Ejercicios Electrónica 3º ESO Colegio Ntra. Sra. de la Merced

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Tras realizar una lectura completa y en profundidad del tema, realiza un subrayado y realiza los siguientes ejercicios, con el mayor rigor posible. Para algunas cuestiones deberás buscar información que no aparece en el libro de texto.

1. Realiza un mapa conceptual con los contenidos del tema, tomando como modelo el resumen de la página 106 del libro de texto.

Ver mapa conceptual en el post del blog http://tecnomapas.blogspot.com/ correspondiente

2. Realiza una clasificación en forma de esquema de los componentes electrónicos que se muestran en el tema y realiza asimismo un dibujo de cada uno de ellos y de sus símbolos.

Se corregirá en clase.

3. ¿Qué diferencia importante existe entre los circuitos eléctricos y los electrónicos?

De manera muy básica, podemos decir que los circuitos electrónicos tienen por finalidad el procesamiento de información, mientras que en los eléctricos es el aprovechamiento de la energía eléctrica.

4. ¿En qué campos empresariales se desarrolla y utiliza la electrónica?

En la industria de fabricación de componentes electrónicos. En el sector de las telecomunicaciones: TV, radio, telefonía… En equipos informáticos. En los sistemas de control: procesos industriales, de servicios…

5. ¿Qué factores físicos influyen en el valor de una resistencia fija, y bajo qué fórmula se relacionan?

Siendo:

- ρ= resistividad expresada en Ωxmm2/m

- l = longitud expresada en m

- s = sección expresada en mm2

6. Indica el valor de cada una de las resistencias según los colores que tiene:

a. Rojo /rojo/negro/oro: 2/2/x1/±5%. VALOR RESISTENCIA = 22Ω±5%

b. Verde/negro/rojo/plata: 5/0/x100/±10%. VALOR RESISTENCIA = 5.000Ω±10%

c. Azul/amarillo/naranja/marrón: 6/4/x1000/±1%. VALOR RESISTENCIA = 64.000Ω±1%

d. Amarillo/verde/marrón/plata: 4/5/x10/±10%. VALOR RESISTENCIA = 450Ω±10%

7. La plata tiene una resistividad de 0,016 Ωxmm2/m, mientras que la del cobre es de 0,0178 Ωxmm2/m. ¿Cuál de la siguientes resistencias tiene mayor valor?

a. Una resistencia de plata de 300 cm. de longitud y 5 mm2 de sección.

b. Una resistencia de cobre de 200 cm. de longitud y 8mm2 de sección.

Resistencia de plata: R = 0.016 x 3 / 5 = 0.006 Ω.

Resistencia de cobre: R = 0.0178 x 2 / 8 = 0.0044 Ω.

Por lo tanto, es mayor la resistencia de plata (para esos valores).

8. Si en una resistencia no se aprecian bien los colores, ¿podemos conocer su valor? En caso afirmativo di cómo.

Se puede saber su valor midiendo con un ohmímetro o un polímetro. Para ello hay que desconectar la resistencia de cualquier circuito (el ohmímetro facilitará la tensión que necesite para realizar la medida) y el polímetro debe estar en la escala adecuada para la medida de ohmios

9. Describe la composición y partes de un diodo. ¿Cuál es la característica principal de un diodo? ¿Con qué se relaciona el tamaño que tiene un diodo? ¿Qué particularidad tienen los diodos LED y para qué se puede aprovechar? ¿Cuándo se produce el paso de corriente a través de un diodo?

Un diodo está compuesto básicamente por dos semiconductores, unidos entre sí y encapsulados. Uno de los semiconductores se une al terminal positivo que llamaremos ánodo, y el otro se une al terminal negativo o cátodo.

La característica principal de un diodo es que permiten el paso de corriente

eléctrica en un sentido y no en el contrario.

El tamaño de los diodos depende de la corriente que puede pasar por ellos, siendo más grandes los que permiten el paso de corrientes más intensas. Si las corrientes son muy pequeñas pueden llegar a ser microscópicos.

Son diodos que emiten luz cuando circula corriente a través de ellos. Se emplean como indicador luminoso en un aparato, o

s

xlR

ρ=

)(

)()/(2

2

mms

mlmmmR

××Ω=ρ

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constituyendo pantallas informativas y anuncios luminosos

El diodo solo permite el paso de corriente cuando el ánodo se conecta a un potencial mayor que el del cátodo y la diferencia de potencial supera un valor determinado (unos 2 voltios).

