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753057Copyright © 2003 ElencoTM Electronics, Inc.

CAMPO DE JUEGOELECTRONICO

y CENTRO DE APRENDIZAJE

MODELO EP-50

ElencoTM Electronics, Inc.Wheeling, IL, USA

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LISTA DE CONTENIDOSDefinición de Términos Página 3

Respuestas al Questionario 5

Introducción a Componenetes Básicos 6

Experimento #1: Diodo Luz 8

Más Acerca de Resistores 10

Experimento #2: Control de Iluminación 11

Experimento #3: Resistores en Serie 12

Experimento #4: Tubos en Paralelo 13

Experimento #4B: Comparación de Corrientes en Paralelo 14

Experimento #5: Circuito Combinado 15

Experimento #6: Detector de Agua 16

Introducción a Condensadores (Capacitors) 17

Experimento #7: Diodo Luz Lento 19

Experimento #8: Chico Domina Grande 20

Experimento #9: Grande Domina Chico 21

Experimento #10: Haga su Propia Batería 22

Pruebe su Conocimiento #1 23

Introducción a Diodos 23

Experimento #11: Corriente en un Solo Sentido 24

Experimento #12: Luces en un Solo Sentido 25

Introducción a Transistores 26

Experimento #13: El Interruptor Electrónico 27

Experimento #14: El Amplificador de Corriente 28

Experimento #15: La Sustitución 29

Experimento #16: Transistor Estandar Circuito Bias 30

Experimento #17: Luz muy Lenta 31

Experimento #18: El Darlington 32

Experimento #19: Encendido con la Mano 33

Experimento #20: Inmunizador de Batería 34

Experimento #21: El Voltímetro 35

Experimento #22: Probador de Batería de 1.5 Voltios 36

Experimento #23: Probador de Batería de 9 Voltios 37

Experimento #24: El Anti-Condensador 38

Introducción a Inductores y Transformadores 40


Experimento #25: Puente Magnetico 42

Experimento #26: La Casa de Luz (Faro) 43

Experimento #27: El Sonido Eléctronico 44

Experimento #28: La Alarma 46

Experimento #29: Código Morse 47

Experimento #30: La Sirena 48

Experimento #31: Lluvia Electrónica 49

Experimento #32: La Pistola Espacial 50

Experimento #33: El Hace-Ruido Electrónico 51

Experimento #34: Dibujando Resistores 52

Experimento #35: El Kazoo Electrónico 53

Experimento #36: El Teclado Electrónico 54

Experimento #37: Diversión con Agua 55

Experimento #38: Radio Transistor 56

Experimento #39: Anunciador de Radio 58

Experimento #40: Detector de Metal/Obstructor de Radio 59

Experimento #41: Luces Intermitentes 60

Experimento #42: Luces Intermitentes con Sonido 61

Experimento #43: Un Disparo 62

Experimento #44: Alarma con Apagado Automático 63

Experimento #45: El Flip-Flop 64

Experimento #46: Encendido de Luz con la Manocon Memoria 65

Experimento #47: This OR That (Este O Aquello) 66

Experimento #48: Neither This NOR That(Ni Este Ni Aquello) 67

Experimento #49: This AND That (Esto Y Aquello) 68

Experimento #50: Audio NAND, AND 69

Experimento #51: Combinación Lógica 70


Guía de Localización de Averías 71

Para Leer en un Futuro 71

RESPUESTAS A LOS QUESTIONARIOS

Primer Questionario: 1. electrones; 2. corto; 3. batería; 4. incrementar; 5. aislador, conductor; 6. reducir, incrementar;7. reducir; 8. voltaje; 9. alternando, directo; 10. incrementar, reducir.

Segundo Questionario: 1. reversa; 2. LEDs; 3. amplificador; 4. integrado; 5. saturado; 6. alternando, directo;7. reducir, incrementar; 8. magnético; 9. incrementar; 10. dos veces

Tercer Questionario: 1. Retroalimentación; 2. aire, presión; 3. reducir; 4. radio; 5. inductores; 6. OR; 7. NAND

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DEFINICIÓN DE TÉRMINOS(Muchos de estos serán introducidos y explicados durante los experimentos).

AC Abreviación común paracorriente alterna.

Aislante Material que tiene altaresistencia eléctrica.

AM Amplitud modulada. Laamplitud de una señal de radiovaría dependiendo lainformación mandada.

Amp Abreviación para Amperio.Amperio (A) Unidad para medir corriente

eléctrica.Comúnmente abreviada a amp.

Amplitud Fuerza ó nivel de algo.Analogía Similitud en cierto modo.AND Gate Un tipo de circuito digital que

da salida alta sólo si susentradas son altas.

Antena Inductores usados paramandar y recibir señales deradio.

Atomo La partícula más pequeña deun elemento químico, hecho deelectrones, potrones, etc.

Audio Energía eléctricareprecentando voz ó música.

Base La entrada que controla launión bipolar de un transistorNPN.

Batería Dispositivo que usa reacciónquímica para crear una cargaeléctrica a través de unmaterial.

Bias El estado de voltajes a travésde un diodo ó transistor.

BJT Abreviación común paraBipolar Union Transistor.

Bobina Cuando algo esta enredado enespiral. En la electrónica estodescribe inductores, que sonalambres en espiral.

Bocina Dispositivo que convierteenergía eléctrica a sonido.

Campo Eléctrico Región de atracción ó repeleeléctrica alrededor de voltajeconstante. Esto es usualmenteasociado con el dieléctrico deun condensador.

Campo Magnético La region de atracción órechazo magnética alrededorde un imán ó corriente alterna.Asociado usualmente con uninductor de un transformador.

Capacitancia La habilidad para almacenarcarga eléctrica.

Carbón Elemento químico usado parahacer resistores.

Circuito Digital Amplio rango de circuitos enlos cuales todas las entradas ysalidas tienen solo dos modos,alto/bajo.

Circuito Impreso Tablero usando para montarcomponentes eléctricos.Componentes son conectadoscon cintillas de cobre.

Circuito Integrado Circuito en el cual transistores,diodos, resistores, ycondensadores sonconstruidos dentro una base.

Clockwise La dirección en que lasmanecillas del reloj dan vuelta.

Código de Color Método que se usa paramarcar los resistores usandobandas de color.

Código Morse Código usado para mandarmensajes con transmicionesde puntos y rallas.

Colector La entrada controlada de untransistor bipolar NPN.

Condensador Componente eléctrico quepuede almacenar presióneléctrica (voltaje) por periodosde tiempo.

Condensador Disco Condensador que tiene bajaconductancia usadocomúnmente en circuitos dealta frecuencia.

Condensador Electrolítico Condensador de altacondensación y es usadomayormente para frecuencia,tiene polaridad.

Condensador Variable Condensador que su valorcambia cuando se le da vueltaa sus placas conductorassobre el dieléctrico.

Codificador Para poner un mensaje en unformato que es facíl detransmitir.

Conductor Material que tiene bajaresistencia eléctrica.

Corriente Medición de que tan rápido loselectrones pasan por unalambre ó que tan rápido pasael agua.

Corriente Alterna Corriente que estáconstantemente cambiando.

Corriente Directa Corriente que es constante yno cambia.

Corto Circuito Cuando alambres de diferentespartes de un circuito (ódiferentes circuitos) seconectan accidentalmente.

Counter-Clockwise Dirección opuesta a lasmanecillas del reloj.

Darlington Configuración de un transistorque tiene alta ganancia decorriente y resistencia en laentrada.

DC Abreviación común paracorriente continua.

Decodificación Para recobrar un mensaje.Detector Dispositivo ó circuito que

encuentra algo.Diafragma Pared flexible.Differential Pair Tipo de configuración de un

transistor.Diodo Dispositivo eletrónico que

permite la corriente fluir en unasola dirección.

Diodo Emisor de Luz Diodo hecho de galliumarsenide que tiene energíamuy fuerte cuando pasacorriente por él, genera luz.

Divisor de Voltaje Una configuración deresistencia para crear unvoltaje bajo.

Eléctricidad Flujo de electrones entreátomos dedibo a una cargaeléctrica a través de unmaterial.

Electrón Partícula sub-atómica quetiene carga eléctrica.

Electrónica La ciencia de la eléctricidad ysus aplicaciones.

Emisor La salida de un transistorbipolar NPN.

Esquema Diagrama de un circuitoeléctrico que usa símbolospara todos los componentes.

Faradio, (F) Unidad que sirve para medir uncondensador.

Feedback Para ajustar la entrada de algobasado en lo que su salida estehaciendo.

Flip-Flop Configuración de un transistorel cual la salida cambia cadavez que recive un impulso en laentrada.

FM Frecuencia modulada. Laseñal de la frecuencia en unradio varía dependiendo de lainformación mandada.

Forward-Biased El estado de un diodo cuando lacorriente está pasando por él.

Frecuencia La velocidad a lo que algo serepite.

Fricción El roce de un objeto contraotro. Genera calor.

Gallium Arsenide Elemento químico usado comosemiconductor.

Generador Dispositivo que usa presión deagua o vapor para mover unimán cerca de un alambre,creando corriente.

Germanium Elemento químico usado comosemiconductor.

Ground Término comúnmente usadopara el lado 0V ó “–” de unabatería ó generador.

Henry (H) Unidad para medir inductancia.Inductancia La habilidad de un alambre

para crear un voltaje inducidocuando la corriente varía,debido a efectos magnéticos.

Inductor Componente que se opóne acambios en la corrienteeléctrica.

Interruptor Dispositivo para conectar(“cerrado” ó “encendido”) ódesconectar (“abierto” ó“apagado”) alambres en uncircuito.

Interruptor Bistable Configuración de un transistor,también conocido como flip-flop.

Kilo- (K) Prefacio usado en el sistemadecimal. Significa un mil dealgo.

LED Abreviación común para diodoemisor de luz.

Ley de Ohm’s La relación entre voltaje,corriente, y resistencia.

Magnetismo Fuerza de atracción entreciertos metales. Corrienteseléctricas también tienenpropiedades magnéticas.

Meg- (M) Prefacio usado en el sistemadecimal. Significa un millión dealgo.

Micro- (µµ) Prefacio usado en el sistemadecimal. Significa millionésima(0.000,001) de algo.

Micrófono Dispositivo que convierteondas de sonido a energíaeléctrica.

Milli- (m) Prefacio usando en el sistemadecimal. Significa milésima(0.001) de algo.

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Modulación Métodos usados paradecodificar mensajes enseñales de radio coninformación.

Momentum El poder de mover algúnobjeto.

Multivibrador Estable Configuración de un transistorel cual solamente uno estáencendido a la vez.

NAND Gate Circuito digital que da salidaalta si unas de sus entradas esbaja.

NOR Gate Circuito digital que da salidaalta si ninguna de sus entradases alta.

NOT Gate Circuito digital que su salida eslo opuesto a su entrada.

NPN Tipo de construcción de untransistor Negativo-Positivo-Negativo.

Ohm, (ΩΩ) La unidad para medirresistencia.

OR Gate Circuito digital que da salidaalta si una de sus entradasesta altas.

Oscilador Circuito que usaretroalimentación para generarsalida de AC.

Paralelo Cuando muchos componenteseléctricos son conectadosentre los mismos puntos delcircuito.

Pico- (p) Prefacio usado en el sistemadecimal. Significa millonésimade millonésima(0.000,000,000,001) de algo.

Receptor Dispositivo el cual recivemensajes (usualmente conradio).

Resistencia Fricción entre corrienteeléctrica y el material por elcual esta pasando; la perdidade energía de los eléctrones almoverse entre átomos delmaterial.

Resistor Componente usado paracontrolar el flujo de laelectricidad en un circuito.Hechos de carbón.

Resistor-Transistor-Lógico (RTL) Tipo de circuito usado para

construir compuertas digitales.Resistor Variable Resistor con brazo adicional

que se puede mover sobre elmaterial resistivo para laresistencia deceada.

Reverse-Biased Cuando hay voltaje en ladirección de alta resistencia através de un diodo.

Saturación El estado de un transistor laresistencia del circuito, no ladel transistor, limitan lacorriente.

Semiconductor Material que tiene másresistencia que conductorespero menos que aisladores.Usado para construir diodos,transistores, y circuitosintegrados.

Series Cuando componenteseléctricos son conectados unodespués de otro.

Silicón El elemento químico máscomúnmente usado comosemiconductor.

Soldadura Metal que se hace líquidocuando se calienta a más de360 grados. En adición a tenerbaja resistencia como otrosmetales, soldadura proveeconecciónes sólidas y fuertes.

Tono El término musical de lafrecuencia.

Tranciente Temporal. Usado paradescribir cambios en circuitosDC.

Transformador Dispositivo que usa dosbobinas para cambiar voltajealterno y corriente(incrementando uno mientrasreduce el otro).

Transistor Dispositivo electrónico que usacantidades pequeñas paracontrolar cantidades grandesde corriente.

Transmisor Dispositivo que mandamensajes (usualmente elradio).

Tabla Verdadera Table la cual enlistan todas lasposibles combinaciones deentradas y salidas de uncircuito digital.

Tungsten Material altamente resistivousando en lámparas de luz.

Union Bipolar Transistor (BJT) Tipo de transistor usado muy

frequentemente.Voltaje Medición de que tan fuerte una

carga eléctrica es a través delmaterial.

Voltios (V) La unidad usada para medirvoltaje.

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INTRODUCCIÓN A COMPONENTES BÁSICOS¡Bienvenido al exitante mundo de la electronica!Antes de empezar primer experimento,aprendamos acerca de algunos componenteselectrónicos básicos. Electricidad es un flujo sub-atómico (muy, muy pequeñas) partículas llamadaselectrones. Los electrones se mueven de átomo aátomo cuando se les aplica una carga eléctrica através del material. La electrónica será más fácil deentender si piensa que del flujo de eléctricidad porcircuitos como agua fluyendo por un tubo (esto seráreferido como la analogía del tubo de agua).

Alambres: Alambres se pueden pensar comolargos, y suaves tubos que permiten el paso delagua. Alambres están hechos de metales,usualmente cobre, que ofrece muy baja resistenciaal paso de la electricidad. Cuando los alambres dediferentes partes del circuito de juntan provocan uncorto circuito. Debe asegurarse que los alambresnunca se junten al menos que deban hacerlo. Lacorriente eléctrica, expresada en amperios (A,llamado así por Andre Ampere quien estudió larelación entre electricidad y magnetismo) ómillamperios (mA, 1/1000 de un amperio). Es unamedida de cómo los electrones fluyen por unalambre así como la corriente en el agua describecomo lo hace por el tubo.

La Batería: Para hacer que el agua fluya por untubo necesitamos una bomba. Para hacer que laelectricidad fluya por un alambre usamos unabatería ó un generador para crear una cargaeléctrica por los alambres. La batería hace estousando una reacción química y tiene la ventaja deser simple, pequeña y portable. Si mueve un imáncerca de un alambre la electricidad fluirá por él.Esto es hecho en un generador. Las compañías deluz tienen generadores enormes impulsados poragua o por vapor para producir electricidad en sucasa.El voltaje, expresado en voltios (V, llamado así porAlessandro Volta quien inventó la batería en 1800),es una manera de medir que tan fuerte es la cargaeléctrica en su batería ó generador, similar a lapresión del agua. Su Campo de Juegos Electrónico

usa una batería de 9V. Note los símbolos en labatería “+” y “–”. Esto indica en cual dirección labatería “bombeará” la electricidad, similar a comouna bomba de agua bombeará en una soladirección. El 0V ó el símbolo de “–” en el lado deuna batería es conocido como “tierra” (ground).Note que al lado derecho del dibujo de la bateríahay unos símbolos, el mismo que tiene la batería aun costado. Los ingenieros no son muy buenospara dibujar sus partes, por eso usan símboloscomo estos para representarlos mejor. Ademástoma menos tiempo y menos espacio. Note que losalambres son representados solamente por unalínea.

El Interruptor (switch): Ya que no quiere malgastarel agua cuando no la está usando, tiene una llave óválvula para cerrarla. Similarmente, usa uninterruptor para apagar ó encender la electricidaden un circuito. Un interruptor conecta (la posiciónde “cerrado” ó “encendido”) ó desconecta (laposición de “abierto” ó “apagado”) los alambres enel circuito. Como con la batería, el interruptor esrepresentado por un símbolo, como se muestraabajo a la derecha.

Tubo

Alambre

Bombade

AguaBatería

Símbolopara Batería

(+)

9V

(–)

Llave

Interruptor (switch)

Símbolo delInterruptor (switch)

The Resistor: ¿Por qué el tubo que va a su cocinaes más chico que el que viene de afuera? Y ¿porqué es más chico que el que suple agua a toda laciudad? Porque no necesita tanta agua. El tamañodel tubo limita el flujo de agua que de verdad senecesita. La electricidad trabaja de manera similar,con excepción de que los alambres tienen muypoca resistencia y tendrán que ser muy delgadospara limitar el flujo de la electricidad. Serían difícilde maniobrar y se romperían fácilmente. Pero elflujo del agua por un tubo grande podría ser limitadosi se llena una porción del mismo con piedras (unapequeña malla detendría las piedras de caer), loque podría disminuir el flujo sin bloquearlo

completamente. Los resistores son como laspiedras para la eléctricidad, ellos controlan cuantacorriente eléctrica debe fluir. La resistencia,expresada en ohms (Ω, nombrado así por GeorgeOhm), Kilohms (KΩ, 1,000 ohms), ó megaohms(MΩ, 1,000,000 ohms) es la medida de cuanto unresistor resiste el flujo de la eléctricidad. Paraaumentar el flujo del agua por un tubo puedeaumentar la presión del agua ó usar menos piedras.Para aumentar la corriente eléctrica es un circuitopuede aumentar el voltaje ó usar un resistor demenor valor (esto será demostrado en unmomento). El símbolo para el resistor se muestra ala derecha.

