Tercer Periodo

¿A que se aplica la ley de coulomb?

Se aplica a la magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

La constante de proporcionalidad depende de la constante dieléctrica del medio en el que se encuentran las cargas.

¿Qué importancia tienen las resistencias?

Se les puede usar para disminuir el paso de la corriente eléctrica  a través de una red, donde, dentro de esa red se encontraran dispositivos que trabajen a una corriente pequeña, por eso se usa la resistencia para que no pueda dañar tales dispositivos.

Se les puede usar para producir un voltaje, ya que al pasar corriente por tal resistencia, provocara que en sus extremos halla una diferencia de potencial. De forma general podemos decir que sirve para controlar la corriente. Por eso existe de diversos tipos. Para controlar diferentes tipos de voltaje y de corriente.

¿Cómo se usa el código de colores de las resistencias?

Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor, la tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para obtener el valor final de la resistor. La cuarta banda nos indica la tolerancia y si hay quinta banda, ésta nos indica su confiabilidad

¿En qué electrodomésticos se usan condensadores?

Comúnmente son usados en congeladores y refrigeradores domésticos se usan para La cantidad de aire que circula por éstos aparatos.

¿Qué son compuertas lógicas?

Son dispositivos que operan con aquellos  estados lógicos y funcionan como una calculadora de un lado ingresan los datos, esta realiza la operación, y finalmente,  te muestra el resultado.

Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante un símbolo, y la operación que realiza (OPERACIÓN LOGICA) se corresponde con una tabla llamada TABLA DE VERDAD.

¿Características de la compuerta OR?

Posee dos entradas como mínimo y la operación lógica, será una suma entre ambas

La ecuación característica que describe el comportamiento de la compuerta OR es: F=A+B

¿Características de la compuerta AND?

Una compuerta AND tiene dos entradas como mínimo y su operación lógica es un producto entre ambas, no es un producto aritmético, aunque en  este caso coincidan (su salida serán altas si sus dos entradas están a nivel alto).

La ecuación característica que describe el comportamiento de la compuerta AND es: F:(A). (B)

¿Características de la compuerta NOT?

Se trata de un inversor, es decir, invierte el dato de entrada, por ejemplo; si pones su entrada en 1 (nivel alto) obtendrás en su salida un 0 (nivel bajo), y viceversa . esta compuerta dispone de una sola entrada. Su operación lógica es (S) igual a (A) invertida.

La ecuación característica que describe el comportamiento de la compuerta NOT es: F=A

¿Características de la compuerta NOR?

Es el resultado que se obtiene a la salida de esta compuerta resulta de la inversión de la operación lógica o inclusiva es como un no a y/o b. Igual que antes solo agregas un circulo a la compuerta OR y ya tienes una NOR.

La ecuación característica que describe el comportamiento de la compuerta NORes: F=A+B=AxB.

¿Características de la compuerta NAND?

Responde a la inversión lógica del producto de sus entradas, en su representación simbolicase reemplaza la compuerta NOT por un circulo a la salida de la compuerta AND.

La ecuación característica que describe el comportamiento de la compuerta NANDes: F=AB=A+B.

¿que es carga electrica?

La esencia de la electricidad es la carga eléctrica. Esta cualidad existe en dos clases distintas, que se denominan cargas positivas y negativas. Las cargas eléctricas de la misma clase o signo se repelen mutuamente y las de signo distinto se atraen.

En realidad, la carga eléctrica de un cuerpo u objeto es la suma de las cargas de cada uno de sus constituyentes mínimos: moléculas, átomos y partículas elementales. Por ello se dice que la carga eléctrica está cuantizada. Además, las cargas se pueden mover o intercambiar, pero sin que se produzcan cambios en su cantidad total (ley de conservación de la carga).

           Carga electrica

Interacciones entre cargas de igual y distinta naturaleza.

En física, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad de la partícula para intercambiar fotones.

La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se han podido observar libres en la naturaleza.¹

Electroscopio

        

es un aparato que permite detectar la presencia de carga eléctrica en un cuerpo e identificar el signo de la misma.

El electroscopio sencillo: consiste en una varilla metálica vertical que tiene una esfera en la parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de oro o de aluminio muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazón de cobre en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electriza y las laminillas cargadas con igual signo de electricidad se repelen, separándose, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera y las láminas, al perder la polarización, vuelven a su posición normal.

