Electricidad y Electrónica

275 Pages·2011·14.845 MB·Spanish

by  Agustín Rela

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a u t o r i d a d e s
PRESIDENTEDELANACIÓN
Dra. Cristina Fernández de Kirchner
MINISTRODEEDUCACIÓN
Dr. Alberto E. Sileoni
SECRETARIADEEDUCACIÓN
Prof. María Inés Abrile de Vollmer
DIRECTORAEJECUTIVADELINSTITUTONACIONALDE
EDUCACIÓNTECNOLÓGICA
Lic. María Rosa Almandoz
DIRECTORNACIONALDELCENTRONACIONALDE
EDUCACIÓNTECNOLÓGICA
Lic. Juan Manuel Kirschenbaum
DIRECTORNACIONALDEEDUCACIÓNTÉCNICOPROFESIONALY
OCUPACIONAL
Ing. Roberto Díaz
Ministerio de Educación.
Instituto Nacional de Educación Tecnológica.
Saavedra 789. C1229ACE.
Ciudad Autónoma de Buenos Aires.
República Argentina.
2010
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Colección “Las Ciencias Naturales y la Matemática”.
Director de la Colección: Juan Manuel Kirschenbaum
Coordinadora general de la Colección: Haydeé Noceti.
Queda hecho el depósito que previene la ley N° 11.723. © Todos los de-
rechos reservados por el Ministerio de Educación - Instituto Nacional de
Educación Tecnológica.
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quier medio mecánico o electrónico incluyendo fotocopia, grabación o
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autorizada en forma expresa por el editor, viola derechos reservados.
Industria Argentina
ISBN 978-950-00-0751-1
Director de la Colección:
Rela, Agustín
Lic. Juan Manuel Kirschenbaum
Electricidad y electrónica / Agustín Rela; dirigido por Juan Manuel Kirs-
Coordinadora general y académica
chenbaum.
de la Colección:
Prof. Ing. Haydeé Noceti - 1a ed. - Buenos Aires: Ministerio de Educación de la Nación. Instituto
Diseño didáctico y corrección de estilo: Nacional de Educación Tecnológica, 2010.
Lic. María Inés Narvaja 285 p.: il.; 24x19 cm. (Las ciencias naturales y la matemática / Juan
Ing. Alejandra Santos Manuel Kirschenbaum.)
Coordinación y producción gráfica:
Tomás Ahumada
ISBN 978-950-00-0751-1
Diseño gráfico:
María Victoria Bardini
1. Electricidad.
Ilustraciones:
2. Electrónica.
Diego Gonzalo Ferreyro
Federico Timerman 3. Enseñanza Secundaria.
Retoques fotográficos: I. Título
Roberto Sobrado
Diseño de tapa:
Tomás Ahumada CDD 621.307 12
Administración:
Cristina Caratozzolo Fecha de catalogación: 19/01/2010
Néstor Hergenrether
Colaboración:
Téc. Op. en Psic. Soc. Cecilia L. Vazquez
Dra. Stella Maris Quiroga
Impreso en Anselmo L. Morvillo S. A., Av. Francisco Pienovi 317 (B1868DRG),
Nuestro agradecimiento al personal Avellaneda, Pcia. de Buenos Aires, Argentina.
del Centro Nacional de Educación
Tecnológica por su colaboración. Tirada de esta edición: 100.000 ejemplares
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El Autor
Agustín Rela es electrotécnico y Licenciado en Física. Se
desempeñó como docente en escuelas secundarias. Es
autor de libros para estudiantes y docentes. Ha publicado
numerosos artículos en revistas especializadas y ha pre-
sentado ponencias en congresos sobre temas referidos a la
Lic. Agustín Rela
tecnología y a su enseñanza. Se desempeñó durante más
de veinte años como profesor de física de la Universidad
de Buenos Aires. Actualmente se desempeña como do-
cente en el Instituto Municipal de Educación Superior de
Formación Docente. Es asesor en el área de investigación
y desarrollo en establecimientos industriales en temas re-
feridos a aisladores de alta tensión. Codirige la revista Q.
e. d. de divulgación de la física y la matemática para el
Ciclo Básico Común de la Universidad de Buenos Aires.
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ÍNDICE
Electricidad
Capítulo 1
Fundamentos de la electrostática 9
Capítulo 2
Aplicaciones electrostáticas 21
Capítulo 3
