RESISTENCIAS NTC Y PTC

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  Electrónica Analógica: Componentes de un circuito electrónico. 1. RESISTENCIAS  Son elementos que dificultan el paso de la corriente eléctrica, cumpliendo la Ley de Ohm. Vamos estudiar las resistencias fijas y variables y, dentro de estas últimas, aquellas que tienen un valor que cambia según a luz o la temperatura.  ■ Resistencias fijas: El valor de cada resistencia está marcado por un código de colores. Cada resistencia tiene tres bandas de colores diferentes que se leen desde un extremo, y una banda de color oro, plata marrón o rojo en el otro. Para leer el valor de la resistencia se coloca de forma que la banda que está separada de las demás quede a la derecha, y leeremos los colores de izquierda a derecha. Los colores de las dos primeras bandas dan sus dos primeras cifras del número de ohms, y el color de la tercera banda nos dice por cuanto tenemos que multiplicar, esto es, cuantos ceros debemos añadir.  Ejercicio 1: Calcula el valor de las siguientes resistencias:  PLATA ORO ORO MARRON ROJO NEGRO ROJO ROJO AZUL MARRON  VERDE  VERDE Ejercicio 2: Calcula el valor de la resistencia equivalente en el circuito de la figura.  Si la pila proporciona un voltaje de 6 V, calcula la  NEGRO ROJO  Intensidad total del circuito y el voltaje que  MARRON consume cada resistencia.  1K7 300 Ω  ■ Resistencias variables: ● POTENCIÓMETROS   Los potenciómetros son un tipo de resistencias que pueden variar su valor sin más que girar una varilla. Se emplean en muchos aparatos electrónicos, como sintonizadores de radio, para variar el volumen, el color, la luminosidad,... Para nosotros serán de gran utilidad para variar el grado de iluminación, para modificar la velocidad de un motor, para temporizadores,...RESISTENCIAS LDR  Es un componente electrónico que tiene una resistencia que varía en función de la luz que le llega. Si recibe mucha luz su resistencia será muy baja, y si está en oscuridad tendrá una resistencia muy alta. Presenta el inconveniente de que no puede circular por ella una corriente muy elevada. Por eso   siempre la debemos emplear en un circuito con transistor, de forma que la corriente que pase por la LDR alimente la base del transistor.  RESISTENCIAS NTC Y PTC Son resistencias que varían su valor en función de su temperatura. También se llaman termistores. Pueden ser de dos tipos:  Termistores NTC. La resistencia disminuye al aumentar la temperatura Termistores PTC. La resistencia aumenta al aumentar la temperatura. Para calcular la resistencia de un termistor se procede de la misma manera que en el caso de las resistencias. Los termistores se emplean como sensores de calor para activar determinados aparatos (ventiladores), para detectar cortocircuitos, mal funcionamiento de aparatos, en calefacciones, sistemas contra incendios,...2. CONDENSADORES  Un condensador es un componente electrónico formado por dos placas metálicas paralelas entre si, entre las que se puede almacenar carga eléctrica. Esta carga puede cederse a otro elemento eléctrónico en cualquier momento, así que un condensador actuaría coma un acumulador. La capacidad (C) de un condensador es la relación entre la carga eléctrica que almacena el condensador y el voltaje al que se somete.  C = q/V La capacidad de un condensador se mide en faradios, pero como es una unidad muy grande, en la práctica se usa el6 -9 microfaradio (10 Faradios) y el nanofaradio (10 Faradios).  De la misma forma que podemos asociar resistencias para conseguir una resistencia de mayor o menor valor, bien sea en serie o en paralelo, podemos asociar condensadores en un circuito eléctrico.  ASOCIACIÓN EN SERIE: La capacidad total de la asociación viene dada por la expresión siguiente  1  11 C C C  12 T  C1 C1 C2 ASOCIACIÓN EN PARALELO: La capacidad total viene dada por la expresión siguiente  C C C  1  2 T C2  Ejercicio 3:Calcula la capacidad equivalente a la unión de dos condensadores de 470 μF en Serie y en Paralelo. Ejercicio 4: ¿Podríamos obtener una capacidad equivalente de 550μF solo con condensadores de 2200μF? ¿Cómo los deberíamos conectar? Ejercicio 5: ¿Y con los mismos condensadores de la actividad anterior obtener 3300μF? Dibuja el esquema de conexiones. Si a un condensador le conectamos una pila en sus terminales, el condensador se carga casi instantáneamente. El tiempo que invierte en este proceso se llama tiempo de carga. Si una vez cargado unimos sus terminales, el condensador se descarga muy rápido. El tiempo que dura este proceso se denomina tiempo de descarga. Controlando el tiempo de carga y descarga de un condensador se pueden construir temporizadores. Para ello, hay que colocar una resistencia en serie con el condensador. El tiempo de carga y descarga de un condensador viene dado por:  t = 5.R.C   Un condensador tarda en cargarse o descargarse más tiempo cuanto mayores sean los valores de la resistencia y de la capacidad.