¿Qué debes saber antes de empezar esta unidad?
Este tema es continuación de la unidad Circuitos eléctricos. En esa unidad aprendimos algunos conceptos fundamentales que deberías recordar:
- Los componentes eléctricos básicos y su clasificación en: generadores, receptores y elementos de control.
- Las magnitudes eléctricas fundamentales (intensidad, voltaje, resistencia, potencia y energía) y sus unidades.
- Las diferentes formas de conectar componentes en un circuito: en serie y en paralelo.
- Cómo se aplica la Ley de Ohm a un circuito en serie y aun circuito en paralelo para obtener la intensidad y el voltaje en cada uno de sus componentes.
Clase 1:
Circuitos eléctricos VS circuitos electrónicos.
Es muy frecuente hablar indistintamente de circuitos eléctricos y circuitos electrónicos. Sin embargo no son exactamente lo mismo ni se utilizan para lo mismo. Ahora lo vamos a ver.
Como se puede ver en la imagen de abajo, un circuito eléctrico es un circuito formado por generadores (pilas y baterías), interruptores, pulsadores y componentes receptores (bombillas, motores, zumbadores…).
Por el contrario, un circuito electrónico es un circuito que, además de los componentes de un circuito eléctrico, dispone de los llamados componentes ( o dispositivos) semiconductores, que son: diodos (entre ellos los LEDs) y transistores.
Por tanto, podemos decir que un circuito electrónico es un circuito más complejo, ya que incluye algunos de los componentes de los circuitos eléctricos pero además algún componente semiconductor.
Los diodos y transistores se denominan componentes semiconductores porque están fabricados a partir de unos metales muy particulares que en ciertas ocasiones actuan como aislantes, no permitiendo que pase la corriente, y en otras situaciones actuan como conductores, permitiendo que pase la corriente (de ahí el nombre de semiconductor).
Los metales semiconductores más utilizados para la fabricación de estos componentes son el silicio y el germanio. De hecho seguro que en alguna ocaión has oñido hablar de Silicon Valley (el Valle del Silicio, en inglés). Se trata de una zona de California en la que se encuentran muchas empresas tecnológicas que se dedican a fabricar componentes electrónicos y su nombre proviene precisamente de que es el silicio el material más empleado en ese tipo de industria.
¿Dónde nos encontramos circuitos electrónicos?
En general, se utilizan circuitos electrónicos en aquellas aplicaciones destinadas a transmitir información. El motivo es que estos circuitos permiten transmitir mensajes en forma de impulsos eléctricos de una manera muy fiable y sin gastar mucha energía (más adelante se exlicará en detalle).
Hoy en día, los circuitos eléctrónicos de móviles, ordenadores, impresoras… suelen estar integrados en pequeños microchips como los de abajo. Eso ha sido posible gracias a una técnica denominada fotolitografía que permiten «dibujar» los componentes directamente sobre finísimas láminas de material semiconductor. De esta manera es posible incluir millones de componentes en unos pocos centímetros cuadrados.
Por el contrario, nos encontramos circuitos eléctricos en aquellos casos en los que se desea transformar la energía eléctrica en otro tipo de energía: lumínica, térmica, sonora… Se trata de circuitos en los que se consume mucha más energía que los electrónicos y por lo general tienen dimensiones mucho mayores. Nos podemos encontrar este tipo de circuitos en:
- Puertas de garaje.
- Electrodomésticos.
- Ascensores.
- Sistemas de alarma.
- Alumbrado público.
- Vehículos eléctricos.
Repaso de los componentes básicos:
En la siguiente tabla se hace un respaso de los principales componentes que se han visto en los dos cursos anteriores. Sin embargo, puedes repasar con más detalle sus funciones en el tema Circuitos eléctricos, de 2º de ESO (páginas 2, 3 y 4).
