Electronica porque?

Electronica porque?

Vamos a trabajar sobre algunos conceptos básicos que nos ayudarán en el aprendizaje del uso del kit de robótica.
Para ello, les proponemos seguir esta lección, respondiendo las preguntas que aparecen en cada etapa.

Buena Suerte!

Observa el siguiente video:

http://www.youtube.com/watch?v=NHyaeMYD6oc&feature=player_embedded

Tarea:

¿Qué es la energía eléctrica?
¿Qué es la corriente eléctrica? ¿Qué tipos de efectos puede producir?
¿Cuál es el fenómeno físico que permite la obtención de la energía eléctrica? ¿En qué consiste?

¿Qué es la corriente eléctrica?

La corriente eléctrica podemos compararla con un río.

Si observamos el río, podríamos preguntarnos:
¿Cuánta agua está pasando en el cauce del río en un determinado punto y a un determinado tiempo?

De la misma manera, si nos planteáramos ésto con la corriente eléctrica la pregunta sería:
¿Cuánta carga está pasando por un punto de un conductor en un segundo?

Así, definimos a la corriente:

Es la cantidad de carga eléctrica (C) que pasa a través de un punto en un segundo.

La carga se mide en Coulomb
A la corriente se le da el símbolo I

I= C = Amperio

__S

¿Qué es el voltaje?

En cambio, el voltaje es como un lago.¿Qué pasa si inclinamos el lago?

Se crea una diferencia de potencial. Lo mismo sucede con el cable. Una pila crea una diferencia de Potencial

Así podemos entonces decir que:

Voltaje (V) o diferencia de potencial es la presión (TRABAJO) que ejerce una fuerza de suministro de enegía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.

2.Ley de Ohm

Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables.

Observa los siguientes videos

http://www.youtube.com/watch?v=6545CgXHleE&feature=player_embedded

http://www.youtube.com/watch?v=-r1OdpLJSrA&feature=player_embedded

tarea:

a-¿Qué enuncia la ley de Ohm?
b-¿Qué permite calcular?
c-¿Cómo son la corriente y el voltaje en un circuito de resistencia constante?
d-¿Si se duplica la resistencia de un circuito, qué sucede con la corriente?
e- ¿De qué depende la resistencia de un cable?

Esto va a aclarar tus ideas

"Antes que nada, debes abandonar la idea de que la corriente atraviesa los transistores o fluye dentro de los cables. Si, me escuchaste bien. La corriente no fluye. La corriente eléctrica nunca fluye, ya que la corriente eléctrica no es ninguna cosa. La corriente eléctrica es un flujo de algo más. (Preguntate esto: ¿qué cosa fluye en un río, es "corriente" o es algo llamado "agua"?).

Entonces, ¿qué fluye dentro de los cables?

La cosa que se mueve dentro de los cables no se llama corriente eléctrica. En su lugar, se llama Carga Eléctrica. Es la carga lo que fluye, nunca la corriente. Y en los ríos o en los caños es el agua lo que fluye, no la "corriente". No podremos entender la plomería hasta que dejemos de creer en una cosa llamada "corriente", y aprendamos que es el "agua" lo que fluye dentro de los caños. Lo mismo sucede con los circuitos. Los cables no están llenos de corriente, sino de cargas que pueden moverse. La carga eléctrica es algo real; puede moverse alrededor. Pero la corriente eléctrica no es una cosa real. Si decidimos ignorar la "corriente" y examinamos el comportamiento de cargas móviles en gran detalle, podemos despejar las nubes de niebla que bloqueaban nuestra comprensión de la electrónica.
Las cargas que se encuentran dentro de los conductores no se empujan entre ellas, sino que en realidad son empujadas por la diferencia de potencial; están siendo empujadas por los campos de voltaje dentro del material conductivo. Las cargas no salen de a chorros de la fuente de poder como si ésta fuera una especie de fuente de agua. Si imaginas que las cargas parten del terminal positivo o negativo de una fuente; si piensas que las cargas luego se desparraman por los caños huecos del circuito, has cometido un error fundamental. Los cables no actúan como "caños para electrones" vacíos, y la fuente de poder no aporta ningún electron. Las fuentes de poder ciertamente crean corrientes, o causan corrientes, pero recordemos, estamos eliminando la palabra "corriente". Para crear un flujo de cargas, la fuente no inyecta ninguna carga en los cables. La fuente es sólo una bomba. Una bomba puede aportar presión de bombeo. Las bombas nunca aportan el agua que es bombeada.

