Esta misma energía la encontramos en aparatos domésticos para su funcionamiento, por lo tanto, en términos de física se conoce como electricidad y a su vez, una carga eléctrica es la cantidad de energía o electricidad que pose un cuerpo (cosas, objetos, personas) hay dos tipos de cargas eléctricas positiva y negativa.
Las cargas desiguales (+ y -) se atraen. Cargas iguales (+ y +), o (- y -) se rechazan. Para crear una corriente eléctrica, se necesita una carga positiva en un extremo y una carga negativa en el otro.
Como se puede ver en la imagen hay movimiento de energía ó electricidad de una carga positiva a una carga negativa, la cantidad de energía que pasa ò fluye por estos dos puntos es la corriente eléctrica.Para crear y mantener la corriente eléctrica, deben darse dos condiciones indispensables:
1. Que haya un dispositivo que genere energía. Pila, batería, fuente de alimentación, etc.
símbolo de la fuente
2. Que exista un camino, sin interrupción, por el cual, circule la electricidad. A este Camino se le conoce como conductor. Por ejemplo un cable.
Fig.1.1 Circuito eléctrico
Además de estas dos condiciones indispensables, en la mayoría de los casos, existe un elemento llamado receptor (foco, televisión, radio, computadora) , que es el que recibe la energía y aprovecha esta energía para conseguir el efecto deseado: luz, calor, funcionamiento de un aparato, etc.
Por ejemplo:
Tenemos una batería (seria nuestro generador) el conductor seria los cables que conducen la energía hasta el receptor que seria un foco.( televisión, radio, computadora, lavadora).
A todo este conjunto se le denomina circuito eléctrico (Generador, conductor y receptor).Si el conductor (cable) permanecen unidos al generador y al receptor, se dice que es un circuito cerrado. Donde la energía viaja de la carga positiva a la negativa. Fig1.1
Por lo contrario, cuando algún tramo del conductor (cable) se interrumpe, por ejemplo: si tenemos conectada la televisión y cortamos el cable ya no pasa energía hacia el televisor. Al no existir conexión entre el generador y el receptor, la energía no puede desplazarse por el circuito y, en consecuencia, no se establece la corriente eléctrica. En este caso, se dice que es un circuito abierto.
Circuito abierto
¿Qué es voltaje?
El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce un generador de energía eléctrica (pila, batería) sobre las cargas eléctricas (cantidad de energía que posee un cuerpo) en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.
A mayor presión que ejerza un generador sobre las cargas eléctricas contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor. Por lo tanto, es el impulso que necesita una carga eléctrica ó energía para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico cerrado
Por ejemplo: algunas pilas tienen voltaje de 1.5v, 5v, el enchufe de la casa es de 127v. Por lo general los generadores contienen cierto voltaje y sirven para alimentar dispositivos o aparatos de ese valor de voltaje.
Señal
Así mismo, una señal puede ser también la variación de corriente eléctrica, voltaje que se utiliza para transmitir información. Como se puede ver en las siguientes imágenes en electrónica se puede representa la corriente eléctrica y el voltaje con graficas donde se va viendo como varia el voltaje o la corriente en un cierto tiempo. A esta representación se le conoce como señal.
Ya que se conoce un poco sobre los conceptos básicos, veamos que es un amplificador.
¿Qué es un amplificador? Son circuitos que se utilizan para aumentar (amplificar) una señal de entrada por lo general muy pequeña y así obtener a la salida una señal mucho mayor. La siguiente figura representa un amplificador.
Este dispositivo es alimentado por una fuente de alimentación ó generador y por lo tanto no se pueden obtener voltajes en su salida mucho mayores a este valor de la fuente. Por ejemplo: si se alimenta con una fuente de 15v , la salida no debe sobrepasar estos 15v. Los amplificadores se pueden crear con amplificadores operacionales, tubos o válvulas electrónicas, etc.
Podemos dar algunas definiciones importantes sobre el uso de amplificadores una de ellas es:
GANANCIA DE TENSION (Dv)
Generalmente la ganancia es la relación entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada
Es el cociente entre la tensión de salida y entrada
Símbolo de ganancia ∆V = Vsal. / Vent.
Ejemplo: Si un amplificador tiene una entrada de 0.5 V y una salida de 50 V, la ganancia será: ∆V = 50 / 0.5 = 100.
Esto quiere decir que su valor aumento 100 veces de 0.5v a 50v
El amplificador operacional
Llamado también op-amp se presenta en un circuito integrado
Es un dispositivo pequeño o chip donde las patitas que contiene el chip llamadas también terminales, cada terminal realiza una función.
Es mucho mas pequeño y es de menor costo, al igual que el consumo de energía. Contiene dos entradas y una salida.
Las terminales son:
- V+: entrada no inversora (la salida será positiva ó la misma que la entrada)
- V-: entrada inversora ( la señal de salida será invertida )
- VOUT: voltaje de salida
- VS+: alimentación positiva
- VS-: alimentación negativa
Nota: V+ y V- son entradas para meter una señal voltaje.
Se presentan algunas características importantes sobre este dispositivo electrónico:
- Alta ganancia
- Impedancia de entrada muy alta ( 1MW )
- Baja impedancia de salida (8 a 20 W)
La impedancia eléctrica o resistencia es aquella que no permite el paso de corriente eléctrica en un circuito se representa en cantidad numérica conocida como ohmios.
La ganancia de el amplificador operacional esta dada por la misma formula mencionada anteriormente.
Símbolo de ganancia ∆V = Vsal. / Vent.
CONFIGURACIONES
FILTROS
El filtro pasa banda es una combinación de los dos filtros anteriores y como resultado nos da un filtro pasa banda
Nota: Este tema solo se basa en la función de los amplificadores operacionales para mayor información sobre filtros consultar una bibliografía de electrónica.
Otras aplicaciones con amplificadores operacionales es el uso de osciladores, convertidores corriente-tensión.
APLICACIÓN
Hay una variedad de aplicaciones sobre los amplificadores operacionales como calculadoras analógicas, ecualizadores de audio, conversores, reguladores, buffers de audio y video.
Este voltímetro mide tensiones de entre 0 y 12V mediante 12 LEDs (son focos de pequeño tamaño) de tal forma que cada LED encendido representa un voltio. El esquema que he diseñado es el siguiente:
Voltímetro es un instrumento que sirve para medir la cantidad de voltaje que hay en un circuito electrico
Bibliografía
- Boylestad Nashelsky, Electrónica: teoría de circuitos y dispositivos electrónicos, Editorial Pearson, Amplificadores Operacionales. Pág. 675-733.
- Apuntes Electrónica lineal
- Serway Beichner, Física para ciencias e ingeniería tomo 2, Editorial Mc Graw Hill, Potencial Eléctrico Pág. 768-789, Corriente y resistencia Pág. 840-856
Autor:
DEL RIO COLIN DAVID
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