Rocas en el Tubo Resistor Símbolo de Resistor

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EXPERIMENTO #1: Diodo LuzPrimero, necesita una batería de 9V (alkalina es mejor).Doble hacia afuera el receptor de batería y ensamblecomo se muestra. Siempre desconecte la bateríacuando no la esté usando.

Su Campo de Juegos Electrónicos consiste de parteselectrónicas conectadas por resortes y montadas sobreuna superficie hecha de carton. Usará alambres paraconectar estos resortes para formar circuito. Se le haproveido con diferentes medidas de alambres, y espreferible usar los más cortos para sus conecciones demanera que no queden tan largos sería más fácil detrabajar. Note que cada resorte tiene un número al lado.Para cada circuito se le indicará usar los resortes pornúmero. Y asi como arme cada circuito aprenderá más ymás acerca de la electrónica.

Basta de hablar, comencemos a ensamblar el primercircuito. Para conectar un alambre a un resorte, doble elresorte hacia un lado con un dedo y con el otro meta elalambre en el resorte; suelte el resorte. Jále el alambreun poco para esegurarse que está bien conectado. Yasegúrese que el resorte esté tocando la parte desnudadel alambre, la insulación no cuenta. Para remover elalambre, doble de nuevo el resorte y jále el alambre.Cuando tiene dos alambres conectados al mismoresorte, tenga cuidado de que no se suelte ninguno.Esto sera más fácil si conecta los alambres en diferentespartes del resorte.

1 2 3

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Ahora conecte los alambres a estecircuito de acuerdo con la lista abajo, loscuales se encuentran en la lista. Cuandotermine el alambrado deberá verse comoel del diagrama que aquí se muestra:

Guía del Alambrado:

o 27-a-56o 55-a-45o 44-a-3o 4-a-26

Asegúrese que todos los alambres esténbien conectados y no sueltos. Ademásasegúrese que solo la parte desnuda delalambre esté tocando el resorte y losalambres donde esté conectado, y no alos otros.

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Presione el switch (que está al lado del los resortes 55 y56) y el LED (diodo luz) encenderá, y se apagará cuandosuelte el switch. El LED convierte energía eléctrica a luz,como las lámparas de luz en su casa. También puedepensar que el LED es como un simple medidor de agua,así como la corriente eléctrica aumenta en el alambre elLED se ilumina más. Como se muestra aquí, con susímbolo.

Vea el diagrama del agua que sigue. Muestra el flujo delagua de la bomba a la llave, el tubo pequeño, el medidorde agua, los tubos grandes, y de regreso a la bomba.Ahora compárelo con el diagrama eléctrico que está allado, llamado esquema. Esquemas son las guías paralos circuitos electrónicos y son usados por todos losingenieros de electrónica y técnicos en todo, desde suCampo de Juegos Electrónicos hasta los computadoresmás avanzados. Ellos muestran el flujo de la electricidadde la batería, el switch, el resistor, el LED, los alambres,y de nuevo a la batería. Ellos también usan los símbolospara la batería, switch, resistor, y el LED del cualhablamos. Note qué pequeño y simple es el esquemacomparado con el diagrama del agua; es por lo cual lousamos.

Ahora verá cómo al cambiar la resistencia en el circuitoaumenta la corriente en él. Presione el switch otro vez yobserve lo brillante del LED. Ahora remueva losalambres del resistor de 10KΩ (resortes 44 y 45) yconectélos al resistor de 1KΩ (resortes 40 y 41).Presione el switch. El LED es más brillante ahora,¿entiende el por qué? Estamos usando resistencia másbaja (menos piedras), por lo cual está fluyendo máscorriente eléctrica (más agua fluye), por lo cual el LED esmás brillante. Ahora reemplace el resistor de 1KΩ conuno de 100KΩ (resortes 51 y 52) y presione el switch otravez. El LED encenderá pero muy poco (esto será mejorde ver si pone su mano cerca del LED para obstruir la luzdel cuatro).

¡Bien hecho! ¡Acaba de armar su primer circuitoelectrónico!

Medidor LED Símbolo del LED

Diagrama del Agua

LlaveAbierto/Cerrado

Medidorde AguaRocas

Bomba

Esquema

Ley de Ohm’s: Usted ha observado que cuando tienemenos resistencia en el circuito, más corriente fluye(haciendo el LED más brillante). La relación entrevoltaje, corriente, y resistencia es conocido como Ohm’sLaw (Ley de Ohm’s) (llamado así por George Ohm quienlo descubrió en 1828):

Corriente =

Resistencia: ¿Que es Resistencia? Restriegue susmanos muy rápido. Sus manos se sentirán calientes. Lafricción entre sus manos se convierte en calor.Resistencia es la fricción eléctrica entre corrienteeléctrica y el material por el cual fluye; es la pérdida delos electrones cuando se mueven entre los átomos delmaterial. Resistores están hechos de carbón y puedenser construidos con diferentes valores resistivos, asícomo las siete partes incluídas en su Campo de JuegosElectrónicos. Si una cantidad grande de corriente pasapor un resistor entonces se calentará debido a la friccióneléctrica. Los LED usan una pequeña pieza de unmaterial altamente resistivo llamado tungsten. Corrientesuficiente pasa por el tungsten para calentarlo hasta quese prende blanco caliente, produciendo luz. Alambres demetal tienen cierta resistencia, pero es muy baja (menosde 1Ω por pie) y puede ser ignorado en casi todos loscircuitos. Materiales como metales que contienen bajaresistencia son llamados conductores. Materiales comopapel, plástico, y aire tienen valores extremádamentealtos de resistencia y son llamados insuladores.

Código de Colores de Resistencia: Tal vez ha vistobandas de colores en los resistores y se pregunte quésignifican. Son el método para marcar el valor de losresistores en la parte. La primera banda representa elprimer dígito del valor de la resistencia. La segundabanda representa el segundo dígito del valor de laresistencia. La tercera banda le dice el poder paramultiplicar por diez, (ó el numero de zeros a agregar). Laúltima y cuarta banda representa la tolerancia de laconstrucción. La mayoría de los resistores tienen unabanda dorada por 5% de tolerancia. Esto significa que elresistor está garantizado para estar dentro del 5% delvalor marcado. Los colores abajo son usados pararepresentar los números 0 a 9.

Use el código para revisar los valores de los sieteresistores incluidos en su Campo de Juegos Electrónicos(los valores están marcados en el cartón a un lado).Todos son de 5% de tolerancia.

El Resistor Variable: Hablamos de cómo un switch(interruptor) es usado para encender y apagar laelectricidad tal y como la llave es usada para cerrar elagua. Pero hay veces que necesita parte del aguasolamente y no toda la que el tubo le puede suplir,entronces controla el agua ajustando el flujo del aguacon la llave. Desafortunadamente, no puede ajustar elgruesor de un alambre ya delgado. Pero tambien puedecontrolar el flujo del agua forzándola con piedras, comose muestra abajo.

En la electrónica usamos un resistor variable. Este es unresistor normal (50KΩ en su Campo de JuegosElectrónico) con un brazo adicional contacto que semueve a través de un material resistivo y se acomoda enla resistencia deceada.

Tiene una escala impresa al lado del dial en el resistorvariable la cual muestra el porcentaje total del resistorque está entre los resortes 49 y 50. La resistenciarestante está entre los resortes 48 y 49. La resistenciaentre 48 y 50 siempre será 50KΩ, la resistencia total.

Ahora demostraremos cómo trabaja.

MÁS ACERCA DE RESISTORES

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Ejemplo del Código de ColorAnaranjadoRojo

Violeta Dorado

27 X 103 = 27,000 Ω,con 5% Tolerancia

COLOR VALORNegro 0Cafe 1Rojo 2Anaranjado 3Amarillo 4Verde 5Azul 6Violeta 7Gris 8Blanco 9

Brazo de Rocas

Resistor Variable

Material Aislante

Brazo deContacto

MaterialResistivo Capa

Delgada

ContactoEstacionario

BrazoMovible

Puntas

ResistorVariable

Símbolo del ResistorVariable

VoltajeResistencia

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Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado. Presione el switch y el LED se encenderá.Ahora mantenga el switch con una mano y con la otra devuelta al dial del resistor variable. Cuando el dial estáalto, la resistencia en el circuito es baja y el LED es másbrillante porque más corriente fluye por él. Así comomueva el dial para abajo la resistencia aumentará y elLED disminuirá su brillantez, igual que si forza el aguapor una sección de rocas disminuirá el flujo del agua ybajará la lectura en su medidor.

Se preguntará que hace un resistor de 1KΩ en el circuito.Si ajusta el dial del resistor variable a resistencia mínima(0Ω) entonces la ley de Ohm’s nos dice que la corrienteserá muy grande - y tal vez dañe el LED (piense de éstocomo una bomba muy fuerte sobrecargando un medidorde agua). Así el resistor de 1KΩ ha sido puesto ahí paralimitar la corriente mientras tiene muy poco efecto en lobrillante del LED.

Ahora remueba el alambre del resorte 48 y conéctelo alresorte 50 (use un alambre más grande si es necesario).¿Sabe qué va a suceder ahora? Cierre el switch y veráque al mover el dial de 0 a 100 el LED irá de muy brillantea menos, porque está aumentando la resistencia entrelos resortes 49 y 50.

Ahora remueba el alambre del resorte 49 y conéctelo al48. ¿Quá piensa que sucederá? Cierre el switch y devuelta al dial. El LED es bajo y darle vuelta al resistor nolo hará más brillante. Como ya se discutióanteriormente, la resistencia entre 48 y 50 será siempre50KΩ y la parte actúa tal y como otro más de losresistores en Campo de Juegos Electrónico.

Resistores variables como éste son usados encontroladores de luz como los que tiene en su casa, yson también usados para controlar el volúmen en suradio, su TV, y muchos componentes electrónicos.

EXPERIMENTO #2: Control de Iluminación


o 27-a-56o 55-a-40o 41-a-48o 49-a-3o 4-a-26

Diagrama del Agua

LlaveAbierto/Cerrado

Medidorde Agua

Rocas

Bomba

EsquemaBrazo de Rocas

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Conécte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado y presione el switch. El LED enciende peromuy débil (ésto será más fácil de ver si pone su manoserca del LED para obstruir la luz del cuarto). Vea elesquema. Hay un resistor bajo de 3.3KΩ y un alto de100KΩ en serie (uno después del otro). Ya que el LEDestá débil, sabemos que el resistor grande de 100KΩestá controlando la corriente. Puede imaginarse conesto que dos secciones de un tubo están llenas conrocas, si una sección es más grande que la otra éstacontrolará el flujo del agua. Si usted tiene muchassecciones con rocas de diferentes medidas entoncesserá fácil de ver que éstas se agregarán juntas como sifuera una sola grande sección. La medida total es lo queimporta, nó en cuantas secciónes las rocas estándivididas. Lo mismo es verdad en la eletrónicaresistores en serie se agregan juntos para aumentar

el total de resistencia para el circuito (en nuestro circuitolos resistores de 3.3kΩ y 100kΩ hacen un total de103.3KΩ).

Para demostrar esto, desconecte los alambres delresistor de 100KΩ y conéctelos al de 10KΩ, presione elswitch; el LED será más fácil de verse ahora (el total deresistencia es ahora de solo 13.3KΩ). Ahora deconecteel resistor de 10KΩ y conecte el de 1KΩ en su lugar. ElLED es ahora más brillante, pero no tanto como cuandose usó el de 1KΩ en el experimento #1. ¿Por qué?Porque ahora el resistor de 3.3KΩ es el más grande(resistencia total es 4.3KΩ).

Además en el experimento #2 usted vió cómo el resistorde 1KΩ dominaba el circuito cuando el resistor variableestá puesto en 0Ω y cómo el resistor variable dominabacuando estaba puesto en 50KΩ.

EXPERIMENTO #3: Resistores en Serie


o 27-a-56o 55-a-42o 43-a-51o 52-a-3o 4-a-26

Diagrama del AguaLlave

Abierto/Cerrado

Medidorde AguaRocas

Bomba

Esquema

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Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado. Vea el esquema. Hay un resistor bajo de3.3KΩ y uno alto de 100KΩ en paralelo (conectados losmismos puntos en el circuito). ¿Qué tan brillante creeusted que sea? Presione el switch y vea si usted estabaen lo correcto. El LED es brillante, así que la mayoría dela corriente está pasando por el resistor más bajo que es3.3KΩ. Esto tiene mucho sentido cuando vemos eldiagrama del agua, con la mayor parte del agua pasa porel tubo con menos rocas. En general, mientras mástubos de agua (ó resistores) que esten en paralelo,más baja será la resistencia y más agua (ó corriente),fluirá. La relación es más complicada que pararesistores en serie y es dada aquí para estudiantesavanzados:

RParalelo =

Por dos resistores de 10KΩ en paralelo, el resultadosería de 5KΩ. Los resistores en paralelo de 3.3KΩ y100KΩ en nuestro circuito nos dan la misma brillantézcomo uno sólo de 3.2KΩ.

Para demostrar ésto, desconecte los alambres de losresistores de 100KΩ y conéctelos al de 10KΩ; presioneel switch y el LED estará igual de brillante. La resistenciatotal ahora es de solo 2.5KΩ, pero sus ojosproblablemente no dististingan mucho el cambio. Ahoradesconecte los alambres de los resistores de 10KΩ yconéctelos al de 1KΩ; Presione el switch. La resistenciatotal ahora es de sólo 770Ω, entonces el LED serámucho más brillante ahora.

EXPERIMENTO #4: Tubos en Paralelo

R1 x R2R1 + R2


o 27-a-56o 55-a-52-a-43

(esté tomará dos alambres)o 51-a-42-a-3 (2 alambres)o 4-a-26


Abierto/Cerrado

Medidorde Agua

Rocas

Bomba

Esquema

Rocas

Ya que tenemos dos resistores en paralelo y un segundoLED que no sea usado, vamos a modificar el circuitopara que esté de acuerdo con el esquema de abajo. Esbásicamente el mismo circuito pero en vez de sóloresistores en paralelo hay resistores en paralelo - LEDcircuitos. Desconecte el alambre entre 51 (el resistor de100KΩ) y 42 (el resistor de 3.3KΩ) y conéctelo entre 51y 1 (LED 1) (tal vez necesite un alambre más largo).

Agrege un alambre de 2 (LED 1) a 4 (LED 2).Reemplace el resistor de 100KΩ con diferentes valorescomo anteriormente (como 1KΩ, 10KΩ, y otros sidecea), presionando el switch y observando los LEDscada vez. Lo brillante del LED 2 no cambiará, pero el delLED 1 dependerá del valor del resistor que usted pongaen serie.

EXPERIMENTO #4B: Comparación de Corrientes en Paralelo

-14-

Existe una manera mejor de explicar esto:


o 27-a-56o 55-a-52-a-43 (2 alambres)o 51-a-1o 42-a-3o 2-a-4-a-26 (2 alambres)


Abierto/Cerrado

Medidorde Agua

Rocas

Bomba

Esquema

Rocas

Medidorde Agua

-15-

Combinemos todo lo que hemos hecho hasta ahora.Conecte los alambres de acuerdo con la Guía delAlambrado. Antes de presionar el switch, vea elesquema y piense que pasaría al darle vuelta al resistorvariable (abreviaremos esto a VR). Ahora presione elswitch con una mano y de vuelta al dial con la otra paraver si estaba en lo correcto. Así como da vuelta al dialVR de derecha a izquierda el LED 1 irá de brillante a muybajo y LED 2 irá de visible asta extinguirse.

Lo que está pasando es lo siguiente: Con el dial todohacia la derecha el VR está en 0 (mucho más pequeñoque el de 10KΩ) así que casi toda la corriente pasandopor el 3.3KΩ tomará la ruta del VR-LED 1 y muy poca

tomará la ruta del 10KΩ-LED 2. Cuando el dial del VRestá en 80% el VR es 10KΩ (igual que la ruta) y lacorriente fluyendo por el 3.3KΩ será dividida igualmenteentre las rutas de los dos LEDs (haciéndolos igualmentebrillantes). Así como se le da vuelta al dial del VR haciala izquierda el VR será de 50KΩ (mucho más grande queel de 10KΩ) y mientras el LED 1 se extingue el LED 2 sehará más brillante. Ahora es buen tiempo para tomarnotas en cómo los resistores trabajan en serie y enparalelo. Todos los circuitos electrónicos tienencombinaciones más grandes de circuitos serie paralelocómo éste. ¡Es importante entender estas ideas porquemuy pronto las aplicaremos a condensadores einductores!