¿descubriste el gran "secreto" de la visualización de circuitos?
TODOS LOS CONDUCTORES ESTÁN PREVIAMENTE LLENOS DE CARGAS
Los cables y el silicio... ambos se comportan como caños previamente llenados y tanques de agua. Los circuitos eléctricos están basados en caños llenos. Esta simple idea es usualmente oscurecida por la frase "las fuentes de poder crean corriente", o "la corriente fluye en los cables". Terminamos pensando que los cables son como caños huecos, y una misteriosa sustancia llamada Corriente fluye por ellos. No. (Una vez que nos quitamos de encima la palabra "corriente", finalmente podemos descubrir sorprendentes comportamientos en circuitos simples).

Si los circuitos son como cañerías, entonces ninguno de los "caños" de un circuito está jamás vacío. Esta idea es extremadamente importante, y sin ella no podemos entender a los semiconductores. Los metales contienen una vasta cantidad de electrones móviles que forman una suerte de "fluído eléctrico" dentro del metal. ¡Un simple bloque de cobre es como un tanque de agua!. Los físicos llaman a este fluído con el nombre de "mar de electrones de los metales". Los semiconductores están siempre llenos de esta cosa-cargada móvil. La carga móvil está ahí incluso cuando el transistor está apoyado en un estante y desconectado de todo. Cuando un voltaje es aplicado a través de una pieza de silicio, estas cargas previamente incluídas en los metales son puestas en movimiento. Notemos además que la carga dentro de los cables permanece... sin cambios. Cada uno de los electrones móviles tiene un proton positivo cerca, de manera que aún conteniendo un vasto mar de electrones, no existe carga neta en promedio. Los cables contienen carga "descargada". Mejor llamémosle "carga cancelada". Igualmente aún con los electrones cancelados por los protones, los electrones pueden moverse, de manera que es posible tener flujos de carga en un metal descargado.

Partiendo desde que los "caños" están previamente llenos de "líquido", para entender los circuitos NO debemos trazar el sendero comenzando por los terminales de la fuente. En cambio, podemos empezar por cualquier componente del esquema. Si un voltaje es aplicado a través de ese componente, las cargas dentro suyo comienzan a fluir. Modifiquemos la antigua "explicación tipo linterna" que nos enseñaron a todos en la escuela. Aquí está la versión corregida:
LA CORRECTA EXPLICACIÓN TIPO LINTERNA:
Los cables están llenos de vastas cantidades de carga eléctrica móvil (¡todos los conductores lo están!). Si conectas unos cables en círculo, formas un "circuito eléctrico" que contiene un cinturón móvil de cargas dentro del metal. A continuación cortamos el cable en un par de lugares y conectamos una batería y una lámpara en los cortes. La batería actúa como una bomba de agua, mientras que la lámpara ofrece fricción. La batería empuja la fila de cargas en los cables hacia adelante, todas las cargas fluyen, y la lámpara se enciende. Sigámoslas.

Las cargas empiezan dentro del filamento de la lámpara. (No, no dentro de la batería. Empezamos en la lámpara). Las cargas son forzadas a fluír a lo largo del filamento. Fluyen luego hacia el primer cable y se mueven hasta el primer terminal de la batería. (al mismo tiempo más cargas entran al filamento por el otro lado). La batería bombea las cargas a través de ella misma y hacia afuera nuevamente. Las cargas abandonan el segundo terminal de la batería, y fluyen a través del segundo cable. Se ubican nuevamente dentro del filamento de la lámpara. Al mismo tiempo, las cargas en otras partes del circuito están haciendo exactamente la misma cosa. Es como un cinturón sólido hecho de cargas. La batería actúa como polea que mueve el cinturón. Los cables actúan como si estuvieran escondiendo una banda transportadora adentro. La lámpara actúa como "fricción", calentándose cuando sus propias cargas naturales son forzadas a fluir. La batería acelera la banda transportadora completa, mientras la fricción de la lámpara la frena nuevamente. Así, la banda corre constantemente, y la lámpara se calienta.

