Paolo Aliverti - Electrónica para makers

Figura 1.14 -Para hacer rodar la rueda del molino, la cascada debe tener la altura adecuada.

Si la tensión del alimentador es inferior a la tensión que necesita el circuito, este no funcionará. Si intentamos alimentar un dispositivo eléctrico que necesita tres pilas de 1,5 voltios con una única pila, difícilmente el dispositivo dará señales de vida. Si conectáramos el dispositivo a cuatro o cinco pilas, seguramente lo quemaríamos.

Figura 1.15 –Para funcionar, cada dispositivo necesita una tensión adecuada.

Todo circuito consume una cantidad determinada de corriente. Si le proporcionamos poca corriente, el circuito no funcionará o se encenderá de modo incorrecto. Imaginemos que estamos en la orilla del Po. Por este río circula una gran cantidad de agua. Sumergimos un tubo en el río y sacamos agua para hacer girar nuestro molino. ¿Qué ocurrirá? El tubo se llenará con el agua suficiente para hacer trabajar la rueda del molino.

Figura 1.16 –Un río con una gran capacidad puede proporcionar toda el agua necesaria.

Ahora imaginemos que estamos en la orilla de una pequeña y pobre acequia de la región de la Bassa Lodigiana. Si los mosquitos nos lo permiten, intentamos sumergir el tubo en el agua, el cual, ahora, será difícil que se llene y la rueda del molino no rodará. En mi laboratorio tengo un alimentador regulable en el cual puedo ajustar la tensión o la corriente según mis necesidades. Para encender un circuito que funciona a 5 voltios y que necesita un amperio de corriente, debo ajustar la regulación del voltaje exactamente a 5 voltios (o un poco menos). Si aumentase la tensión hasta 7 voltios, el circuito se quemaría (¡no lo hagáis!). El alimentador cuenta también con un regulador para la corriente. Si la corriente se ajusta a 0 amperios, el circuito está apagado, aunque la tensión sea correcta, porque no le llega corriente. Es como si hubiera metido mi tubo en un torrente sin agua. Aumentando la corriente hasta 0,5 amperios, el circuito podría ponerse en marcha y encenderse. Algunos dispositivos podrían funcionar de forma incorrecta o incluso dañarse. Ajustando la corriente a un amperio, el circuito funcionará bien. ¿Qué ocurriría si aumentáramos la corriente hasta 15 amperios? ¿Explosionaría todo? ¡No! Es como si hubiera sumergido mi tubo en el Po: el tubo se llena por completo y el molino tiene toda el agua que necesita.

Figura 1.17 -Los alimentadores de laboratorio pueden regular corriente y tensión.

Para hacer mover cualquier cosa es necesario proporcionar energía, así como para desplazar cosas minúsculas como los electrones. El desplazamiento puede llevarse a cabo en momentos distintos: un segundo, una hora o un año. Cuanto más rápido sea el movimiento, mayor será la potencia. Mi viejo libro de física, en una página amarillenta, muestra una fórmula que dice que la potencia es igual a la cantidad de energía dividida entre el tiempo: una acción será más potente cuanto más rápidamente se realice.

La potencia eléctrica se mide en vatios (cuyo símbolo es W), en honor a James Watt, que en 1800 se deleitaba con máquinas de vapor, caballos y otras diabluras, midiendo tiempos y energías. La potencia eléctrica para los circuitos eléctricos se puede calcular multiplicando la tensión medida entre los terminales de un dipolo por la corriente que lo atraviesa.

Tenemos un circuito alimentado con una pila de 9 voltios. La corriente que circula por el circuito es de 0,1 A y la potencia absorbida será igual a:

La fórmula se comporta correctamente con las corrientes continuas, pero podría dar valores no del todo correctos si la utilizáramos con corriente alterna, para la cual se utiliza una fórmula más compleja (que no trataremos).

Aunque el resultado sería aproximado, podríamos usar la fórmula de la potencia para saber la corriente que absorbe un electrodoméstico. Si en la placa de un secador leemos 1.000 W y la alimentación es la de red, a 220 V, podríamos dar con la corriente absorbida:

Otra de las variables importantes que utilizaremos con los circuitos electrónicos es el tiempo. En ocasiones no se habla de tiempo, sino de frecuencia, es decir, del número de eventos o de ciclos que se producen en un segundo. Si golpeamos un tambor con una baqueta cuatro veces en un segundo, estamos produciendo un sonido a 4 hercios. Por lo tanto, los golpes están separados uno de otro por un tiempo de:

La fórmula para calcular la frecuencia es:

La letra T indica el periodo, es decir, la duración total de un evento que se repite. Para una corriente alterna, el periodo es el tiempo necesario para que la corriente cumpla un ciclo completo, partiendo de 0, llegando al máximo, bajando hasta el valor mínimo y regresando a 0.

Figura 1.18– El periodo es el tiempo necesario para cumplir un ciclo completo.

Tenemos claro que a los electrónicos no les gustan los números con muchas comas ni muchos ceros y que son bastante perezosos. Es por ello que prefieren hablar de hercios (Hz) en lugar de eventos que ocurren cada 0,00000012 s.

Las corrientes continuas tienen una frecuencia de 0 Hz, porque no cambian nunca.

Veamos ahora algunas características respecto al comportamiento de tensiones y corrientes que nos serán muy útiles para entender el funcionamiento de los circuitos electrónicos. Conectamos entre sí los terminales (también llamados reóforos) de unos dipolos. Los terminales están unidos por un nodo, que es un punto muy especial para los fenómenos eléctricos. Recurramos a nuestra analogía habitual: una conexión hidráulica está formada por distintos tubos que se conectan en un único punto. En este caso, si por un tubo llega agua, esta se esparce por los otros tubos. Si el agua llegara desde más tubos, se equilibraría por sí misma, distribuyéndose e intentando salir de los tubos disponibles. Lo que no podría ocurrir nunca es que el agua fluyera de todos los tubos: ¿desde dónde llegaría? ¡El agua no puede materializarse de la nada! La situación contraria, es decir, que el agua llegara de todos los tubos, también sería un problema.