Explicación de su funcionamiento:

Un electroscopio es un dispositivo que permite detectar la presencia de un objeto cargado aprovechando el fenómeno de separación de cargas por inducción. Si acercamos un cuerpo desnudo cargado con carga positiva, por ejemplo una lapicera que ha sido frotada con un paño, las cargas negativas del conductor experimentan una fuerza atractiva hacia la lapicera . Por esta razón se acumulan en la parte más cercana a ésta. Por el contrario las cargas positivas del conductor experimentan una fuerza de repulsión y por esto se acumulan en la parte más lejana a la lapicera.

Ley de Coulomb Se denomina interacción electrostática a la fuerza de atracción o repulsión que se observa entre objetos con carga eléctrica, debida a la sola existencia de estas cargas, dando origen al campo electrostático. Las características cuantitativas de este fenómeno fueron estudiadas por Coulomb y Cavendish, dando origen a lo que se conoce como Ley de Coulomb. La ley de Coulomb lleva su nombre en honor a Charles-Augustin de Coulomb, uno de sus descubridores y el primero en publicarlo. No obstante, Henry Cavendish obtuvo la expresión correcta de la ley, con mayor precisión que Coulomb, si bien esto no se supo hasta después de su muerte.

La ley de Coulomb puede expresarse como:

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. La ley de Coulomb también conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas.

Variación de la Fuerza de Coulomb en función de la distancia.

En la barra de la balanza, Coulomb colocó una pequeña esfera cargada y a continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera también cargada. Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la barra.

Dichas mediciones permitieron determinar que:

• La fuerza de interacción entre dos cargas y duplica su magnitud si alguna de las cargas dobla su valor, la triplica si alguna de las cargas aumenta su valor en un factor de tres, y así sucesivamente. Concluyó entonces que el valor de la fuerza era proporcional al producto de las cargas:

     y     en consecuencia:

• Si la distancia entre las cargas es , al duplicarla, la fuerza de interacción disminuye en un factor de 4 (2²); al triplicarla, disminuye en un factor de 9 (3²) y al cuadriplicar , la fuerza entre cargas disminuye en un factor de 16 (4²). En consecuencia, la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:

Asociando ambas relaciones:

Finalmente, se introduce una constante de proporcionalidad para transformar la relación anterior en una igualdad:

Enunciado de la ley

La ley de Coulomb es válida sólo en condiciones estacionarias, es decir, cuando no hay movimiento de las cargas o, como aproximación cuando el movimiento se realiza a velocidades bajas y en trayectorias rectilíneas uniformes. Es por ello que es llamada fuerza electrostática.

En términos matemáticos, la magnitud de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales y ejerce sobre la otra separadas por una distancia se expresa como:

Dadas dos cargas puntuales y separadas una distancia en el vacío, se atraen o repelen entre sí con una fuerza cuya magnitud está dada por:

La Ley de Coulomb se expresa mejor con magnitudes vectoriales:

donde  es un vector unitario que va en la dirección de la recta que une las cargas, siendo su sentido desde la carga que produce la fuerza hacia la carga que la experimenta.

Al aplicar esta fórmula en un ejercicio, se debe colocar el signo de las cargas q1 o q2, según sean éstas positivas o negativas.

El exponente (de la distancia: d) de la Ley de Coulomb es, hasta donde se sabe hoy en día, exactamente 2. Experimentalmente se sabe que, si el exponente fuera de la forma , entonces <img src=”http://upload.wikimedia.org/math/d/4/1/d416ce19cdd140bfc8fb6975f07f5717.png” alt=”left | delta right |.

Representación gráfica de la Ley de Coulomb para dos cargas del mismo signo.

Obsérvese que esto satisface la tercera de la ley de Newton debido a que implica que fuerzas de igual magnitud actúan sobre y . La ley de Coulomb es una ecuación vectorial e incluye el hecho de que la fuerza actúa a lo largo de la línea de unión entre las cargas.

Constante de Coulomb

La constante es la Constante de Coulomb y su valor para unidades SI es Nm²/C².

A su vez la constante donde es la permitividad relativa, = 1 ,!” />, y F/m es la permitividad del medio en el vacío.

Cuando el medio que rodea a las cargas no es el vacío hay que tener en cuenta la constante dieléctrica y la permitividad del material.

