Coordinado por Ing. Horacio D. Vallejo

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MICROPROCESADORESMICROPROCESADORES

COMPUTADORASCOMPUTADORAS

SSAABBEERR

EELLEECCTTRROONNIICCAAEDICION ARGENTINA

ES UNA EDICION ESPECIAL DE

REP. ARG. EDICION ESPECIAL: 3001

Esta obra es parte del CD:Enciclopedia Visual

de la Electrnicaque se distribuye exclusivamenteen la Repblica Argentina. Para laedicin se extrajo informacin dela revista Electrnica y Servicio yse cont con la colaboracin deCentro Japons de InformacinElectrnica.Prohibida su reproduccin parcialo total por cualquier medio.

El Mundo de la ElectrnicaAudio, TV, Video ComputadorasMicroprocesadores

CAPITULO 1PRINCIPIOS DE GENERACION DE LA ELECTRICIDADFormas de generar electricidadElectricidad por friccin o induccinElectricidad por reaccin qumicaComponentes y aplicaciones de las pilas

Fabricacin de una pila primariaElectricidad por presinElectricidad por calorElectricidad por luzAplicaciones del efecto fotoelctrico

Efecto fotoinicoEfecto termoelctricoEfecto fotovoltaico

Electricidad por magnetismoUN VISTAZO A LA ELECTRONICA DE HOYEl imperio de los bitsVentajas de la tecnologa digitalComunicacionesAudio y videoEl DVDLa televisin de alta definicinMtodos de grabacin de audio digitalProceso digital de audioProcesamiento de datos

MicroprocesadoresCapacidad de almacenamiento de datos

Internet

CAPITULO 2QUE ES LA ELECTRICIDAD Y QUE LAELECTRONICA?

Estructura atmicaAtomos: protones, electrones y neutronesConstitucin del tomo: protones, electro-

nes y neutronesIones positivos y negativosConductores, semiconductores y aislantesFlujo de electronesDiferencia de potencial, tensin, fuerza

electromotriz

Corriente elctricaResistencia elctrica ConductanciaClasificacin de los resistoresCdigo de colores para resistoresPilas y baterasCONDUCCION DE LA CORRIENTE ELECTRICALos conductores y los aislantesLa electricidad como fluidoTipos de conductoresCampo elctrico y corriente elctricaEl campo elctricoCorriente electrnica y corriente convencionalVelocidad de la corrienteLA REVOLUCION DE LOS MEDIOS OPTICOSMedios de soporte de informacinEl surgimiento de la tecnologa pticaLuz y protuberanciasTecnologa digitalOtros sistemas pticos

El disco lser de videoEl CD-ROM - El CD-IEl Photo-CDLos medios magneto-pticosEl DVD

CAPITULO 3RESISTENCIA ELECTRICALa resistencia elctricaUnidad de resistenciaLa ley de OhmResistividadCircuito elctricoOtra vez la ley de OhmClculo de la corrienteClculo de la resistenciaClculo de la tensinLos resistores en la prcticaLa ley de JouleUnidades de potencia, energa y calorCalor especfico de los materialesDIODOS SEMICONDUCTORESIntroduccinDiodos semiconductores, rectificadores, zner,de corriente constante, de recuperacin en es-caln, invertidos, tnel, varicap, varistores,emisores de luzOtros tipos de LED

CAPITULO 4ASOCIACION DE RESISTORES, ASOCIACION DEPILAS, POTENCIA ELECTRICAAsociacin de resistoresAsociacin de pilasPotencia elctricaClculo de potenciaAplicacin de la ley de JoulePotencia y resistenciaCAPACITORESLa capacidadCapacitores planosLa energa almacenada en un capacitorLos capacitores en la prcticaAsociacin de capacitoresCapacitores de papel y aceiteEl problema de la aislacinCapacitores de polister y policarbonato, depoliestireno, cermicos, electrolticosCapacitores variables y ajustablesDnde usar los trimmersTensin de trabajoCapacitores variablesBanda de valoresPOR QUE APARECIERON LOS TRANSISTORESComienza la revolucin digitalEn el principio fue la vlvula de vacoSurge el transistorQu es en realidad un semiconductor?Principio de operacin de un transistorTransistores contenidos en obleas de silicioSurgen los microprocesadoresFamilias MOS y MOSFETTransistores de altas potenciasFuturo del transistor

CAPITULO 5MAGNETISMO E INDUCTANCIA MAGNETICAEl efecto magnticoCampo elctrico y campo magnticoPropiedades magnticas de la materiaClculos con fuerzas magnticasDispositivos electromagnticosElectroimanes y solenoidesRels y Reed-relsLos galvanmetrosLos inductores

EnciclopediaEnciclopediaVVisualisualde lade laElectrnicaElectrnica

LOS COMPONENTES DE CORRIENTE ALTERNACorriente continua y corriente alternaRepresentacin grfica de la corriente alternaReactanciaReactancia capacitivaFase en el circuito capacitivoReactancia inductivaFase en el circuito inductivoQu es una seal?TIRISTORES Y OTROS DISPOSITIVOS DE DISPAROLos tiristoresRectificador controlado de silicioInterruptor controlado de silicioFotoSCRDiodo de cuatro capasSUS, TRIAC, DIAC, SBS, SIDAC, UJT

CAPITULO 6LAS ONDAS ELECTROMAGNETICASLa naturaleza de las ondas electromagnticas PolarizacinFrecuencia y longitud de ondaEl espectro electromagntico y las ondas de ra-dioEspectro electromagnticoEL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADORConfiguraciones circuitales bsicasEl amplificador base comnEl amplificador emisor comnEl amplificador colector comnResumen sobre polarizacinRecta esttica de cargaRecta dinmica de cargaClculo de los capacitores de pasoAcoplamientos interetapas

a) Acoplamiento RCb) Acoplamiento a transformadorc) Acoplamiento directo

FUNDAMENTOS FISICOS DE LA REPRODUCCIONDEL SONIDOPropagacin de las vibraciones u ondasLa onda de sonidoCaractersticas fsicas

Frecuencia o tonoAmplitudIntensidadTimbre

Velocidad del sonido Reproduccin del sonidoTipos de reproductores acsticos (parlantes)

CAPITULO 7EL SURGIMIENTO DE LA RADIOLos experimentos de FaradayLos planteamientos de MaxwellLas ondas de radio y el espectro electromagn-ticoLa telegrafa sin hilosEstructura simplificada de una vlvula diodoPrincipio bsico de operacin de un receptorde radio Las primeras transmisionesLa evolucin de las comunicaciones por ondasradialesEl desarrollo de la radio comercial Modulacin en FM y transmisin en estreoTRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPOLos FETsEl JFETEfecto de campoEl MOSFET de empobrecimientoMOSFET de enriquecimientoProteccin de los FETs

CAPITULO 8INSTRUMENTOS PARA CORRIENTE CONTINUA Instrumentos analgicosFuncionamiento de algunos instrumentos anal-gicosEmpleo como ampermetroEmpleo como voltmetroOhms por volt en los voltmetros de continuaCausas de errores en las medicionesLas puntas de pruebaPuntas pasivasPuntas activasMEDICIONES EN CIRCUITOS TRANSISTORIZADOSa) apertura de los circuitos de polarizacinb) apertura de los elementos del transistorc) entrada en corto de los elementos del transis-tord) entrada en corto de elementos de acopla-

miento de la etapaEL SURGIMIENTO DE LA TVQu es la televisinEl televisor despliega seales elctricasOrgenes de la televisinSe establecen los formatosCmo se convierte la imagen en seales elctri-casLa seal de video compuesto

CAPITULO 9INSTRUMENTOS PARA EL TALLER Y MONTAJES DEEQUIPOSEl instrumental para reparacionesInstrumentos para el banco de trabajoConjunto de instrumentos bsicosProbador de semiconductoresLista de materiales del conjunto de instrumentosbsicosLista de materiales del probador de semicon-ductoresGenerador de seales para calibracin y prue-basLista de materiales del generador de sealesInstrumentos para equipos de audioLos galvanmetrosVmetro para seales dbilesVmetro para seales fuertesIndicador de equilibrioModo de usoDIODO ZENERCaractersticas de operacinRuptura del znerCurvas caractersticasResistencia del znerEfectos de la temperaturaAplicaciones de los diodos znerCaractersticas de los diodos zner comercialesComprobacin de los diodos znerLOS MICROFONOSQu es un micrfono?Telfonos y micrfonosEl transductor Tipos de micrfonosMicrfono de carbnMicrfono de capacitorMicrfono de bobina mvilMicrfono de cristalCaractersticas de los micrfonosSensibilidadDireccionalidadImpedanciaInmunidad al ruido

CAPITULO 10PRIMERAS REPARACIONES EN EQUIPOS TRANSISTORIZADOSPrueba de transistores con el tsterAnlisis de montajes electrnicosLo que puede estar malDefectos y comprobacionesMediciones en pequeos amplificadoresSustitucin del componenteEquivalenciasMEDICIONES QUE REQUIEREN PRECISIONMtodo de compensacin de Dubois-ReymondMtodo de compensacin de PoggendorfDISPOSITIVOS ELECTRONICOS DE MEMORIADispositivos de memoriaAplicaciones de los circuitos de memoriaTcnicas de fabricacin de las memorias digita-lesCmo trabaja una memoria digitalMemorias de la familia ROM

Memorias ROMMemorias PROMMemorias EEPROMMemorias UV-EPROM

Memorias de la familia RAMMemorias SRAMMemorias DRAMMemorias VRAMMemorias NOVRAMMemorias en equipos de audio y videoMemorias en computadoras PCRAM, Cach, ROMMemoria FlashCMOS-RAMMemoria de video

CAPITULO 11IDENTIFICACION DE COMPONENTESCmo encarar la reparacin de equipos elec-trnicos

Camino lgicoConocer la operacin de un circuitoEL LASER Y LOS CONCEPTOS DE LA LUZLa luz en la poca de las lucesLos planteamientos de HuygensLos planteamientos de NewtonEinstein y el efecto fotoelctricoPartculas elementales de la materiaAbsorcin y emisinFuentes convencionales de luzEmisin inducida o estimuladaEstructura bsica del lser

CAPITULO 12TV COLORCmo transmitir imgenesLa transmisin de TVLa antena de TVAntenas para varios canales

a) Antena Yagib) Antena cnicac) Antena logartmica peridica

TV por satliteEl cable de bajadaEl sintonizador de canalesLa etapa amplificadora de FI de videoNeutralizacin y ajustesEl control automtico de ganancia (CAG)Los circuitos de sincronismoEl sincronismo verticalEl sincronismo horizontalLos circuitos de sincronismoEl oscilador verticalEl oscilador horizontalLa deflexin horizontalLa deflexin verticalAlgunos defectos usuales

CAPITULO 13REPARACIONES EN RECEPTORES DE RADIOPequeas reparaciones

1. Problemas de alimentacin 2. El defecto motor de lancha3. Fallas y ruidos en el control de volumen4. Interrupciones en las placas5. Cambios de componentes6. Problemas del parlante7. Problemas de ajuste8. Los componentes9. Anlisis con el inyector de seales10. Conclusiones

REPARACION DE EQUIPOS CON CIRCUITOS INTEGRADOSCmo procederBsqueda de fallasCmo usar el inyectorFIBRAS OPTICASGeneralidadesEnlace ptico con fibraVentajas de las fibras pticasFsica de la luzConstruccin de las fibras pticasTipos de fibrasAtenuacin de la fibraComponentes activosDiodos emisores de luzDiodo de inyeccin lser