Al aplicar tensión directa, se reduce la barrera de potencial de la unión, debido a la polarización de la batería, que impulsa a los electrones (e-) de N y huecos (h+) de P. Por tanto, los electrones (e-) tienden a cruzar la unión de N a P y los huecos (h+) en sentido opuesto.

10. ¿Qué se entiende por la capacidad de un condensador? ¿Cuál es su unidad?¿Qué ocurre en el interior de un condensador durante el proceso de carga? ¿Y en la descarga? Dibuja el esquema eléctrico de un circuito ejemplo de carga y descarga y describe su funcionamiento en función de los elementos de maniobra que hay en él. Investiga acerca del concepto “constante de tiempo”, explícalo y dibuja las gráficas voltaje/tiempo de carga y descarga del condensador en función de este parámetro.

Los condensadores están formados por dos armaduras conductoras, separadas por un material dieléctrico que da nombre al tipo de condensador. Los hay de diversos tipos, cerámicos, de poliéster, electrolíticos, de papel, de mica, de tántalo, variables y ajustables.

La capacidad de un condensador nos informa de la cantidad de carga eléctrica que es capaz de almacenar según la diferencia de potencial al que se le someta. C = q/v

La unidad de capacidad es el faradio, aunque es muy grande y suelen usarse submúltiplos como el milifaradio (10

-3 F) y el microfaradio (10

-6 F)

Durante la carga de un condensador, la placa conectada a mayor potencial cede electrones hasta que la otra placa alcanza una carga -q, quedándose la primera con una carga +q. Este valor de carga del condensador es función de su capacidad y de la diferencia de potencial a la que esté sometido.

Durante la descarga, los electrones que se desplazaron regresan a su posición original (si no hay un potencial mayor que se lo impida)

El tiempo de carga tc del

condensador es un dato muy

importante, y en él interviene la

CONSTANTE DE TIEMPO T.

Se define la constante de

tiempo de carga de un

condensador como el producto

de R*C. Se mide en sg. y es el

tiempo que tarda el

condensador en alcanzar el

63,2% de su tensión final de

carga

11. Justifica por qué los condensadores pueden emplearse como temporizadores.

Tanto el proceso de carga como el de descarga del condensador duran un tiempo determinado. Tiempo que viene establecido por la resistencia interpuesta en cada caso es decir: tc= 3RcC y td= 3RdC. (en este tiempo el valor de carga llegará a un 96% del máximo al que puede llegar) Durante estos procesos de carga y descarga, hay corriente por el condensador, por tanto, se puede mantener encendido un cierto elemento un tiempo determinado

12. Calcula la cantidad de carga en culombios que pueden almacenar los siguientes condensadores al colocar una diferencia de potencial de 10v en sus extremos:

a) Capacidad: 1F b) Capacidad: 10µF c) Capacidad: 30mF

q = 1F x 10v = 10 culombios.

q = (10µF x 10-6

F/µF) x 10v = 10-4

culombios

q = (30mF x 10-3

F/mF) x 10v = 0,3 culombios

cxvq =

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13. ¿Cuáles son las partes de un transistor? Explica su funcionamiento.

Es un dispositivo semiconductor que consiste en dos uniones P-N yuxtapuestas, dando lugar a tres regiones P-N-P o N-P-N, que son los dos tipos de transistores bipolares existentes.

El transistor consta de tres terminales llamados: emisor (E), base (B) y colector (C). A la base le corresponde la región central, de espesor muy pequeño y escaso dopado.

El circuito de polarización del transistor es el siguiente:

Un transistor está en corte si no llega corriente a la base suficiente para hacer que VBE llegue a de 0,6 – 0’7 V.

Si llega suficiente corriente a la base el transistor, permite el paso de corriente entre colector y emisor y trabajará en activa. Además, esta corriente es proporcional y mucho mayor que la que se introduce por la base, consiguiéndose un efecto amplificador muy útil. Si la intensidad en la base es mayor aún, el transistor trabajará en saturación.

14. Explica en qué consisten las válvulas de vacío y qué importancia han tenido en el desarrollo de la electrónica.

Las válvulas de vacío son unas cápsulas a las que se les ha realizado el vacío y en cuyo interior hay un filamento que emite electrones por calentamiento. Unos electrodos controlan el paso de la corriente de electrones. Estos componentes son el origen de la tecnología electrónica y dieron paso a continuación al desarrollo de los transistores.