La ecuación de la ley de Coulomb queda finalmente expresada de la siguiente manera:

La constante, si las unidades de las cargas se encuentran en Coulomb es la siguiente K = 9 * 10⁹ * N * m² / C² y su resultado será en sistema MKS (N / C). En cambio, si la unidad de las cargas están en UES (q), la constante se expresa de la siguiente forma K = dyn * cm² / ues²(q) y su resultado estará en las unidades CGS (D / UES(q)).

Potencial de Coulomb

La ley de Coulomb establece que la presencia de una carga puntual general induce en todo el espacio la aparición de un campo de fuerzas que decae según la ley de la inversa del cuadrado. Para modelizar el campo debido a varias cargas eléctricas puntuales estáticas puede usarse el principio de superposición dada la aditividad de las fuerzas sobre una partícula. Sin embargo, matemáticamente el manejo de expresiones vectoriales de ese tipo puede llegar a ser complicado, por lo que frecuentemente resulta más sencillo definir un potencial eléctrico. Para ello a una carga puntual se le asigna una función escalar o potencial de Coulomb tal que la fuerza dada por la ley de Coulomb sea expresable como:

De la ley de Coumlomb se deduce que la función escalar que satisface la anterior ecuación es:

Donde:

, es el vector posición genérico de un punto donde se pretende definir el potencial de Coulomb y

, es el vector de posición de la carga eléctrica cuyo campo pretende caracterizarse por medio del potencial.

Verificación experimental de la Ley de Coulomb

Montaje experimental para verificar la ley de Coulomb.

Es posible verificar la ley de Coulomb mediante un experimento sencillo. Considérense dos pequeñas esferas de masa “m” cargadas con cargas iguales, del mismo signo, y que cuelgan de dos hilos de longitud l, tal como se indica en la figura adjunta. Sobre cada esfera actúan tres fuerzas: el peso mg, la tensión de la cuerda T y la fuerza de repulsión eléctrica entre las bolitas . En el equilibrio:

(1)

y también:

(2)

Dividiendo (1) entre (2) miembro a miembro, se obtiene:

<img src=”http://upload.wikimedia.org/math/2/b/8/2b858dcb80d969e495b21efe52177c32.png” alt=”frac {sin theta_1}{cos theta_1 }= frac {F_1}{mg}Rightarrow F_1= mg tan theta_1 ” />

Siendo la separación de equilibrio entre las esferas cargadas, la fuerza de repulsión entre ellas, vale, de acuerdo con la ley de Coulomb y, por lo tanto, se cumple la siguiente igualdad:

(3)

Al descargar una de las esferas y ponerla, a continuación, en contacto con la esfera cargada, cada una de ellas adquiere una carga q/2, en el equilibrio su separación será <img src=”http://upload.wikimedia.org/math/8/d/8/8d8707b19540dc23432b01201e91566e.png” alt=”L_2 y la fuerza de repulsíón entre las mismas estará dada por:

Por estar en equilibrio, tal como se dedujo más arriba: . Y de modo similar se obtiene:

(4)

Dividiendo (3) entre (4), miembro a miembro, se llega a la siguiente igualdad:

(5)<img src=”http://upload.wikimedia.org/math/8/f/7/8f7b128925fd67feb341efcbb01bd167.png” alt=”frac{left( cfrac{q^2}{4 pi epsilon_0 L_1^2} right)}{left(cfrac{q^2/4}{4 pi epsilon_0 L_2^2}right)}= frac{mg tan theta_1}{mg tan theta_2} Longrightarrow 4 {left ( frac {L_2}{L_1} right ) }^2= frac{ tan theta_1}{ tan theta_2}” />

Midiendo los ángulos y y las separaciones entre las cargas y es posible verificar que la igualdad se cumple dentro del error experimental. En la práctica, los ángulos pueden resultar difíciles de medir, así que si la longitud de los hilos que sostienen las esferas son lo suficientemente largos, los ángulos resultarán lo bastante pequeños como para hacer la siguiente aproximación:

Con esta aproximación, la relación (5) se transforma en otra mucho más simple:

De esta forma, la verificación se reduce a medir la separación entre cargas y comprobar que su cociente se aproxima al valor indicado.

El electroscopio es un aparato que permite detectar la presencia de carga eléctrica en un cuerpo e identificar el signo de la misma.

El electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que tiene una esfera en la parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de oro o de aluminio muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazón de cobre en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electriza y las laminillas cargadas con igual signo de electricidad se repelen, separándose, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera y las láminas, al perder la polarización, vuelven a su posición normal.

Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos.