CAPITULO 14INSTRUMENTOS PARA EL SERVICEInyector de sealesFuente de alimentacinGenerador de funcionesGenerador de barrasMedidor de inductanciaMedidor de capacidadesProbador de CIPunta de prueba digitalInstrumentos porttiles varios

CAPITULO 15REGULADORES INTEGRADOS DE LA SERIE 78XXRegulador de tensin patrnRegulador fijo con mayor tensin de salidaAumentando la tensin de salida con znerTensin de salida ajustable con CI regulador fijoFuente de corriente fijaFuente de corriente ajustableCmo aumentar la corriente de salidaReguladores 78XX en paraleloRegulador de tensin fijo de 7ARegulador de 7A con proteccin contra cortosRegulador ajustable utilizando CI 7805 y 741Fuente de tensin simtrica utilizando CI 78XX

REPARACIONES EN ETAPAS DE SALIDA DE RECEPTORES DE RADIOPrimera configuracinSegunda configuracinTercera configuracinReparacin con multmetroCmo medir tensiones en una radioTEORIA DE FUNCIONAMIENTO DE LOS VIDEOGRA-BADORESQu es una videograbadoraNota histricaLa grabacin magnticaGrabacin lineal contra grabacin helicoidalEl formato VHSGrabacin de audioGrabacin azimuthalEl track de control y los servomecanismosEl sistema de controlAlgunas caractersticas de las videograbadorasmodernasManejo remotoGrabacin no asistidaSistema de autodiagnsticoMltiples velocidades de reproduccin Efectos digitales

CAPITULO 16LOCALIZACION DE FALLAS EN ETAPAS CON MI-CROPROCESADORESBloques bsicos de control para los MP (P)Fuente de alimentacinDiagnstico de fallas en la fuenteEl resetDiagnstico de fallas en el resetReloj del P (MP)Diagnstico de fallas en el relojLA TELEVISION DIGITAL (DTV)Qu es la televisin digital?Conversin analgico/digitalTeorema de muestreo de NyquistMuestreo, cuatizacin y resolucin Codificacin A/DRecomendaciones CCIR-601Compresin digitalReduccin de datosTipos de compresinTransformacinTransformacin de coseno discreta (DCT)Cuantizacin CodificacinMtodo de codificacin HuffmanCompresiones de audioNormas internacionales de televisin digital

JPEG - MPEG - Perfiles y nivelesMPEG-1 - MPEG-2

Transmisin de TV progresiva y entrelazadaFormatos mltiplesComentarios finalesUSOS DEL GENERADOR DE BARRAS DE TV COLORUsos en la salida de RFUsos en la salida de FIUsos en la salida de videoUsos en la salidas de sincronismoUsos en el barrido entrelazado y progresivoFunciones y prestaciones del generador

CAPITULO 17MANEJO Y OPERACION DEL FRECUENCIMETROQu es un frecuencmetro?Consejos para la eleccin de un frecuencmetroPrincipio de operacin del frecuencmetroAplicaciones del contador de frecuenciaMediciones en audio y videoREPARACION DE EQUIPOS DE AUDIOMedicin de tensin en circuitos transistorizadosQu efecto causa esa alteracin en la calidaddel sonido?Qu ocurre si estos componentes presentanproblemas?Tensiones en salidas complementariasCircuitos integrados hbridosTEOREMAS DE RESOLUCION DE CIRCUITOS Principio de superposicin1) Clculo por leyes de Kirchhoff2) Clculo por el mtodo de superposicinTeorema de TheveninTeorema de Norton

CAPITULO 18QUE ES UNA COMPUTADORA?Arquitectura de una PC

Definicin de computadoraAntecedentes de las computadoras personales

Las computadoras personales en los 70El surgimiento de la IBM PCLa plataforma PCGeneraciones de computadoras PC

Elementos de la PCAutotest de funcionamientoEl primer autotestEl disco de inicializacinEl proceso de la inicializacinConexin de perifricosCmo funciona el plug and play

Instalacin del sistema plug and playLos componentes electrnicos de la PC

Funcionamiento de un transistorCmo es el transistorFuncionamiento de una memoria RAMCmo se escriben los datos en una RAMCmo se leen los datos desde una RAMCmo funciona un microprocesadorEl microprocesadorLos procesadores RISC y CISCEl CISCComputacin por conjunto reducido de ins-trucciones (RISC)

Cmo se comunican los perifricos con la PCLa barra de direcciones de la PCPlacas de expansin de 8 bitsPlaca de 16 bits o placa ISAPlaca MCA de 32 bitsPlaca EISA de 32 bitsPlaca de bus local VESA (VL-BUS) de 32 bitsPlaca de bus local PCIBus local VESABus local PCI

CAPITULO 19ENSAMBLADO DE COMPUTADORASArquitectura de una PCPerifricos de entrada de datosDispositivos de proceso de informacinDispositivos de almacenamiento de informacinPerifricos de salida de datosEquipo necesario para la reparacin Factores a considerar en la eleccin de herra-mientas, componentes y programasReparacin de mquinas muy bsicas emplea-das en hogares o en empresas pequeas

a) Herramientas y componentesb) Discos sistemac) Utileras para el servicio

MANEJO DEL OSCILOSCOPIOQu es un osciloscopioPrincipio de funcionamiento del osciloscopioTipos y marcas de osciloscopiosControles tpicos de un osciloscopioConexiones de sealMediciones de carcter generalMediciones en audio y videoLa funcin delayTEORIA DE CIRCUITOSPrincipio de sustitucinTeorema de MillmanTeorema de la mxima transferencia de energaTeorema de la reciprocidadMtodos de resolucin de circuitosPlanteo de las ecuacionesMtodo de mallasMtodo de los nodos

CAPITULO 20CIRCUITOS DE MONTAJE SUPERFICIALAntecedentes de los circuitos impresosEstructura de un circuito impresoTipos de circuito impresoTecnologa de montaje superficialEncapsulados y matrculasEncapsulados para transistores mltiplesTransistores de propsito generalIntroduccinDiodos de sintonaDiodos SchottkyDiodos de conmutacinDiodos mltiples de conmutacinDiodos zner Herramientas para la soldaduraCmo soldar un componente SMDProcedimientoEL CONTROL REMOTOQu es un control remoto

El control remoto digitalPropiedades de las emisiones infrarrojasEstructura fsica de un control remotoOperacin del circuito emisorEl circuito de control de la unidad remotaOperacin del circuito receptorEl formato de la seal infrarrojaTRATAMIENTO DE LA INFORMACION EN UNACOMPUTADORACmo suma una computadora Cmo se almacena informacin en los discosAlmacenamiento de informacinAlmacenamiento de informacin en discosFormateo de un discoLa disquetera unidad de disco flexibleFuncionamiento de las unidades de discoLa importancia del disco rgidoLa unidades magneto-pticas y flpticasLas unidades de back-up QIC y DATUnidades de back-up QICUnidad de cinta de back-up DAT (cinta de au-dio digital)

CAPITULO 21CODIFICACION DE SEALES DE TVDiagrama en bloques del modulador de sonidoRecuperacin del audio en el decodificadorCIRCUITO DE CONMUTACIONEl transistor unijuntura en la conmutacinCircuitos de aplicacinComportamiento de las cargas en un semicon-ductorDispositivos efectivos de disparoRectificador controlado de silicioTriac - DiacLA SUPERCONDUCTIVIDAD Y SUS APLICACIONESQu se entiende por superconductividad Caractersticas de los superconductoresAplicaciones de los superconductoresGeneracin de energa elctricaMejores dispositivos electrnicosTransportacin terrestreAplicaciones

CAPITULO 22MANTENIMIENTO Y REPARACION DE COMPUTADORASEn qu consiste el servicio a una PC?MantenimientoReparacinProteccin de la informacinActualizacinHerramientas y componentesDiscos con sistemaUtilitarios para el servicio a PCUtilitarios de informacin del sistemaUtilitarios que se incluyen en Windows 95 y Win-dows 98Utilitarios de diagnstico y ReparacinProgramas integradosProgramas para mantenimiento y reparacinReparaciones tpicasMantenimiento correctivo y preventivoActualizacin

CAPITULO 23COMUNICACIONES VIA SATELITELos satlitesLa TV satelitalElementos necesarios para ver TV satelitalLas antenas parablicasConstruccin de un sistema para ver TV satelital

CAPITULO 24TECNICAS DIGITALESLgica digital aplicadaPresentacin de las principales compuertasLgica positiva y lgica negativaCompuertas lgicasRelaciones entre las compuertasLeyes de De MorganEjemplos con compuertasFuncin lgica comparacinCompuertas lgicas comerciales TTLCompuertas lgicas comerciales CMOSDiseo de circuitos digitalesExpresiones cannicasQu se puede hacer con las compuertasDiagrama de Veitch y de KarnaughDiseo de circuitos lgicosEjemplos de aplicacin

El principio fsico segn el cualuna de las partculas atmicas,el electrn, presenta una car-ga a la que por convencin se leconsidera negativa, constituye elfundamento de una de las fuentesde energa ms importantes de lavida moderna: la electricidad. Eneste captulo, de nivel bsico, seexplican las seis principales formasde generacin de electricidad:por friccin o induccin, por reac-cin qumica, por presin, por ca-lor, por luz y por magnetismo. Ytambin se aprovechan las expli-caciones para sugerir algunos ex-perimentos.

Si bien la electricidad fue cono-cida por los antiguos griegos apro-ximadamente en el ao 600 AC,cuando Tales de Mileto observque el mbar adquiere la propie-dad de atraer objetos ligeros al serfrotado, el primer estudio cientficode los fenmenos elctricos fuepublicado en 1600, por William Gil-bert, un mdico britnico que utili-z el trmino elctrico (del griegoelektron, que significa mbar)para referirse a la fuerza que ejer-ce esa sustancia al ser frotada, yquien tambin estableci la dife-

rencia entre las acciones magnti-ca y elctrica.

En esa poca, an no estabantotalmente sentadas las bases dela revolucin cientfica de la quesurgira la fsica clsica, y que to-mara forma definitiva en el sigloXVIII, con Isaac Newton, quien es-tableci una serie de principiosque daran base al mtodo cient-fico. No obstante, a partir de en-tonces se produjeron avances im-portantes que culminaran en el si-glo XIX, cuando diversos investiga-dores desarrollan toda la base te-rico-prctica para la generacin,aprovechamiento y distribucin dela electricidad, y que tendran co-mo punto final el establecimientode las primeras redes de distribu-cin de fluido elctrico hacia loshogares y la industria (figura 1).

FORMAS DE GENERARELECTRICIDAD

Bsicamente, existen seis formasdiferentes de generar electricidad,aunque slo algunas pueden con-siderarse fuentes eficaces de ener-ga. Lo caracterstico en todas es

que hay que liberar los electronesde valencia a partir de otra fuentede energa para producir el flujoelctrico; sin embargo, no es nece-sario analizar esta fundamenta-cin para entender el tema cen-tral del presente captulo.

Las formas en que la electricidadpuede ser generada son las si-guientes: por friccin o induccin,por reaccin qumica, por presin,por calor, por luz y por magnetis-mo.

ELECTRICIDAD POR FRICCINO INDUCCIN

Ya mencionamos que la friccinentre materiales como forma deproducir electricidad, fue descu-bierta desde la antigua Grecia. Pormera casualidad, Tales de Miletoobserv que al frotar en la piel delos animales una pieza de mbar,sta adquira la propiedad deatraer pequeos trozos de virutasde madera.