15. Justifica si la siguiente afirmación es verdadera o falsa: “Un transistor puede emplearse como interruptor pero nunca como amplificador”.

Falso. El transistor puede emplearse tanto como interruptor como amplificador. Los transistores actúan como interruptores ya que, si no le llega corriente por la base, no pasa corriente del colector al emisor, actuando como un interruptor abierto, mientras que, si hay cierta corriente en la base, también la hay entre colector y emisor y, por tanto, puede considerarse un interruptor cerrado. Los transistores actúan como amplificadores porque, ante una corriente muy pequeña en la base, se produce una corriente proporcional del colector al emisor. La amplificación dependerá del parámetro del transistor denominado ganancia.

16. Di si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Razona tu respuesta.

a. Los dispositivos de entrada son aquellos que encontramos al principio de todo equipo electrónico.

Falsa. Los dispositivos de entrada son aquellos por donde se recibe la información

b. Electricidad y electrónica se complementan en muchos aparatos: la primera suministra energía y la segunda regula el funcionamiento.

Verdadera. Ejemplos de ello son los electrodomésticos que se usan a diario. La electricidad suministra la energía para que el aparato pueda funcionar y la electrónica regula y procesa información para un funcionamiento adecuado.

c. La pantalla de una calculadora es un dispositivo de entrada porque por ella se introducen los datos.

Falsa. La pantalla de la calculadora es un dispositivo de salida que muestra los resultados obtenidos por los dispositivos de proceso. El dispositivo de entrada sería el teclado.

17. Clasifica los siguientes elementos en componentes activos y componentes pasivos: diodo, condensador, transistor y resistores.

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Componentes pasivos: Resistores y condensadores.

Componentes activos: Diodos y transistores

18. Indica a qué tipo de dispositivo (entrada, proceso, salida, alimentación) pertenecen cada uno de los siguientes componentes:

a. Antena de un teléfono móvil: dispositivo de entrada y salida de las ondas de radio.

b. Enchufe de una televisión: alimentación.

c. Mando a distancia de un equipo de sonido: dispositivo de entrada.

d. Altavoces de un equipo de sonido: dispositivo de salida.

19. Explica la función de la “alimentación” y de los “dispositivos de proceso” en un circuito electrónico. Analiza qué función realizan el circuito de salida y los dispositivos de entrada y salida en una calculadora.

La alimentación es aquella parte del equipo electrónico encargada de suministrar energía eléctrica en forma de

corriente continua. Ejemplos de ello son las pilas, baterías, células solares o las fuentes de alimentación de muchos equipos.

Los dispositivos de proceso regulan el funcionamiento del aparato, recogen la información de los dispositivos de entrada y la utilizan adecuadamente. Una vez obtenidos los resultados, éstos son enviados a los dispositivos de salida que ofrecen una respuesta

20. Busca información y explica en qué consiste y para qué sirve un circuito en par de Darlington

En electrónica, el transistor Darlington es un dispositivo semiconductor que combina

dos transistores bipolares en un tándem (a veces llamado par Darlington) en un único dispositivo. Esta

configuración sirve para que el dispositivo sea capaz de proporcionar una gran ganancia de corriente

(parámetro β del transistor) y, al poder estar todo integrado, requiere menos espacio que dos transistores

normales en la misma configuración. La ganancia total del Darlington es el producto de la ganancia de los

transistores individuales

21. Define y explica lo más detalladamente posible los siguientes conceptos:

a) Potenciómetro b) LDR c) Faradio

a) Potenciómetro: es un tipo de resistor cuyo valor de resistencia varía entre unos límites al girar un cursor. b) LDR: es un tipo de resistor cuyo valor de resistencia varía en función de la iluminación que le llegue. c) Faradio: es la unidad en que se mide la capacidad de un condensador. 22. ¿Qué logros ha permitido la electrónica en el campo de la informática y de las comunicaciones?

Gracias a los avances en la miniaturización dentro de la electrónica (microelectrónica), se han podido fabricar ordenadores más ligeros, veloces y baratos. Asimismo, todos los equipos técnicos como emisoras y receptoras de radio y televisión, equipos de telefonía o satélites, llevan en su interior componentes electrónicos. 23. Busca información y explica el funcionamiento de una fuente de alimentación de corriente continua.

(en el libro de 4º se muestra el siguiente esquema).