EXPERIMENTO #5: Circuito Combinado


o 27-a-56o 55-a-43o 44-a-42-a-48o 49-a-1o 45-a-3o 2-a-4-a-26


Abierto/Cerrado

Medidorde Agua

Rocas

Bomba

Esquema

Rocas

Medidorde Agua

Ya hemos visto como la electricidad fluye por alambresde cobre fácilmente y como el carbón se se opone almismo. ¿Cómo pasa el agua por la electricidad?Veámos.

Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado y vea el esquema. No existe un switch éstavez, así que deconecte uno de los alambres si lo deceapara apagar el circuito. Note que la lista de alambresdeja 2 alambres desconectados. El LED estará apagadoinicialmente (si junta los dos alambres sueltosencenderán). Ahora tome una taza pequeña (asegúreseque no sea de metal), llene la mitad con agua, y coloquelos dos alambres dentro de la taza con agua sin que sejunten. El LED encenderá muy débilmente, pero lobrillante de la luz dependerá de la calidad del agua en sucomunidad. Ahora está viendo una demostración de

comó el agua conduce (pasa) eléctricidad. (Unapequeña taza de agua como ésta es aproximadámente100KΩ, dependiendo en la calidad del agua). Agreguemás agua y vea si lo brillante del LED cambia (deberáhacerse más brillante porque estamos “haciendo el tubodel agua más grande”). ¡Ya que el LED sólo enciendecuando hay agua, puede usar éste circuito como detectorde agua! Ahora limite la cantidad del agua de maneraque el LED apenas encienda. Ahora, observando labrillantez del LED, agregue un poco de sal al agua demanera que el LED aprenas encienda. Ahora,observando la brillantez del LED, agregue un poco de salal agua y disuelva. El LED deberá hacerse más brillanteporque él tiene una resistencia eléctrica más bajacuando la sal se ha disuelto. Puede usar éste circuitopara detectar agua salada como la del mar.

EXPERIMENTO #6: Detector de Agua


Abierto/Cerrado

Rocas

Rocas

Bomba

Esquema

Rocas

Rocas

Medidorde Agua

-16-

AlambreLargo al

Agua

AlambreLargo al

Agua

Agua

Alambres


o 27-a-41o 40-a-39o 44-a-42-a-38-a-3o 4-a-sin conectar

(use un alambre largo)o 26-a-45-a-43-a-sin conectar

(use un alambre largo)

Sal(siendo agregada)

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Condensadores: Condensadores son componenteseléctricos que pueden almacenar presión eléctrica(voltaje) por periodos de tiempo. Cuando uncondensador tiene diferencia en voltaje (presióneléctrica) en él, se dice que está cargado. Uncondensador se carga teniendo corriente en un sólosentido por un corto periodo de tiempo. Puede serdescargado dejando que la corriente fluya en sentidoopuesto por un periodo corto de tiempo. En la analogíadel tubo de agua, se pudiera decir que el tubo de aguatiene diafragmas de goma obstruyendos ambosextremos como se muestra aquí:

Si el tubo tiene un tapón en un extremo (ó una bomba encualquier parte del tubo), como se muestra arriba, y eltapón es enpujado hacia el diafragma, el agua en el tuboforzará el tapón para estirarlo hasta que la fuerza deltapón en agua presionando en dirección opuesta de lamisma. Se pudiera decir que el tubo está cargado y listopara empujar el tapón. En efecto si se suelta el tapónregresará a su posición actual. El tubo entonces sedescargará ó sin presión en el diafragma.

Condensadores actúan de igual manera que el tuboanterior. Cuando un voltaje (preción eléctrica) se aplicaen un lado con respecto al otro, carga eléctrica “seacumula” en un lado del condensador (en las “placas” delcondensador) hasta que el voltaje precionando endirección opuesta iguala el voltaje aplicado. Elcondensador es entonces cargado a ese voltaje. Si elvoltaje de carga fuera disminuido el condensador sedescargaría. Si ambos lados del condensador fueranunidos por un alambre el condensador se descargaríarápidamente y el voltaje entre si será zero (no carga).

¿Que pasaría si el tapón en el dibujo de arriba fuerametido y sacado varias veces cada segundo? El aguaen el tubo sería precionada por el diafragma ysuccionada por el mismo. Ya que el movimiento del agua(corriente) está para atrás y para adelante (alternando)es llamada corriente alterna ó AC. Es por esto que elcondensador pasa una corriente alterna con muy pocaresistencia. Cuando la presión en el tapón erasolamente hacia adelante en el diafragma, el agua en elotro lado del diafragma de movía lo suficiente para

cargar el tubo (una corriente transeunte ó temporal).Justo asi como el tubo obstruye una presión directa, uncondensador obstruye una corriente contínua (DC).Corriente de una batería es un ejemplo de corrientecontínua. Un ejemplo de corriente alterna son los 60ciclos (se mueve 60 por segundo) corriente de un tomacorriente en la pared de su casa.

Construcción de un Condensador: Si el diafragma degoma se hiciera más suave y delgado se estiraría ydetendría mucha más agua pero se rompería másfácilmente (conductancia más grande pero con bajovoltaje). Si la goma se hiciera más resistente no seestiraría mucho pero podría soportar más presión (bajaconductancia pero más alto voltaje). Haciendo el tubomás grande y la goma más resistente haríamos undispositivo que detendría más agua y soportaría máspresión (alta conductancia, más alto voltaje, másgrande). Así que el tamaño del tubo del tubo endeterminando por su capacidad para retener agua y lacantidad de presión con la que pueda soportar. Estostres tipos de tubos de agua se muestran aquí:

INTRODUCCIÓN A CONDENSADORES (CAPACITORS)

Tubo Lleno de Agua

Diafragma de GomaSellando el Centro del Tubo

Tapón

Un Diafragma de Goma en un Tuboes como un Condensador

Goma Suave

Tipos de Tubos de Agua

Goma Rigida

Goma Rigida

Gran CapacidadMenos Presión

Menos Capacidadpero Puede Soportar

más Presión

Más Capacidad y Puede Soportar más Presión

Igualmente, condensadores son descritos por sucapacidad de retener carga eléctrica, llamadaConductancia, y su abilidad para soportar presióneléctrica (voltaje) sin dañarse. Aún asi existen muchostipos de condensadores hechos de diferentes materiales,la construcción básicamente es la misma. Los alambres(puntas) son conectados a dos o más placas de metalque son separadas por materiales altamente resistivosllamados dieléctricos.

El dieléctrico es un material que retiene la carga eléctrica(presión), tal y como el diafragma detiene la presión delagua. Algunos dieléctricos son fuertes como la gomarígida, y algunos son como la goma suave. Laconductancia y el voltaje en el condensador soncontrolados cambiando el tamaño y la cantidad deplacas - dieléctricas, el gruesor de las placas, y el tipo dematerial usado.

Conductancia es expresada en faradios (F, nombradoasi por Michael Faraday quien trabajó en inducciónelectromagnética guió el desarollo de los motores ygeneradores de hoy), ó más comúnmente enmicrofaradios (µF, millonésimas de faradios) ópicofaradios (pF, millonésimas de microfaradios). Casitodos los condensadores usados en electrónica varíande 1pF a 1000µF.

Su Campo de Juegos electrónicos incluye doselectrolyticos (10µF y 100µF) y dos de disco (.0047µF y.047µF) condensadores. (Los condensadores Mylarpudieran ser cambiados por los de disco, su construccióny desenpeño es similar). Condensadores Electrolyticos(usualmente referidos como lytics) son de altaconductancia y son usados mayormente en fuentes depoder (power supply) ó en circuitos de baja frecuencia.Usualmente se les marca con su conductancia y voltaje.Note que estas partes tienen “+” y “–” polaridad(orientación), el lado con la marca de “+” siempre deberáal más alto voltaje que el marcado “–” (su lista dealambrado menciona esto). Condensadores de discotienen baja conductancia y son usados comúnmente enaplicaciones de radio ó altas frecuencias. Estos notienen marcas ó polaridad (pueden ser conectados decualquier modo). Conductores tienen símbolos como losaquí mostrados.

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Construcción de un Condensador

Punta 1

Dieléctrico

Placa de Metal

Punta 2

Diafragma Suave Símbolo de unCondensadorElectrolytico

(–) (+)

Condensador Electrolytico

Condensador Disco

Diafragma Rigido Símbolo de unCondensador

Disco

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Conecte los alambres de acuerdo con la Guía delAlambrado y presione el switch repetidas veces. Puedever que toma tiempo para cargar y descargar uncondensador grande porque los diodos LED encienden yse apagan lentamente. Reemplace el resistor de 3.3KΩcon el de 1KΩ; Ahora el tiempo para cargar es másrápido pero para descargar es el mismo. ¿Sabe porqué? Cuando el switch está cerrado la batería carga elcondensador por medio del resistor de 1KΩ y cuando elswitch se abre el condensador de descarga por elresistor de 10KΩ, el cual sigue igual. Ahora reemplaceel condensador de 100µF con el de 10µF. Los dostiempos de carga y descarga son más rápidos porque

existe menos conductancia para cargar. Si gusta puedeexperimentar con diferentes valores de resistores enlugar de 1KΩ y 10KΩ. Si observa el LEDcuidadosamente, tal vez comience a sospechar larelación entre los valores de los componentes y lostiempos de carga y descarga - ¡los tiempos de carga ydescarga son proporcionales a los dos deconductancia y resistencia en el paso decarga/descarga!

Un simple circuito como éste es usado para lentamentealumbrar u obscurecer un cuarto.

EXPERIMENTO #7: Diodo Luz Lento


o 27-a-56o 55-a-43o 36-a-44-a-42o 45-a-3o 37-a-26-a-4


Abierto/Cerrado

Diafragmade Goma

Rocas

Bomba

Esquema

RocasMedidorde Agua

-20-

Vea el esquema, es casi igual el circuito en el pasadoexperimento excepto que ahora hay dos condensadoresen serie. ¿Que cree usted que suceda? Conecte losalambres de acuerdo ala Guía del Alambrado y presioneel switch varias veces para ver si está en lo correcto.

Mirando el diagra del agüa y el nombre del experimentolo hace más fácil de ver - el condensador chico de 10µFdominará (control) la respuesta pues toma menos tiempopara cargarse. Asi con los resistores, puede cambiar elorden de los dos condensadores y seguirá obteniendo

los mismos resultados (trate esto si gusta). Note quemientras que los resistores en serie juntos hacen másresistencia , condensadores son combinados en seriepara hacer menos conductancia. En realidad,condensadores en serie se combinan del mismo modoque los resistores en paralelo (usando la misma relaciónmatemática en el experimento 4). Para esteexperimento, 10µF y 100µF en serie actúan de la mismamanera que uno solo 9.1µF.

EXPERIMENTO #8: Chico Domina Grande - Condensadores en Serie


o 27-a-56o 55-a-43o 34-a-44-a-42o 45-a-3o 37-a-26-a-4o 35-a-36


Abierto/Cerrado

Diafragmasde Goma

Rocas

Bomba

Esquema

RocasMedidorde Agua

-21-

Ahora tiene condensadores en paralelo, yprobablemente pudiera predecir que va a pasar. Si no,solo piense acerca del experimento anterior y como losresistores se combinan en paralelo, o piense en términosdel diagrama de agua otra vez. Conecte los alambres deacuerdo a la Guía del Alambrado y presione el switchvarias veces para ver.

Condensadores en paralelo se agregan como losresistores en serie, 10µF + 100µF = 110µF el total deconductancia. En el diagrama del agua, estamos

estirando los dos diafragmas de goma al mismo tiempode manera que se tomaría cualquiera de las dos por símismo. Si gusta puede experimentar con diferentesvalores de resistores como se hizo en el experimento #7.Aunque tiene dos condensadores de disco y uno variable(lo cual discutiremos después) no tiene sentidoexperimentar con estos ahora, su valor de conductanciaes tan pequeño que actuarían como un interruptorabierto en cualquiera de los circuitos que hemos vistohasta ahora.

EXPERIMENTO #9: Grande Domina Chico - Condensadores en Paralelo


o 27-a-56o 55-a-43o 36-a-34-a-44-a-42o 45-to-3o 37-a-35-a-26-a-4

Diagrama AguaLlave

Abierto/Cerrado

Diafragmasde Goma

Rocas

Bomba

Esquema

RocasMedidorde Agua

-22-

EXPERIMENTO #10: Haga Su Propia Batería


o 37-a-26-a-4o 42-a-3o 36-a-desconectado


Diagrama del AguaPor lo Menos una Llave estáCerrada.

Diafragmade Goma

Rocas

Bomba

Esquema

Medidor de Agua

AlambreSuelto

Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado, note que no hay switch y un alambreconectado con un lado a el condensador de 100µF y elotro extremo sin conectar. Por el momento la corrienteno fluye porque no está nada conectado a la batería.Ahora tome el alambre suelto y toque con el resorte 27 yquítelo, la batería cargará instantáneamente elcondensador ya que no hay resistencia (en realidad siexiste resistencia interna en la batería y los alambrespero es mínima). El condensador está almacenando yacumulando la electricidad recibida de la batería.Sequirá cargado mientras que el alambre suelto notoque parte de metal. Ahora toque el resorte 43 en elresistor de 3.3KΩ con el alambre suelto y observe elLED. Inicialmente será muy brillante pero se extinguirárápidamente al descargarse el condensador. Repita elcargar y descargar el condensador en repetidasocasiones. También puede descargar el condensador de100µF en periodos cortos tocando el resistor de 3.3KΩbrevemente. Si gusta puede experimentar con diferentesvalores en lugar de 3.3KΩ; valores bajos harán que el

LED sea más brillante extinguiéndose también másrápidamente mientras que con valores más grandes elLED no será tan brillante pero durará más tiempoencendido. También puede poner un resistor en seriecon la batería cuando carga el condensador, entoncestomará tiempo para cargar el condensadorcompletamente. ¿Qué cree usted que suseda si usa uncondensador más chico?

Cuando el condensador esta cargado esta almacenandoeléctricidad que se podría usar después - ¡es como unabatería! De cualquier modo el condensador electrolyticono es muy eficiente como batería. Almacenar cargaeléctrica entre las placas de condensador una muchomás espacio que almacenar la misma cantidad químicaen una batería - ¡compare cuanto tiempo uncondensador de 100µF encendería el LED con la bateríaque le sirve para todos sus experimentos!

Ahora es buen tiempo para que tome notas de cómo uncondensador funciona, ya que en seguida estudiaremosel diodo.

AlambreSuelto

1. __________ son particulas que fluyen entre átomoscomo parte de la corriente eléctrica.

2. A __________ circuito ocurre cuando alambres ócomponentes de diferentes partes se juntanaccidentalmente.

3. A __________ produce electricidad usando unareacción química.

4. Para disminuir la corriente en un circuito usted puededisminuir el voltaje ó __________ la resistencia.

5. Materiales que contienen alta resistencia sonllamados __________ y materiales que contienenbaja resistencia con llamados __________.

6. Añadiendo resistores en paralelo __________ laresistencia mientras añadiendo resistores en serie_________ la resistencia.

7. La resistencia eléctrica del agua __________ cuandosal es disuelta.

8. Condensadores son componentes que puedenalmacenar __________ por periodos de tiempo.

9. Condensadores tienen baja resistencia para__________ corriente y alta resistencia para__________ corriente.

10. Añadiendo condensadores en paralelo __________la conductancia mientras añadiendo condensadoresen serie __________ la conductancia.

(Respuestas estan en la página 5).

PRUEBE SU CONOCIMIENTO #1

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El Diodo: El diodo es un dispositivo electrónico quepermite la corriente fluir en una sola dirección. En laanalogía del tubo de agua se le podría pensar como unaválvula como la que aquí se muestra:

La válvula solo permite que el agua fluya en una soladirección, a la derecha en éste dibujo. Hay un resortepequeño que si la presión del agua excede cierto nivelentonces el resorte se extenderá y la válvula se abrirá.Si la presión fluyera a la izquierda entonces la placasería presionada contra el tope sólid0o y no fluiría el aga.

Diodos electrónicos son hechos de materiales llamadossemiconductores, llamados así porque tienen másresistencia que el conductores metal pero menosaislantes. La mayoría de los semiconductores estánhechos de silicón pero Gallium Arsenide y germaniumson también usados. Su gran ventaja es que usandoprocesos especiales se puede mantener y disminuir suresistencia bajo ciertas condiciones operables. Elproceso de fabricación crea dos regiones de cargaeléctrica permanente, muy diferente a cómo se carga uncondensador. Mientras que la física de sufuncionamiento es muy complicado, el efecto es que unavez que el voltaje a través del diodo excede un nivelpequeño (0.7V por silicón) la resistencia del diodo sehace muy pequeño en una dirección (tan pequeño queen efecto la corriente que fluye por él debe ser limitadapor otras resistencias en el circuito para prevenir dañosen el diodo). Cuando el diodo se enciende así nosestamos refiriendo a forward-biase. En la otra direcciónel diodo tiene siempre alta resistencia, podríamos llamaresto reverse-biase. El símbolo en el esquema,mostrado abajo, indica que el diodo permitirá que lacorriente fluya de izquierda a derecha pero sin dejar quela corriente fluya de derecha a izquierda.