Actualmente, sabemos quecuando dos cuerpos se frotan en-tre s, uno de ellos cede electro-nes al otro. Es decir, mientras deuno de esos cuerpos se despren-den tales partculas subatmicas,el otro las recibe; como resultado,el primero queda con dficit deelectrones y el segundo con exce-so.

Cuando un tomo tiene dficitde electrones, la carga total delmaterial es positiva; cuando tieneexceso de electrones, el materialadquiere una carga total negativa(figura 2). Para comprobar este fe-nmeno, frote varias veces en sucabeza un globo inflado; notarque ste puede atraer pequeostrozos de papel o mantenerse ad-herido a la pared por tiempo inde-terminado (figura 3). Otro experi-

Captulo 1

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Captulo 1

Principios de Generacin de la Electricidad

Fig. 1

mento consiste en peinarse el ca-bello seco, estando frente a un es-pejo y dentro de un cuarto oscuro;luego de pasar varias veces el pei-ne, podremos observar que se pro-ducen chispas luminosas; esto sedebe al efecto de desplaza-mien-to de cargas.

Conforme a lo que acabamosde explicar, la electricidad se pro-duce por el paso de los electronesde un material a otro; es decir, porefecto de la friccin. Por lo tanto,

se le conoce comoelectricidad esttica.

Uno de los mediosms conocidos paragenerar grandes canti-dades de electricidadesttica, es la Mquinade Wimshurst (figura 4).Este aparato consisteen dos discos plsticoscolocados frente a fren-te, que giran en senti-dos opuestos; sobre unode ellos se encuentranvarias laminillas con-ductoras.

La mutua influenciaejercida, origina un des-plazamiento de cargas.La carga elctrica delos discos es recupera-da mediante un par deelectrodos, los cuales secolocan de modo queestn en contacto conla superficie del discoque tiene las laminillas;cuando la cantidad decarga acumulada en la

superficie de los discos es grande,se llegan a producir arcos elctri-cos entre las terminales externasdel dispositivo.

ELECTRICIDAD PORREACCIN QUMICA

Una de las formas ms eficientesy ampliamente utilizadas para ge-nerar electricidad, es la de lasreacciones qumicas. Como ejem-

plo, tenemos las pilas y bateras uti-lizadas en equipos porttiles, ra-dios, automviles, etc.; se puededecir que una pila es un medioque transforma la energa qumicaen elctrica, ya que est formadapor un electrolito (que puede ser l-quido, slido o de pasta), un elec-trodo positivo y un electrodo nega-tivo.

El electrolito, una sustancia qu-mica, reacciona con los electro-dos, de tal forma que a uno deellos llegan los electrones liberadospor la reaccin -hacindose nega-tivo-, mientras que el otro, habin-dolos perdido, adquiere carga po-sitiva (figura 5). Esta diferencia decargas entre los dos electrodos seconoce como diferencia de po-tencial. Si se conecta un cableconductor externo que los comuni-que, la diferencia de potencial ori-gina un camino por el que los elec-trones del electrodo negativo pa-san al electrodo positivo. Precisa-mente, al desplazamiento de loselectrones a travs de un conduc-tor se le conoce con el nombre decorriente elctrica (figura 6). B-sicamente, podemos hablar dedos tipos de pilas: primarias y se-cundarias. En el caso de las prima-rias, la sustancia qumica utilizadase transforma lentamente en sus-tancias diferentes; y es que, a cau-sa de la reaccin qumica que li-bera los electrones, el electrolitono puede transformarse en la sus-tancia original que era antes desuceder aqulla (es cuando se di-ce que las pilas se han descarga-

Principios de Generacin de la Electricidad

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Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

do). Las pilas de este tipo tam-bin reciben el nombre voltai-cas.

Por su parte, las pilas secunda-rias, bateras o acumuladores, tie-nen la caractersticade que en ellas el elec-trolito s puede ser re-convertido despus deutilizarse en las sustan-cias originales; para lo-grarlo, basta con pasara travs de l una co-rriente elctrica, peroen sentido contrario alde su operacin nor-mal (esto es a lo que sellama recarga de lapila).

COMPONENTES YAPLICACIONES DE

LAS PILAS

Una de las pilas pri-marias ms comunes esla Leclanch o pila se-ca, inventada en losaos 60 por el qumicofrancs Georges Le-clanch. El electrolitoconsiste en una pastade cloruro de amonio ycloruro de zinc. Una l-mina que se empleacomo el electrodo ne-gativo, sirve tambincomo envase, y estconstruida con base enzinc; el electrodo positi-vo es la combinacinde una barra de carbo-no con dixido de man-ganesio, y al momentode combinar los treselementos, se obtienenaproximadamente 1,5volts entre la terminalcentral y el envase (fi-gura 7).

Otro ejemplo de pilaprimaria, es aquella quese utiliza en equipos pe-queos (tales como losrelojes de pulso digita-les). En esta pila -conforma de disco cilndri-co-, el electrolito es unasolucin de hidrxidode potasio, el electrodo

positivo se hace con xido de mer-curio y el electrodo negativo conzinc. La pila de este tipo, conocidacomo batera de mercurio, ge-

nera aproximadamente 1,34 volts(figura 8).

Por lo que se refiere a la pila se-cundaria o acumulador (que co-mo ya se dijo puede ser recargadaal invertir la reaccin qumica), ca-be mencionar que fue inventadaen 1859 por el fsico francs GastonPlant. Est formada por un elec-trolito de cido sulfrico y agua,con electrodos de plomo y xidode plomo; internamente, estconstituida por un conjunto de pi-las individuales conectadas en se-rie (figura 9). Las pilas secundariaslas encontramos en automviles,aviones y en sistemas de almace-namiento de energa elctrica defuentes de energa alternativa;ejemplo de estas ltimas, son lospaneles solares o los generadoresmovidos por viento.

FABRICACIN DE UNAPILA PRIMARIA

Para fabricar una pila primaria,se requiere solamente de un limngrande, una laminilla de cobre yuna zinc, ambas de 5 x 1 cm. Lonico que hay que hacer es inser-tar las laminillas, una en cada caradel limn, procurando que entrenlo ms profundamente posible pe-ro sin llegar a tocarse.

Con ayuda de un voltmetro, sepuede comprobar fcilmente ladiferencia de potencial que existeentre las laminillas. La terminal ne-gativa se forma en el electrodo dezinc, mientras que la terminal posi-tiva en el de cobre; el electrolitode nuestra pila es precisamente el

Captulo 1

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Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9

cido ctrico que contiene el zumode limn. Vea la figura 10.

ELECTRICIDAD POR PRESIN

Los materiales piezoelctricosson aquellos que liberan electro-nes cuando se les aplica una fuer-za. Su nombre se deriva del trmi-no griego Piezo, que significa pre-sin.

Cuando se aplica la fuerza sobreel material, los electrones son obli-gados a salir de sus rbitas y sedesplazan hacia el punto opuestoa aquel en que se est ejerciendola presin; cuando sta cesa, loselectrones regresan a los tomos

de donde proceden.Sustancias como las sa-les de Rochelle y las ce-rmicas de titanato debario, son especialmen-te efectivas para gene-rar ste efecto.

El punto moment-neamente abandona-do por los electrones acausa de la aplicacinde la fuerza, se tornaentonces positivo; por

contra, el extremo ms alejado del se hace negativo: surge as entreambos una diferencia de carga (fi-gura 11).

Los materiales piezoelctricos secortan en formas especiales, demodo que sea posible controlar lospuntos en donde existe la diferen-cia de potencial. Este efecto seaprovecha para generar sealeselectrnicas de audio en los micr-fonos de cristal, los cuales estnformados por un cristal piezoelc-trico sobre el que se coloca unatapa que lo deforma conforme alas variaciones de los sonidos quelogran desplazarla. Aos atrs, loscristales piezoelctricos se utiliza-ban para recuperar la msica gra-

bada en forma desurcos en los discosde acetato negro (fi-gura 12).

Adems, los mate-riales piezoelctricostienden a deformar-se cuando se lesaplica un voltaje. Es-te fenmeno es ex-plotado para gene-rar seales electrni-cas de una frecuen-

cia fija y altamente estable.

ELECTRICIDAD POR CALOR

Cuando se aplica energa calor-fica a determinados metales, stosaumentan el movimiento cinticode sus tomos; as, se origina eldesprendimiento de los electronesde las rbitas de valencia. Otrosmetales, se comportan de manerainversa.

Supongamos que un metal delprimer tipo es unido superficial-mente a un metal de comporta-miento contrario, y que se les apli-ca calor. Mientras que uno sercada vez ms positivo conformese vayan liberando sus electrones,el otro -que los absorbe- se harmuy negativo al almacenar car-gas negativas.

Tras retirar la fuente de calor, losmetales se irn enfriando y enton-ces los electrones extras que fue-ron de momento alojados por unode los metales, regresarn al de suprocedencia. Cuanto ms calor seaplique a la unin de esos metales,mayor ser la cantidad de cargaelctrica que pueda producirse. A

Principios de Generacin de la Electricidad

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Fig. 10

Fig. 11

Fig. 12

ste fenmeno se le conoce comotermoelectricidad.

A aquellos dispositivos formadospor la unin de dos metales y quepresentan el efecto de termoelec-tricidad, se les denomina termo-par (figura 13).

El fenmeno de la termoelectri-cidad puede ser fcilmente com-probado mediante un sencillo ex-perimento. Haciendo uso de unalambre de cobre y uno de zinc,hay que formar una trenza deaproximadamente 30 cm de largo;se deben dejar libres unos 5 cm decada alambre. Enseguida, conuna vela, se calienta el principiode la trenza; finalmente, con unvoltmetro se mide la diferencia depotencial en los extremos que sedejaron libres. En aplicaciones rea-les se unen varios dispositivos ter-mopar, en circuitos serie/paralelo,

para aumentar la canti-dad total de corriente yde voltaje. Este dispositi-vo, en su conjunto, esconocido como ter-mopila. En general, po-demos decir que las ter-mopilas transforman laenerga calorfica enenerga elctrica.

ELECTRICIDAD POR LUZ

El efecto fotoelctri-co consiste en la libe-

racin de electrones de un mate-rial, cuando la luz incide sobre s-te. El potasio, el sodio, el cesio, elselenio, el sulfuro de plomo, el ger-manio, el silicio y el cadmio, son al-gunos de los materiales que pre-sentan tal caracterstica.

Aplicaciones del efecto fotoelctrico

Al efecto fotoelctrico se le pue-den dar tres distintas aplicacionesen electrnica:

a) Fotoionizacin. La luz aumen-ta la conduccin que se realiza delctodo a la placa de una vlvulade gas (bulbo), debido a la ioniza-cin (liberacin de los electronesde valencia del gas contenido).

b) Efecto fotovoltaico. Al produ-

cirse cargas en los extremos de losmateriales semiconductores, se ori-gina una diferencia de potencial(como en el caso de las pilas).

c) Efecto de fotoconduccin.Puesto que son liberados los elec-trones de materiales cristalinos(que normalmente presentan altaresistencia elctrica), aumenta suconductividad y disminuye su resis-tencia elctrica al paso de la luz(figura 14).

Fue en 1905, cuando el fsico ale-mn Albert Einstein propuso por pri-mera vez una teora que explicabade manera satisfactoria el efectofotoelctrico. Su teora seala quela luz est formada por fotones (esdecir pequeos paquetes de ener-ga), los cuales chocan contra lasuperficie de las sustancias; si tie-nen suficiente energa, sern ca-paces de liberar a los electronesde valencia del material y, porconsecuencia, provocarn exce-sos y dficit de cargas.