Una fuente de alimentación convierte corriente alterna en corriente continua, que es lo que usan la mayoría de los circuitos electrónicos. Para ello, la señal de entrada, habitualmente alterna de 220 V a 50Hz, es convertida en una

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señal continua de un valor de amplitud mucho menor (entre 1V y 12 V habitualmente). De disminuir este valor de amplitud se encarga el transformador, que es el primer elemento de la fuente de alimentación, manteniendo la señal con la misma forma de onda. Posteriormente, el puente rectificador de diodos se encarga de convertir la señal sinusoidal en una señal alterna solamente positiva. El filtro, habitualmente un condensador, se encarga de que la señal pulsatoria se convierta en un valor continuo lo más alto posible, aunque con un pequeño rizado, que se encarga de eliminar el estabilizador, normalmente un diodo Zener. 24. ¿Qué es un circuito integrado? ¿Qué características posee el proceso de fabricación de circuitos

integrados? ¿Qué ventajas presentan los circuitos integrados?

Es un circuito formado por componentes activos y pasivos formados y conectados sobre un mismo bloque de material semiconductor Es un proceso productivo de gran precisión que requiere una gran limpieza y controles de calidad continuos durante todo el proceso de fabricación Al tener en su interior muchos componentes electrónicos, se consigue la reducción del tamaño de los aparatos. Se puede combinar con otros circuitos integrados para formar módulos funcionales más complejos, ya que por sí solos presentan una función completa.

25. Clasifica las siguientes afirmaciones según pertenezcan a un “circuito impreso” o “un circuito integrado”:

− También llamados microchips

− Se pueden fabricar en el taller

− Se elabora una plantilla con las pistas del circuito

− Son circuitos microscópicos completos

− Cada uno realiza una función completa

− Se emplea una placa de cobre

− Se fabrica sobre una oblea de material semiconductor

− Se clasifican según su escala de integración

− La colocación de los componentes puede ser realizada por personas o por máquinas

CIRCUITO IMPRESO - Se pueden fabricar en el taller - Se elabora una plantilla con las pistas

del circuito - Se emplea una placa de cobre - La colocación de los componentes

puede ser realizada por personas o por máquinas

CIRCUITO INTEGRADO - También llamados microchips - Son circuitos microscópicos completos - Cada uno realiza una función completa - Se fabrica sobre una oblea de material

semiconductor - Se clasifican según su escala de

integración

26. Para el siguiente circuito determina:

a. La carga que alcanzará el condensador

b. El tiempo que tardará en cargarse

Cuando se cierre el interruptor, el condensador se cargará. La carga que alcanzará el condensador será: Q=CV= 11µF · 3V= 3,3 ·10

-5= 33µC

Para adquirir esta carga necesitará un tiempo de: Tc= 3Rc

9,9 · 10

-3s= 9,9 ms

27. Señala los elementos que forman los siguientes circuitos e intenta explicar su funcionamiento.

Como se indica, es un circuito de alarma. Cuando el fototransistor detecta cambios en la luz que recibe porque pase algo por delante de él, entonces circula intensidad por su base, señal que es amplificada y transmitida al segundo transistor, que a su vez amplifica

más la señal, haciendo que se encienda una señal luminosa (el LED) y que suene el timbre.

Los dos transistores se disponen formando un par Darlington que permite amplificar mucho la señal de entrada.

timbre

Pila

Resistencias

Fototransistor

transistor

Interruptor

Led

Circuito de alarma

Led

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Control de temperatura con NTC, cuando la temperatura supera un valor de consigna, indicado por la resistencia ajustable, hace que el transistor conduzca y que se encienda el diodo led. Cuando la temperatura baja se apaga el led. En este montaje se aprovecha la característica de las NTC, cuando la temperatura aumenta, bajan su valor óhmico. En ese instante la tensión en la resistencia ajustable es lo suficientemente grande como para hacer que el transistor pase a conducción y hacer que luzca el led. Si baja de nuevo la temperatura la tensión en la base del transistor baja y deja de lucir el led.

Si en lugar de un diodo led, puede colocarse un motor con un ventilador o un relé que active un ventilador de 230 V, el circuito sirve como sistema automático que pone en marcha un ventilador cuando la temperatura supera un valor

La solución de estos ejercicios está realizada en base a:

Una parte corresponde a elaboración propia, otra es gracias al solucionario de la Editorial SM, otra gracias a la generosidad del profesor Antonio Bueno, profesor de Tecnología del IES Gonzalo Anaya de Xirivella y por último diferentes páginas web que han ayudado a concretar mejor algunas respuestas.