Estructura Atmica

Atomos: protones, electrones y neutrones

La corriente elctrica es el pasode 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, digamos quetodos los cuerpos estn formadospor elementos qumicos (el agua,por ejemplo, est formada por loselementos qumicos hidrgeno y ox-geno), y que un tomo es la partems pequea a la que puede ser re-ducido un elemento qumico.

Constitucin del tomo: protones, electrones y neutrones

Si se pudiera dividir el tomode un elemento, tendramos pe-quesimas partculas que son lasque dan a los tomos sus particu-lares caractersticas. Debemos sa-ber que un tomo de un elementose diferencia de un tomo de otroelemento en el nmero de ciertaspartculas subatmicas que tienecada uno de ellos, y stos son loselectrones. En el centro del tomoest el ncleo, que tiene dos cla-ses de partculas: los protones ylos neutrones; alrededor del n-cleo giran los electrones en rbi-

tas electrnicas, as como ocurrecon los planetas que giran en tor-no 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 mismotipo y que originan fenmenos deatraccin y repulsin entre part-culas cargadas elctricamente. Seha constatado que dos electroneso dos protones se repelen entres; es indudable que las dos part-culas tienen cargas elctricas dedistinto signo: se las denomincarga elctrica positiva (+) al pro-

LECCION 1

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TEORIA: LECCION N 1

Qu es la Electricidad yqu la Electrnica?

Con esta leccin damos comienzo a este Curso de Electrnica(parte terica) a distancia, con atencin personalizada, que per-sigue formar al estudiante en los conceptos bsicos y medios deesta disciplina, con el objeto de que pueda graduarse como Tc-nico Reparador de Equipos Electrnicos. A continuacin damosalgunos conceptos fundamentales que es preciso conocer paraencarar el estudio con mayor simplicidad.

tn y, al electrn, carga elc-trica negativa (-). Sin embargo,los neutrones del ncleo sonpartculas que tienen igualcantidad de carga positiva quede negativa; por lo tanto, tie-ne un efecto neutro por laanulacin mutua entre losdos, el neutrn no ejerce fuer-za elctrica sobre un electrno protn y tiene la funcin deseparar los protones que estnen el ncleo. Un tomo eselctricamente neutro y esoquiere decir que la cantidadde electrones es igual al n-mero de protones; ese nmero deelectrones se denomina "NUMEROATOMICO". Los neutrones tienenintervencin en la masa atmica,que est prcticamente en el n-cleo; el resto es espacio vacodonde los electrones giran a gran-des velocidades (figura 1).

Iones positivos y negativos

Cuando 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 NEGA-TIVO cuando tiene ms electronesque protones. Como cargas dedistinto signo se atraen, cuandoestn cerca iones negativos y posi-tivos, stos se unen, pero tambinpuede ocurrir que solamente sedesprendan los electrones que tie-ne de ms el in negativo y se di-rijan hacia el in positivo paraneutralizar su carga.

Cuando esto ocurre, se diceque el paso de los electrones "neu-tralizadores de carga" constituyenuna CORRIENTE ELECTRICA.

Conductores, semiconductores y aislantes

Existen materiales que permi-ten el paso de los electrones conmayor facilidad que otros. Se de-nomina conductor de la corrienteelctrica a todo aquel material queofrece muy poca resistencia al pa-so de los electrones (cobre, plata,oro, platino, etc.) Un aislante dela corriente 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 SEMICON-DUCTORES.

Flujo de electrones

Se denomina corriente elctri-ca al paso de los electronespor un conductor de la co-rriente elctrica (o semicon-ductor). Su unidad es el am-pere (A) y "mide" la cantidadde electrones que atraviesana un elemento en una unidadde tiempo.Para que pueda establecerseuna corriente elctrica tieneque existir algo que impulsea los electrones a circular deun lado a otro.

Diferencia de potencial, tensin, fuerza electromotriz

Como hemos dicho, para quese establezca una corriente elctri-ca debe existir algo que impulse alos electrones para que se mue-van. Por ejemplo, colocando ionesnegativos de un lado de un con-ductor e iones negativos del otro,se establecer una corriente elc-trica que ser ms grande cuantomayor sea la "diferencia de car-gas entre los iones".

Se dice que para que exista unflujo de electrones debemos apli-car "energa al conductor".Cuando la energa proviene deuna fuerza del tipo elctrico, se ladenomina "fuerza electromo-triz" porque permite el desplaza-miento de electrones al despren-derse de los tomos.