El efecto fotovoltaico se explotapara generar electricidad, me-diante el uso de celdas solares fo-tovoltaicas. Para ello, se necesitamontar una gran cantidad de pa-neles solares, donde las celdas vie-nen de fbrica en grupos dispues-tos en serie/paralelo para generargrandes cantidades de voltaje ycorriente.

Actualmente ya existen subesta-ciones piloto, en las que se genera

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Fig. 13

Fig. 14

electricidad a partir de la energasolar que llega a la Tierra duranteel da. Para su consumo durante lanoche, parte de esta energa es al-macenada en acumuladores.

Si se toma en cuenta que es muyfcil conseguir celdas solares, nohabr problema alguno para, conuna de al menos 10 x 10 cm, gene-rar potenciales de hasta 1,5 volts -verificables mediante voltmetro-que bien pueden alimentar a mo-tores pequeos.

ELECTRICIDAD PORMAGNETISMO

Ha notado la capacidad quetienen algunas personas de orien-tarse aun en lugares donde no haypuntos de referencia claros? Estacapacidad algo que puede expli-carse: existe en la nariz un depsitode un compuesto basado en elhierro, el cual tiene la misma fun-cin de una brjula; dicho depsi-to tiene conexiones nerviosas alcerebro, de tal manera que la inte-raccin de su campo con el cam-po magntico de la Tierra, produ-ce una cierta respuesta o estmuloque el cerebro procesa, permitien-do la orientacin del individuo. Esacapacidad est casi perdida enlos humanos, pero no en otros or-ganismos como el atn, el delfn yotros ms, que la utilizan como me-dio de orientacin durante sus mi-graciones masivas.

El magnetismo es una forma deenerga capaz de atraer metales,gracias al campo de fuerza quegenera. A su vez, el campo mag-ntico de un imn est formadopor fotones, pero de una frecuen-cia distinta a la de la luz. Cuandoun alambre conductor cruza per-pendicularmente las lneas de fuer-

za magntica de unimn, los fotones delcampo obligan a loselectrones de dichoconductor a desplazar-se; de esta forma, dadoque en uno de sus extre-mos se produce un acu-mulamiento de electro-nes y en el otro un dfi-

cit, se obtiene un conductor conun extremo positivo y otro negati-vo. Esto es a lo que se llama mag-netoelectricidad (figura 15).

Con este principio, se construyengeneradores elctricos con cien-tos de espiras de alambre que ro-dean un ncleo ferromagntico.Todo se monta sobre un eje girato-rio, dentro de un campo magnti-co intenso. Al girar, las espiras dealambre cortan cientos de veceslas lneas de fuerza magntica;con esto se obliga a los electronesde cada una de las espiras a esta-blecer una acumulacin de car-gas, la cual se globaliza para final-mente obtener magnitudes consi-derables de voltaje y de corrienteaprovechables.

Los generadores elctricos losencontramos, por ejemplo, en lasbicicletas, con el nombre de di-namos. Cuando la rueda de la bi-cicleta gira, la dinamo tambin lohace y entonces genera suficienteelectricidad para alimentar a unapequea lmpara. En los autos, elgenerador elctrico se llama al-ternador, debido a que produceelectricidad alterna en vez de di-recta; su estructura es prctica-mente igual a la de cualquier ge-nerador convencional, ya que giragracias al impulso que le suministrael propio motor del auto. La ener-ga producida por el alternador se

utiliza para recargar al acumula-dor (pila secundaria) del propiovehculo.

Los generadores de este tipo sonampliamente utilizados en el cam-po de la electricidad comercial.Para ello se recurre a diferentesfuerzas que hacen girar a los gene-radores, entre las que se cuenta alvapor de agua, las presas, las cen-trales nucleoelctricas, etc. Paracomprobar esta forma de generarelectricidad, habr que conseguirun motor pequeo (como los utili-zados en los juguetes); una vez ob-tenido, se coloca en sus terminalesde alimentacin un voltmetro enel rango ms bajo; al hacer girarmanualmente el eje del motor, seobservar que el valor ledo por elvoltmetro aumenta -lo cual indicala presencia de una diferencia depotencial- (figura 16).

CONCLUSIN

Queda claro, por las explicacio-nes anteriores, que la electricidades un fenmeno fsico asociado acargas elctricas estticas o enmovimiento; por lo tanto, es unamanifestacin de la estructura at-mica de la materia.

El hombre conoci la electrici-dad por diversos acontecimientosnaturales como los rayos y las pro-piedades del mbar, pero no fuesino hasta el siglo XIX -cuando yaestaban bien sentadas las basesde la fsica clsica- que surgi laciencia de la electricidad y delmagnetismo, que a la postre per-mitira la generacin, aprovecha-miento y distribucin de esta fuen-te de energa para beneficio de lahumanidad.

Principios de Generacin de la Electricidad

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Fig. 15

Fig. 17

Es muy probable que sta sea laprimera vez que lee una publi-cacin de electrnica, es porello que haremos un pequeo re-sumen de lo que est ocurriendoen la actualidad en materia deelectrnica.

Ya sea que usted encienda el te-levisor, escuche un CD, hable portelfono, utilice el cajero automti-co, navegue por Internet o consul-te una base de datos computari-zada, lo ms probable es que esthaciendo uso de alguna tecnolo-ga digital. Es por ello que haremosun breve recuento del panoramatecnolgico que se avizora en elpresente y en el que, de una u otraforma, intervienen sistemas y circui-tos digitales.

EL IMPERIO DE LOS BITS

La tecnologa digital no slo hapermitido la fabricacin de nuevosaparatos de consumo que ofrecenprestaciones inditas, tal es el casode los televisores con efectos digi-tales, los reproductores de CD, lasagendas y traductores de bolsillo eincluso las nuevas mascotas vir-tuales; tambin ha modificadonuestra percepcin del mundo yde nosotros mismos por el surgi-miento de nuevos sistemas de co-municacin, de los que la red Inter-net y la televisin por satlite sonalgunos ejemplos. E igualmente hapropiciado una revolucin ennuestros sistemas de aprendizaje,laborales, fabriles, de diagnsticoclnico y en numerosos camposms, gracias a los microprocesa-dores. En resumidas cuentas, la hu-manidad no es la misma ni piensaigual que hace una generacin.

Las sociedades antiguas evolu-cionaban de manera muy lenta,en parte porque no haba mediosde comunicacin giles y, porconsecuencia, no haba muchocontacto entre culturas distintas.No en vano la imaginacin popu-

lar concibi tantos mitos y leyen-das, pues los pueblos sin comuni-caciones son campo frtil para lasupersticin.

No es el caso de este fin de siglo,que se caracteriza por su dimen-sin a escala del planeta y por suscambios tan profundos y tan rpi-dos. La tecnologa, y especialmen-te la electrnica, es quizs la mues-tra ms perceptible de ese mudarincesante que llega a producir vr-tigo y desconfianza.

Quin, siendo adulto, no hasentido alguna vez recelo por losnuevos sistemas de entretenimien-to como los videojuegos y el Tama-gotchi?

Quin no se ha impresionadopor la capacidad de procesa-miento de las computadoras?Quin, especialmente si su reade trabajo es la electrnica, estcompletamente seguro que no ne-cesita adaptarse y asimilar nuevosconocimientos?

Algo es muy cierto de esta po-ca: el mundo se nos mueve, y mu-cho. Ese es justamente uno de losrasgos de lo que algunos especia-listas llaman era digital.

VENTAJAS DE LA TECNOLOGA DIGITAL

Si bien la tecnologa digital no hadesplazado a la tecnologa anal-gica, y no sabemos si llegue a ha-cerlo, s ha mostrado una mayoreficiencia en cuanto al tratamien-to de seales y el almacenamientoy procesamiento de informacin,lo que a su vez ha dado origen anuevos sistemas electrnicos ynuevas prestaciones de los equi-pos. Y es que un aparato que an-tes requera de una enorme ycompleja circuitera analgica pa-ra llevar a cabo cierto proceso,ahora, con los recursos digitales,no slo puede incorporar novedo-sas funciones, sino tambin ser sim-plificado en su construccin. Ade-ms, gracias a los circuitos de con-

versin analgico/digital y digi-tal/analgico, la electrnica de losbits ha invadido de forma exitosareas que se consideraban verda-deros bastiones de las seales an-logas.

La tecnologa digital puede expresar sonidos, imgenes ydatos con slo dos estados lgicos: ausencia y presencia

de voltaje, o unos y ceros.

Esto permite manejar informa-cin con un gran margen de segu-ridad, pues un 1 y un 0 siempre se-rn 1 y 0, mientras que los nivelesde voltaje de una seal anlogapueden sufrir degradaciones du-rante los procesos electrnicos, serinfluenciadas por ruidos externos,sufrir pequeos errores en el proce-so de almacenaje y/o recupera-cin, etc. Y aunque las seales di-gitales tambin son susceptibles delas mismas alteraciones, es posibleaplicar poderosos mtodos de de-teccin y correccin de erroresque garantizan la fiabilidad de lainformacin grabada, transmitida,procesada o recuperada.

Otras ventajas de la tecnologadigital sobre la analgica son las si-guientes: la posibilidad de compri-mir los datos de manera muy efi-ciente; la capacidad de mezclarmltiples seales en un solo canalsin que se interfieran entre s; el usode razones variables de datos; etc.

Por supuesto, al igual que todoslos avances que son profunda-mente innovadores, la tecnologadigital es resultado de los desarro-llos en otros campos: la construc-cin de circuitos integrados de ba-jo costo y muy alta complejidad;las nuevas tcnicas de manejo dedatos numricos, que permitenoperaciones ms eficientes y sim-plifican procesos muy complica-dos; la fabricacin de poderososmicroprocesadores capaces deefectuar millones de operacionespor segundo; y, en general, de una

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Un Vistazo a la Electrnica de Hoy

continua evolucin en el manejode seales digitales.

COMUNICACIONES

Ya sabemos que las comunica-ciones electrnicas van muchoms all de una simple conexintelefnica. Revisemos algunos sis-temas que ya se estn empleandoen nuestros das y que posiblemen-te se vuelvan elementos cotidianosen un futuro cercano.

VideoconferenciaNo obstante que ya tiene ms

de 100 aos de haber sido inventa-do, el telfono ha mostrado pocoscambios significativos en sus princi-pios bsicos de operacin (de he-cho, es posible utilizar un aparatoantiguo en las modernas lneas di-gitales). Sin embargo, desde hacevarios aos se ha trabajado en sis-temas que permiten adems ob-servar en una pequea pantalla alinterlocutor.

Se han hecho mltiples experi-mentos en esa direccin, aunqueun obstculo muy importante es lainversin necesaria para sustituir lostradicionales cables de cobre dela red telefnica, por un tendidode fibra ptica que permite un an-cho de banda muy amplio. Cuan-do slo se maneja una seal deaudio (y ni siquiera de muy alta ca-lidad), es suficiente el cableadotradicional, pero cuando se re-quiere enviar el enorme flujo dedatos que implica la transmisin deuna imagen en movimiento, la pr-dida de fidelidad en el trayecto estal que la comunicacin se vuelveprcticamente imposible.