Un electroscopio cargado pierde gradualmente su carga debido a la conductividad eléctrica del aire producida por su contenido en iones. Por ello la velocidad con la que se carga un electroscopio en presencia de un campo eléctrico o se descarga puede ser utilizada para medir la densidad de iones en el aire ambiente. Por este motivo, el electroscopio se puede utilizar para medir la radiación de fondo en presencia de materiales radiactivos. El electroscopio de hojuelas fue inventado por Bennet.

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¿QUÉ ES LA ELECTROSTÁTICA?

Texto e ilustraciones José Antonio E. García ÁlvarezDesde la antigüedad ya los griegos habían observado que cuando frotaban enérgicamente un trozo de ámbar, podía atraer objetos pequeños. Posiblemente el primero en realizar una observación científica de ese fenómeno fue el sabio y matemático griego Thales de Mileto, allá por el año 600 A.C., cuando se percató que al frotar el ámbar se adherían a éste partículas del pasto seco, aunque no supo explicar la razón por la cual ocurría ese fenómeno.

No fue hasta 1660 que el médico y físico inglés William Gilbert, estudiando el efecto que se producían al frotar el ámbar con un paño, descubrió que el fenómeno de atracción se debía a la interacción que se ejercía entre dos cargas eléctricas estáticas o carente de movimiento de diferentes signos, es decir, una positiva (+) y la otra negativa (–). A ese fenómeno físico Gilbert lo llamó “electricidad”, por analogía con “elektron”, nombre que en griego significa ámbar. En realidad lo que ocurre es que al frotar con un paño el ámbar, este último se electriza debido a que una parte de los electrones de los átomos que forman sus moléculas pasan a integrarse a los átomos del paño con el cual se frota. De esa forma los átomos del ámbar se convierten en iones positivos (o cationes), con defecto de electrones y los del paño en iones negativos (o aniones), con exceso de electrones.

A.- Trozo de ámbar y trozo de paño con las cargas eléctricas de sus átomos equilibradas. B.- Trozo de ámbar electrizado con carga estática positiva, después de haber sido frotado con el paño. Los electrones del ámbar han pasado al paño, que se ha cargado negativamente. Para que los átomos del cuerpo frotado puedan restablecer su equilibrio atómico, deben captar de nuevo los electrones perdidos. Para eso es necesario que atraigan otros cuerpos u objetos que le cedan esos electrones. En electrostática, al igual que ocurre con los polos de un imán, las cargas de signo diferente se atraen y las del mismo signo se repelen.

A.- Montoncitos de papeles recortados. B.- Peine cargado electrostáticamente con defecto de electrones después de habernos peinado con el mismo. C.- Los papelitos son atraídos por el peine. De esa forma se restablece su equilibrio electrónico del peine al cederle los papeles los electrones perdidos.

Una manifestación de carga estática la tenemos en las nubes cuando se generan tormentas eléctricas con rayos. Cuando una nube se encuentra completamente ionizada o cargada positivamente, se establece un canal o conducto natural que es capaz de atraer iones cargados negativamente desde la Tierra hasta la nube. Cuando los iones negativos procedentes de la Tierra hacen contacto con la nube, se produce el rayo al liberar ésta la enorme carga de corriente eléctrica estática acumulada. Otro ejemplo lo tenemos en los vehículos, que al desplazarse a través de la masa de aire que lo rodea, adquieren carga estática. Cuando eso ocurre podemos llegar a sentir una descarga o calambrazo eléctrico en el cuerpo al tocar alguna de las partes metálicas del vehículo. Las máquinas fotocopiadoras e impresoras láser hacen uso práctico de la carga eléctrica estática. Su principio de funcionamiento se basa en que un rayo de luz ilumina la imagen o texto por medio de un proceso de escaneo y la transfieren a un tambor fotosensible como carga estática. El polvo de impresión o toner, que posee características magnéticas, al pasar al tambor se adhiere a las partes sensibilizadas por el rayo de luz. A continuación cuando el papel pasa por el tambor fotosensible, el polvo del toner se desprende y se adhiere a su superficie, transfiriendo así todo el contenido del tambor. Para que el polvo del toner no se desprenda del papel antes de salir de la fotocopiadora o impresora, se hace pasar por un rodillo caliente que se encarga de fijarlo de forma permanente.

