Fundamentos de Electromagnetismo y Componentes Electrónicos Esenciales

1.- Científicos que contribuyeron al desarrollo del electromagnetismo

Entre los pioneros que sentaron las bases del electromagnetismo se encuentran:

• James Clerk Maxwell
• Nikola Tesla

2.- Características de la corriente alterna

La corriente alterna (CA) presenta particularidades que la hacen idónea para diversas aplicaciones. Su uso más extendido es en:

• Sistemas de suministro eléctrico para hogares y empresas.
• Transmisión de señales de audio.

3.- Componentes de una bombilla eléctrica

Una bombilla eléctrica incandescente tradicional consta de las siguientes partes fundamentales:

• Ampolla: Envoltura de vidrio, generalmente con forma de pera, que protege el filamento y contiene el gas de relleno.
• Filamento: Conductor metálico delgado, usualmente fabricado de wolframio (tungsteno), que se calienta al rojo vivo por el paso de la corriente eléctrica, emitiendo luz.
• Gas de relleno: Gas inerte (como argón o nitrógeno) que llena la ampolla, permitiendo que el filamento alcance altas temperaturas sin oxidarse ni sublimarse rápidamente, prolongando su vida útil.
• Soporte del filamento: Estructura interna, a menudo de alambre, que mantiene el filamento en su posición correcta, tenso y centrado dentro de la ampolla.
• Hilos conductores: Conductores eléctricos que transportan la corriente desde el casquillo hasta el filamento y de regreso.
• Casquillo: Base metálica de la bombilla que cumple una doble función: permite la sujeción mecánica de la lámpara a un portalámparas (generalmente mediante rosca o bayoneta) y establece la conexión eléctrica para el paso de la corriente hacia los hilos conductores y el filamento.

4.- ¿De qué está compuesto un horno de microondas?

Un horno de microondas se compone fundamentalmente de una cavidad metálica cerrada, conocida como magnetrón, que genera las microondas. Esta estructura, fabricada con materiales conductores, funciona como una jaula de Faraday, lo que impide la fuga de las radiaciones de microondas al exterior, garantizando la seguridad del usuario. Otros componentes clave incluyen la guía de ondas, el agitador de modos, el plato giratorio y el panel de control.

5.- Características de los sensores

Los sensores son dispositivos que detectan cambios en su entorno y responden con una señal eléctrica. Sus características definitorias incluyen:

• Velocidad de respuesta: Rapidez con la que el sensor reacciona a un cambio en la magnitud medida.
• Respuesta frecuencial: Capacidad del sensor para responder a diferentes frecuencias de la señal de entrada.
• Estabilidad: Habilidad para mantener sus propiedades a lo largo del tiempo y bajo diferentes condiciones.
• Rango de medida: Intervalo de valores que el sensor puede medir de forma fiable.
• Resolución: El menor cambio en la magnitud medida que el sensor puede detectar.
• Sensibilidad: Relación entre el cambio en la señal de salida y el cambio en la magnitud de entrada.
• Linealidad: Grado en que la respuesta del sensor es proporcional a la entrada.
• Desviación de cero (Offset): Valor de la señal de salida cuando la entrada es cero.
• Histéresis: Diferencia en la salida para un mismo valor de entrada, dependiendo de si la entrada aumenta o disminuye.
• Repetitividad: Capacidad del sensor para producir la misma salida ante la misma entrada en mediciones sucesivas.
• Precisión: Grado de conformidad de la medida con el valor verdadero.
• Exactitud: Combinación de precisión y veracidad (ausencia de error sistemático).

6.- Función de los puentes en un circuito eléctrico

En un circuito eléctrico, un puente (o jumper) se utiliza para establecer una conexión eléctrica directa entre dos puntos. Comúnmente, se emplea para configurar opciones en una placa de circuito o para realizar una conexión temporal, como por ejemplo, conectar un punto específico del circuito a la toma de tierra (GND) o a una línea de alimentación.

7.- ¿Qué es un generador en un circuito electrónico?

Un generador en un circuito electrónico es un dispositivo o fuente que suministra energía eléctrica al circuito. Esta energía, que puede ser en forma de tensión o corriente, se transmite a través de los conductores (cables) a los diversos componentes conectados, permitiendo su operación y funcionamiento.