A pesar de esta limitante, a la fe-cha se han realizado algunos ex-perimentos que permiten la trans-misin de imgenes de baja reso-lucin, utilizando las mismas lneastelefnicas y el mismo estndar decomunicaciones que emplean mi-llones de telfonos alrededor delmundo. Compaas tan importan-tes como Casio, AT&T, LaboratoriosBell, Matsushita y otras ms, hanpresentado prototipos funcionalesde sistemas que son capaces de

transmitir igualmente voz e ima-gen. Por supuesto, la imagen trans-mitida es de muy baja resolucin ycon una frecuencia de refresco deapenas unos cuantos cuadros porsegundo, pero se espera que, con-forme se desarrollen las tecnolo-gas de codificacin y de compre-sin de datos, su calidad mejore.

Hasta el momento ningn siste-ma ha sido aceptado por las gran-des compaas telefnicas comoun estndar, aunque ya est enuso una alternativa muy promete-dora: por medio de la red Internetes posible enlazar dos o ms com-putadoras utilizando las lneas tele-fnicas tradicionales, y entre susmensajes intercambiados se pue-de hacer una combinacin de au-dio y video comprimido, en pe-queos paquetes que se deco-difican en el sistema receptor y sepresentan al usuario como voz pro-veniente de la tarjeta de sonido eimagen expedida en el monitor. Laventaja de esta innovacin, es quelas computadoras pueden estarubicadas en puntos muy distantesdel planeta, pero el costo de la lla-mada no es de larga distancia, si-no local, de la misma manera quelos dems servicios de Internet.

No est de ms recordar otroservicio moderno que constituyeuna alternativa de comunicacinbarata, eficiente e instantnea: elcorreo electrnico. Si usted est

conectado a Internet sabe a qunos referimos.

Televisin va satliteSeguramente usted ha sido testi-

go de la propagacin de antenasparablicas que reciben directa-mente la seal de un satlite.

En los aos 60s, en plena carreraentre norteamericanos y soviticospor la conquista del espacio, co-menzaron las primeras transmisio-nes de televisin por satlite. Alprincipio, con el lanzamiento delEarly Bird apenas se consigui unflujo de 240 llamadas telefnicas si-multneas entre Europa y EstadosUnidos; sin embargo, de entoncesa la fecha los circuitos de manejo

de seal incluidos en los satlites,han avanzado a tal grado que unsatlite moderno puede manejarcientos de canales de TV y audio ala vez, al tiempo que transfiereenormes cantidades de datos de-rivados de los flujos de llamadas te-lefnicas.

Conforme se desarroll todo unsistema de satlites comerciales,las grandes compaas televisoraspudieron vender directamente susseales a los usuarios. Fue enton-ces cuando se comenz a instalaren muchos hogares del mundo lastradicionales antenas parablicasque toman la seal que baja delsatlite y la entregan a un receptorespecial que finalmente recuperalas emisiones televisivas. La desven-taja de dicho sistema, es que se re-quiere una antena de grandes di-mensiones y un enorme mecanis-mo que permita cambiar su orien-tacin hacia tal o cual satlite.

Ese sistema de recepcin de TVva satlite ha quedado obsoletogracias a las tcnicas digitales,que mediante una poderosa com-presin de datos hacen posible latransmisin y codificacin de va-rios canales en el mismo ancho debanda dedicado normalmente aun solo canal. De esta manera, esposible utilizar una pequea ante-na orientada de manera perma-nente hacia una misma direccin,desde donde transmite su sealuno o ms satlites geoestaciona-rios. A este nuevo sistema se le co-noce como DTH-TV (siglas de Di-rect-to-Home TV o televisin direc-ta al hogar).

Internet tambin ha sido plan-teado como un recurso para latransmisin de programas televisi-vos, aunque igualmente se ha to-pado con la barrera del ajustadoancho de banda de las lneas tele-fnicas tradicionales; sin embar-go, es posible que con la aparicinde los llamados Cable Modems(dispositivos que utilizan las lneasde TV por cable para establecerenlaces va Internet) y el consi-guiente aumento en la velocidadde transferencia de datos, la TVpor esta red se convierta en algocotidiano.

Principios de Generacin de la Electricidad

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Comunicacin y localizacin personalLa telefona celular es un medio

de comunicacin que aparecihace pocos aos y que ha tenidobuena aceptacin, y si bien lasemisiones son analgicas, su tec-nologa depende en los centros decontrol de sistemas digitales muycomplejos. Adems, se le han in-corporado recursos digitales deencriptacin de conversacionespara evitar que personas ajenaspuedan interceptar llamadas, ascomo llaves de seguridad quepermiten precisar si una llamadaefectivamente proviene de uncierto telfono o si algn pirataest tratando de utilizar la lnea sinderecho. Una adicin ms, es elclculo automtico de factura-cin, por medio del cual el usuariopuede ir controlando sus consu-mos telefnicos.

Tambin han surgido sistemasmasivos de radiolocalizacin, losllamados beeper, los cuales pue-den transmitir mensajes sin importarel punto de la ciudad donde seencuentre el usuario. Para ello, lascompaas proveedoras del servi-cio poseen estaciones radiales,que emiten en todas direcciones elmensaje, pero con una clave digi-tal nica para que slo pueda serdecodificada por el receptor desti-natario. Incluso, el mismo mensaje

se enva en formato digital yse despliega en una pantallade cristal lquido mediantecaracteres alfanumricos.

Pero hay todava un sistemade localizacin personal nomuy conocido.

Ha observado en algunoscamiones repartidores la le-yenda Protegido con sistemade localizacin va satlite?

Esta forma de ubicacin sebasa en un pequeo aparatodenominado GPS (Global Po-sitioning System o Sistema dePosicin Global), el cual reci-be las seales enviadas portres o ms satlites colocadosen rbita estacionaria; mi-diendo de forma muy precisael tiempo que tarda cada se-al en llegar, es posible deter-

minar la ubicacin del camin (locual se logra con un margen deerror de pocos metros); para llevara cabo este clculo, los GPS nece-sitan forzosamente de una compu-tadora que mide los retardos delas seales de los satlites, realiza latriangulacin de seales y localizacon exactitud el punto del globoterrestre en que se encuentra.

Este mtodo tambin ha revolu-cionado los sistemas de orienta-cin en la navegacin martima yarea, pues permiten a los capita-nes de barco y a los pilotos consul-tar en tiempo real la posicin delbarco o la nave a travs de unacomputadora a bordo que recibelas seales del GPS.

AUDIO Y VIDEO

Esta es una readonde los cambios sonpercibidos muy rpi-damente por el pbli-co consumidor y por elespecialista electrni-co, y probablementees la que ms influyeen nuestros hbitos deentretenimiento. Ense-guida haremos refe-rencia a algunos desus principales avan-ces.

El DVDRecientemente entr al merca-

do de consumo y de computacinun nuevo sistema de almacena-miento de informacin que segu-ramente va a reemplazar a las cin-tas de video y al CD convencional:nos referimos al formato de audio yvideo digital conocido como DVDo disco verstil digital.

Estos discos tienen un aspectomuy similar al de un CD comn; dehecho, su tecnologa de fabrica-cin es similar, con la salvedad deque pueden almacenar una canti-dad de datos seis veces mayor a lade un disco de audio digital debi-do a que es menor el tamao delos pits de informacin (figura 1); yaun esa capacidad podra llegar aser hasta ms de 20 veces superiora la que alcanza un CD, gracias aun sistema de grabacin por ca-pas (figura 2).

Esto hace que el DVD se convier-ta en un medio de almacenamien-to ideal para video digitalizado,con la ventaja de que proporcio-na mejor calidad de imagen quelas tradicionales cintas magnti-cas, y que adems ofrece las ven-tajas del medio ptico: su nulo des-gaste y la posibilidad de aadirdatos de control y de deteccin ycorreccin de errores en la lectura.

La televisin de alta definicinAunque ya tiene ms de 50

aos, el formato de televisin NTSCsigue rigiendo la transmisin y re-cepcin de seales televisivas en

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Fig. 1

Fig. 2

la mayor parte del mundo.Este formato fue diseado a fina-

les de los aos 40s, y aunque gra-dualmente se le han aadido cier-tas innovaciones (como la inclu-sin del color o del audio en est-reo), en un aspecto tan importantecomo la resolucin de imagen noha habido mejoras. Dicho formatopuede manejar un mximo de al-rededor de 350 lneas horizontales,lo cual queda muy por debajo delmanejo de video en computado-ras personales, donde las imge-nes son de 600, 700 o ms de 1000lneas de resolucin horizontal.

Ya hace ms de diez aos queen Europa, Japn y Estados Unidosse han planteado nuevos formatosde televisin de alta definicin in-cluso, en Argentina, hace unosmeses hemos asistido a la primeratrasmisin en HDTV realizada por elcanal 13 de Bs. As. Sin embargo, elproblema de su estandarizacin esque requieren un tipo de televisorespecial para dichos formatos, ylos millones de aparatos que yaexisten son incompatibles con losnuevos sistemas. No obstante, des-pus de aos de investigacin ydiscusiones, finalmente en 1997 seaprob en Estados Unidos un nue-vo estndar que ofrece una resolu-cin horizontal superior a las mil l-neas, lo cual permite el desplieguede imgenes con calidad equiva-lente a la de una pelcula de 35mm.

Para conseguir este impresionan-te incremento en la resolucin sinque se dispare el ancho de bandarequerido, se necesita forzosamen-te del proceso digital de imge-nes, las cuales, una vez converti-das en 1s y 0s, pasan por comple-jos mtodos decompresin dedatos que per-miten reducir elancho de ban-da de la seal aa p r o x i m a d a -mente una sex-ta parte de sutamao origi-nal.

Esta seal re-ducida puede

transmitirse utilizando el mismo an-cho de banda que necesita un ca-nal de TV comn, lo cual es muyconveniente porque ampla la fle-xibilidad en el manejo del espectroelectromagntico (de por s yacercano al punto de saturacin).

Una desventaja de dicho siste-ma de televisin, es que es incom-patible con los actuales recepto-res PAL o NTSC; es decir, los televi-sores actuales no podrn captar lanueva seal, como s ocurri con elsurgimiento de la TV color, y los re-ceptores en blanco y negro pudie-ron seguir funcionando normal-mente.

Mtodos de grabacin de audio digitalA pesar de que el manejo digital

del audio no es novedoso (se po-pulariz en 1981, con el surgimien-to del disco compacto), hasta ha-ce algunos aos no exista un me-dio que fuera no solamente de lec-tura, sino tambin de escritura. Enla actualidad existen varias opcio-nes a nivel de consumidor para lagrabacin de audio digital: el DAT,el DCC y el Mini-Disc. Cada uno deestos sistemas funciona con princi-pios particulares y son incompati-bles entre s.

El DAT o cinta de audio digital, esun sistema patentado por Sonyque trabaja con base en un tam-bor giratorio similar al de una vi-deograbadora; puede almacenaruna seal estereofnica de audiomuestreada con una precisin de16 bits y una frecuencia de 48kHz,garantizando una buena capturade toda la gama dinmica audi-ble por el ser humano. Este sistema

fue el primero que ofreci al pbli-co consumidor la posibilidad degrabar audio en formato digital;no obstante sus ventajas, no tuvomucha aceptacin, excepto enlos estudios de grabacin y en lasradiotransmisoras.

El DCC es tambin un sistema decinta, aunque trabaja con base encabezas mltiples que graban lostracks de manera paralela (figura3). Este sistema es una patente dePhilips y tiene la ventaja de que elaparato, a pesar de grabar y re-producir cintas en formato digital,es compatible con los cassettes deaudio analgicos, que tambin esuna patente de Philips de 1963.Con esto se busc que los consu-midores tuvieran un incentivo adi-cional para adquirir este nuevo for-mato, aunque hasta la fecha susresultados no son muy exitosos (suprincipal punto de venta es Euro-pa).