   COMPUERTAS  LOGICAS

Cada una de estas compuertas básicas tiene una o más entradas, una sola salida, y una pareja de terminales para conexión a la fuente de poder(pilas, baterías, adaptador de corriente, etc.). En las compuertas bipolares, hechas con la misma tecnología de los transistores corrientes PNP o NPN, conocidas como compuertas TLL, el voltaje de la fuente de alimentación debe estar entre 4.75 y 5.25 voltios, por lo que popularmente se trabaja con el punto medio de este rango, o sea 5 voltios Vcc. Las compuertas hechas con tecnología CMOS son más susceptibles a dañarse por la electricidad estática debido al manipuleo mientras se instalan en el circuito a ensamblar, pero luego permiten un rango bastante amplio en el voltaje de alimentación: funcionan desde 3 Vcc hasta 15 Vcc.

Varias combinaciones de los BITS* binarios 0 y 1 pueden ser aplicadas a las entradas de una compuerta, asumiendo que un cierto voltaje bajo representa al !cero! y un cierto voltaje alto equivale al bit “uno”, esto es llamado lógica positiva; en la lógica negativa se invierten las definiciones.

*BIT: Es una sigla formada con las palabras “dígito binario”, y se refiere a los dos símbolos 0 y 1 utilizados en el sistema binario para calcular y medir. Por simple conveniencia, para facilitar el paso de un sistema al otro, se adoptó el bit “cero” como igual al número decimal “0″, y el bit “uno” como igual al número decimal “1″(se conservaron igual estos dos símbolos), pero las combinaciones se leen diferentes. Veamos un ejemplo: La expresión numérica 110 tiene en decimal 3 cifras y se lee “ciento diez”; tiene en binario tres bits y se lee “uno-uno-cero”.

En electrónica digital, más concretamente en el sistema numérico binario, no se habla de números de “tantas cifras”, como en el sistema decimal, sino que se dice que es un WORD de “tantos bits”. WORD significa “palabra” en ingles, pero en este caso se emplea más bien como sinónimo de número, o combinación de varios símbolos para expresar una cierta cantidad.

Aunque un word puede tener cualquier cantidad de bits, se ha popularizado entre los especialistas de computadoras en uso de words con ocho bits; estos son llamados sencillamente BYTES. Un word que tenga cuatro bits es denominado NIBLE. Veamos un ejemplo:

0001011100101001 Es un word con diecisiete bits; es un word con dos bytes, o sencillamente es un word con cuatro nibles.

00010111 00101001 Es un word igual al anterior, pero separados los bytes para una mejor visualización. Igual que en el sistema decimal, los bits “cero” al comienzo de un word(lado izquierdo) no representan ninguna cantidad, pero se acostumbra colocarlos para facilitar el manejo en los circuitos electrónicos de computo, tal como veremos cuando lleguemos al estudio de los micro-procesadores y computadores.   La compuerta que simula la condición “SI”, tiene solamente un a entrada y una salida. Transmite a la salida el mismo estado lógico “alto” o “bajo” que haya en la entrada (bit 1 o bit 0), por lo cual es generalmente usada para interconexión (INTERFACE) de circuitos lógicos no compatibles electrónicamente entre sí (diferentes impedancias, otros voltajes o corrientes, etc.). Se les conoce a estas compuertas con el nombre de BUFFER, por su acción reforzadora, pero es bueno aclarar que dicho término se aplica también a otras compuertas muy diferentes, para indicar que tienen salida apta para INTERFACE. La compañía National semiconductor vende un encapsulado con seis buffer “SI”, referencia 7407, para ser alimentado con los 5 Vcc típicos ara TLL, pero una salida de cada buffer puede mover una carga que esté conectada a una fuente no mayor de 30 voltios y no consuma más de 40 miliamperios (la referencia 7417 tiene salida hasta un máximo de 15 voltios, y los mismos 40 miliamperios de capacidad de carga). La compuerta que simula la condición lógica “NO”, tiene la propiedad de invertir a la salida la señal o nivel presente en la entrada. Se le utiliza también para servir de iinterface(interconexión) entre dos circuitosque estén alimentados por fuentes de voltaje distinto. Entrega un estado bajo en su terminal de salida cuando a su única entrada llega una señal con voltaje dentro del rango establecido como “alto”. La anterior condición lo convierte en un BUFFER NEGADOR o simplemente compuerta !NO” (NOT).

La compuerta “NO” invierte o complementa el estado lógico de su única entrada, por lo que se le conoce también como INVERSOR. La función “NO” es generalmente indicada por una barra o vínculo sobre el símbolo, para indicar que una entrada o una salida ha sido invertida. Así, si A es 0 y B es 1, tendremos que A = B(con línea arriba de la b, y algunas veces escrita como “no B”).