INTRODUCCIÓN A DIODOS

Resorte

Tope Solido

Placa Movible

Pivote

Diodo Símbolo del Diodo

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Conecte los alambres de acuerdo con la Guía delAlambrado y presione el switch, el LED enciende. Elvoltaje del diodo 0.7V es fácilmente excedido y el diodotiene muy poco efecto en el circuito. Ahora invierta losalambres al diodo y trate de nuevo, no pasa nada. Eldiodo ahora está en reverse - biase e impide que lacorriente fluya por el circuito, como la place y el topesólido impide el paso del agua en el dibujo anterior.

Probablemente ha notado la similitud entre los símbolosdel esquema para el diodo y el LED. Reconecte el diodoa foward-biase ó remuévalo del circuito e invierta losalambres al LED. Presione el switch y el LED noenciende, ¿Sabe por qué?

Desde ahora, los diagramas equivalentes de agua noserán usados.

EXPERIMENTO #11: Corriente en un Solo Sentido


o 27-a-56o 55-a-43o 42-a-10o 11-a-3o 4-a-26

Esquema

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Diodos hechos de Gallium Arsenide necesitan de un altovoltaje para hacerlos encender, aproximádamente 1.5Vésta energía es tan alta que genera luz cuando pasacorriente por el diodo. Estos diodos son los LuzEmisores Diodos que ya usamos.

Para demostrar esto, conecte los alambres de acuerdo ala Guía del Alambrado. Toque el alambre suelto a labatería y observe el LED. Inicialmente será brillantemientras la corriente fluya para cargar el condensador de100µF y después se extinguirá cuando el condensador

alcance el voltaje de la batería. El LED 2 no encenderápues está invertido (reverse-biase). Y entonces toquecon el alambre suelto el lado negativo de la batería (tierra“ground”) y observe el LED 2. Inicialmente será brillantemientras la corriente fluye para descargar elcondensador de 100µF y se extinguirá cuando el voltajedel condensador alcance zero. El LED 1 no encenderáporque está invertido (reverse-biased).

Como en el experimento #10, puede usar diferentesvalores de resistores en este circuito si así lo decea.

EXPERIMENTO #12: Luces en un Solo Sentido


o 37-a-42o 43-a-1-a-4o 2-a-3-a-26o 36-a-desconectado


Esquema

Alambre Suelto

Alambre Suelto

El Transistor: El transistor fue diseñado por BellTelephone Laboratories en 1949, el nombre fue deribadode “transfer resistor”. Y desde entonces ha transformadoal Mundo. ¿Escuchó alguna vez acerca de algo llamadovacuum tube? Son grandes y se pueden encontrar enequipo viejo de eléctronica ó museos. Hoy sonraramente usados y muchos ingenieros no los hanestudiado. Han sido reemplazados por transistores, loscuales son mucho más pequeños y más comfiables.

El transistor es mejor descrito como amplificador decorriente - usa una pequeña cantidad de corriente paracontrolar una cantidad más grande de corriente. Haydiferentes familias de transistores pero solo discutiremosel tipo incluido en su Campo de Juegos Eléctronicos,llamados NPN Bipolar Junction Transistor ó BJT y hechode silicón semiconductor. Tiene tres puntos deconección, llamados el emisor, base, y colector.

En nuestra analogía del tubo el BJT podría pensarsecomo el pivote de nivel como se muestra aquí:

Note que incluye una válvula la cual es conectada albrazo de nivel. Una pequeña cantidad de “corriente debase” hace presión en la válvula la cual de vuelta y abreel brazo de nivel. Pero antes de que la corriente de basepueda comenzar a fluir deberá tener suficiente presiónde agua para que pueda mover el resorte en la vávula(usualmente 0.7V). Si la base del tubo fuera más chicaque la del colector y emisor, entonces una corriente chicade la base IB fluiría y causaría que fluyera una corrientegrande en el colector IC, esto se combinaría y saldría deldispositivo como corriente emisor IE.

Una gran ventaja de los semiconductores es quediferentes transistores se pueden hacer de un simplepedazo de silicón. Esto nos lleva a la tecnología delcircuito integrado (IC), la cual con control cuidadoso deun proceso complejo en su elavoración ha permitidointegrar circuitos que consisten de transistores, diodos,resistores, y condensadores construidos en una base desilicón. Algunos IC’s usados en computadores ahoratienen más de un millón de transistores en ellos.Espectacular avance en costo, tamaño y confianza se haconseguido como resultado.

El símbolo en un esquema de un transistor se muestraenseguida:

Note que la pequeña flecha en el emisor, indica en quedirección la corriente fluirá por el dispositivo.

INTRODUCCIÓN A TRANSISTORES

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TransistorSímbolo para

un Transistor NPN

Emisor

Colector

Base

EBC

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Conecte los alambres de acuerdo con la Guía delAlambrado. Aunque hay un circuito cerrado con labatería, 1KΩ, LED, y transistor, no fluirá la corrienteporque el transistor está actuando como un circuitoabierto (sin corriente de base el brazo de nivel semantiene cerrado). Presione el switch; corriente de base

es ahora que fluye y abre el brazo de nivel, resultando enuna corriente grande del colector la cual enciende elLED. El transistor está siendo usado como un switchelectrónico. Aunque este circuito tiene un switch normal,puede haber muchos switches electrónicos controladospor un switch normal.

EXPERIMENTO #13: El Interruptor (Switch) Electrónico


o 41-a-27-a-56o 55-a-45o 44-a-15o 17-a-26o 40-a-1o 2-a-16

Esquema

-28-

Conecte los alambres de acuerdo con la Guía delAlambrado y presione el switch. El LED 1 en el paso delcolector es más brillante que el LED 2 en el paso de labase porque la corriente base es amplificada por eltransistor. La corriente de ganancia varía de 10 a 1000dependiendo del tipo del transistor, los de su Campo deJuegos Electrónicos tienen ganancia de 200.

Note que el voltaje de la batería y la resistencia delcircuito limitarán la ganancia de corriente. Por ejemplo,si reemplaza el 1KΩ en el circuito con el de 33KΩentonces la ganancia de la corriente seríaaproximádamente de 3. Las resistencias del circuito, nolas del transistor, estan limitando la corriente y eltransistor se dice entonces que está saturado.

EXPERIMENTO #14: El Amplificador de Corriente


o 27-a-56o 52-a-55-a-41o 40-a-1o 2-a-16o 17-a-26o 15-a-4o 3-a-51

Esquema

-29-

Míre de nuevo la analogía del tubo de agua por eltransistor, el pivote de nivel:

¿Que pasaría si la base y colector fueran conectadosjuntos? Una vez que hay suficiente presión parasobreponer el resorte en la válvula de (0.7V) habrá muypoca resistencia y no ganacia de corriente. Estasituación deberá sonar familiar ya que es exáctamentecómo opera un diodo. Cuando la base y colector de untransistor son conectados juntos el transistor pasa a serun diodo.

Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado y presione el switch, el LED enciende. Estees el mismo circuito que el del experimento #11,corriente en un solo sentido. Esto demuestra comotransistores pueden ser substituidos por diodos, y estoocurrirá en prácticas algunas veces por razones defabricantes.

EXPERIMENTO #15: La Sustitución


o 27-a-56o 55-a-16-a-15o 17-a-42o 43-a-3o 4-a-26

Esquema

-30-

Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado y presione el switch mientras da vuelta alresistor variable de derecha a izquierda (de 0Ω a 50KΩ).El 100KΩ y el resistor variable 50KΩ son voltajes dividosque colocan el voltaje en la base del transistor. Si éstevoltaje en menos de 0.7V entonces el transistor seapagará y no fluirá corriente por el LED. Cuando elvoltaje base aumenta a más de 0.7V una pequeñacorriente base comienza a fluir, la cual es amplificadapara producir una corriente más grande que enciende elLED. Así como el voltaje base continúa aumentando eltransistor se satura y lo brillante del LED no seguiráaumentando más.

Este circuito normalmente se usará con el voltaje divisorcolocado de manera que el transistor encienda y no sesature. Aunque éste circuito no tiene muchasaplicaciones por sí solo, cuando una señal pequeña decorriente alterna (AC) es aplicada a la base entoncesuna copia grande de la señal aparecerá en el colector -¡un amplificador pequeño de señal!

EXPERIMENTO #16: Transistor Estandar Circuito Bias


o 27-a-56o 55-a-52-a-43o 42-a-3o 4-a-19o 18-a-48-a-51o 20-a-40o 41-a-49-a-26

Esquema

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Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado y presione el switch, presione por muchossegundos. El LED se encenderá lentamente. Suelte elswitch y el LED lentamente se extinguirá.

Cuando incialmente se preciona el switch toda lacorriente fluyendo por el resistor de 100KΩ cargará elcondensador, el transistor y el LED estarán apagados.Cuando el voltaje del condensador aumenta a 0.7V seencenderá primero el transistor y después el LED. Asícomo el voltaje del condensador sigue en aumento fluirápor el resistor de 470Ω y la base del transistoraumentará. La corriente por el LED aumentarárápidamente debido a la ganacia de la corriente deltransistor.

Cuando se deja de presionar el switch el condensador sedescargará por el resistor de 470Ω y la base deltransistor, el LED se extinguirá cuando ésta descarga decorriente disminuya. Cuando el voltaje del condensadorbaje a menos de 0.7V el transistor se apagará.

¿Sabe como cambiar el tiempo de carga y descarga delcondensador? El resistor de 100KΩ controla el tiempode carga, el de 470Ω controla el de descarga, y elcondensador controla los dos tiempos. Pruebe condiferentes valores y observe el cambio.

Compare este circuito con el que usó en el experimento#7 cuando introducimos por primera vez el condensador.¡Agregando un transistor puede usar un resistor grandepara una carga lenta en tiempo y aún tener un LEDbrillante!

EXPERIMENTO #17: Luz Muy Lenta


o 43-a-27-a-56o 55-a-52o 36-a-51-a-39o 38-a-18o 42-a-3o 4-a-19o 20-a-26-a-37

Esquema

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Este circuito es similar al anterior. Conecte los alambresde acuerdo a la Guía del Alambrado y presione el switch,presione por varios segundos. El LED lentamente seencendera. Deje de precionar el switch y el LED seguiráencendido.

Vea el esquema. Toda la corriente fluyendo por el emisordel NPN 1 fluirá por la base del NPN 2. De manera quela corriente fluyendo por la base del NPN 1 se aplificarádoblemente, una vez por cada transistor. Estaconfiguración es llamada configuración Darlington.

Tiene alta ganancia de corriente y alta resistencia en laentrada de la base. Ya que hay dos transistores aencender, el voltaje del condensador deberá exceder los1.4V antes de que el LED comience a encender. Y yaque la corriente de entrada a la base es muy mínima letomará más tiempo al condensador para descargarce.

Pero el circuito funcionalmente es el mismo que el delexperimento 17 y el LED eventualmente se extinguirá, talvez tome algunos minutos. Puede experimentar condiferentes valores si gusta.

EXPERIMENTO #18: El Darlington


o 43-a-27-a-56o 55-a-52o 36-a-51-a-15o 42-a-3o 4-a-19-a-16o 17-a-18o 20-a-38o 39-a-26-a-37

Esquema

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Vea el esquema. Tal vez pregunte como funciona, ya queno está nada conectado a la base del transistor. No esposible, pero hay otro que no se muestra en el esquema.Ese componente es usted.

Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado. Ahora tocando el resorte 27 (la batería) conun Dedo y el resorte 18 (base del transistor) con otroDedo. El LED tal vez encienda un poco. El problema esque sus Dedos no están haciendo buen contactoeléctrico con los resortes. Mójese los Dedos con agua ósaliva y toque los resortes de nuevo. El LED deberá sermás brillante ahora. Usted vió como en experimento 6 elagua podía conducir electridad y ya que su cuerpo esmayormente agua no debe sorprenderle que su cuerpotambién pueda conducir. La resistencia de su cuerpovaría mucho, pero es típicamente unos cientos dekilohmios. Piense de esto como un circuito que enciendeal tocarse como una lámpara que enciende al tocarlacomo cuando tocó los LEDs anteriormente.

En realidad, las lámparas que ha visto en las tiendas solose necesitan tocar con un dedo para encenderlas, nodos. Entonces veamos si podemos mejorar nuestrocircuito para usar solo un dedo. Conecte un alambre delresorte 27 al 54, y otro del 18 al 52. Moje una gran partede su dedo y toque los resortes 52 y 54 al mismo tiempo;el LED enciende. Para hacer más fácil que un dedotoque los dos contactos, encender lámparas u otrosdispositivos tendremos contactos de metal entrelazadoscomo se muestra en el dibujo y serán más sensibles para

que no se tenga que mojar los Dedos para hacer buencontacto.

Este circuito aún es diferente de los que se encuentranen las lámparas de las tiendas porque el LED seextinguirá si quíta el dedo de él. Necesitamos unamanera de recordar si tocamos o no la lámpara paraapagaria ó encenderia - necesitamos una memoria, yveremos esto en el experimento 46.

EXPERIMENTO #19: Encendido con la Mano


o 27-a-43o 42-a-3o 4-a-19o 20-a-38o 39-a-26

Esquema

Conexiónde la

Batería

Conexióndel

Transistor

-34-

Conecte los alambres de acuerdo con la Guía delAlambrado y el esquema. Note que los colectores deNPN 2 y NPN 3 no estan conectados aunque susalambres se cruzan cada uno entre sí en el esquema.Conecte el alambre suelto del resorte 43 (3.3KΩ) al 16(NPN 1 colector, ó 9V); el LED es brillante. Ahoraconecte el alambre al resorte 17 (NPN 1 emisor) en vezdel resorte 16; el LED sigue igual. Hemos hecho uncambio y nada pasó, ¿Le pareció un experimentoabsurdo? Tal vez así le parezca pero la idea importanteaquí es que hicimos un gran cambio en el circuito y nadapasó al LED.

Vea el esquema. El circuito de la izquierda del alambresuelto reduce el voltaje a 4.7V. Usted conecta el alambresuelto al voltaje de 9V de la batería ó al voltajemodificado de 4.7V. El circuito de la derecha del alambresuelto crea una corriente fija para el LED, la cual nocambia aún si el voltaje (9V ó 4.7V) del circuito cambia.Por lo cual cuando cambió el voltaje del alambre sueltono notó la diferencia en el LED.

En caso de que no este convencido de esto, cambiemosel circuito para probarlo. Ponga el LED 2 en serie con elresistor de 3.3KΩ (quite el alambre del resorte 42 yconéctelo al resorte 2, y agrege un alambre del resorte 1al 42). Ahora conecte el alambre suelto a los dos voltajes

anteriores y verá uqe el LED 2 cambia entre opaca ybrillante mientras que el LED 1 sigue brillante comoantes.

Usted podría usar un circuito como este cuando noquiera tener contratiempos referente a caídas de voltaje,por ejemplo una batería débil despues de cierto tiempode uso. Entonces usted podría decir que su circuito esinmune a (protejido contra) baterías débiles.

EXPERIMENTO #20: Inmunizador de Batería


o 16-a-27-a-47o 15-a-46-a-48o 26-a-50-a-39-a-11o 10-a-14o 4-a-12-a-38o 3-a-20o 13-a-18-a-42o 19-a-43-a-deconectado

Esquema

AlambreSuelto

Alambre Suelto

-35-

Asegúrese de tener una buena batería de 9V para esteexperimento. Conecte los alambres de acuerdo con laGuía del Alambrado, conectando el alambre de la bateríaal último ya que éste encederá el circuito. Y asegúresede desconectar este alambre cuando no lo esté usandopara evitar que la batería se descargue. La parte delcircuito del lado izquierdo de las lineas en el esquema esel voltímetro, los dos resistores a la derecha producen unvoltaje que usted medirá. Note que el resistor variableVR siempre actuará como un resistor de 50KΩ a travésde la batería pero dándole vuelta a la perilla para ajustarel voltaje en la base del NPN 1. Dando vuelta a la perillapuede hacer un LED más brillante que otro, indicandoque los voltajes en las bases de NPN 1 y NPN 2 no sonigual. Ajuste el VR de modo que los dos LEDs brillenigual. Ahora los voltajes de las bases de los transistoresson iguales. Para determinar qué voltaje ha medido,simplemente reste el porcentaje mostrado en el dial delVR de 100 multipicado por 0.09.

Si gusta puede calcular que voltaje devió haber medido.Sus medidas tal vez sean diferentes a estas debido a lastolerancias de resistores y al dial del VR, pero deberánestar serca. Los resistores a la derecha son ajustadoresde voltaje, como el VR, y el voltaje que midío (en la basedel NPN 2) es:

VCalculado = x VBatería = x 9V = 6.9V

Este circuito es una forma de la configuración deltransistor Differential Pair (par diferencial), que es muyusado en circuitos integrados. Si los voltajes de lasbases de los transistores son iguales entonces lascorrientes a través de los LEDs y colectores serániguales. Si un voltaje de base es más alto que otroentonces el transistor tendría más corriente fluyendo porsu colector y LED asociado.