Finalmente, el Mini-Disc, otra pa-tente de Sony, trabaja por mediosmagnetopticos, lo que le permitecombinar las ventajas del discocompacto y la flexibilidad de lascintas en cuanto a su capacidadde grabacin (figura 4). Este desa-rrollo parece ser el ms promete-dor de los tres mtodos de graba-cin de audio digital a nivel consu-midor, aunque con la prxima ge-neracin de DVDs grabables, esposible que no alcance su consoli-dacin.

Proceso digital de audioLos fabricantes equipos de au-

dio, estn incluyendo en sus dise-os sistemas que ofrecen novedo-sas experiencias auditivas, talescomo la emulacin del sonido en-

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Fig. 3

volvente de una sala de concier-tos, de un espacio abierto, de unconcierto al aire libre, etc.

Esta reproduccin de ambientessonoros es posible gracias al pro-ceso digital de seales, que identi-fican las caractersticas fundamen-tales de las distintas locaciones co-munes y, por mtodos lgicos, losemulan para dar al espectador laimpresin de estar en un recintocompletamente distinto a la salade su casa.

Estos aparatos incluyen comple-jos procesadores que, a partir deuna seal original, pueden recrearlos ecos y rebotes de sonido queprodu-cen ciertas salas o sitios es-pecficos, rodeando al auditoriocon sonidos que le dan la sensa-cin de encontrase en dicha loca-lidad.

PROCESAMIENTO DE DATOS

No hay rama de la tecnologaque avance a un ritmo tan acele-rado como la informtica, tantoen sus aspectos de hardware co-mo de software. A tal grado hanevolucionado las computadorasen los ltimos aos, que se estimaque la potencia de clculo con-junta de todos los ordenadoresque controlaron la misin Apolo 11que llev por primera vez al hom-bre a la Luna en 1969, es menospoderosa y verstil que una com-putadora moderna. Analicemosalgunos puntos relevantes de estatecnologa.

MicroprocesadoresDesde que se desarrollaron los pri-

meros circuitos integrados en la d-cada de los 60s, se vislumbr la po-sibilidad de condensar en una solapastilla de silicio todos los elemen-tos necesarios para efectuar loscomplejos clculos que se llevan acabo en una computadora; sin em-bargo, es posible que los investiga-dores no imaginaran que se po-dran incorporar cientos de miles eincluso millones de elementos semi-conductores en un chip de apenasalgunos milmetros cuadrados.

Los modernos microprocesado-

res de quintay sexta gene-racin de laplatafor maPC, estnconstituidospor ms decinco millo-nes de tran-sistores quetrabajan aaltsimas ve-locidades, al-c a n z a n d o900MHz def recuenc iade reloj. Tan slo el Pentium III deIntel incluye unos 10 millones detransistores y trabaja con velocida-des que van de 300 a 800MHz, y yase anunciaron frecuencias todavamayores.

Otros desarrollos en el campo delos microprocesadores, es la incor-poracin de grandes magnitudesde memoria cach de rpido ac-ceso para la ejecucin predictivade operaciones, la inclusin demltiples lneas de ejecucin quepermiten realizar ms de una ope-racin por ciclo de reloj, la amplia-cin de los buses de comunica-cin que permite la adquisicin oexpedicin de varios bytes a la vez,la inclusin de las unidades de pun-to flotante en la misma estructuradel chip, etc. De hecho, aproxima-damente cada seis meses los fabri-cantes de microprocesadores pre-sentan alguna innovacin que ha-ce a sus dispositivos ms poderososy flexibles.

Esto ha puesto al alcance decualquier usuario promedio decomputadoras, una capacidad deprocesamiento de datos que hastahace pocos aos estaba destina-da a grandes empresas o universi-dades. Como un dato interesante,le diremos que TRON, una pelculade Disney filmada en la segundamitad de los 70s, fue una de las pri-meras cintas que incorpor anima-ciones en computadora con grfi-cos renderizados en tres dimensio-nes. Pues bien, en aquella pocase requiri toda la potencia de unacomputadora Cray de 64 bits pararealizarlas; en la actualidad, los vi-

deojuegos de la consola Nintendo64 incluyen un microprocesador de64 bits de Silicon Gra-phics y pue-den generar animaciones de mejorcalidad que las de obtenidas enTRON y ni que hablar de las moder-nas mquinas de 128 bits.

Capacidad de almacenamiento de datosActualmente, una computadora

con microprocesador Pentium,equipo multimedia, disco duro dems de un gigabyte, tarjeta defax-mdem, etc. llega a costarmenos de mil dlares. En cambio,hace unos quince aos tan slo undisco duro de 10 20 megabytes(el 1% de la capacidad tpica ac-tual), poda costar unos $1.500.

Al igual que la mayora de com-ponentes de una computadora,los discos duros han experimenta-do una cada sensible en sus pre-cios asociada a crecientes mejo-ras tecnolgicas; en este caso, ha-blamos de un extraordinario incre-mento en la capacidad de alma-cenamiento, disminucin de lostiempos de acceso a los datos yfiabilidad de la informacin. Ello seha conseguido gracias a avancesen la tecnologas de fabricacinde los platos magnticos, de lascabezas de lectura/escritura y delos circuitos que codifican y mane-jan la informacin.

Incluso, desde hace algunosaos se viene utilizando la tecnolo-ga magnetoptica como alterna-tiva para el almacenamiento dedatos (figura 5). Y no hay que olvi-dar que el CD-ROM (la misma tec-

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Fig. 4

nologa del disco compacto deaudio digital, pero aplicada a siste-mas de cmputo) por muchosaos se mantuvo como el mediopor excelencia para la venta deprogramas multimedia, debido asu alta capacidad de almacena-miento (hasta 640 MB de informa-cin) y muy bajo costo.

Es ms, pruebas de laboratorioen las que tambin se combinanlas tecnologas ptica y magnti-ca, prometen multiplicar por unfactor de 10 la capacidad de al-macenamiento, utilizando bsica-mente los mismos discos magnti-cos; al mismo tiempo, se estn ex-perimentando mtodos para gra-bar informacin en cristales foto-sensibles e incluso para utilizar me-morias tipo RAM como principalmedio de almacenamiento de da-tos, con el consiguiente aumentode la velocidad de acceso.

Gracias a estos avances, se cal-cula que hacia principios del prxi-mo siglo una computadora estn-dar podra contener decenas ocientos de gigabytes de informa-cin en dispositivos de tamaomuy reducido.

InternetPocos temas han generado tanta

expectativa como Internet, aun en-tre el pblico que raramente traba-ja con una computadora; y es quela red mundial de computadoras

ofrece una serie de servicios quedefinitivamente han modificado elconcepto de la comunicacin. In-ternet es una red mundial de com-putadoras conectadas entre s pormedio de lneas de rpido acceso,a travs de comunicaciones va sa-tlite o por simples lneas telefni-cas. Estos son los servicios de Inter-net ms utilizados, y todos al costode una llamada telefnica local:

1) Correo electrnico. Permite elintercambio de informacin escrita(pueden enviarse tambin imge-nes, grficos o cualquier otro tipode archivo computacional) de for-ma prcticamente instantnea y acualquier parte del mundo.

2) IRC. Permite entrar a gruposvirtuales de conversacin escrita,en los que navegadores de distin-tas partes del planeta se renenpara intercambiar experiencias so-bre un tema especfico; lo que unusuario escribe en su computado-ra los otros lo reciben. A estos servi-cios tambin se les conoce comochats. El concepto tambin haevolucionado hacia la conversa-cin directa como si fuera una lla-mada telefnica (los llamados In-ternet-phone) e incluso hacia latransmisin de la imagen de los in-terlocutores.

3) La World Wide Web (telaraamundial). Es un sistema basado enpginas , que no son otra cosa

que interfaces similares a las quese utilizan en los programas multi-media, es decir, pantallas con tex-to, grficos, sonidos, animacin yotros elementos de control que seutilizan en los programas con inter-face grfica. Y al igual que en unprogra-ma multimedia, la pantallatiene textos e imgenes sensiblesque, al colocar el puntero del ra-tn y hacer clic, permiten saltarde un punto a otro de la mismapgina o hacia otra pgina.

La Web es la parte ms exitosade Internet y la que de hecho hapopularizado a esta red mundialde computadoras, debido a sumanejo extraordinariamente senci-llo. Cualquier persona, aunque notenga conocimientos de compu-tacin, puede navegar en laWeb. Adems, otra de sus ventajases que hay millones de pginas entodo el mundo, puestas por las em-presas, por las universidades y porparticulares, que brindan accesogratuito a todo tipo de informa-cin. De hecho, es muy importanteque usted, ya sea estudiante,hobista, tcnico en electrnica oprofesional, vaya pensando en ad-quirir una computadora (si no latiene) y conectarse a Internet, si esque an no lo ha hecho. A travssus pginas en la Web, los fabri-cantes de equipos electrnicosbrindan mucha informacin gratui-ta y sumamente valiosa; adems,se pueden intercambiar experien-cias con otros usuarios de diferen-tes partes del mundo, etc.

Existen otros servicios disponiblesen Internet, como grupos de discu-sin, listas de correo, transferenciade archivos de un servidor haciacualquier computadora que lo so-licite (FTP), etc., pero sin duda estosson los ms empleados por el usua-rio tpico. ****************

Principios de Generacin de la Electricidad

Fig. 5

Es una publicacin de Editorial Quark, compuesta de 24 fascculos,preparada por el Ing. Horacio D. Vallejo, contando con la colaboracinde docentes y escritores destacados en el mbito de la electrnica inter-nacional. Los temas de este captulo fueron escritos por Oscar MontoyaFigueroa, Leopoldo Parra y Felipe Orozco.

Editorial Quark SRL - Herrera 761, (1295), Bs. As. - Argentina - Director: H. D. Vallejo - Tel.: 4301-8804

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EELLEECCTTRROONNIICCAAEDICION ARGENTINA

ES UNA EDICION ESPECIAL DE

REP. ARG. EDICION ESPECIAL: 3002

EnciclopediaEnciclopediaVVisualisualde lade laElectrnicaElectrnica

INDICE DELCAPITULO 2

QUE ES LA ELECTRICIDAD Y QUE LAELECTRONICA?

Estructura atmica ........................................19Atomos: protones, electrones y

neutrones ....................................................19Constitucin del tomo: protones,

electrones y neutrones..............................19Iones positivos y negativos ...........................19Conductores, semiconductores

y aislantes....................................................19Flujo de electrones ........................................19Diferencia de potencial, tensin,

fuerza electromotriz ...................................20Corriente elctrica ........................................20Resistencia elctrica ....................................20Conductancia ...............................................21Clasificacin de los resistores.......................21Cdigo de colores para resistores ..............22Pilas y bateras................................................23

CONDUCCION DE LA CORRIENTE ELECTRICALos conductores y los aislantes....................24La electricidad como fluido.........................24Tipos de conductores ...................................25Campo elctrico y corriente elctrica.......27El campo elctrico........................................27Corriente electrnica y corriente convencional .................................................28Velocidad de la corriente ............................29

LA REVOLUCION DE LOS MEDIOS OPTICOSMedios de soporte de informacin ............29El surgimiento de la tecnologa ptica ......30Luz y protuberancias .....................................30Tecnologa digital ..........................................31Otros sistemas pticos...................................31

El disco lser de video...............................31El CD-ROM - El CD-I....................................32El Photo-CD.................................................32Los medios magneto-pticos ...................32El DVD ..........................................................32

ESTRUCTURA ATOMICA

Atomos: protones, electrones y neutronesLa corriente elctrica es el paso

de electrones por un conductor.Dichos electrones estn en todaslas cosas pero arraigados a la es-tructura de un tomo constituyen-te de un elemento qumico.