Compuerta lógica AND :Las puertas lógicas AND (o Y en castellano) son circuitos de varias entradas y una sola salida, caracterizadas porque necesitan disponer de un nivel 1 en todas las primeras para que también la salida adopte ese nivel.

Basta con que una o varias entradas estén en el nivel 0 para que la salida suministre también dicho nivel. Todas las unidades AND o derivadas del AND, deben tener señal simultanea en todas sus entradas para disponer de señal de salida

Observando el funcionamiento de la unidad AND se comprende fácilmente que las entradas pueden ser aumentadas indefinidamente. Las compuertas AND pueden tener más de dos entradas y por definición, la salida es 1 si cualquier entrada es 1. Compuerta lógica NAND:La función NO-Y, llamada mas comúnmente NAND es la negación de la función Y (AND) precedente. Así como en una puerta Y se necesita que exista nivel 1 en todas las entradas para obtener el mismo nivel en la salida, en una NAND el nivel de la salida seria 0 en las mismas condiciones. Por el contrario, cuando hay un nivel 0 en alguna de las entradas de una puerta Y la salida esta a nivel 0, mientras que en iguales circunstancias en una puerta NAND el nivel de salida seria 1. Una designación más adecuada habría sido AND invertido puesto que Es la función AND la que se ha invertido

Compuerta lógica OR :La función reunión, también llamada O, al traducir su nombre ingles OR, es la que solo necesita que exista una de sus entradas a nivel 1 para que la salida obtenga este mismo nivel. La expresión algebraica de esta función, suponiendo que disponga de dos entradas, es la siguiente : s = a + b. Es suficiente que tenga señal en cualquiera de sus entradas para que de señal de salida (OR). Las compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición la salida es 1 si cualquier entrada es 1.

Compuerta lógica NOR : La función NOR consiste en la negación de la O, o sea, asi como esta suministra nivel 1 a su salida si cualquiera de las entradas que posee esta a nivel 1, una puerta NOR se comporta justamente al revés. En la función NOR es suficiente aplicarle una cualquiera de sus entradas para que niegue su salida. la NOR pueden tener más de dos entradas, y la salida es siempre el complemento de las funciones AND u OR, respectivamente.

Compuerta lógica EX – OR :La función O exclusiva (“exclusive OR” según el idioma ingles) se caracteriza porque su salida esta a nivel 1 siempre y cuando también lo estén un numero impar de sus entradas. Para conseguir la función O exclusiva de 3 entradas pueden usarse funciones O exclusiva de dos entradas para acoplarse entre si. Compuerta lógica EX – AND :La función Y exclusiva (exclusive AND en ingles) se emplea para verificar comparaciones entre sus entradas. En efecto su salida presenta nivel 1 cuando sus entradas se encuentran en el mismo nivel, sin importar que dicho nivel sea 1 o 0 Compuerta lógica EX – NOR :Es la función negada de la compuerta EX – OR y es el contrario de la EX – OR, su salida presenta nivel 1 cuando sus entradas se encuentran en el mismo nivel, sin importar que dicho nivel sea 1 o 0, al igual que las EX – AND

Compuerta lógica EX – NAND : Es la función negada de la compuerta EX – AND y es el contrario de la EX – AND, Para conseguir la función O exclusiva de 3 entradas pueden usarse funciones O exclusiva de dos entradas para acoplarse entre si.

Circuito integrado

Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso.

  

El circuito integrado 555 es de bajo costo y de grandes prestaciones. Inicialmente fue desarrollado por la firma Signetics. En la actualidad es construido por muchos otros fabricantes. Entre sus aplicaciones principales cabe destacar las de multivibrador estable (dos estados metaestables) y monoestable (un estado estable y otro metaestable), detector de impulsos, etcétera.

