que se pudo conocer lo que es en realidad un circuito eléctrico.
“Al encender un aparato eléctrico, usamos electricidad dinámica”
Campo eléctrico
Es el espacio en el cual pueden manifestarse las fuerzas de atracción y repulsión entre cargas eléctricas. El campo eléctrico rodea a cualquier tipo de carga, ya sea positiva o negativa y en general, rodea a cualquier objeto cargado. Este campo puede representarse mediante innumerables líneas rectas que salen radialmente desde el centro de la carga y van dirigidas en todas las direcciones. Estas líneas reciben el nombre de líneas de fuerza eléctrica, las cuales tienen fuerza natural que actúa en un sentido determinado, hacia afuera en los protones y hacia adentro en los electrones. Este es el origen de las leyes de atracción y repulsión de las cargas.
Cuando decimos que un electrón repele a otro sin hacer contacto, es la fuerza de repulsión entre las líneas de fuerza la que hace que las cargas se separen, y cuando decimos que un electrón y un protón se atraen, son las líneas de fuerza en el campo eléctrico quienes hacen que las cargas se unan.
Diferencia de potencial
Un átomo puede ser desequilibrado aplicando a este una fuerza externa lo suficientemente grande para hacer que el átomo pierda o gane electrones, se pueden presentar tres casos.
En otras palabras, el potencial es el estado eléctrico en que se encuentra un cuerpo. La diferencia de potencial nos indica una diferencia entre átomos de potencial distinto, es decir, hay diferencia de potencial cuando los átomos de uno y otro cuerpo son diferentes en su estado eléctrico. Esta diferencia de potencial se llama voltaje, tensión o fuerza electromotriz (FEM) y se define como la fuerza capaz de obligar a los electrones libres de un conductor a moverse en una determinada dirección. Su unidad de medida es el voltio (V).
La diferencia de potencial solo puede existir en dos puntos diferentes, una fuente de voltaje es un dispositivo que tiene entre sus terminales una diferencia de potencial. Esta fuente puede ser una pila, una batería o un generador y sus terminales reciben el nombre de bornes; uno de ellos posee mayor concentración de cargar positivas y el otro de cargas negativas, lo que genera un campo eléctrico que tratara de mover las cargas eléctricas que se encuentren entre ellos.
Cuando se conecta un material conductor entre los bornes de una fuente de voltaje, los electrones libres del conductor se dirigen desde el punto de mayor potencial de cargas negativas hacia el punto de mayor potencial de cargas positivas.
¿Por qué los electrones van del borne negativo al positivo de la fuente?
Pues en el interior de una fuente se produce un efecto químico el cual desequilibra los átomos de los dos bornes, quedando un borne con más electrones que el otro. Al hacer un puente entre los dos bornes de la fuente, los electrones sobrantes del borne negativo trataran de irse hacia el borne positivo ya que en este hay escasez de ellos, impulsado a su paso los electrones libres del conductor. Por lo tanto, los electrones libres del conductor ahora no se moverán en cualquier dirección, sino que serán dirigidos hacia el terminal positivo de la fuente originando un flujo de electrones en esa dirección. A este flujo de electrones a través de un conductor se le conoce como corriente eléctrica.
"El ser humano es inteligente por naturaleza, la tecnología es solo un complemento"
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