Para aclarar el tema, digamosque todos los cuerpos estn forma-dos por elementos qumicos (elagua, por ejemplo, est formadapor los elementos qumicos hidr-geno y oxgeno), y que un tomoes la parte ms pequea a la quepuede ser reducido un elementoqumico.

Constituci n del tomo: protones, electrones y neutronesSi se pudiera dividir el tomo de

un elemento, tendramos peque-simas partculas que son las quedan a los tomos sus particularescaractersticas. Debemos saberque un tomo de un elemento sediferencia de un tomo de otroelemento en el nmero de ciertaspartculas subatmicas que tienecada uno de ellos, y stos son loselectrones.

En el centro del tomo est elncleo, que tiene dos clases departculas: los protones y los neutro-nes; alrededor del ncleo giran loselectrones en rbitas electrnicas,as como ocurre con los planetasque giran en torno al sol.

Una caracterstica importantsi-ma de los protones y neutrones esque tienen carga elctrica, valedecir: tienen una energa intrnse-ca y natural, puesta de manifiestopor las fuerzas que pueden ejercersobre otras partculas del mismo ti-po y que originan fenmenos deatraccin y repulsin entre partcu-las cargadas elctricamente. Seha constatado que dos electroneso dos protones se repelen entre s;es indudable que las dos partculastienen cargas elctricas de distintosigno: se las denomin carga elc-trica positiva (+) al protn y, alelectrn, carga elctrica negativa(-). Sin embargo, los neutrones delncleo son partculas que tienenigual cantidad de carga positivaque de negativa; por lo tanto, tie-ne un efecto neutro por la anula-cin mutua entre los dos, el neu-trn no ejerce fuerza elctrica so-bre un electrn o protn y tiene lafuncin de separar los protonesque estn en el ncleo. Un tomo

es elctricamente neutroy eso quiere decir que lacantidad de electroneses igual al nmero deprotones; ese nmero deelectrones se denomina"NUMERO ATOMICO". Losneutrones tienen inter-vencin en la masa at-mica, que est prctica-mente en el ncleo; elresto es espacio vacodonde los electrones gi-ran a grandes velocida-des (figura 1).

Iones positivos y negativosCuando por cualquier circuns-

tancia un tomo gana o pierdeelectrones, se dice que dicho to-mo se ha ionizado.

Se denomina ION POSITIVOcuando el tomo tiene ms proto-nes que electrones e ION NEGATI-VO cuando tiene ms electronesque protones. Como cargas dedistinto signo se atraen, cuando es-tn cerca iones negativos y positi-vos, stos se unen, pero tambinpuede ocurrir que solamente sedesprendan los electrones que tie-ne de ms el in negativo y se diri-jan hacia el in positivo para neu-tralizar su carga.

Cuando esto ocurre, se dice queel paso de los electrones "neutrali-zadores de carga" constituyen unaCORRIENTE ELECTRICA.

Conductores,semiconductores y aislantesExisten materiales que permiten

el paso de los electrones con ma-yor facilidad que otros. Se denomi-na conductor de la corriente elc-trica a todo aquel material queofrece muy poca resistencia al pa-so de los electrones (cobre, plata,oro, platino, etc.) Un aislante de lacorriente elctrica es todo aquelmaterial que ofrece una elevadaresistencia al paso de los electro-nes. Existen otros materiales que,segn como se los trate, se com-portan como conductores o comoaislantes. Dicho de otra manera,son materiales sobre los cuales sepuede "regular" el paso de la co-rriente elctrica; a dichos materia-les se los denomina SEMICONDUC-TORES.

Flujo de electronesSe denomina corriente elctrica

al paso de los electrones por un

Captulo 2

19

Captulo 2

Qu es la Electricidad y qu es la Electrnica?

Fig. 1

conductor de la corriente elctrica(o semiconductor). Su unidad es elampere (A) y "mide" la cantidadde electrones que atraviesan a unelemento en una unidad de tiem-po.

Para que pueda establecerseuna corriente elctrica tiene queexistir algo que impulse a los elec-trones a circular de un lado a otro.

Diferencia de potencial, tensi n, fuerza electromotrizComo hemos dicho, para que se

establezca una corriente elctricadebe existir algo que impulse a loselectrones para que se muevan.Por ejemplo, colocando iones ne-gativos de un lado de un conduc-tor e iones negativos del otro, seestablecer una corriente elctri-ca que ser ms grande cuantomayor sea la "diferencia de cargasentre los iones".

Se dice que para que exista unflujo de electrones debemos apli-car "energ a al conductor". Cuandola energa proviene de una fuerzadel tipo elctrico, se la denomina"fuerza electromotriz" porque per-mite el desplazamiento de electro-nes al desprenderse de los tomos.

Esa fuerza electromotriz puedeoriginarla una batera. Ejemplo: elacumulador de un auto, una pila oun generador para alimentar unaciudad, como los que usan lascompaas de electricidad. Estasfuentes de energa tienen 2 termi-nales, o polos negativo y positivo,y se dice que existe una tensinelctrica o diferencia de poten-cial, que produce la fuerza elctri-ca ya mencionada.

Consideremos a una tensin o di-ferencia de potencial como un"desnivel" que debe existir entre 2puntos de un conductor para que

se produzca un movimiento deelectrones y, entonces, una co-rriente elctrica (figura 2).

Algo parecido es lo que sucedeen un ro, para que ocurra un des-plazamiento de agua: el terrenotiene que estar en desnivel; de unamisma forma, si hay una diferenciade potencial en electricidad, staes comparable a una diferenciade presin entre 2 extremos de unacaera que lleva agua o cual-quier fluido, y es producida poruna bomba. En la atmsfera, elviento es similar a una corrienteelctrica, que se produce por unadiferencia de presin que existeentre una zona ciclnica y otra an-ticiclnica. La unidad denomina-da VOLT, se utiliza para medir latensin elctrica; se abrevia "V".Una pila de carbn genera entrebornes una tensin de 1,5V, unacumulador de auto genera unatensin de 12V y la que genera lacompaa de electricidad es de220V, en Argentina. Muchas veces,en electrnica usaremos tensionesms pequeas que el VOLT, peroen electricidad industrial es comnhablar de KILOVOLT (kV), que equi-vale a 1.000V.

1 volt = 1.000 milivolt1V = 1.000mV

1 volt = 1.000.000 microvolt1V =1.000.000V

1 volt = 0,001 kilovolt1V = 0,001kV

CORRIENTE ELECTRICA

Un flujo de electrones en movi-miento como causa de la apli-cacin de una fuerza electromotrizo fuente de tensin a un conduc-tor elctrico es lo que llamamoscorriente elctrica. El flujo est for-mado por electrones libres que,antes de aplicarles la tensin, eranelectrones que estaban sujetos porla atraccin de los ncleos de lostomos que constituyen el con-ductor.

En sus trayectos, los electrones li-bres chocan contra los iones positi-

vos del material y retroceden yvuelven a ser acelerados por lafuerza electromotriz. Los choquesson el motivo por el cual el con-ductor se calienta cuando llevacorriente elctrica, ya que cual-quier choque entre 2 cuerpos oca-siona un desprendimiento de ener-ga en forma de calor.

La corriente elctrica por unconductor se define como:

"el n mero de electrones libresque pasa una secci n cualquieradel conductor en un momento es-pec fico".

Los electrones llevan una cargaelctrica medida en COULOMB ypodemos decir que la corrienteelctrica es la carga elctricatransportada por esos electronesdurante el intervalo de tiempoconsiderado. Si la carga elctricaes de 1Cb y el tiempo es de 1s, seobtendr una corriente elctricade 1A (inicial de AMPERE, por el f-sico francs AMPERE), siendo launidad de corriente elctrica. Enelectrnica, esta unidad de medi-cin resulta grande, por tal motivose utilizan los submltiplos del am-pere.

1mA = 0,001A1A = 1.000mA (miliampere)1A = 0,000001A1A = 1.000.000A (microampere)1A = 0,001mA1mA = 1.000A

RESISTENCIA ELECTRICA

Definamos la resistencia elctri-ca de un conductor como unapropiedad del material que repre-senta la oposicin del mismo frenteal paso de la corriente elctrica.La oposicin se origina como con-secuencia de los choques entre loselectrones libres de la corriente ylos iones positivos del metal. Lacausa de estos choques es el ca-lentamiento del conductor, el que,a su vez, lo transmite al medio am-biente.

La resistencia se mide en OHM,llamado as por el fsico alemn

Qu es la Electricidad y qu es la Electrnica?

20

Fig. 2

que lo descubri. La resistenciaelctrica del material dependerde tres factores: la longitud, la sec-cin transversal y la resistividad delmaterial. Veamos cmo es la fr-mula matemtica:

x lR = ______ (ver fig. 3)

S

La resistividad del material () esun nmero y su valor nos muestra sies bueno, o no, pequeo o gran-de; o sea, cmo es el material co-mo conductor de electricidad, y semide en x m (fig. 4). Cabe acla-rar que, normalmente, la resistivi-dad de un metal aumenta con latemperatura.

CONDUCTANCIA: se denominaas a la inversa de la resistencia, se

simboliza con la letra G y se mideen mho (al revs de ohm) o en SIE-MENS.

1G= ______ =R

La unidad es:mho = SIEMENSCLASIFICACION DE LOS RESISTORES: Veamos una definicin de los re-

sistores. Son componentes electr-nicos fabricados especialmentepara que tengan ciertos valores deresistencia. En varios casos, los va-lores en ohm de los resistores sonmuy altos, utilizando mltiplos delohm, como, por ej., el kilo-ohm,igual a 1.000 ohm, que tiene unaabreviatura k, y el mega-ohm,igual a 1.000.000 ohm, que tieneuna abreviatura M. Entonces:

1k = 10001M = 1000000

= 1000k

Podemos agru-par a los resistores(figura 5) en:

1) Resistores decomposici n de car-b n

2) Resistores de pe-l cula met lica

3) Resistores de alambre

1) Resistores de composici n de carb nEstos se fabrican mezclando pol-

vo de carbn y un aglomerantehasta darle forma de barrita, parafijar los terminales. El conjunto se en-capsula con una resina fenlica obaquelita para protegerlo de la hu-medad y la temperatura, tiene unrango de valores de resistencia en-tre 1 y 22M. En electrnica son losresistores ms usados por su bajocosto (figura 6).

2) Resistores de pel cula met licaEstos se fabrican depositando

una pelcula metlica, que est aalta temperatura, sobre un tubitode vidrio, al que se fijan los termina-les y se los encapsula como dijimosanteriormente.

Tienen un alto costo y se usan so-lamente cuando se necesita unagran exactitud en el valor de resis-tencia; ejemplo: instrumentos elec-trnicos (figura 7).

3) Resistores de alambreSe fabrican arrollando un alam-

bre hecho de aleaciones de cro-mo, nquel, etc., sobre un cilindrode cermica. El conjunto se recu-brir de barniz, as se protege elalambre de la influencia de la hu-medad y temperatura. Estos son

Captulo 2

21

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 7

Fig. 6

grandes y se utilizan para la con-duccin de altas corrientes. El ran-go de valores de resistencia estentre 1 y 100k (figura 8).