• Ejercicio 6: ¿Cual es la capacidad de un condensador que está conectado a 220V y que almacena una carga de 0.004C? • Ejercicio 7:   a) El circuito de la figura funciona a 4.5V y almacena una carga de 0.000001 C. ¿Cuál es la capacidad del condensador?  b) Si la resistencia es de 1.8KΩ, averigua el tiempo de descarga del condensador.• Ejercicio 8: Calcula la carga que pueden almacenar los  siguientes condensadores al conectarlos a una diferencia de potencial de 4.5V 1pF 1nF  10μF 1μF• Ejercicio 9: Calcula el tiempo de descarga de los siguientes condensadores:  a) Condensador de 1 μF que se descarga a través de una resistencia de 1000Ω3  b) F que se descarga a través de un a resistencia de 1000Ω Condensador de 1.103  c) F que se descarga a través de un a resistencia de 330Ω Condensador de 1.103  d) F que se descarga a través de un a resistencia de 27KΩ Condensador de 1.103. SEMICONDUCTORES  Los materiales semiconductores son aquellos que no se pueden considerar ni aislantes ni conductores. Su resistencia eléctrica va a depender de determinadas condiciones (temperatura, impurezas...) Los materiales semiconductores más representativos son el Silicio y el Germanio. Los dos tienen cuatro electrones de valencia, enlazados entre los diferentes átomos mediante enlace covalente.  SEMICONDUCTORES POSITIVOS (Tipo P) Si introducimos en un cristal de Silicio partículas de Boro o Aluminio (estos tienen tres electrones de valencia) se produce una falta de electrones en la red cristalina, esto es, faltan electrones para enlazar con los átomos de Silicio. De esta forma tenemos creado un conductor electropositivo, un semiconductor tipo P  SEMICONDUCTORES NEGATIVOS (Tipo N) En este caso introducimos en la red del semiconductor átomos que tengan cinco electrones de valencia. De esta forma tendremos electrones sin enlazar, y obtendremos un conductor electronegativo, semiconductor tipo N. Las impurezas que se añaden pueden ser de Fósforo.EL DIODO  Se forma con dos trozos de material semiconductor unidos entre si, por un lado tendremos un cristal tipo P, y por el otro un cristal tipo N. Por eso también se le llama al diodo Unión PN.  El diodo solo permite el paso de la corriente en un sentido, y no  P N  en el otro. Para identificarlo hay una banda en el extremo correspondiente al cátodo (que debemos conectar al polo negativo de la pila para que circule la corriente) Así diremos que estamos polarizando directamente cuando se permite el paso de la corriente, y polarizando inversamente cuando no se permite.EL DIODO LED  Son operadores electrónicos que convierten en luz toda la corriente que les llega, sin pérdidas en forma de calor. Como todos los diodos, los Led están polarizados. Debemos conectarlos de la forma correcta para que circule la corriente por ellos. Para identificar las patillas de un Led, debemos saber que la más larga es la que conectamos al polo positivo de la pila (ánodo). Deberemos tener especial cuidado de proteger los Led, porque la intensidad de corriente que soportan es baja. Por ello los debemos conectar en serie con una resistencia, para disminuir la corriente que circula por ellos. Normalmente el voltaje de funcionamiento de un Led está en torno a los 1,5 o 2 Voltios.  Ejercicio 10: Tenemos que conectar un Led a una pila de 4,5 V, e para que la intensidad del circuito sea de 20 mA, necesitamos una resistencia que absorba 2,5 V. Calcula el valor de la resistencia. Calcula también la resistencia que presenta el Led.4. TRANSISTORES  El transistor es el principal elemento en los circuitos electrónicos, y se emplea fundamentalmente para amplificar (aumentar) señales eléctricas. Es un componente semiconductor formado por tres cristales semiconductores, dos P y un N, o bien dos N y un P, conectados de la siguiente manera: Los tres terminales (contactos metálicos) se llaman Colector, Base y Emisor. En el caso del transistor NPN debemos conectar Colector y Base al polo positivo de la pila, y el Emisor al negativo. De esta forma  N P N E  conseguiremos que la corriente que entre por la  C  Base se vea multiplicada en el Emisor, hasta que supere cierto valor, a partir del cual no aumentaría más la corriente de Emisor. A esto se le llama  B ganancia del transistor.  