Esa fuerza electromotriz puedeoriginarla una batera. Ejemplo: elacumulador de un auto, una pilao un generador para alimentar

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una ciudad, como los queusan las compaas de electri-cidad. Estas fuentes de ener-ga tienen 2 terminales, o po-los negativo y positivo, y sedice que existe una tensinelctrica o diferencia de po-tencial, que produce la fuerzaelctrica ya mencionada.

Consideremos a una ten-sin o diferencia de potencialcomo un "desnivel" que debeexistir entre 2 puntos de unconductor para que se pro-duzca un movimiento de elec-trones y, entonces, una co-rriente elctrica (figura 2).

Algo parecido es lo que su-cede en un ro, para que ocurra undesplazamiento de agua: el terrenotiene que estar en desnivel; de unamisma forma, si hay una diferenciade potencial en electricidad, staes comparable a una diferencia depresin entre 2 extremos de unacaera que lleva agua o cualquierfluido, y es producida por unabomba. En la atmsfera, el vientoes similar a una corriente elctrica,que se produce por una diferenciade presin que existe entre unazona ciclnica y otra anticiclnica.La unidad denominada VOLT, seutiliza para medir la tensin elctri-ca; se abrevia "V". Una pila de car-bn genera entre bornes una ten-sin de 1,5V, un acumulador deauto genera una tensin de 12V yla que genera la compaa de elec-tricidad es de 220V, en Argentina.Muchas veces, en electrnica usa-remos tensiones ms pequeas queel VOLT, pero en electricidad in-dustrial es comn hablar de KI-LOVOLT (kV), que equivale a1000V.

1 volt = 1.000 milivolt1V = 1.000mV

1 volt = 1.000.000 microvolt1V =1.000.000V

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

Corriente elctrica

Un flujo de electrones en mo-vimiento como causa de la apli-cacin de una fuerza elecromotrizo fuente de tensin a un conduc-tor elctrico es lo que llamamoscorriente elctrica. El flujo estformado 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 electroneslibres chocan contra los iones po-sitivos del material y retroceden yvuelven a ser acelerados por lafuerza electromotriz. Los choques

son el motivo por el cual elconductor se calienta cuandolleva corriente elctrica, yaque cualquier choque entre 2cuerpos ocasiona un despren-dimiento de energa en formade calor.La corriente elctrica por unconductor se define como "elnmero de electrones libresque pasa una seccin cual-quiera del conductor en unmomento especfico". Loselectrones llevan una cargaelctrica medida en COU-LOMB y podemos decir quela corriente elctrica es la car-ga elctrica transportada por

esos electrones durante el interva-lo de tiempo considerado. Si lacarga elctrica es de 1Cb y eltiempo es de 1s, se obtendr unacorriente elctrica de 1A (inicialde AMPERE, por el fsico francsAMPERE), siendo la unidad de co-rriente elctrica. En electrnica,esta unidad de medicin resultagrande, por tal motivo se utilizanlos submltiplos del ampere.

1mA= 0,001A1A = 1000mA (miliampere)1A = 0,000001A1A = 1.000.000A (microampere)1A = 0,001mA1mA = 1000A

Resistencia elctrica

Definamos la resistencia elctri-ca de un conductor como unapropiedad del material que repre-senta la oposicin del mismo fren-te al paso de la corriente elctrica.La oposicin se origina como con-

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secuencia de los choques en-tre los electrones libres de lacorriente y los iones positivosdel metal. La causa de estoschoques es el calentamientodel conductor, el que, a suvez, lo transmite al medioambiente.

La resistencia se mide enOHM, llamado as por el fsi-co alemn que lo descubri.La resistencia elctrica delmaterial depender detres factores: la longitud,la seccin transversal y laresistividad del material.Veamos cmo es la fr-mula matemtica:

x lR = ______ (ver fig. 3)

S

La resistividad del ma-terial () es un nmero ysu valor nos muestra si esbueno, o no, pequeo ogrande; o sea, cmo es elmaterial como conductorde electricidad, y se mideen x m (fig. 4). Cabe aclararque, normalmente, la resistividadde un metal aumenta con la tem-peratura.

CONDUCTANCIA: sedenomina as a la inver-sa de la resistencia, sesimboliza con la letra Gy se mide en mho (alrevs de ohm) o en SIE-MENS.

1G= ______ =

RLa unidad es:

mho = SIEMENS

CLASIFICACION DE LOS RESISTORES: Veamos una definicin de los

resistores. Son componentes elec-trnicos fabricados especialmente