Inconvenientes de las cargas estáticas 31
Capítulo 4
Fundamentos de electrodinámica 41
Capítulo 5
Aplicaciones de la corriente eléctrica 53
Capítulo 6
Materiales eléctricos 63
Capítulo 7
Magnetostática 75
Capítulo 8
Inducción electromagnética 87
Capítulo 9
Aplicaciones científicas, industriales y domésticas del magnetismo 99
Capítulo 10
Electricidad y medio ambiente 111
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Electrónica
Capítulo 11
Historia de la electrónica 125
Capítulo 12
Diodos semiconductores 137
Capítulo 13
Transconductancia 151
Capítulo 14
Componentes 163
Capítulo 15
Amplificadores operacionales 177
Capítulo 16
Herramientas de experimentación 191
Capítulo 17
Introducción a las técnicas digitales 203
Capítulo 18
Nuevos materiales y sus aplicaciones 217
Capítulo 19
Sistemas microelectromecánicos (MEMS) 229
Capítulo 20
Electrónica y medio ambiente 243
Respuestas a las Propuestas de Estudio 256
Glosario General 266
Apéndices 274
Introducción al estudio de la Física 7
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E
LECTRICIDAD
Capítulo 1
Fundamentos de la electrostática
lPINTADOELECTROSTÁTICO. Las gotitas de pintura, cargadas eléctricamente por una
pistola conectada a diez mil volt, se adhieren al objeto por delante y por atrás, sin
que se dispersen en el ambiente. Los filtros de carbón activado protegen la respi-
9
ración del pintor de los solventes volátiles.
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Fundamentos de la
electrostática
(cargas en reposo)
Historia, cargas, polaridad
n
Electraes un personaje de antiguas obras famosas de teatro que tratan sobre el
adulterio y terribles casos de asesinato y venganza. Ese nombre de mujer, en griego,
significa rubia, ambarina o del color del ámbar. El ámbar es resina de pinos u otras
plantas fosilizada y endurecida durante milenios, que se usaba en perfumería y para
fabricar peines y adornos. El propio ámbar, en griego, se llama electrón; y las palabras
“elegido” y “selecto” se relacionan, en ese idioma, con lo notable y brillante.
Desde muy antiguo, quizá, desde antes de la escritura, se notó que cuando se
frota con un paño o contra el cabello un objeto de ámbar, saltan chispas que se
ven en la oscuridad y se oyen; y el objeto levanta plumas, pelusas y otros cuerpos
livianos. Se observó también que en algunos casos los objetos frotados se atraen y
en otros se rechazan. Esos efectos se llamaron ambarinos, o eléctricos.
Si un cuerpo atrae a otros dos, estos se repelen. Si rechaza a otros dos, estos tam-
bién se repelen. Y si un cuerpo atrae a otro y rechaza un tercero, estos dos últimos
cuerpos se atraen.
De eso se dedujo que hay dos clases de electricidad, primitivamente llamadas
ambarina y vítrea, la del ámbar y la del vidrio. Después se las llamó polaridades
negativa y positiva, respectivamente.
Hoy, 24 siglos después, explicamos esos efectos por la estructura atómica de la
materia que sabemos compuesta por átomos, a su vez, formados por protones po-
l Eurípides (480-406 a.C.),
autor de una de las tra- sitivos, electrones negativos y neutrones neutros.
gedias de Electra.
lEl átomo de litio tiene tres protones,
tres neutrones y tres electrones.
Normalmente la cantidad de protones iguala la de electrones, por eso, la ma-
teria es neutra de ordinario. Sin embargo, cuando se ponen en contacto dos cuer-
l Fisionito, personaje pos y después se los separa, algunos de los electrones que pertenecían a un cuerpo
de Los Simpson. El
pueden quedar en el otro, y así, el primero resulta con un exceso de protones (y
átomo de litio es el
que más aparece en de carga positiva), mientras el otro queda cargado negativamente.
las caricaturas.
10 Electricidad y electrónica