Otro tipo de transistores son los PNP, que se  P N P conectarían de manera diferente que los NPN. En este curso estudiaremos solo los primeros.  Veamos un símil hidráulico: Cuando abrimos un poco la válvula L comienza  a caer agua por la Base del transistor, y de esta forma se separa el tapón del Colector. Así recogeremos agua en el Emisor. Si abro un poco más la válvula se separara más el tapón del Colector y bajará más agua. Esto ocurrirá hasta que por la Base no pueda pasar más cantidad de agua por mucho que lo intente. Este punto se llama de saturación del Transistor. En la práctica lo que nos interesa es regular la cantidad de corriente que pasa por la Base (o agua), y para ello usaremos diferentes detectores, que dejen pasar cuando haya luz, cuando toquemos un contacto metálico, por un tiempo determinado,...  Comprobación de la circulación de corriente en un transistor. Necesitamos un medidor de continuidad como el del esquema. Hacemos lo siguiente:1) Conectamos un contacto del comprobador al emisor y otro al colector.  Comprobamos si funciona la lámpara. Hacemos lo mismo cambiando la polaridad. 2)  Conectamos un contacto a la base y otro al colector. Comprobamos si funciona la lámpara. Hacemos lo mismo cambiando la polaridad. 3)  Conectamos los contactos a la base y emisor. Comprobamos si funciona la lámpara. Hacemos lo mismo cambiando la polaridad.  ¿Cómo deben estar conectados los contactos para que el transistor deje pasar corriente? Indica la polaridad. 5. OTROS COMPONENTES  FOTOTRANSISTOR El fototransistor es un transistor sensible a la luz. Además de tener los terminales propios de un transistor (B, E, C) tiene una cápsula sensible a la luz que actúa también como base.  De esta forma permitirá que circule la corriente por el si le llega luz a la cápsula. Si lo queremos emplear como detector de luz no debemos conectar eléctricamente el terminal de la base. Así solo conectaremos las patillas de Colector y Emisor.  CÉLULAS FOTOVOLTAICAS Transforman energía luminosa en energía eléctrica. Producen una corriente de voltaje muy pequeño, por lo que para hacer que funcione un receptor deberemos conectarlas en serie. Podemos usar una célula fotovoltaica para hacer un sensor de luz. Ver esquema.  PROBLEMAS ELECTRÓNICA   1) Calcula la capacidad equivalente del siguiente conjunto de condensadores  2) En el siguiente circuito, calcula la Intensidad total, la Resistencia Total y el Voltaje que consume cada resistencia  3) , V cuando:AB BC  Calcula I, V  a- La resistencia LDR tiene un valor de 17 kΩ  b- La resistencia LDR tiene un valor de 0,5 kΩ  4) AB , V BC y I cuando: Calcula V  a-  NTC = 28 kΩ  R  b-  NTC = 2 kΩ  R 5)  Indica que bombillas alumbrarán al conectar el interruptor: 6) Teniendo en cuenta la posición de los interruptores, ¿Que bombillas están encendidas en los siguientes circuitos?  6 . En el circuito de la figura, el amperímetro marca 12 μA con la LDR tapada y 24 mA con la LDR completamente iluminada. Si la resistencia de la bombilla es de 100 Ω, calcula la resistencia máxima y mínima de la LDR.7. En el circuito de la figura, el amperímetro marca 10 mA con la LDR tapada y 500 mA con la LDR completamente iluminada. Si la resistencia de la bombilla es de 5 Ω, calcula la resistencia máxima y mínima de la LDR.  8. En el circuito de la figura, el amperímetro marca 50 mA a 0 ºC y 110 mA a 40 ºC. Si la resistencia de la bombilla es de 100 Ω, calcula la resistencia máxima y mínima del termistor e indica de qué tipo es.  9. En el circuito de la figura, el amperímetro marca 20 mA a 10 ºC y 800 mA a 40 ºC. Si la resistencia que ofrece el bobinado del motor es de 10 Ω, calcula la resistencia máxima y mínima del termistor e indica de qué tipo es. ¿Cuándo gira más rápido el motor?  10. Una bombilla que funciona a una tensión máxima de 4 V y 0,1 A está alimentada por una batería de 12 V. Para que no se funda se conecta un potenciómetro. Calcula el valor de la resistencia del potenciómetro y dibuja el circuito.  11. Una bombilla que funciona a una tensión máxima de 3 V y 0,4 A está alimentada por una batería de 12 V. Para que no se funda se conecta un potenciómetro. Calcula el valor de la resistencia del potenciómetro y dibuja el circuito.  12. Calcula l a carga que adquiere un condensador de 20 μF conectado a una batería de 12 V. Si se conecta a una resistencia de 100 KΩ, calcula la constante de tiempo y el tiempo total de descarga. Dibuja el circuito e indica el código de colores de la resistencia  13. Ca lcula la carga que adquiere un condensador de 10 μF conectado a una batería de 12 V. Si se conecta a una resistencia de 220 KΩ, calcula la constante de tiempo y el tiempo total de descarga.  