CODIGO DE COLORESPARA RESISTORES

Por el cdigo de colores se lee elvalor de resistencia, que est im-preso sobre el cuerpo del resistor.Cada color representa un dgitodecimal: las 2 primeras bandas decolores, que estn ubicadas mscercanas de un extremo, represen-tan el valor en ; la 3 banda re-presenta el nmero por el que hayque multiplicar el valor anterior pa-ra obtener el valor final de resisten-cia; la 4 banda representa la tole-rancia, cuyo valor se explicar msadelante (figura 9).

La correspondencia entre un co-lor y su valor se muestra en la tabla1.

La tolerancia de un resistor es unnmero expresado en porcentaje,que representa el margen superioro inferior que puede tomar un va-lor nominal (por el cdigo de colo-res) del resistor. Ejemplificando, di-remos que para resistores de car-bn se tienen tolerancias del 5%,10% y 20%. Si el valor nominal esde 100 y la tolerancia de 10%, elvalor real estar comprendido en-tre 100 y 90; finalmente, para unatolerancia de 20%, el valor realser entre 120 y 80.

La tolerancia nos indica hasta

cu nto puedeestar el valorpor encima opor debajodel compo-nente.

Es un mto-do prcticodel fabrican-te para ase-gurar al usua-rio los lmitesmximos ymnimos delvalor de unresistor. Comoel proceso defabr icacinno permiteestablecer valores precisos conanterioridad, en los resistores decomposicin de carbn la con-vencin es sta:

COLOR DE LA TOLERANCIA4 BANDA

DORADO 5 %PLATEADO 10 %SIN COLOR 20 %

La potencia de un resistor no vie-ne impresa en el resistor, pero se re-conoce por su tamao. Esa poten-cia tiene un significado de la mxi-ma cantidad de calor que puededar el resistor por el paso de co-rriente y, si sta excede, se quema-r por la alta temperatura obteni-da. Se mide en watt (W). Los resis-tores de carbn se fabrican de1/8W; 1/4W; 1/2W; 1W y 2W, y el ta-mao aumenta gradualmente

con la potencia. Para mayores po-tencias se utilizan resistores dealambre; los de pelcula metlicapueden disipar hasta 1W. Los resis-tores de composicin de carbnse fabrican con valores nominalesde resistencia ya normalizados y elnmero depender del valor de latolerancia. Para una tolerancia del20%, las cifras significativas de losvalores nominales son: 10, 15, 22,33, 47, 68.

Las cifras significativas para unatolerancia del 10% son: 10, 12, 15,18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82. Pa-ra una tolerancia del 5% las cifrassignificativas de los valores nomi-nales son: 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18,20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47,51, 56, 62, 68, 75, 82, 91. En la figura10 se dan ejemplos de valores deresistores de composicin de car-bn mediante el cdigo de colores.Vea ejemplos de valores de resisto-

Qu es la Electricidad y qu es la Electrnica?

22

Fig. 8

Fig. 9

Tabla 1

COLOR DIGITO MULTIPLICADOR

NEGRO 0 1MARRON 1 10ROJO 2 100NARANJA 3 1000AMARILLOAMARILLO 4 10000VERDE 5 100000AZUL 6 1000000VIOLETA 7 10000000GRISGRIS 8BLANCOBLANCO 9DORADODORADO 0,1PLAPLATEADOTEADO 0,01

Fig. 10

res en la figura10.

D i g a m o sque a los resis-tores se lospuede clasifi-car tambinen variables;stos estn re-presentadospor los poten-cimetros ylos presets opreajustes (fi-gura 11).

La constitucin de los potenci-metros se debe a una pista circularde carbn desplazndose por uncontacto mvil (cursor) solidario aun eje vertical.

Los extremos de la pista de car-bn y el cursor tienen una conexina terminales, es decir, que la resis-tencia entre uno de los terminales yel cursor depende de la posicin deste (figura 12).

En el primer caso, los potenci-metros pueden ser lineales o logart-micos; la variacin de resistencia esproporcional al ngulo girado porel cursor, y en el 2 caso la variacines logartmica, esto hace que, alcomienzo, la resistencia vare conrapidez con el ngulo de giro; des-pus la variacin ser ms lenta ytendr un uso comn en el controlde volumen de radios y TV. Llama-mos presets a los resistores variablesque se ajustan una sola vez, hastalograr una perfecta posicin, y queno tienen posibilidad de ser varia-dos por los usuarios.

El tamao es reducido y tiene unajuste con un pequeo destornilla-dor, que es aplicado a una ranuraque tiene el contacto mvil.

PILAS Y BATERIAS

Los componentesbsicos capaces de suministrar unatensin continua estable a un cir-cuito electrnico son las pilas, conla capacidad de generar una ten-sin elctrica por medios qumicos.

La ms comn est formada porun electrolito (sal, cido o base di-suelto en agua) y 2 electrodos. Vea-mos cmo se comporta un electro-lito cualquiera, diluido en agua; ej.el cloruro de sodio (fig. 13).

La sal es elctricamente neutra,pero cuando se disuelve en el aguase disocia en los iones que la com-ponen, es decir, en iones positivosde sodio y en iones negativos decloro.

Si sumergimos 2 electrodos consis-tentes en 2 metales diferentes A y B,una determinada cantidad de io-nes negativos ser atrada por elelectrodo A y otra porcin de ionespositivos ser atrada por el electro-do B; entonces, A se carga negati-vamente y B, positivamente (figura14).

A la diferencia de carga elctricaque existe entre A y B, se la denomi-na diferencia de potencial o ten-sin de la pila. La tensin V depen-

der de los materiales de los elec-trodos y del electrolito.

Por ejemplo, una pila de cinc-car-bn tiene una tensin: V = 1,5V.

Si conectamos una lamparita en-tre los electrodos, sta iluminar yaque se producir el pasaje de loselectrones desde A hasta B a travsde ella, y se cerrar el circuito pormedio de la solucin electroltica.Mientras este fenmeno sucede,uno de los electrodos (B) se va con-sumiendo, mientras que el otro seva engrosando por la deposicinde material sobre su superficie. Lareaccin qumica continuar hastaque B se consuma en su totalidad;en ese momento, la lamparita seapagar porque la corriente se de-tuvo (figura 15).

En una pila seca, el electrolito esuna pasta hmeda (pilas comunes)mientras que se denominan hme-das cuando el electrolito es un lqui-do (acumulador de plomo utilizadoen los autos).

La pila seca ms comn es la decinc-carbn y la desarroll Le Clan-ch (1869), tiene un bajo costo y esde uso general.

Captulo 2

23

Fig. 11

Fig. 13

Fig. 12

Fig. 14

Fig. 15

CONDUCTORES Y AISLANTES

El hecho de que algunos cuerpospueden retener la electricidad yque otros permiten que se escape,nos revela que en la naturalezaexisten dos comportamientos de es-te "fluido" representado por las car-gas. De hecho, los dos grupos decuerpos sern estudiados en estaleccin. Veremos que en un caso setrata de los denominados aislantesy, en el otro, de los conductores. Losdos tipos de material tienen igualimportancia en la electricidadelectrnica modernas y son utiliza-dos en una infinidad de aplicacio-nes. Conocer las propiedades deestos materiales es muy importanteen el estudio de la electrnica.

La electricidad como fluidoVimos que podemos sacar con

cierta facilidad electrones de uncuerpo (de sus tomos) y llevarlos aotro que quedar con exceso deestas partculas.

El pasaje de electrones de uncuerpo a otro, cuando puede serestablecido, tiene mucha impor-tancia en nuestro estudio, pues eslo que puede llevar energa de unpunto a otro, as permiten la aplica-cin prctica de la electricidad.

Lo importante para nosotros essaber que las cargas elctricas,constiutidas por los electrones, pue-den no slo saltar de un cuerpo aotro en forma de chispas, como vi-mos en el caso del rayo, sino tam-bin moverse a travs de ciertosmateriales, como en el caso del ca-ble utilizado en el pararrayos o de lacadena fijada al camin de com-bustibles (figura 1).

Mientras tanto, existen tambincuerpos en que la electricidad que-da "atrapada", como en el caso delpeine frotado, en que los electro-nes ganados se mantienen en laposicin en que son colocados, o lafalta de electrones permanece enel lugar de donde fueron retirados(figura 2). El movimiento de electro-

nes en un cuerpo esposible si tienen unacierta libertad en elinterior del materialque lo constituye.Luego veremos dequ modo ocurresto.

Para nosotros, en-tonces, es importan-te saber que existentipos de materiales,en los que las cargasno se puede mover,que son denomina-dos aislantes, y ma-teriales en los quelas cargas se mue-ven con facilidad,que son denomina-dos conductores.

Sabemos que exis-ten materiales quepueden ser electri-zados de diferentesformas (serie triboe-lctrica), lo que re-vela que existen to-mos que tienen msdificultades en per-der sus electronesque otros.

As, para los mate-riales en que los elementos estn fir-memente unidos a los tomos, exis-te mucha dificultad para que ocu-rra un movimento de cargas.

Si sacamos un electrn de un lu-

gar, este lugar quedar libre, puesaunque el cuerpo posee otros elec-trones disponibles, sos no puedenocupar el lugar vaco. Del mismomodo, si agregamos un electrn al

Qu es la Electricidad y qu es la Electrnica?

24

Conduccin de la Corriente Elctrica

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

material, se quedar en ese lugar,pues no tiene facilidad para mover-se (figura 3).

Por otro dado, existen materialesen los que los electrones son libres ypueden moverse con mucha facili-dad en su interior. Esto ocurre, porejemplo, en los metales. Si carga-mos un cuerpo metlico con unacierta cantidad de cargas, agre-gando electrones libres, por ejem-plo, estos electrones se pueden mo-ver "saltando de tomo en tomohasta distribuirse de manera ms omenos uniforme (figura 4). Si porotro lado, sacamos una cierta can-tidad de electrones apenas de unpunto de este cuerpo, los electro-nes de las cercanas "corren" a lle-nar el vaco formado y forman"nuevos vacos" en otros puntos conuna distribucin tambin uniformede las cargas positivas (vacos). Fi-gura 5.

En este punto el lector debe pres-tar atencin a este hecho. Cuandohablamos de un cuerpo cargadonegativamente, las cargas que semueven o que participan del pro-ceso, los que se pueden mover, son

electrones. Pero,cuando hablamos deun cuerpo cargadopositivamente, o sea,en que existe una faltade electrones, en ver-dad nada existe quese pueda mover! Po-demos, sin embargo,para ayudarnos ennuestro razonamiento,hablar de "falta deelectrones" o lagunas(vacantes o vacos)que se mueven.

As, mientras en uncuerpo cargado ne-gativamente los elec-

trones se distribuyen en su superfi-cie, en un cuerpo cargado positiva-mente son las lagunas las que sedistribuyen en su superficie (figura6).

Volviendo al problema de los ma-teriales conductores, vemos que lafacilidad de movimiento, tanto delos electrones como de las lagunas,es total.

Los electrones pueden saltar detomo en tomo, mientras que laslagunas son llenadas por tomosadyacentes que saltan librementey provocan su desplazamiento (fi-gura 7). Entre los materiales consi-derados aislantes, en que los elec-trones tienen grandes dificultadespara moverse, tenemos: el vidrio, elpapel seco, el plstico, la mica, laporcelana, la cermica,