Usted puede cambiar los dos resistores a la derecha concombinaciones diferentes y hacer diferentes medicionesde voltaje. El tablero abajo muestra diferentescombinaciones de resistores de su Campo de JuegosElectrónicos que puede medir pero no tiene que medirlostodos. En algunas combinaciones resistores estan enserie ó paralelo para crear nuevos valores.

Recuerde desconectar el alambre de la batería cuandono esté usando el circuito para evitar se descargue.

EXPERIMENTO #21: El Voltímetro

RBajar

RSuperior + RBajar

33KΩ

10KΩ + 33KΩ


Esquema

ResistorSuperior

ResistorBajar

VoltajeMedido

VoltajeCalculado

10KΩ 33KΩ 6.9V

33KΩ 10KΩ 2.1V

33KΩ 100KΩ 6.8V

100KΩ 33KΩ 2.2V

3.3KΩ 10KΩ 6.8V

10KΩ 3.3KΩ 2.2V

1KΩ 3.3KΩ 6.9V

3.3KΩ 1KΩ 2.1V

10KΩparalelo

33KΩ, 100KΩ 6.4V

paralelo33KΩ, 100KΩ 10KΩ 2.6V

serie 10KΩ, 33KΩ 100KΩ 6.3V

100KΩserie

10KΩ, 33KΩ 2.7V

1KΩparalelo

3.3KΩ, 10KΩ 6.4V

paralelo3.3KΩ, 10KΩ 1KΩ 2.6V

serie 1KΩ,3.3KΩ 10KΩ 6.3V

10KΩserie 1KΩ,

3.3KΩ 2.7V

o 1-a-3-a-27-a-48-a-45o 26-a-50-a-39-a-47o 15-a-49o 2-a-16

o 4-a-19o 38-a-17-a-20o 18-a-44-a-46

-36-

Asegúrese de tener una buena batería para esteexperimento. Conecte los alambres de acuerdo con laGuía del Alambrado, conectando el alambre de la bateríaal último ya que éste hace encender el circuito. Estecircuito es una variación de la configuración del ParDiferencial usado en el experimento 21, lo usará parasus baterías de 1.5V. Tome cualquier batería queencuentre (AAA, AA, A, B, C, ó D) y conéctela entre labase de NPN 2 y tierra. La manera más fácil de hacerloes parando la batería (lado negativo hacia abajo) en elresorte 26, conecte un alambre al resorte 18 (la base delNPN 2), y detenga el alambre en el lado positivo de labatería.

Si el LED 2 está encendido y el LED 1 apagado entoncessu batería está buena, de lo contrario su batería es débil.Para esto asegúese que su batería de 9V está buena.

Este circuito usa dos diodos (NPN 3 es usado comodiodo) para crear voltaje de referencia. La caída de

voltaje turn-on por los diodos son combinados paraproducir un voltaje constante de aproximádamente 1.1Ven la base del transistor NPN 1. (Como mencionamosantes que el voltaje turn-on de un diodo es de 0.7V, perovaría dependiendo en la corriente. En esta aplicación lascaídas de voltaje serán de aproximádamente 0.55V paracada uno). Esto es comparado al voltaje de la batería de1.5V en la base del NPN 2, de la misma manera como enel experimento 21. Una batería buena fácilmente excede1.1V y sólo encenderán NPN 2 y LED 2, mientras queNPN 1 estará apagado. Pero si la batería de 1.5V esdébil entonces los voltajes de las bases estarán casiigual y NPN 1 y LED 1 encenderán. Los diodos sonfrecuentemente usados para hacer voltajes de referenciacomo éste en circuitos electrónicos.

Recuerde desconectar el alambre de la batería de 9Vpara que no se descargue.

EXPERIMENTO #22: Probador de Batería de 1.5V


o 1-a-3-a-27-a-47o 26-a-39-a-14o 10-a-15-a-46o 11-a-12-a-13o 2-a-16o 4-a-19o 38-a-17-a-20

Esquema

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Asegúrese que tiene una buena batería de 9V para esteexperimento. Conecte los alambres de acuerdo con laGuía del Alambrado, conectando el alambre de la bateríahasta el último porque este enciende el circuito. Esta vezmedirá baterías de 9V, igual que la que está usando ensu Campo de Jeugos Electrónico. Tome dos alambreslargos y conecte uno al resorte 26 (tierra) y al resorte 43(3.3KΩ). Cuando esté listo toque la batería que va aprobar con los otros extremos de los alambres,asegurándose de conectarios a las terminalescorrespondientes de la batería como se muestra en elesquema. Si LED 2 enciende y LED 1 nó esto indica quela batería está bien, de lo contrario la batería es débil ono sirve.

Como lo esperaba, este experimento es igual que 21 y22. De acuerdo con el esquema puede ver que estamos

usando resistores para mandar los voltajes de las basesde los transistores. Los valores de los resistores fueronseleccionados para que si los dos voltajes de las bateríasson iguales entonces la del NPN 2 tendrá voltaje másalto y sólo LED 2 encenderá (como en experimento 22cuando teníamos una buena batería de 1.5V). Enrealidad, LED 1 solo encenderá si la batería de suCampo de Juegos Electrónico es por lo menos 2V másalta que la batería bajo prueba. Hacemos esto porqueno queremos rechazar una buena batería que no sea tanbuena como nuestra referencia de baterías. Claro que,si nuestra batería de referencia es débil entonces labatería bajo prueba resultará buena.

Recuerde desconectar la batería cuando no se estéusando.

EXPERIMENTO #23: Probador de Batería 9 Voltios


o 1-a-3-a-27-a-47o 26-a-50-a-39-a-45o 15-a-46-a-48o 2-a-16o 4-a-19o 38-a-17-a-20o 18-a-42-a-44

Esquema

Ahora es tiempo de introducir otro componente . . .

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Recuerde que el condensador bloquea la corrientedirecta (DC) pero deja pasar la corriente alterna (AC).Vea el experimento 7 de nuevo y recuerde que tomótiempo para encender el LED porque primero tenía quecargar el condensador; el condensador pasó la corrienteinicial por tierra (lado negativo de la batería) perobloqueó la corriente una vez estabilizado forzándolahacia el LED. El inductor es lo contrario a esto - bloqueala corriente (AC) pero deja pasar corrientes estables decorriente (DC). Antes de explicar más el inductor, vamosa demostrarlo usando casi el mismo circuito que elexperimento 7.

Usaremos un inductor que es parte del transformador,explicaremos esto más adelante. Conecte los alambresde acuerdo con la Guía del Alambrado y precione elswitch varias veces. El LED encenderá una vez mientrasque el switch esté precionado y cuando lo suelte. Notecomó esto es diferente del condensador, cuando el LEDse encendiá mientras que el switch estaba precionado yquedó encendido hasta que el switch se soltó. Losefectos del inductor son breves, por lo tanto usamos eltransistor para amplificar la corriente al LED y hacer losefectos del inductor fácil de ver.

Ahora quite el alambre del resorte 23 (transformador), yconéctelo al resorte 24, y presione el switch unascuantas veces más. El LED no brillará igual ahora,porque estamos usando menos inductancia.

EXPERIMENTO #24: El Anti-Condensador (Capacitor)


o 27-a-56o 55-a-39-a-19o 38-a-41-a-23o 40-a-18o 20-a-3o 4-a-25-a-26

Esquema

-39-

NOTAS

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El Inductor: El inductor se puede describir como unmomentum eléctrico (momentum es el poder que unobjeto en movimiento tiene). En nuestra analogía deltubo de agua el inductor se podría pensarse como unamanguera muy larga enredada en sí muchas vecescomo se muestra aquí:

Ya que la manguera es larga contiene muchos galonesde agua. Cuando presión es aplicada en un extremo dela manguera con un tapón el agua comenzará a moverseinstantáeamente, tomará tiempo para que el aguacomience a moverse. Después de un tiempo el aguacomenzará a moverse y a ganar velocidad aumentaráhasta ser limitada por la fricción (resistencia) normal dela manguera. Si trata de parar el movimiento del aguainstántaneamente deteniendo el tapón, el momentum delagua crearía una gran presión negativa (succión) que lequitaría el tapón de sus manos.

Inductores son hechos de alambre enrollado, tambienson llamados bobinas (coils). De acuerdo a la analogíade arriba es aparente que una manguera enrollada dejepasar DC (corriente constante ó sin cambios) con solo laresistencia de la manguera, que en electrónica sería muybaja ya que la manguera es un alambre. Si la presión enel tapón es alternada (metida y sacada) rápidamenteentonces el agua en la bobina nunca comenzará amoverse y el AC (corriente con constantes cambios)sería bloqueada. Bobinas en la electrónica siguen lasmismas normas - una bobina pasará DC y bloqueará AC.Recuerde que un condensador bloqueará DC peropasará AC. Cuando se determina la respuesta de uncircuito a DC, inductores son tratados como interruptores(switches) cerrados y condensadores como interruptoresabiertos. Para la respuesta de AC, los valores de losinductores y condensadores deben ser considerados deacuerdo a la velocidad de lo alternado de la corriente(llamado frecuencia). Para los cambios de un circuito deDC (son llamados transientes), como cerrar el switchpara conectar una batería al circuito de un condensador,la respuesta del circuito es inicialmente de AC y reviertea DC.

¿Como se agregan los inductores en serie y paralelo?Usted vió en experimento 24 que cambiando el punto deconección del inductor (para reducir el tamaño delalambre enrollado) reduce lo brillante del LED. Si piensaesto en términos de la manguera enredada es fácil -manguera larga más capacidad de agua, ahora másinductandia. Dos mangueras en paralelo resultará enmás agua saliendo (menos inductancia), ya que lamisma presión del agua es aplicada a cada manguera.Esta situación suena familiar ya que inductancias enseries y paralelo se agregan igual que los resistores.Para estudiantes más avanzados, la relación matemáticaes (“L” representa inductancia):

LSerie = L1 + L2

LParalelo =

La inductancia es expresada en henrios (henrys) (H,llamado así por Joseph Henry quien desarolló lainducción electromagnética al mismo tiempo queFaraday), o más comúnmente en millihenrios(millihenrys) (mH, milésimas de un henrio) ó microhenrys(µH, millonésimas de un henrio). Un inductor típico y susímbolo se muestran abajo:

Inductors y Transformadores: En nuestra analogía deltubo de agua que hemos estado usando hasta ahora noes del todo precisa. Corriente eléctrica no es lo mismoque el agua. Es un flujo de partículas sub-atómicasllamadas electrónes que no solo tienen propiedadeseléctricas pero tambien propiedades magnéticas; en laanalógia del agua deberá pensar que contiene millonesde pequeños imanes. Inductancia expresa los efectosmagnéticos entre electrónes fluyendo en el alambre deuna bobina. El número de vueltas, diámetro, y tamañode la bobina afectan la inductancia, y no el gruesor delalambre. El material dentro de la bobina también afectala inductancia; si enreda el alambre en una barra dehierro (la cual tiene propiedades magnéticas) entonceslos efectos magnéticos aumentarán y la inductancia esaumentada. Esto no aplica a condensadores, los cualesalmacenan cargas eléctricas en un campo eléctrico, noun campo magnético.

TapónTubo de Agua

Manguera LargaLlena de Agua

L1 x L2L1 + L2

InductorSímbolo para

Inductor

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¡Si usted enreda dos alambres de diferentes circuitos adiferentes puntos de una barra de hierro entonces lacorriente fluyendo por el alambre del primer circuitocreará una corriente magnética en el alambre delsegundo circuito! Si en la segunda bobina tiene lo doblede vueltas (más enlace magnético) que la primerabobina entonces la segunda bobina tendrá lo doble devoltaje pero la mitad de corriente que la primera. Undispositivo así es llamado transformador. Su Campo deJuegos Electrónico tiene uno. Consiste de una bobina de300mH, con un grifo enmedio permitiendo usarlo comodos bobinas conectadas de 150mH, y una bobina de3mH enredada a una barra de hierro. En el experimento17 usamos una bobina de 300mH por sí sola perousualmente se usará para impulsar una bocina, la cualnecesita corriente alta con bajo voltaje. El símbolo parael transformador se muestra a la derecha:

El campo magnético creado en una barra de hierro poruna corriente eléctrica alrededor de una bobina se puedecontrolar si se le permite a la barra girar - es un motor.Se puede usar para impulsar las ruedas de un coche, porejemplo. Lo inverso es verdad tambien, si un iman dentrode una bobina esta dando vueltas entonces corrienteeléctrica es creada en la bobina - un generador. Estasdos afirmaciones tal vez no sean de importancia parausted de momento pero en realidad estas son lafundación de nuestra sociedad presente. Casi toda laeléctricidad usada en nuestro planeta es producida porgeneradores enormes impulsados por presión de agua yvapor. Alambres son usados para transportareficientemente esta energía a casas y negocios dondees usada. Los motores convierten la eléctricidad otra veza una forma mecánica para impulsar maquinaria yaparatos electrodomésticos.

Debe recordarse que todas las propiedades deinductancia aqui discutidas para bobinas ytransformadores solo aplican a AC (corriente alterna).Para DC, los inductores actúan como alambres sinpropiedades especiales y transformadores son solo dosalambres sin conectar, separados.

TransformadorSímbolo para

Transformador

1. Un diodo tiene alta resistencia cuando es__________-biased.

2. Diodos que tienen energía turn-on es tan alta quegeneran luz son conocidos como __________.

3. El transistor es mejor conocido como una corriente__________.

4. Un __________ circuito es aquel que puede tenermuchos resistores, diodos, condensadores ytransistores en un solo pedazo de silicón.

5. Un transistor está __________ cuando la resistenciadel circuito, no la de él, estan limitando la corriente delcolector del transistor.

6. Inductores tienen baja resistencia a __________corriente y alta resistencia a __________ corriente.

7. Agregando inductores en paralelo __________ lainductancia mientras que inductores en serie__________ la inductancia.

8. Electrónes no solo tienen propiedades eléctricas sinotambien propiedades __________.

9. Enredando una bobina en una barra de hierro__________ la inductancia.

10. Si la bobina segunda en un transformador tiene lamitad de vueltas que la primera, entonces lasegunda tendrá __________ corriente alternandocomo la primera bobina.

(Respuestas en la página 5).


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Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado. Usará la antena por primera vez aquí perosolo como un resistor de bajo valor (aprox. 10Ω); tieneotras propiedades que se explicarán más adelante.Presione el switch muchas veces. El LED 1 seencenderá mientras que el switch está presionado y elLED 2 cuando se suelte el switch.

Aunque el LED encendió igual que en el experimentopasado, el método es muy diferente. No hay conecciónde alambre a través del transformador, su resistencia deDC es muy alta. Cuando usted presiona el switch hay uncambio brusco de corriente (AC) por el inductor quemagnéticamente crea corriente en otro lado deltransformador, encendiendo el LED. La corriente de labatería rápidamente se establece después del cambiobrusco (se hace DC) y la inducción magnética paraporque la corriente ya no está cambiando, entonces lacorriente no fluye por el LED aunque haya corriente en la

batería del lado del transformador. Cuando suelte elswitch la caída rápida en la corriente por el transformadormagnéticamente crea una nueva corriente del otro ladodel transformador, pero ésta vez en la posición contrariapor eso el LED 2 enciende y LED 1 no. Otra vez, éstacorriente es breve por eso el LED solo parpadea. Eltransformador tiene muchas más vueltas (másinductancia) en el lado del LED que del lado de labatería; esto aumenta el voltaje a los LEDs (aunquetambien baja la corriente). Si invierte el transformador notendrá suficiente voltaje para encender los LEDs.

Puede pensar del transformador como un puentemagnético en la electrónica, ya que estamos usandomagnetismo para cruzar la barrera que la electricidad nopuede cruzar por sí sola. Los transformadores sonusados mayormente para aislar diferentes circuitos decada uno, y pronto verá algunos ejemplos de esto.

EXPERIMENTO #25: Puente Magnetico


o 27-a-56o 55-a-9o 7-a-21o 22-a-26o 2-a-3-a-23o 1-a-4-a-25

Esquema

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Conecte los alambres de acuerdo con la Guía delAlambrado. Note que el transformador está siendousado como dos bobinas (inductores) aquí. Ademásnote que los resortes del transformador 23 y 24 no estanconectados aunque sus alambres esten cruzados en elesquema. Presione el switch y manténgalo precionadopor un tiempo. ¡El LED parpadea cada cuantossegundos, como un pequeño faro!

Note que el LED parpadea a una velocidad constante.Este circuito es llamado un oscilador. Usaretroalimentación (feedback). Retroalimentación(feedback) es cuando ajusta la entrada algo basado en loque su salida esta haciendo. La señal del colectorretroalimentada a la base por una bobina (parte deltransformador) y el condensador de 100µF. Si usteddeconecta este paso de retroalimentación el LED estará

constantemente encendido, porque la retroalimentaciónes la que mantiene el transistor encendiendo yapagando. La velocidad a la que el transistor seenciende y se apaga se llama frecuencia y es controladapor el resistor, condensador y la bobina en el circuito.Puede acelerar la frecuencia (velocidad de parpadeo delLED) cambiando los valores de los resistores ycondensadores. Trate de reemplazar el resistor de 1MΩcon el de 100KΩ y vea que pasa.

