Fundamentos de la Electrónica: Componentes y Circuitos Eléctricos

Los materiales conductores transmiten la energía eléctrica a través de toda su superficie. Los circuitos eléctricos permiten el aprovechamiento de la energía eléctrica en todas sus formas.

La electrónica es la rama de la física que se ocupa del control del movimiento de los electrones en los materiales semiconductores. Se divide principalmente en dos áreas: electrónica analógica y electrónica digital.

Tipos de Corriente Eléctrica

• Corriente Continua (CC): Los electrones se mueven dentro de un circuito eléctrico siempre en la misma dirección.
• Corriente Alterna (CA): El valor y sentido de la corriente eléctrica varían de forma cíclica dentro de un circuito.

Leyes Fundamentales y Circuitos

Las relaciones básicas en un circuito se describen mediante la Ley de Ohm:

• Intensidad (I) = Voltaje (V) / Resistencia (R)
• Voltaje (V) = Resistencia (R) * Intensidad (I)
• Resistencia (R) = Voltaje (V) / Intensidad (I)

En cuanto a la configuración de circuitos:

• Circuitos en Serie: Las resistencias se suman directamente (R_total = R1 + R2 + ...).
• Circuitos en Paralelo: La resistencia total se calcula mediante la suma de los inversos de las resistencias individuales (1/R_total = 1/R1 + 1/R2 + ...). Al sumar las fracciones, se invierte el resultado para obtener el valor de la resistencia total. En estos circuitos, la intensidad y el voltaje se distribuyen de manera diferente, mientras que la potencia se suma.

Elementos Fundamentales de un Circuito Eléctrico

Los circuitos eléctricos constan de cuatro grupos de elementos fundamentales:

• Generadores: Suministran la energía eléctrica.
• Receptores: Consumen la energía eléctrica.
• Conductores: Permiten el flujo de la corriente.
• Elementos de Control y Protección: Regulan o interrumpen el flujo de corriente.

Componentes Pasivos y Activos

Resistencias

Las resistencias tienen como misión limitar el paso de la corriente por un circuito. Su valor se identifica por unos anillos de colores pintados en su cuerpo:

• Negro (0), Marrón (1), Rojo (2), Naranja (3), Amarillo (4), Verde (5), Azul (6), Violeta (7), Gris (8), Blanco (9).
• El número de ceros o el valor directo indica la magnitud de la resistencia.
• Tolerancia: Oro (±5%), Plata (±10%), Sin color (±20%).

Cuando se necesita ajustar el valor de la resistencia en un circuito, se utilizan resistencias variables o potenciómetros.

Resistencias Dependientes

• Fotoresistencia (LDR): Es una resistencia variable cuyo valor depende de la intensidad de luz; a mayor luz, menor resistencia.
• Termistor: Es una resistencia cuyo valor depende de la temperatura.
  • NTC (Negative Temperature Coefficient): El valor de su resistencia disminuye cuando aumenta la temperatura.
  • PTC (Positive Temperature Coefficient): El valor de su resistencia aumenta cuando aumenta la temperatura.

Componentes de Salida y Control

• Zumbador: Dispositivo que emite un zumbido o sonido cuando se le aplica una corriente eléctrica.
• Interruptor o Final de Carrera (FC): Dispositivo que actúa como un interruptor, conmutando entre dos posiciones al ser accionado mecánicamente por una palanca.
• Motor de Corriente Continua: Convierte la energía eléctrica en energía mecánica en forma de movimiento.
• Relé: Interruptor controlado mediante un electroimán, que permite abrir o cerrar contactos eléctricos.

Componentes Semiconductores

• Diodo: Componente electrónico con dos electrodos (ánodo + y cátodo -) que permite el paso de la corriente en el sentido ánodo-cátodo, pero no en el inverso.
• LED (Light Emitting Diode): Diodo capaz de emitir luz al ser polarizado en sentido directo.

Transistores y Condensadores

Transistores

Un transistor es un componente electrónico empleado para amplificar señales eléctricas o como interruptor. Posee tres terminales: emisor, base y colector. Existen dos tipos principales: NPN y PNP.

• Transistor como Interruptor: El transistor está en corte (apagado) cuando por la base no circula corriente o es muy pequeña.
• Transistor como Amplificador: Cuando circula una pequeña cantidad de corriente por la base, el transistor se activa y amplifica dicha corriente, permitiendo que una corriente mucho mayor circule por el colector. La letra 'b' representa la ganancia del transistor.

Condensadores

Un condensador es un componente que almacena y descarga energía eléctrica. Se mide en Faradios (F), y en circuitos se suelen utilizar submúltiplos como microfaradios (µF), nanofaradios (nF) y picofaradios (pF).

• Condensadores sin polaridad: Comúnmente de papel, cerámica o poliéster.
• Condensadores polarizados o electrolíticos: Deben conectarse respetando la polaridad (electrodo positivo al positivo del circuito y viceversa), de lo contrario, podrían destruirse.