9.- Función del circuito integrado NE555

El circuito integrado NE555 (comúnmente conocido como temporizador 555) es un componente electrónico sumamente versátil. Sus principales aplicaciones incluyen:

• Temporizador (Monoestable): Para generar retardos de tiempo precisos, activando una salida durante un periodo determinado.
• Oscilador (Astable): Para producir señales de onda cuadrada o pulsos periódicos a una frecuencia específica.
• Biestable (Flip-Flop): Para actuar como un elemento de memoria básico que puede mantener uno de dos estados estables.

10.- Función de cada patilla del NE555

El circuito integrado NE555 típicamente se presenta en un encapsulado DIP de 8 patillas, cada una con una función específica:

• Pin 1 (GND - Tierra): Conexión al polo negativo de la fuente de alimentación o referencia de tierra (0V).
• Pin 2 (TRIGGER - Disparo): Inicia el ciclo de temporización en el modo monoestable o afecta el estado del biestable interno. Cuando el voltaje en este pin cae por debajo de 1/3 de Vcc, la salida (Pin 3) pasa a nivel alto.
• Pin 3 (OUTPUT - Salida): Proporciona la señal de salida del temporizador. Puede suministrar o drenar una corriente considerable, permitiendo controlar directamente cargas como LEDs o relés pequeños.
• Pin 4 (RESET - Reinicio): Permite reiniciar el temporizador independientemente del estado de las otras entradas. Un nivel bajo (menor a 0.7V) en este pin fuerza la salida (Pin 3) a un nivel bajo y descarga el condensador de temporización. Para el funcionamiento normal, debe estar conectado a Vcc.
• Pin 5 (CONTROL VOLTAGE - Voltaje de Control): Permite modificar los voltajes de umbral y disparo internos (normalmente 2/3 Vcc y 1/3 Vcc, respectivamente). Si no se usa, se recomienda conectarlo a tierra a través de un pequeño condensador (aprox. 0.01μF) para evitar ruidos.
• Pin 6 (THRESHOLD - Umbral): Se utiliza para finalizar el ciclo de temporización. Cuando el voltaje en este pin supera los 2/3 de Vcc, la salida (Pin 3) pasa a nivel bajo (en modo monoestable o astable).
• Pin 7 (DISCHARGE - Descarga): Conectado al colector de un transistor NPN interno. Se utiliza para descargar el condensador externo de temporización cuando la salida (Pin 3) está en nivel bajo.
• Pin 8 (VCC - Alimentación): Conexión al polo positivo de la fuente de alimentación (típicamente entre +4.5V y +16V).

11.- Concepto y características de los LDR (Resistencias Dependientes de la Luz)

Un LDR (Light Dependent Resistor), también conocido como fotorresistencia o fotocelda, es un componente optoelectrónico pasivo cuya resistencia eléctrica varía significativamente en función de la intensidad de la luz visible que incide sobre su superficie sensible. Su característica principal es que su resistencia disminuye a medida que aumenta la cantidad de luz recibida, y viceversa, aumenta en la oscuridad. Esta propiedad los hace útiles en circuitos de detección de luz, como interruptores crepusculares o medidores de intensidad lumínica.

12.- Concepto de energía potencial eléctrica

La energía potencial eléctrica es una forma de energía potencial que posee un sistema de cargas eléctricas debido a su configuración espacial y a las fuerzas electrostáticas (fuerza de Coulomb) que actúan entre ellas. Representa el trabajo necesario para mover una carga desde un punto de referencia (generalmente el infinito) hasta una posición específica dentro de un campo eléctrico generado por otras cargas. Esta energía está asociada a la disposición particular de un conjunto de cargas puntuales o distribuciones de carga en un sistema definido.

13.- Concepto y funcionamiento de los relés

Un relé es un dispositivo electromecánico (o en algunos casos de estado sólido) que opera como un interruptor accionado eléctricamente. Su funcionamiento más común se basa en el electromagnetismo: un circuito de control, con una corriente relativamente pequeña, energiza una bobina que crea un campo magnético. Este campo atrae una armadura móvil (un electroimán), la cual acciona mecánicamente uno o varios juegos de contactos eléctricos. Estos contactos permiten abrir o cerrar uno o más circuitos eléctricos secundarios, que pueden manejar corrientes y tensiones mucho mayores que las del circuito de control, y que están eléctricamente aislados de este último. Así, un relé permite que un circuito de baja potencia controle un circuito de alta potencia.