Retroalimentación es necesaria para que este circuitofuncione, pero en algunos casos es dañino. En unauditorio ó concierto usted a veces escucha un chilladodel micrófono cuando está muy serca de las bocinas. Eneste caso el sonido de la bocina es retroalimentado almicrófono.

EXPERIMENTO #26: La Casa de Luz (Faro)


o 27-a-56o 54-a-55-a-24o 23-a-36o 37-a-53-a-18o 19-a-4o 3-a-25o 20-a-26

Esquema

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Es tiempo se hacer ruido. Para hacer esto necesitamosuna bocina (speaker). Una bocina convierte energía asonido. Hace esto usando energía de una señal eléctricade AC para crear vibraciones mecánicas. Estasvibraciones crean variaciones en la presión del aire,llamadas ondas de sonido, que viajan a través del cuarto.Usted escucha sonido cuando sus oídos sienten estasvariaciones de presión de aire. Necesita corriente alta ybajo voltaje para hacer funcionar una bocina, por esosiempre usaremos el transformador con la bocina.(Recuerde que el transformador convierte altovoltaje/baja corriente a bajo voltaje/alta corriente).Hemos creado una señal de AC para la bocina usandoun circuito oscilador visto en experimenteo pasado, concambios menores. Una bocina tiene un símbolo deesquema como el siguiente:

Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado. Note que los resortes del transformador 23y 24 no estan conectados aunque sus alambres estencruzados en el esquema. Note además que hay 4resistores y 4 condensadores conectados al resistor de3.3KΩ y 2 alambres sueltos conectados altransformador. Conecte el transformador a un resistor yun condensador a la vez, y presione el switch paraescuchar. Todas las combinaciones estan anotadasabajo, no necesita tratarlas todas pero sí algunas y veasi hay un patrón en la frecuencia ó tono (término usadoen música) del sonido. Anote algunos comentariosacerca de los sonidos que escuche.

Tal vez comience a ver lo mismo que le comentamosacerca del parpadeo de frecuencia de los LEDs que lafrecuencia aumenta cuando baja la resistencia ó laconductancia. También aumenta si baja la inductancia,pero no tiene ningún otro inductor que pueda sustituir.

Osciladores estan entre los más importantes circuitos enelectrónica y muchos de los experimentos que aún faltanusarán un oscilador de alguna manera. Aunque lososciladores usados aquí son simples, algunososciladores son de los más dificiles circuitos de diseñar.

EXPERIMENTO #27: El Sonido Electrónico

BocinaSímbolo para

Bocina

10KΩ 33KΩ 100KΩ 1MΩ

.0047µF

.047µF

10µF

100µF

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o 27-a-56o 55-a-24o 25-a-19o 20-a-26o 18-a-43o 5-a-21o 6-a-22o 42-a-31-a-33-a-35-a-37-a-44-a-46-a-53-a-51o desconectado-a-23-a-desconectado (2 alambres sueltos)

Esquema

AlambresSueltos

SoloAlambre Suelto

SoloAlambre Suelto

Bocina

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Lo inusual de este circuito es que lo enciendedesconectando un alambre y lo apaga conectándolo.Conecte los alambres de acuerdo con la Guía delAlambrado y esquema, incluyendo un alambre comobrinco. Note que no hay sonido. Ahora desconecte elalambre de brinco y escuchará un sonido, una alarma.

Este tipo de circuito es usado para detectar ladrones óintrusos. Si usa un alambre de brinco más largo, puedeponerlo a través de una puerta ó en la ventana cuandoalguien pase por la puerta ó ventana lo romperá(desconectar) y la alarma se activará. Es así como lasalarmas contra intrusos funcionan, auque algunas usanrallos de luz.

Este circuito es el mismo circuito oscilador que acaba deusar con excepción de que este usa alambre. El alambre(trip) crea un corto circuito a través de la base deltransistor, de manera que la corriente no fluye en la basey el transistor se mantiene apagado. Desconectando elalambre (trip) elimina el corto y el oscilador trabajanormalmente.

Si gusta, puede ajustar el volúmen de la alarmareemplazando el resistor de 3.3KΩ con el variable (VR).

EXPERIMENTO #28: La Alarma


o 27-a-24o 19-a-25o 18-a-43o 5-a-21o 6-a-22o 54-a-23-a-30o 31-a-42-a-53o 20-a-26o 26-a-53 (use un alambre

largo, nos referiremos aeste como alambre “trip”)

Esquema

Alambre Largo “Trip”

Bocina

Alambre“Trip”

-47-

El impulsor del sistema de teléfonos de la actualidad fuéel telégrafo, que fué muy usado a mediados del siglo 19th.Sólo tenia dos modos – encendido ó apagado (esto es,transmitir o nó transmitir), y no podía mandar diferentesrangos de frecuencias conteniendo voces humanas ómúsica. Un código fue diseñado para mandarinformación a través de largas distancias usando estesistema y una secuencia de puntos y rallas(transmiciones cortas y largas). Fué llamado MorseCode en nombre de su inventor. Fué usadoextensamente en principios de las radio comunicaciones,aunque no es muy usado ahora excepto por los radioaficionados (“ham” radio). Es usado a veces en películasde Hollywood, especialmente del Oeste.

Este es el mismo circuito oscilador que hemos estadousando. Conecte los alambres de acuerdo con la Guíadel Alambrado. Presione el switch por periodos largos ycortos representando los patrones de puntos y rallasmostrados en la tabilla de arriba. Puede usar estecircuito para mandar mensajes secretos a sus amigossin que otros se den cuenta lo que esta diciendo. Si elruido molesta a alguien puede usar una linterna paraesto. Use el mismo circuito que usó en experimento 13(el interruptor electrónico) y presione el switch de lamanera como se indica aquí. Durante la SegundaGuerra Mundial los barcos de la marina a vecez usabanlámparas de luz para comunicarse (hacian esto porquetransmiciones de radio pudrían revelar su precencia oposición al anemigo).

EXPERIMENT #29: Código Morse


o 27-a-56o 55-a-24o 19-a-25o 18-a-43o 5-a-21o 6-a-22o 52-a-23-a-32o 33-a-42-a-51o 20-a-26

Esquema

A . _B _ . . .C _ . _ .D _ . .E .F . . _ .G _ _ .H . . . .I . .J . _ _ _K _ . _L . _ . .M _ _N _ .O _ _ _

P . _ _ .Q _ _ . _R . _ .S . . .T _U . . _V . . . _W . _ _X _ . . _Y _ . _ _Z _ _ . .

1 . _ _ _ _2 . . _ _ _3 . . . _ _4 . . . . _5 . . . . .6 _ . . . .7 _ _ . . .8 _ _ _ . .9 _ _ _ _ .0 _ _ _ _ _

Punto . _ . _ . _Coma _ _ . . _ _Pregunta . . _ _ . .

Código Morse

Bocina

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Conecte los alambres de acuerdo con la Guía delAlambrado y presione el swirch. Hace un sonido desirena.

Ya vió antes como se puede cambiar la frecuencia (tono)de un oscilador cambiando la resistencia. Esto esbásicamente el mismo circuito oscilador que se haestado usando con la excepción que ahora estamosvariando electrónicamente la resistencia del oscilador. Elresistor grande de 1MΩ y el condensador de 10µFcausan que el voltaje base en el transistor NPN 1

aumente lentamente. Como la corriente de base a suvez lentamente aumenta, la corriente del colectortambién aumente lentamente (aún así es siempre másalta que la corriente de base). ¡NPN 1 está ahoralimitando la corriente tal y como un resistor lo haría!Efectos similares ocurren después de que suelta elswitch y el condensador 10µF se descarga.

Si gusta puede hacer el ruido más fuerte. Cambie losalambres del resorte 18 a 40, y agrege un alambre del 41al 18.

EXPERIMENTO #30: La Sirena


o 5-a-21o 6-a-22o 25-a-39o 38-a-19o 23-a-32o 18-a-33-a-44o 45-a-17o 15-a-34-a-53o 54-a-55o 35-a-26-a-20o 16-a-24-a-27-a-56

Esquema

Bocina

-49-

Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado y presione el switch. Escuchará un sonidocomo gotas de lluvia. La perilla del resistor variable (VR)controla la lluvia, dé vuelta a la derecha para escucharllovizna y dé vuelta a la izquierda para que llueva másfuerte. Si es inconveniencia el detener el switch y darvuelta a la perilla a la vez ponga un alambre a través delswitch.

¿Sabe como funciona este circuito? Recuerde que asícomo baja la resistencia del oscilador la frecuenciaaumenta, y obviamente el VR controla la resistencia.¿Qué pasaría si reemplazara el resistor de 10KΩ con elde 100KΩ? Trate. La lluvia es ahora muy lenta, y suenamás bien como una gotera que como gotas de lluvia.

Puede experimentar cambiando los valores de loscomponentes si gusta.

EXPERIMENTO #31: Lluvia Electrónica


o 27-a-56o 50-a-55-a-24o 19-a-25o 5-a-21o 6-a-22o 23-a-36o 18-a-34-a-37-a-44o 45-a-49o 20-a-26-a-35

Esquema

Bocina

-50-

Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado y presione el switch varias vecesrápidamente. Escuchará un sonido como del espaciocomo en las películas. Puede ajustar el sonido de la“pistola” usando el resistor variable. Si le es dificil darvuelta al VR mientras presiona el switch conecte unalambre en el switch como corto.

¿Sabe como este circuito funciona? Es básicamenteigual que el circuito anterior excepto por el condensadorde 10µF, el cual se carga instanáneamente cuandopresiona el switch y se descarga alimentando el circuitodespués de que se suelta el switch por unos cuantossegundos.

Puede experimentar con diferentes valores decomponentes si gusta.

EXPERIMENTO #32: La Pistola Espacial


o 27-a-56o 34-a-55-a-50-a-24o 19-a-25o 5-a-21o 6-a-22o 23-a-32o 18-a-39o 38-a-33-a-46o 47-a-49o 20-a-26-a-35

Esquema

Bocina

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Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado, conectando el alambre de la batería al últimopues este hace encender el circuito. Presione el switchvarias veces rápidamente. Dé vuelta a la perilla delresistor variable para cambiar la frecuencia de lossonidos.

¿Comprende lo que está pasando cuando presiona elswitch? Aumenta la conductancia del oscilador poniendoel de .0047µF en paralelo con el de .047µF y esto baja lafrecuencia del oscilador.

Como antes puede experimentar con diferentes valores.

EXPERIMENTO #33: El Hace-Ruido Electrónico


o 19-a-25o 5-a-21o 6-a-22o 30-a-56o 55-a-23-a-32o 49-a-47o 46-a-33-a-31-a-38o 18-a-39o 20-a-26o 27-a-50-a-24

Esquema

Bocina

-52-

Necesita algunas partes más para este experimento, porlo tanto usted las va a dibujar. Tome un lápiz y llene los4 rectángulos que ve abajo. Llénelos bien salirse de losrectángulos. Presione fuerte sin romper el papel astallenar bien los rectángulos para mejores resultados.

En realidad, sus lápices ya no están hechos de carbón(aunque les seguimos llamando así). El carbón en sulápiz es en realidad una forma de carbón, del mismomaterial que los resistores estan hechos. Así que losdibujos que acaba de hacer deberán actuar comoresistores en su Campo de Juegos Electrónicos.

Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado, es el mismo circuito básico oscilador que haestado usando. Tome los dos alambres sueltos yconectelos a ambos extremos del dibujo más chico queacaba de rellenar, deberá escuchar un sonido como el deuna alarma. Nota: tal vez obtenga mejor contactoeléctrico entre los alambres y los dibujos si humedecelos alambres con gotas de agua ó saliva.

¿Qué tipo de sonido cree que conseguirá con los otrosdibujos? (Piense como operan los resistores en serie ycombinaciones en paralelo, ó piense acerca de los tubosde agua). Ahora toque los alambres sueltos al otroextremo de los rectángulos que dibujó (tal vez necesitemojar los alambres de nuevo) y vea si estaba en locorrecto. También puede deslizar uno de los alambres através de los rectángulos y ver que sonidos obtiene.

Haciendo los dibujos de los resistores más largos deberáincrementar la resistencia (resistores en serie ó tubos deagua más largos). Así que los 4 rectángulos deberánproducir el mismo sonido, aunque verá variacionesdependiendo de qué tan bien haya llenado los dibujos, ydonde toca con los alambres. Si sus dibujos no suenanigual trate de mejorarios.

Asegúrese de lavarse las manos depués de esteexperimento, a menos que vaya a pasar al Experimento35 ahora.

EXPERIMENTO #34: Dibujando Resistores

Figuras para Dibujar

Use un lápiz No. 2 afilado, y dibujeen una superficie dura, presionefuerte y llene en repetidas veces

para mejores resultados.


o 19-a-25o 5-a-21o 6-a-22o 20-a-26o 18-a-43o 23-a-32-a-desconectado

(el alambre desconectadodebe ser largo)

o 33-a-42-a-44o 45-a-desconectado (el

alambre desconectadodebe ser largo)

o 27-a-24

Esquema

Alambres Sueltos

Bocina

AlambresLargo

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Ahora es tiempo de hacer su propia música. Esteexperimento usará (casi) el mismo circuito que elanterior, asi que no hay esquema ó guía del alambrado.La única diferencia es que dibujará un nuevo modelo. Unkazoo es un instrumento musical que es como una flautacon una sola nota, y usted cambia el tono (frecuencia)del sonido metiendo y sacando un tapón dentro de untubo.

Como antes, tome un lápiz (de preferencia un No. 2)sáquele punta, y llene el dibujo que se muestra abajo.Para mejores resultados haga esto sobre un superficiesólida presione fuerte pero sin romper el papel,asegúrese de no salirse del dibujo y rellene cuantasveces sea necesario para dejarlo lo más grueso posible,para mejores resultados.

Tome un alambre suelto y toque la parte de en medio deldibujo, en la parte de arriba a la izquierda. Tome el otroalambre suelto y toque justo al a derecha del primeralambre. Deberá escuchar un tono agudo. ¿Cómo creeque se escuchará si desliza el segundo alambre a laderecha? Hágalo, deslizándolo lentamente todo hasta elotro lado. El sonido cambia de alta frecuencia a bajafrecuencia, justo como un kazoo. Nota: tal vez obtengaun contacto eléctrico mejor entre los alambres y el dibujosi humedece los alambres con agua ó con saliva.

Este circuito es muy similar al del experimento 27(sonido electrónico), puede usar las notas que uso ahípara estimar cual es la resistencia en varios puntos delkazoo.

Asegúrese de lavarse las manos después de esteexperimento, a menos que vaya a seguir con elExperimento 36 ahora.

EXPERIMENTO #35: El Kazoo Electrónico

Modelo para Dibujar

Use un lápiz No. 2, y dibuje en superficie sólida,presione fuerte pero sin romper el papel, rellene

varias veces para mejor resultado.

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Este experimento usará (casi) el mismo circuito que elanterior, es por esto que no hay esquema ó guía delalambrado. La única diferencia es que se dibujará unnuevo modelo.

Como antes, tome un lápiz (de preferencia un No. 2),rellene el dibujo que se encuentra abajo presione fuertepero sin romper el papel sobre una superficie sólidanecesita rellenar varias veces para mejor resultado entremás grueso quede mejores resultados obtendrá. La tintanegra en este manual es un insulador justo como papel,por esto tiene que escribir sobre él con su lápiz.

Tome un alambre suelto y toque el circuito a la izquierda.Tome el otro alambre suelto y toque los otros círculos.Los diferentes círculos producen diferentes tonos en elsonido, como notas. ¡Porque los círculos son comoteclas en un piano, ha hecho un teclado electrónico! Veaque clase de música puede tocar en él. Nota: tal vezobtenga mejor contacto eléctrico entre los alambres y eldibujo si moja los alambres con agua ó con saliva.

Ahora tome un alambre suelto y toque el circuito derecho(#11). Tome el otro alambre y toque con él los círculosque se muestran abajo, en el mismo orden:

7 - 5 - 1 - 5 - 7 - 7 - 75 - 5 - 57 - 7 - 77 - 5 - 1 - 5 - 7 - 7 - 7 - 7 - 5 - 5 - 7 - 5 - 1

¿Reconoce este ritmo de cuna? Es “Mary Had a LittleLamb”.

Ahora ve que puede dibujar cualquier modelo y hacersonidos electrónicos con él. Experimente usted mismocuantas veces quiera. El circuito aquí es casi igual queel experimento 27 (sonido electrónico). Entonces puedeusar las notas que hizo ahí par determinar la resistenciaen varios puntos del teclado u otros dibujos que hayahecho.

Asegúrese de lavarse las manos después de esteexperimento.

EXPERIMENTO #36: El Teclado Electrónico

Modelo para Dibujar

Use un lápiz No. 2, y dibuje en superficie sólida,presione fuerte pero sin romper el papel, rellene

varias veces para mejor resultado.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

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Conecte los alambres de acuerdo a la Guía delAlambrado. Inicialmente los dos alambres sueltos estándesconectados es por esto que no hay sonido. Ahoratoque cada alambre con los dedos de ambas manos,deberá escuchar un sonido de baja frecuencia.(Mojando los dedos con agua ó saliva hará mejorcontacto eléctrico). Está usando su cuerpo comocomponente eléctrico, tal y como lo hizo en experimento19. Si gusta puede hacer el sónido más fuerte quitandoel alambre del resorte 18 (trans base) y conectándo alresorte 42 (3.3KΩ), después conecte un alambre delresorte 43 (3.3KΩ) al 18.