14 . Dos condensadores de 60 μF se conectan en serie y se alimentan con una batería de 12 V. La carga de los mismos se realiza a través de una resistencia de 70 KΩ. Calcula la capacidad del condensador equivalente, la carga que adquiere y el tiempo que tarda en cargarse. Dibuja el circuito.  15 . Dos condensadores de 50 μF se conectan en serie y se alimentan con una batería de 10 V. La carga de los mismos se realiza a través de una resistencia de 10 KΩ. Calcula la capacidad del condensador equivalente, la carga que adquiere y el tiempo que tarda en cargarse.  16 . Dos condensadores de 10 μF se conectan en serie y se alimentan con una batería de 6 V. La carga de los mismos se realiza a través de una resistencia de 5 KΩ. Calcula la capacidad del condensador equivalente, la carga que adquiere y el tiempo que tarda en cargarse.  17 . Dos condensadores de 60 μF se conectan en paralelo y se alimentan con una batería de 12 V. La carga de los mismos se realiza a través de una resistencia de 70 KΩ. Calcula la capacidad del condensador equivalente, la carga que adquiere y el tiempo que tarda en cargarse. Dibuja el circuito.  18 . Dos condensadores de 50 μF se conectan en paralelo y se alimentan con una batería de 10 V. La carga de los mismos se realiza a través de una resistencia de 10 KΩ. Calcula la capacidad del condensador equivalente, la carga que adquiere y el tiempo que tarda en cargarse.  19 . Dos condensadores de 10 μF se conectan en paralelo y se alimentan con una batería de 6 V. La carga de los mismos se realiza a través de una resistencia de 5 KΩ. Calcula la capacidad del condensador equivalente, la carga que adquiere y el tiempo que tarda en cargarse.  20. Calcula la capacidad del condensador equivalente del circuito de la figura.  21. En un circuito alimentado por una batería de 12 V, calcula el valor de la resistencia de protección e indica el código de colores de la misma, si la tensión máxima entre los extremos del diodo LED es de 3 V y la intensidad máxima es de 30 mA. Calcula la potencia disipada por la resistencia y la emitida por el diodo LED, expresadas en mw. Dibuja el circuito.  22. En un circuito alimentado por una batería de 9 V, calcula el valor de la resistencia de protección si la tensión máxima entre los extremos del diodo LED es de 2 V y la intensidad máxima es de 20 mA. Calcula la potencia disipada por la resistencia y la emitida por el diodo LED.  23. En un circuito alimentado por una batería de 9 V, calcula el valor de la resistencia de protección si la tensión máxima entre los extremos del diodo LED es de 2 V y la intensidad máxima es de 12,5 mA. Calcula la potencia disipada por la resistencia y la emitida por el diodo LED.24. Dos diodos LED se conectan en serie y se alimentan con una batería de 12 V. Para protegerlos se conecta una resistencia de 250 Ω.  Si la caída de tensión en los diodos es de 2 V, calcula la intensidad que atraviesa el circuito, expresada en mA, y la potencia disipada por la resistencia y la emitida por los diodos, expresada en mw. Dibuja el circuito.25. Dos diodos LED se conectan en serie y se alimentan con una batería de 10 V. Para protegerlos se conecta una resistencia de 200 Ω.  Si la caída de tensión en los diodos es de 2 V, calcula la intensidad que atraviesa el circuito, expresada en mA, y la potencia disipada por la resistencia y la emitida por los diodos, expresada en mw.  26. Dos diodos LED se conectan en paralelo y se alimentan con una batería de 12 V. Para protegerlos se conecta una resistencia de 250 Ω. Si la caída de tensión en los diodos es de 2 V, calcula la intensidad que pasa por cada diodo LED, expresada en mA, y la potencia disipada por la resistencia y la emitida por los diodos, expresada en mw. Dibuja el circuito.  27. Dos diodos LED se conectan en paralelo y se alimentan con una batería de 10 V. Para protegerlos se conecta una resistencia de 200 Ω. Si la caída de tensión en los diodos es de 2 V, calcula la intensidad que pasa por cada diodo LED, expresada en mA, y la potencia disipada por la resistencia y la emitida por los diodos, expresada en mw.  28. Indica el nombre de los componentes electrónicos que aparecen en el siguiente circuito, explica su funcionamiento e indica alguna posible aplicación.  29. Indica el nombre de los componentes electrónicos que aparecen en el siguiente circuito, explica su funcionamiento e indica alguna posible aplicación.

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