Breve resumen:
1. LA COSA QUE FLUYE A TRAVÉS DE LOS CONDUCTORES SE LLAMA CARGA. (LA "CORRIENTE" NO FLUYE)
2. LA CARGA DENTRO DE LOS CONDUCTORES ES EMPUJADA POR LOS CAMPOS DE VOLTAJE.
3. TODOS LOS CABLES ESTAN "PREVIAMENTE LLENADOS" DE UNA GRAN CANTIDAD DE CARGA MÓVIL.
4. BATERÍAS Y FUENTES DE PODER SON BOMBAS DE CARGA.
5. LAS LÁMPARAS Y RESISTENCIAS ACTÚAN CON FRICCIÓN.
Una última cosa: la diferencia entre un conductor y un aislante es simple: los conductores son como caños previamente llenados con agua, mientras que los aislantes son como caños llenos de hielo. Ambos contienen la "cosa eléctrica"; conductores y aislantes están ambos llenos de partículas cargadas eléctricamente. Pero la "cosa" dentro de un aislante no puede moverse. Cuando aplicamos una diferencia de presión a traves de un caño con agua, el agua fluye. Pero con un caño vacío, como no hay nada que fluya, no sucede nada. Y con un caño lleno de hielo, la "cosa" está atrapada y no puede desplazarse. (En otras palabras, el voltaje causa flujo de cargas en los conductores, pero no puede hacerlo en los aislantes porque las cargas están inmovilizadas). Muchos libros de texto tienen sus definiciones equivocadas. Definen un conductor como algo a través de lo cual puede fluir carga, y aislante supuestamente son los que bloquean las cargas. No. El aire y el vacío no bloquean las cargas, y sin embargo son buenos aislantes! De hecho, un conductor es algo que contiene cargas móviles, mientas un aislante carece de ellas.
Una última cosa más antes de meternos de lleno en los transistores. El Silicio es muy diferente al metal. Los metales están llenos de cargas móviles... al igual que el silicio dopado. ¿En qué se diferencian?. Seguro, está ese tema del "Band Gap"² y la diferencia entre electrones versus huecos, pero eso no es lo importante. La diferencia importante es bastante simple: los metales tienen grandes cantidades de carga móvil, pero el silicio no. Por ejemplo, en el cobre, todos y cada uno de los átomos de cobre dona un electrón móvil al "más de cargas". El "fluído eléctrico" es muy denso, tan denso como el metal de cobre. Pero en el silicio dopado, sólo un átomo en un billón (un millón de millones) dona una carga móvil. Silicio es como un gran espacio vacío con una ocasional carga moviéndose. En el silicio, uno puede barrer todas las cargas fuera del material usando unos pocos voltios de potencial, mientras en un metal requeriría billones de voltios para lograr el mismo resultado. O en otras palabras:
6. LA CARGA DENTRO DE LOS SEMICONDUCTORES ES COMO UN GAS COMPRESIBLE, MIENTRAS LA CARGA DENTRO DE LOS METALES ES COMO UN DENSO E INCOMPRESIBLE LÍQUIDO.
Barrer las cargas en un material es lo mismo que convertir ese material de ser un conductor a ser aislante. Si el silicio es como una manguera de goma, sería una manguera que contiene un gas compresible. Podemos fácilmente apretarla hasta cerrarla y cortar el flujo. Pero si el cobre fuera también como una manguera, estaría en cambio llena de perdigones de acero. Uno podría apretar y apretar pero no se puede apartarlos del lugar. En cambio con las mangueras de aire y el silicio incluso una pequeña presión en los costados corta el paso y el flujo".