Ahora tome un vaso chico (asegúrese que no sea demetal), llene la mitad con agua, y coloque los dosalambres dentro pero sin que se junten. El sonido ahoratendrá una frecuencia más alta porque el agua tieneresistencia más baja que su cuerpo. Ahora con losalambres aún en el agua haciendo ruido, agregue sal alagua y disuelva. La frecuencia aumentará al hacer esto.

Este circuito hace un buen detector de agua. Se puedeusar como una alarma en caso de que su casa comiencea inundarse durante un tormenta. Ó puede usar lafrecuencia como indicador de cuanta sal existe en elagua.

También puede hacer un kazoo de agua. Ponga unapequeña cantidad de agua sobre la mesa y con dedoextienda una linea larga. Ponga uno de los alambres enun extremo y el otro deslízelo por el agua. Escuchará unefecto de sonido tal y como el del kazoo que dibujóanteriormente, aunque la frecuencia pudiera serdiferente.

Ha visto como agregándole sal al agua baja suresistencia. ¿Le sorprendería saber que el aguadestilada tiene resistencia muy alta? El agua que se hausado aquí contiene pequeñas cantidades de minerales,los cuales disminuyen su resistencia tal y como lo hacela sal. Su cuerpo cunduce electricidad porque estáhecho mayormente de agua. Cuando la sal se disuelveen agua crea unas partículas llamadas ions, que soncargados eléctricamente. Los ions (iones) hacen que loselectrones viajen más fácilmente por el agua, similar acomo al agregar impurezas hace que los electronesfluyan más fácilmente por los semiconductores. Suefecto en general es que la resistencia del agua esreducida. Si tiene agua destilada en su casa, trate deusarla con esta prueba.

EXPERIMENTO #37: Diversión con Agua


o 19-a-25o 5-a-21o 6-a-22o 20-a-26o 23-a-32-a-desconectado

(este alambre desconectadodeberá ser largo)

o 18-a-33-a-44o 45-a-desconectado (este

alambre desconectado deberáser largo)

o 27-a-24

Esquema

Alambres Largos al Agua

Bocina

Alambres

Sal(siendo agregada)

Agua

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En el experimento 24 (anti-condensador) y 25 (puentemagnético) hablamos de cómo la corriente eléctricapasando por una bobina creaba un campo magnético ycomo este mismo “puente” se podía usar como boquetede aire en un transformador. ¿Qué tal si el boquete deaire fuera largo, unas cuantas pulgadas? La bobinadistante aún recogería algo de energía, pero no mucha.Si la bobina (“transmisora”) original y la corriente a travésde ella fuerán más grandes, entonces el campoelectromagnético de ésta aún podrían ser detectados porla bobina “receptora” y producir una pequeña corrienteaún si la distancia fuera de muchas millas. Este es elconcepto del radio, el cual usa ondas electromagnéticaspara mandar información por el aire. Las bobinas usadaspara transmitir y recibir estas señales son llamadasantenas. Hoy el aire alrededor de nosotros está lleno detransmiciones por cosas como música, television,telefónos celulares, aeronáutica, etc. El govierno federalse asegura que todos estos operen en diferentesfrecuencias para que no interfieran unos con otros. Unaamplia gama de esquemas son usados para codificar lassenales con la información mandada. Esto es llamadomodulación. Usted probablemente haya escuchadoradios AM y FM. Esto significa Amplitud Modulada yFrecuencia Modulada.

Existen muchas señales diferentes flotando en rededor,pero nosotros queremos escuchar solo una. Haga decuenta que se encuentra en un lugar lleno de muchagente, tratando de hablar con alguien que esta en el otrolado. Resolvemos esto conectando nuestra antena a uncondensador así como un inductor-condensadoroscilador. Recuerde el experimento 24 que un inductorpasa DC (bajas frecuencias) y bloquea AC (altasfrecuencias) mientras que un condensador hace loopuesto. Combinando estos dos componentes podemos“filtrar” una pequeña gama de frecuencias que podremosescuchar. Variando la conductancia (usando uncondensador variable) (tuning capacitor) como elincluido en su Campo de Juegos Electrónico podemosajustar ó “síntonizar” la gama de frecuencias queestamos escuchando. El dial de sintonía de todos losradios de AM y FM es un condensador variable tal ycomo el de usted. Después de filtrar las frecuencias deradio no deceadas amplificamos la señal usando untransistor amplificador como el que usamos en elexperimento 16, decodificando la modulación a la señaloriginal de audio (energía eléctrica representando voz ómúsica), y producir sonido en una bocina.

La antena que usará es una bobina de 50µH y 800µFconectados juntos u enredados a una barra de hierro. Elcondensador variable varía de 50 a 200pF (que es.00005 a .0002µF). Note que los valores son mucho máschicos que los del transformador y el de los otroscondensadores que tiene; es por lo cual no han sidousados en los experimentos previos. Sus símbolos son:

Ahora armará un radio receptor de AM. Conecte losalambres de acuerdo con la Guía del Alambrado,conectando el alambre de la batería hasta el último.Funcionará mejor si mantiene los alambres cortos. Estoes porque en frecuencias altas los alambres comienzana actuar como inductores pequeños. El radio de AM usaun rango de frecuencias de 500 a 1600KHz, donde estosefectos apenas comienzan a ser notados. Después deconectar el último alambre, dé vuelta al resistor variabletodo a la izquierda. Esta parte actúa como control devolúmen, dé vuelta a la derecha si está muy alto devolúmen. Ahora ajuste se condensador variable, dándolevueltas lentamente. Podrá escuchar algunas estacioneslocales. Aunque este radio usa los mismos tipos decircuitos que los radios de AM que se venden en lastiendas, este es un radio receptor muy simple. Veadentro de un radio de AM y verá que contiene muchosmás componentes, así que no espere el mismoresultado.

Si da vuelta al condensador variable lentamenteescuchará varias estaciones. Si nó, camine con él en sucasa o salga para afuera con su radio. Esto puede darleuna mejor recepción. Ó puede conectar un alambre delresorte 26 a un tubo de agua ó a otra conección “tierra”.Además revise su alambrado, ya que este circuito esmás complicado que otros usted armó.

Vea el esquema. La antena y el condensador variablepara sintonizar están a la izquierda. El transistor NPN 1amplifica la señal de radio resibida usando su ganacia decorriente. El diodo y el condensador .0047µF son unsimple detector de Amplitud Modulada, convirtiendo laseñal de radio de nuevo a su señal original. El audio esamplificado usando la gancia del NPN 2 convirtiéndola asonido por la bocina.

EXPERIMENTO #38: Radio Transistor

Antena

Condensador Variable

Símbolo para AntenaSímbolo para

Condensador Variable

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o 28-a-9o 8-a-15o 7-a-29-a-32-a-51o 52-a-42-a-16-a-10o 33-a-31-a-17-a-20-a-48-a-26o 11-a-30-a-50o 49-a-34o 53-a-35-a-18o 19-a-23o 5-a-21o 6-a-22o 43-a-54-a-27-a-25

Esquema

Bocina

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Ahora que ya armó un receptor de AM. ¿Qué tal siarmamos un tranmisor de AM? ¿Alguna vez quizo seranunciador de radio? Está punto de tener estaoportunidad. Nota: necesita un radio de AM para esteexperimento.

Conecte los alambres de acuerdo con la Guía delAlambrado, conectando el alambre de la batería hasta elúltimo. Como en el último experimento obtendrá mejoresresultados si usa alambres cortos.

Tome un radio de AM y enciendalo, extienda la antena, ycolóquelo cerca de su Campo de Jeugos Electrónico.Sintonízelo al rango de frecuencias más bajo de AM ódonde solo escuche estática y no se escuchenestaciones de radio. Ahora lentamente ajuste sucondensador variable hasta que escuche que la estáticase disminuye ó se escuche zumbido. Esto indica que suradio está recibiendo la señal de su Campo de JuegosElectrónico, así que los dos deben estar en la mismafrecuencia. Dé un golpecito en el cartón de su Campo deJuegos Electrónico cerca de la bocina, deberá escucharesto en el radio. Aumente el volúmen un poquito si no loescucha bien. Si no consigue poner el radio y su Campode Juegos Electrónico en la misma frecuencia tratediferentes (pero mantengase en las frecuencias másbajas posible). El circuito transmisor de AM que estáusando es muy simple y no es posible usarlo en todo elrango de frecuencias de AM. Su radio pudo haber sidosintonizado a diferente frecuencia que su transmisor noalcance. Puede sintonizar su radio mientras degolpecitos cerca de la bocina. Cuando escuche losgolpecitos entonces su Campo de Juegos Electrónico yel radio estan en la misma frecuencia (si esto ocurredonde una estación de radio esta transmitiendo entoncessintonice su Campo de Juegos Electrónico y el radioespacio próximo donde exista estática). Si aún tieneproblemas revise se alambrado. Este es el circuito máscomplejo que armará, y es fácil cometer errores.

Ahora hable en la bocina, manteniendo su boca cerca.¡Se escuchará usted en la radio! Aumente el volúmen ohable más fuerte si no se escucha al principio. Tambiénpuede ajustar el condensador variable para una mejortransmision.

En este experimento la bocina es usada como micrófono.Un micrófono es lo opuesto a una bocina, convirtiendoondas de sonido a energía eléctrica mandandovariaciones en presión de aire. (Recuerde elexperimento 27 que las ondas de sonido son variacionesde presión de aire). La construcción mecánica de labocina permite que tambien se pueda usar comomicrófono, aunque es más eficiente como bocina quecomo micrófono. Si su voz no fué muy clara en la radio,posiblemente sea por las limitaciones de la bocina comomicrófono. El transformador es usado con la bocinacomo antes.

El circuito es complicado pero estudiantes másavanzados tal vez el esquema. La señal de la bocina(micrófono) y el transformador es aplicada a unamplificador de alta ganancia construido alrededor delNPN 2. Esta es una aplicación normal del circuito deltransistor usado en experimento 16. Los cuatroresistores encienden el transistor pero sin saturarlo. Elcircuito construido alrededor del transistor NPN 1 es unoscilador, similar a los que ha estado usando solo conmás alta frequencia. Usa la antena como inductor enlugar del transformador, usa condensador variable paraajustar la frecuencia, y usa cuatro resistores (incluyendoel 3.3KΩ) para encender el transistor sin saturarlo.Además obtiene su poder de la salida del circuito NPN 2en lugar de directamente de la batería. Es así como unoscilador de alta frecuencia es Amplitud Modulada paratransportar la voz al radio. Parte de la energía deloscilador es transferida al aire por la antena.

¡Puede usar este circuito para ser un radio anunciador óun DJ!

EXPERIMENTO #39: Anunciador de Radio

Esquema

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El circuito que recien armó como radio transmisor de AMtambién tiene otras aplicaciones. No hay esquema oGuía del Alambrado porque vamos a usar el mismocircuito.

¿Puede pensar cómo usar este circuito como obstructorde radio AM? Ponga su radio AM a un lado de su Campode Juegos Electrónicos y sintoníze a una estación localque éste serca de la frecuencia del pasado experimento(en la parte de abajo de su dial). Ahora ajuste elcondensador variable para poner su transmisor de AMen la misma frecuencia. Cuando haya hecho estoescuchará un zumbido o nó sonido del todo en lugar dela estación de radio. Si esto no funciona tal vez escogíouna frecuencia que no está al alcance su transmisor deAM, como lo mencionamos en el último experimento.Escoja una estación de radio diferente y tráte de nuevo.

Ahora tiene un obstructor de AM. Esto funciona porquela señal de su transmisor es más fuerte que la señal dela estación de radio local y se sobrepone del mismomodo que si alguien parado cerca a usted esté gritandohace dificil escuchar a otra persona que le esté hablandosuavemente. Puede probar el alcance del obstructorretirando su Campo de Juegos Electrónico del radiohasta que ya no se escuche la estación de radio. Yrecuerde que el alcance del obstructor depende de cualestación de radio está escuchando, ya que unas

estaciones son más fuertes que otras. No necesitahablar en la bocina para obstruir la señal por que setransmisor lo hace por sí mismo. ¿Y ahora que diceusted? Si la estación es lo suficientemente débilentonces podrá hablar por la bocina y escucharse en laradio como si hubiera tomado control de ella.

¿Puede pensar de algún modo cómo usar este circuitocomo detector de metal? Mantenga su Campo deJuegos de Electrónico y el radio de modo que estéobstruyendo la estación local. Ahora tóme un objeto demetal, como un imán, y póngalo junto a la antena de suCampo de Juegos Electrónico. Deberá escuchar laestación de radio de nuevo, esto le indica que hadetectado metal. ¿Sabe como trabaja esto? Su objetode metal cambia la inductancia de la antena cambiandoel campo magnético alrededor de la barra de hierro pormedio de la antena, tal y como si enredara la bobina dela antena alrededor de la barra de hierro aumenta lainductancia de la antena. Trayendo el objeto de metalcerca de la antena usted cambia la frecuencia deloscilador (ya que la inductancia cambió). Por esto esque se obstructor aún está trabajando pero no estéobstruyendo la frecuencia a la que su radio estásitonizado, por esto es que escucha la estación de radio.¡Ahora puede buscar tesoros enterrados!

EXPERIMENTO #40: Detector de Metal / Obstructor (Jammer) de Radio


o 25-a-26-a-47-a-45-a-41-a-39-a-33-a-35

o 28-a-9-a-16o 17-a-38o 7-a-30-a-29o 15-a-31-a-44-a-48o 8-a-32-a-42-a-19o 20-a-40-a-34o 18-a-51-a-46-a-36o 37-a-23o 5-a-21o 6-a-22o 43-a-52-a-50-a-27

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Véa el esquema. Esta configuración de circuito un tipode oscilador llamado un multivibrador astable. ¿Quécree que hará? Conecte los alambres de acuerdo a laGuía del Alambrado, tomando en cuenta que las basesde los transistores no están conectadas aunque susalambres están cruzados en el esquema. Inicialmenteajuste el resistor variable a mínimo (dé vuelta a laderecha). Presione el switch y manténgalo presionado.Un LED está encendido mientras que el otro nó, ycambian aproximádamente cada segundo. ¿Qué creeque suceda al dar vuelta a la perilla del VR? El LEDderecho dura más tiempo encendido que el izquierdo.

En este circuito, en transistor está siempre encendidomientras que el otro nó. En este tipo de oscilador no hayinductor, la frecuencia es controlada solamente por losresistores y condensadores. El 100KΩ y el 10µFdeterminan cuanto tiempo el NPN 1 dura encendido y el3.3KΩ, VR, y 100µF determinan cuanto tiempo duraencendido el NPN 2. Si gusta experimentar cambiandolos valores puede hacerlo. Pero no intercambie loscondensadores con los chicos de disco (verá por qué enel próximo experimento).

Luces intermitentes como éstas son usadas para atraerla atención de las personas.

EXPERIMENTO #41: Luces Intermitentes


o 27-a-56o 55-a-52-a-43-a-41-a-39o 40-a-1o 2-a-16-a-34o 35-a-51-a-18o 38-a-3o 4-a-19-a-36o 15-a-37-a-49o 48-a-42o 17-a-20-a-26

Esquema

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Este circuito es similar al último. Conecte los alambresde acuerdo con la Guía del Alambrado (tomando encuenta que las bases de los transistores no estánconectadas aunque sus alambres estén cruzádos en elesquema). Presione el switch y manténgalo presionado.El LED se enciende y se escuchará un sonido del labocina. Dé vuelta a la perilla del resistor variable y lafrecuencia del sonido cambia. ¿Sabe que esta haciendoen realidad el LED? En realidad esta cambiandoaproximádamente 500 veces por segundo, pero ante susojos parece que está casi extinguida. (Es por lo cual sele explicó en el experimento anterior de que noreemplazará los condensadores grandes con los chicos).

Puede usted experimentar con diferentes valores decomponentes si gusta. El resistor de 470Ω limíta lofuerte del sonido, reemplacelo con un alambre parahacerlo más fuerte y reemplace con 10KΩ para hacer elsonido más suave. Intercambiando los doscondensadores en el circuito cambiará la frecuencia delsonído a más alta, reemplazándolos con 10µF y 100µFbajará mucho la frecuencia. También puede cambiaralgúnos de los otros resistores.

EXPERIMENTO #42: Luces Intermitentes con Sonido


o 27-a-56o 55-a-52-a-43-a-41-a-39o 40-a-1o 2-a-16-a-30o 18-a-31-a-51o 38-a-23o 25-a-19-a-32o 15-a-33-a-49o 48-a-42o 17-a-20-a-26o 5-a-21o 6-a-22

Esquema

Bocina

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¿Sabe que hará este circuito? Conecte los alambres deacuerdo con la Guía del Alambrado (tomando en cuentaque las bases de los transistores no están conectadasaunque de cruzen en el esquema). Presione el switch ysuelte. El LED se enciende por unos segundos ydespués se apaga. ¿Qué efectos cree usted que tengasi cambiamos los valores de los resistores? Tráte.Mientras más grande sea la resistencia más tiempodurará encendido el LED.