Descripción de las terminales del Temporizador 555

• GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentación, generalmente tierra.
• Disparo (normalmente la 2): Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 es configurado como monostable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.
• Salida (normalmente la 3): Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador, ya sea que esté conectado como monostable, astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla de reset (normalmente la 4).
• Reset (normalmente la 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se “resetee”.
• Control de voltaje (normalmente la 5): Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc -1 voltio) hasta casi 0 V (aprox. 2 Voltios). Así es posible modificar los tiempos en que la salida está en alto o en bajo independiente del diseño (establecido por los resistores y condensadores conectados externamente al 555). El voltaje aplicado a la patilla de control de voltaje puede variar entre un 45 y un 90 % de Vcc en la configuración monostable. Cuando se utiliza la configuración astable, el voltaje puede variar desde 1.7 voltios hasta Vcc. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración astable causará la frecuencia original del astable sea modulada en frecuencia (FM). Si esta patilla no se utiliza, se recomienda ponerle un condensador de 0.01μF para evitar las interferencias.
• Umbral (normalmente la 6): Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida a nivel bajo.
• Descarga (normalmente la 7): Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.
• V+ (normalmente la 8): También llamado Vcc, alimentación, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 voltios hasta 18 voltios (máximo). Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios.

• Emplee la herramienta de identificación de resistencias según sus códigos de colores.
• Resistencia de 6.8 KΩ: Azul|Gris x Naranja = 68×10^3 Ω Resistencia de 33 KΩ: Naranja|Naranja x Naranja = 33×10^3Ω Resistencia de 82 KΩ: Gris|Rojo x Naranja = 82×10^3 Ω Resistencia de 100 KΩ: Café|Negro x Amarillo = 10×10^4 Ω Resistencia de 220 Ω: Rojo|Rojo x Cafe = 22×10^

        Montaje en la protoboard

• Vea pues para que le quede bien simple: el mismo montaje anterior pero en mi segunda versión de protoboard.
• Ejemplo para hacer el momtaje de semaforo peatonal

RESISTENCIA ELECTRICA

Para el componente electrónico, véase Resistor.

La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente.

Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.

Para una gran cantidad de materiales y condiciones, la resistencia eléctrica depende de la corriente eléctrica que pasa a través de un objeto y de la tensión en los terminales de este. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es un valor que se mantendrá constante. Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón de la tensión y la corriente, así :¹

Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.

Circuito en paralelo

El circuito eléctrico en paralelo es una conexión donde los gordos o puercos de entrada de todos los dispositivos (generadores,resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.

Siguiendo un símil hidráulico, dos tinacos de agua conectados en paralelo tendrán una entrada común que alimentará simultáneamente a ambos, así como una salida común que drenará a ambos a la vez. Las bombillas de iluminación de una casa forman un circuito en paralelo.

En función de los dispositivos conectados en paralelo, el valor total o equivalente se obtiene con las siguientes expresiones:

• Para generadores

<img src=”http://upload.wikimedia.org/math/a/2/0/a209ff8fcac95c528694c4f8458dfa53.png” alt=” {V_{T}} = {V_1} = {V_2} = … = {V_n}, ” />

<img src=”http://upload.wikimedia.org/math/2/3/5/235080ac71ee7746270a4383f9c92b63.png” alt=” {I_{T}} = {I_1} + {I_2} + … + {I_n}, ” />

• Para Resistencias

<img src=”http://upload.wikimedia.org/math/0/3/b/03b7803d9c9fe4f93cc1e0c3efc185c2.png” alt=” {1 over R_{T}} = {1 over R_1} + {1 over R_2} + … + {1 over R_n}, ” />

• Para Condensadores

<img src=”http://upload.wikimedia.org/math/b/c/1/bc183364eb63b19c75416cb202affc9b.png” alt=” {C_{T}} = {C_1} + {C_2} + … + {C_n}, ” />

• Para Interruptores

Interruptor A	Interruptor B	Interruptor C	Salida
Abierto	Abierto	Abierto	Abierto
Abierto	Abierto	Cerrado	Cerrado
Abierto	Cerrado	Abierto	Cerrado
Abierto	Cerrado	Cerrado	Cerrado
Cerrado	Abierto	Abierto	Cerrado
Cerrado	Abierto	Cerrado	Cerrado
Cerrado	Cerrado	Abierto	Cerrado
Cerrado	Cerrado	Cerrado	Cerrado

ELECTRONICA DIGITAL

Es una parte de la electrónica que se encarga de sistemas electrónicos en los cuales la información está codificada en dos únicos estados. A dichos estados se les puede llamar “verdadero” o “falso”, o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a que en un circuito electrónico digital hay dos niveles de tensión.

Electrónicamente se les asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado, a los que se les denomina niveles lógicos, típicos en toda señal digital. Por lo regular los valores de voltaje en circuitos electrónicos pueden ir desde 1.5, 3, 5, 9 y 18 voltios dependiendo de la aplicación, así por ejemplo, en una radio de transistores convencional las tensiones de voltaje son por lo regular de 5 y 12 voltios al igual que se utiliza en los discos duros IDE de computadora.