| Nombre | Imagen | Símbolo | Tipo | Descripción |
| Pila |  |  | Generador | Es el componente encargado de generar la corriente eléctrica de un circuito. |
| Batería |  |  | Generador | Es un componente equivalente a varias pilas conectadas entre sí (tiene mayor duración que una pila). |
| Bombilla |  |  | Receptor | Genera luz (y calor) cuando una corriente circula a través de su filamento metálico. |
| Fluorescente |  | – | Receptor | Es un tipo especial de lámpara que genera luz al calentarse un gas que tiene en su interior mediante el paso de una corriente eléctrica. |
| Motor de rotación continua |  |  | Receptor | Es un componente que trasforma la energía de una corriente en un movimiento circular continuo. |
| Servomotor |  | – | Receptor | Es un tipo especial de motor capaz de girar un cierto ángulo. |
| Motor paso a paso |  | – | Receptor | Es un componente similar al servomotor pero que permite girar ángulos con mucha precisión. |
| Resistencia (térmica) |  |  | Receptor | Es un componente que genera calor cuando es atravesado por una corriente debido a que dificulta el paso de los electrones, los cuales choca entre sí. |
| Resistencia |  |  | ¿Receptor? | Su funcionamiento es prácticamente el mismo que el de la resistencia témica. Sin embargo su función es reducir el número de electrones que pasan por una parte del circuito. |
| Zumbador |  |  | Receptor | Es un componente que transforma la energía eléctrica en sonido. |
| Interruptor simple |  |  | Elemento de control | Permite cortar el paso de corriente a través de un conductor. |
| Pulsador (puede ser normalmente abierto o normalmente cerrado) |  |  | Elemento de control | Es similar al interruptor, pero tiene una posición de reposo que sólo cambia mientras está siendo pulsado. |
| Conmutador |  |  | Elemento de control | Es un tipo de interruptor con tres terminales que permite conducir la corriente por uno u otro camino. |
| Fusible |  |  | Elemento de control | Es un componente que se funde a partir de un cierto valor de la corriente. Su función es proteger a otros componentes de posibles aumentos de corriente. |
| Diodo |  |  | Semiconductor | Es un componente que sólo permite que pase corriente eléctrica en una dirección (en la que marca la «flecha» del simbolo) |
| LED (Ligh Emitting Diode) |  |  | Semiconductor | Es un tipo especial de diodo que emite luz cuando la corriente circula a través. |
Como puedes ver, hay una pequeña diferencia respecto a lo que se vio en 2º de ESO respecto al diodo y al LED. El curso anterior consideramos que el LED era un elemento receptor, ya que emitía luz y que el diodo era un elemento de control. A partir de ahora los consideraremos en un grupo a parte junto a los transistores: el grupo de los componentes semiconductores.
Circuitos de repaso con componentes básicos.
Vamos a analizar el funcionamiento de algunos circuitos que emplean componentes de los vistos en el apartado anterior. Todo lo que se va a repasar está explicado en detalle en la unidad Circuitos eléctricos de 2º de ESO.
CIRCUITO 1:
Este circuito está formado por una pila, un pulsador (normalmente abierto) y un zumbador. Su funcionamiento es sencillo, el zumbador permanecerá apagado mientras el pulsador no se persiones. Cuando se presione el pulsador la corriente circulará por el circuito, haciendo que el zumbador suene.
CIRCUITO 2:
En este circuito se han conectado tres bombillas en serie (una a continuación dela otra). El interruptor que está al lado de la pila permite encender y apagar todas las bombillas a la vez. No es posible controlar cada bombilla de manera individual ya que si se corta la corriente que sale de la pila esta no llegará a ninguna de las bombillas.
CIRCUITO 3:
En este circuito, sin embargo, se han conectado dos bombillas en paralelo. La ventaja que presenta este tipo de conexión es que permite controlar cada una de las bombillas por separado. Recuerda, es indiferente conectar los interruptores a un lado o a otro de la bombilla que se desea controlar, ya que en el momento en que se abre un interruptor se corta la corriente por todo ese cable.
CIRCUITO 4:
Este circuito está compuesto por dos pulsadores normalmente abierto conectados en serie con un motor. El motor sólo funcionará cuando los dos pulsadores estén persionados simultánemante. En cuanto un pulsador no esté presionado se abrirá el circuito y la corriente se interrumpirá. Este tipo de circuitos se emplean como medida de seguridad cuando hay que manipular máquinas peligrosas, como en motosierras, por ejemplo. Al ser necesario pulsar los dos pulsadores estén presionados a la vez se garantiza que las dos manos del operario están colocadas en un lugar seguro.
CIRCUITO 5:
En este circuito es ha utilizado un tipo especial de interruptor denominado conmutador. Se trata de un interruptor con tres terminales que permite seleccionar entre dos componentes cuál se desea activar. En este caso se podrá decidir si funciona el motor o la bombilla, siempre habrá uno activado.
CIRCUITO 6:
Este circuito está formado por tres bombillas conectadas cada una a un fusible. De esta manera, se evita que las bombillas puedas fundirse si por algún motivo aumenta la corriente por alguno de los cables. Si ocurriera eso el fusible correspondientes se fundiría de manera automática, cortando la corriente y evitando así que la bombilla se fundiera. Como ocurre con los interruptores, es indiferente conectar los fusibles a un lado o a otro de las bombillas.