Este circuito es una variación del multivibrador astable yes llamado multivibrador de un-disparo (one-shotmultivibrator), porque el LED se enciende una vez cadavez que el switch es presionado. El 33KΩ, resistorvariable, y 100µF controlan la duración de tiempo deencendido del LED. Este circuito se puede usar como unreloj (timer). Pudiera usar un circuito como este con suhorno de microhondas. Usted presiona el switch paraencender el horno y da vuelta a la perilla del VR (resistorvariable) para ajustar a cuanto tiempo quiere que dureencendido; y después se apaga solo automáticamente.

EXPERIMENTO #43: Un Disparo


o 40-a-1o 2-a-16-a-36-a-56o 17-a-20-a-26-a-55o 37-a-49-a-18o 46-a-48o 44-a-42-a-19o 15-a-45o 41-a-43-a-47-a-27

Esquema

-63-

Vamos a demostrar una manera de como usar el circuitotiempo que acaba de armar en el experimento 28, LaAlarma. Conecte los alambres de acuerdo con la Guíadel Alambrado (tomando en cuenta que las bases de lostransistores y los resortes del transformador 23 y 24 noestán conectados aunque sus alambres se cruzen en elesquema. Conecte el alambre de brinco (trip) y despuésconecte el de la batería para encender el circuito.Presione el switch una vez. Ahora desconecte elalambre de trip para activar la alarma. La alarma se

queda encendida por unos segundos y después seapaga. Reconecte el alambre de trip y presione el switchpara restaurar la alarma y el tiempo (timer). Si soloreconectó el alambre de trip sin haber restaurado el timerentonces la alarma no funcionará la próxima vez.Pudiera usar un circuito como este donde tenga muchasfalsas alarmas y quiera apagar la alarma antes de quedebilíte la batería. Automóviles por ejemplo, tienenmuchas falsas alarmas.

EXPERIMENTO #44: Alarma con Apagado Automático


o 11-a-16-a-36-a-56o 10-a-14o 17-a-20-a-26-a-55o 37-a-51-a-18o 44-a-42-a-19o 15-a-45o 5-a-21o 6-a-22o 23-a-33-a-47o 12-a-32-a-46o 13-a-38o 39-a-25o 12-a-14 (use un alambre

largo, este será referidocomo alambre “trip”)

o 43-a-52-a-27-a-24

Esquema

Alambre Largo “Trip”

Bocina

AlambreAlarma“Trip”

TiempoAlarma

Restaure

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Este circuito es aún otra variación de una configuraciónbásica de un multivibrador. Conecte los alambres deacuerdo a la Guía del Alambrado. Un LED estaráencendido, y el otro no. Tóme el alambre suelto y toquecon él la base del transistor que está en (los resortes 15y 18). Ese transistor se apagará y el otro se encenderá.Haga esto más veces hasta que vea que tocando la basedel transistor “encendido” cambia (“flips”) los transistoresy los LEDs. Pudiera decirse que el transistorencendiendose da vueltas (“flips”) y el otro apagandose(“flops”). Note que si toca base del transistor “apagado”no tiene efecto alguno.

Este circuito es formalmente llamado como el switchbistable, pero tiene como apodo el nombre de “flip-flop”debido al modo como opera. El nombre de flip-flop talvez le parezsca tonto al principio, pero variaciones deeste circuito forman uno de los bloques básicos paracomputadores digitales. Este circuito se puede pensarcomo una memoria porque solo cambia su estadocuando usted se lo indica, “recuerda” lo que se le dijoaún si remueve el alambre suelto. Combinando muchosde estos circuitos puede recordar un número ó letra.Combinando miles de estos circuitos un computador

puede recordar un libro chico. Un típico computadortiene miles de flip-flops, todos en forma de un circuitointegrado (IC). La operación de este circuito es simple.Si NPN 1 está encendido entonces tendrá bajo voltaje ensu colector. Ya que este voltaje de colector tambiénconecta a la base del NPN 2, NPN 2 estará apagado.Pero si pone a tierra la base del NPN 1 se apagaría y elvoltaje de su colector aumentaría, encendiendo NPN 2.NPN 2 seguirá encendido hasta que ponga a tierra subase.

EXPERIMENTO #45: El Flip-Flop


o 16-a-40-a-51o 52-a-18o 19-a-42-a-47o 46-a-15o 17-a-1o 20-a-3o 2-a-4-a-26-a-desconectadoo 41-a-43-a-27

Esquema

Alambre Suelto

AlambreSuelto

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En vez de usar el alambre para flip-flop el LED puedeusar sus dedos como en el experimento 19, encendidocon la mano. Usaremos casi el mismo circuito como enel experimento anterior. Solo remueba el LED 2 (ó pongaun alambre atravesado) porque no necesitamos dos“luces”. Móje dos dedos y ponga uno sobre el resorte 27de la batería mientras que con el otro toca el resorte dela base del transistor. Pero ahora deberá tocar la basedel transistor “apagado” para hacerlos flip-flop, no labase del “encendido”. ¿Sabe por qué? Su cuerpo tienemás resistencia que los otros resistores en el circuito yno puede poner en corto circuito las bases de los

transistores como lo hacen los alambres. Así que encambio conectamos el transistor “apagado” a la bateríapara encenderlo.

Pero esto usa dos dedos y en el experimento 19 ademásusamos la versión de un solo dedo, entonces ¿Podremoshacer esto aquí? Conecte alambres entre los resortes41 y 32, entre 15 y 30, y entre 18 y 34. Móje una granparte de uno de sus dedos y toque los resortes 30 y 32ó 32 y 34 al mismo tiempo. ¡Ahora tenemos control deencendido con un solo dedo y con memoria!

EXPERIMENTO #46: Encendido de Luz con la Mano con Memoria

Esquema

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Ahora que ya esta familiarizado con el flip-flop, vamos aintroducir más circuitos digitales. Circuitos digitales sonaquellos que solo tienen dos modos, como alto-voltaje/bajo-voltaje, encendido/apagado, si/no, ycierto/falso. Conecte los alambres de acuerdo a la Guíadel Alambrado. Véa el esquema, es muy simple.Alambres X y Y son considerados como entradasdigitales, así que conéctelos a ya sea al resorte de labatería 27 [9V, ó alto (HIGH)] ó déjelos desconectados(esto es igual que se conectaran a [0V, ó bajo (LOW)].Pruebe las cuatro combinaciones de X y Y paradeterminar el modo (state) de LED 1 [apagado óencendido (ON ó OFF)], llenando el tablero abajo:

Este tipo de tablero es llamado trablero de la verdad(truth table). De él, puede ver que si X ó Y están altasentonces LED 1 estará encendida. Ahora, estaconfiguración es llamada un OR gate (ó compuerta). Xy Y representan dos switches para encender unalámpara en su casa. Ó pudieran representar sensoresen el cruze del tren; si cualquiera de ellos sienten lapresencia del tren ellos comienzan el ding dong de lacampana y bajan las barreras de contención. Tambiénpuede tener más de dos entradas, agregando máspartes al circuito y más columnas al tablero de la verdad.

EXPERIMENTO #47: This OR That (Esto O Aquello)


o 17-a-20-a-26o 42-a-1o 2-a-16-a-19o 15-a-44o 45-a-desconectado

(este es rederido comoalambre X)

o 18-a-46o 47-a-desconectado

(este es rederido comoalambre Y)

o 43-a-27

Esquema

Alambre X

X Y LED 1

BAJO/DESCONECTADO BAJO/DESCONECTADO

BAJO/DESCONECTADO ALTO/PODER

ALTO/PODER BAJO/DESCONECTADO

ALTO/PODER ALTO/PODER

Alambre Y

Alambre XAlambre

Y

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Ahora vamos a agregar al circuito previo los alambres dela Guía del Alambrado (estos son en adición a losalambres del experimento 47, que aún deberá tenerarmado). Pruebe lascuatro combinacionesde X y Y como antespara determinar elestado del LED 2(encendido o apagado),llenando el tablero a laderecha:

Este tablero muestra que si ninguno X ó Y está alto(HIGH) entonces el LED 2 está encendido (ON). Estaconfiguración es llamada un ni puerta (NOR Gate). X yY pudieran representar la alarma y detector deinundación de agua, así que si ni X y tampoco Y estanencendidas entonces todo está bien. Tambien puede

pensar de esto como si agregara unNOT gate a un OR gate paraproducir un NOR gate. Un NOTgate es justo lo opuesto de suentrada (input):

Compuertas (gates) tales como OR, NOR, y NOT formanalgunos bloques básicos para computadores. Lascombinaciones de resistores y transistores mostradosaquí para armarlos son una forma de Resistor-Transistor-Logic, las cuales fueron usadas extensamenteen generaciones tempranas de computadores y fueron elcomienzo de diseños de muchas de las familias de lógicade hoy. Estas compuertas básicos son tan comúnmenteusadas que tienen sus propios símbolos:

EXPERIMENTO #48: Neither This NOR That (Ni Esto Ni Aquello)

Guía del Alambrado (enadición al Experimento 47):

o 14-a-26o 40-a-3o 4-a-13o 12-a-51o 41-a-43o 19-a-52

Alambre XAlambre Y

X Y LED 2BAJO BAJO

BAJO ALTO

ALTO BAJO

ALTO ALTO

Entrada NOTBAJO ALTO

ALTO BAJO

Compuerta OR Compuerta NOR Compuerta NOT

Esquema

Alambre X Alambre Y

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Véa el esquema. ¿Puede adivinar que tipo decompuerta digital es ésta? Usarémos casi el mismocircuito aquí que en el experimento anterior. Remuebalos alambres de entre los resortes 17 y 20, y el que estáentre 16 y 19. Agregue un alambre entre los resortes 17y 19. Además, desconecte el 100KΩ quitando elalambre entre los resortes 19 y 52, los reconectaremosdespués.

Pruebe las cuatro combinanciones de X y Y paradeterminar el tablero de la verdad (truth table):

De él, puede ver que si X y Y estan altos (HIGH)entonces el LED 1 encenderá (ON). Entonces estaconfiguración es llamada una compuerta AND (ANDgate). X y Y tambien pueden representar dos switchespara encender la misma lámpara en su casa, el delcuarto y el switch maestro en la caja eléctrica. Así comolas compuertas que mostramos anteriormente, puedetener más de dos entradas tan solo agregando máspartes al circuito.

Ahora ponga el 100KΩ de nuevo en el circuitoconectando un alambre entre los resortes 17 y 52 (y noentre 19 y 52), y vea el LED. Ya que solo esta agregandouna compuerta NOT (NOT gate) como lo hizo en elúltimo experimento probablemente ya sabe que el nuevotablero se verá de la siguiente forma:

Este es una compuerta NAND (NAND gate), unacombinación de AND y NOT. X y Y pudieran representardiferentes alambres “trip” para su alarma [si alguien setropieza con uno de ellos entonces esa entrada se baja(LOW) y la alarma suena]. AND y NAND tienen sussímbolos en el esquema como se muestran abajo:

Combinaciones de las compuertas de AND y OR sonusadas para agregar y multiplicar números encomputadores. El uso adicional de las compuertas deNOT, NOR, y NAND permiten al computador representarcualquier patron de entradas y salidas que se puedaimaginar. Combinando estas compuertas con lamemoria y control de tiempo que los flip-flops proveen,los computadores de hoy son creados.

EXPERIMENTO #49: This AND That (Esto Y Aquello)

X Y LED 1BAJO BAJO

BAJO ALTO

ALTO BAJO

ALTO ALTO

AND Gate

Esquema

X Y LED 2BAJO BAJO

BAJO ALTO

ALTO BAJO

ALTO ALTO

NAND Gate

Alambre X

Alambre Y

(conecte más tarde)

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Usando los LEDs para estos tableros de la verdad (truthtables) probablemente resulte aburrido. Así que vamos ausar un circuito de audio en lugar de encender los LED.Conecte los alambres de acuerdo con la Guía delAlambrado. ¿Puede adivinar cual compuerta digitalrepresenta este circuito? Construya el tablero de laverdad para saber.

Es la compuerta de NAND. Si usa alambres largos paraX y Y y los deja conectados HIGH entonces tiene unaalarma con dos alambres “trip” separados.

Usted puede modificar el circuito fácilmente para quesea una compuerta de AND. Remueva el resistor de3.3KΩ y el condensador de 10µF, conecte el resorte 24(transformador) al resorte 27 (batería) en lugar delresorte 16 (colector NPN 1), y conecte resorte 14 (emisorNPN 3) al resorte 16 (colector NPN 1) en lugar delresorte 20 (emisor NPN 2). Este circuito de audiotambién puede ser usado con las compuertas de OR yNOR simplemente reconectando NPN 1, NPN 2, y losresistores 10KΩ y 33KΩ.

EXPERIMENTO #50: Audio AND, NAND


o 14-a-20-a-26o 17-a-19o 15-a-44o 45-a-desconectado (este

es referido como alambre(wire) X)

o 18-a-46o 47-a-desconectado (este

es referido como alambre(wire) Y)

o 12-a-32-a-51o 5-a-21o 6-a-22o 13-a-23o 33-a-52-a-25o 24-to-16-to-42-to-35o 34-to-43-to-27

Alambre X

Alambre Y

Esquema

Alambre Y

Alambre X

Bocina

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Este último circuito es una combinación de algunas delas otras compuertas digitales, y tiene 3 entradas. Vea sipuede llenar el tablero tan solo mirando el esquema.Después conecte los alambres de acuerdo con la Guíadel Alambrado, pruebe todas las ocho combinaciones deentrada, y vea si estaba en lo cierto.

¿Para que se podría usar este circuito? Tal vez pordríausar para proveer poder a sus teléfonos y estaría alta(HIGH) si usted paga su factura del teléfono. X y Ypudieran ser diferentes teléfonos en su casa y estaríanaltos (HIGH) cuado levante el auricular. Los Emisores delos transistores entonces proveerían voltaje al resto delcircuito teléfonico.

EXPERIMENTO #51: Combinación de Lógica


o 17-a-20-a-26o 16-a-19-a-14o 13-a-2o 1-a-42o 15-a-44o 45-a-desconectado (este

alambre es referido comoalambre (wire) X)


alambre es referido comoalambre (wire) Y)


alambre es referido comoalambre (wire) Z)

o 43-to-27

Esquema

Alambre X

X Y Z LED 1Predicho

LED 1Medido

BAJO BAJO BAJO

BAJO BAJO ALTO

BAJO ALTO BAJO

BAJO ALTO ALTO

ALTO BAJO BAJO

ALTO BAJO ALTO

ALTO ALTO BAJO

ALTO ALTO ALTO

Alambre Y

¡Felicidades! ¡Ha terminadotodos los experimentos y puededejarle saber a sus amigos cuantosabe acerca de la electrónica!¿Que hacer ahora? Bueno,puede repasar sus experimentosfavoritos ó ver otros productos deElencoTM Electronics!

Alambre Z

Alambre Z

Alambre X Alambre Y

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1. Ajustando la entrada a algo basado en lo que susalida est haciendo es un ejemplo de __________.

2. Una bocina convierte energía eléctrica a ____________________ variaciones, llamadas ondas de sonido.

3. Un oscilador de frecuencia __________ cuando ustedagrega resistencia ó conductancia.

4. Mandando información por el aire usando ondaselectromagnéticas es llamado __________.

5. Alambres largos comienzan a actuar como__________ en altas frecuencias.

6. Una compuerta NOR seguida por una NOT es igualque una __________ compuerta.

7. Una compuerta AND seguida por una NOT es igualque una __________ compuerta.

(Respuestas en página 5).


• Revise su alambrado contra la Guía del Alambrado y elesquema, con mucho cuidado. Asegúrese que todossus alambres este bien fijos en su lugar. Ademásasegúrese de que el metal de los alambres solo estétocando el resorte y alambres a los que debe estarconectado, y no a ningún otro resorte ó alambre queesté cerca. Casi todos los problemas son relacionadoscon errores en el alambrado. Además recuerde que labatería y condensadores electrolyticos tienenpolaridad marcados con “+” y “–” en sus terminales.

• Asegúrese de tener una buena batería de 9V. Si noestá seguro use una nueva.

• Voltee su Campo de Juegos Electrónico y examine lasconecciones en la parte inferior. Cada resorte deberátener un alambre de un componente conectado a él, ylas conecciones deberán estar fijas (no flojas). Ningúnalambre deberá estar tocando cualquier otro en laparte inferior (con excepción de dos alambresconectados a la antena, resorte 8).

GUÍA DE LOCALIZACIÓN DE AVERIAS

Comuníquese con ElencoTM Electronics, Inc. (nuestra dirección / teléfono / e-mail están en la parte posterior de estapágina). NO se comunique con el lugar donde lo compró proque no podrán ayudarle.

Van Valkenburgh, Nooger, and Neville (1993). Basic Electricity. Sams (61041)

Rezurch I. (1996). Electronics Terminology. Sams (67013)

Johnson J. R. (1994). Schematic Diagrams. Sams (61059)

Kamichik S. (1996). Digital Electronics. Sams (61075)

PARA LEER UN FUTURO (todos estos están disponibles a través de ElencoTM Electronics, Inc.)

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