Se diferencia de la electrónica analógica en que, para la electrónica digital un valor de voltaje codifica uno de estos dos estados, mientras que para la electrónica analógica hay una infinidad de estados de información que codificar según el valor del voltaje.

Esta particularidad permite que, usando Álgebra Booleana y un sistema de numeración binario, se puedan realizar complejas operaciones lógicas o aritméticas sobre las señales de entrada, muy costosas de hacer empleando métodos analógicos.

La electrónica digital ha alcanzado una gran importancia debido a que es utilizada para realizar autómatas y por ser la piedra angular de los sistemas microprogramados como son losordenadores o computadoras.

SISTEMA BINARIO

En matemáticas e informática, es un sistema de numeración en el que los números se representan utilizando solamente las cifras cero y uno (0 y 1). Es el que se utiliza en las computadoras, debido a que trabajan internamente con dos niveles de voltaje, por lo cual su sistema de numeración natural es el sistema binario (encendido 1, apagado 0).

COMPUERTAS LOGICAS

Los circuitos de conmutación, constan de combinaciones seriales y paralelas de elementos de conmutación llamadas compuertas, ósea implantan mediante arreglos lógicos, las compuertas son solo rutas de señales abiertas o cerradas del punto de vista matemático y de la tecnología, son dispositivos electrónicos de conmutación de gran velocidad que pueden activarse o desactivarse en poco nanosegundos.

Se analizaron el uso de compuertas para la construcción de circuitos lógicos que realicen funciones de conmutación y el diseño de arreglos.

En los circuitos lógicos digitales se pueden asociar las variables de conmutación a las condiciones de de entrada de las compuertas. Las funciones de conmutación pueden corresponder as la salida de una compuerta o sistema de compuerta, representada por un nivel alto o bajo de salida. Estas compuertas definen su operación una tabla, las cuales se llaman tablas de la verdad, se presentan en terminos de un voltaje alto (H) y bajo (L). El diseñador puede utilizar estos niveles de voltaje para presentar los valores lógicos 0 y 1 de diversas formas.

Una señal de 1 lógico es afirmar, activa o verdadera. Una señal activa se afirma es alta en lógica positiva mientas que una señal no afirmada, es decir, si indica 0 lógico, es una señal no afirma, negativa o falsa. Al representar las señales mediante variables lógicas. Se escribe los nombres de la señal baja activa en forma complementada. Y los de señal alta activa en forma no complementada.

Cada compuerta en un diagrama en un diagrama se representa mediante un símbolo que incluye las entradas y salidas, el número de entradas de una compuerta se conoce como su fan-in (abanico de entrada). Hay módulos de circuitos estándar que contienen compuertas and, or, nan y nor con un número limitado de opciones de fan-in; y las compuertas de dos, tres, cuatro y ocho entradas.

Las formas del cuerpo del símbolo representan la función lógica básica, u operación booleana, realizada por la compuerta (or, and, not, u otras)

Las burbujas dibujadas en las entradas o salidas de un símbolo lógico indican señales bajas activas. Una burbuja en una entrada indica que la entrada es baja activa, es decir que debe estar afirmada baja para obtener un 1 lógico como entrada de la función. La ausencia de burbujas indican una entrada alta activa; la entrada se afirma con el valor 1 lógico.

Las componentes funcionales básicas de las compuertas.

La compuerta and. Se puede determinar de la tabla de verdad para el operador de dicha compuerta mediante el álgebra de conmutación, cuyo resultado es para dos entradas ha una salida, para una compuerta da como resultado un 1 lógico sus entradas deben de para las dos un 1 lógico y si entran un 1 lógico por una de las entradas y para la otra un 0 lógico la salida será 0 lógico.

La compuerta and electrónica esta diseñada de modo que realice el operador and es un sistema con lógica positiva

• La compuerta or

La función or es identificada al operador or del álgebra de conmutación, en la tabla de verdad se observa que la salida es 0 si y solo si ambas entradas son 0 y su 1 o mas entradas son 1. La tabla de verdad se observa que la salida 0 si y solo si ambas entradas son 0 y 1 su una o mas entradas son 1. La tabla de verdad correspondiente de una compuerta or electrónica seda

A	B	F(A,B)
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1