Resistencias, condensadores, diodos, transistores - Ejercicios y resumen

Introducción

Casi cualquier aparato electrónico que usas (el móvil, el mando de la tele, un cargador) está formado por unos pocos tipos de componentes básicos: resistencias, condensadores, diodos y transistores. En esta lección repasamos qué hace cada uno, cómo se representan, cómo se calculan sus valores más sencillos y practicamos con ejercicios.

Explicación

1. Resistencias. Una resistencia es un componente que se opone al paso de la corriente eléctrica. Sirve para limitar la intensidad o repartir la tensión en un circuito. Su magnitud es la resistencia eléctrica (R) y se mide en ohmios (Ω). Se relaciona con la tensión (V, en voltios) y la intensidad (I, en amperios) mediante la ley de Ohm: V = I · R.

• Resistencias fijas: su valor no cambia. Se identifican con el código de colores: en las de cuatro bandas, la 1.ª y la 2.ª son cifras, la 3.ª es el multiplicador (número de ceros) y la 4.ª la tolerancia (oro ±5 %, plata ±10 %). Colores: negro 0, marrón 1, rojo 2, naranja 3, amarillo 4, verde 5, azul 6, violeta 7, gris 8, blanco 9.
• Resistencias variables: el potenciómetro (se ajusta a mano), la LDR (disminuye su resistencia cuando recibe más luz) y los termistores NTC (disminuye al aumentar la temperatura) y PTC (aumenta al aumentar la temperatura).

2. Condensadores. Un condensador está formado por dos placas conductoras separadas por un aislante (dieléctrico). Almacena carga eléctrica cuando se conecta a una fuente y la devuelve después, al descargarse. La carga y la descarga no son instantáneas: tardan más cuanto mayores son la resistencia del circuito y la capacidad. Su magnitud es la capacidad (C), que se mide en faradios (F); como el faradio es una unidad muy grande, se usan el microfaradio (µF), el nanofaradio (nF) y el picofaradio (pF). Los electrolíticos tienen polaridad: hay que conectar el terminal positivo al polo positivo. Se usan en temporizadores, filtros de fuentes de alimentación y flashes de cámaras.

3. Diodos. Un diodo es un componente semiconductor que deja pasar la corriente en un solo sentido: del ánodo (+) al cátodo (−). Si está conectado así, decimos que está en polarización directa y conduce; al revés, en polarización inversa, no conduce. El LED (diodo emisor de luz) es un diodo que se ilumina al conducir. Un LED necesita casi siempre una resistencia de protección en serie para limitar la corriente; si no, se quema.

4. Transistores. El transistor es un semiconductor con tres terminales: base (B), colector (C) y emisor (E). Los más comunes en el aula son los bipolares NPN y PNP. Su idea clave es que una corriente pequeña en la base controla una corriente mucho mayor entre colector y emisor. Por eso se usa:

• Como interruptor: sin corriente de base está en corte (no conduce); con suficiente corriente de base está en saturación (conduce del todo).
• Como amplificador: en la zona activa, la corriente de colector es proporcional a la de base (I_C = β · I_B, donde β es la ganancia).

Combinando estos componentes se construyen circuitos muy útiles: por ejemplo, una LDR y un transistor encienden un LED automáticamente cuando oscurece.

Ejemplo

Ejemplo 1. Código de colores. Una resistencia tiene las bandas rojo-rojo-naranja-oro. ¿Cuál es su valor?

• 1.ª banda, rojo: 2. 2.ª banda, rojo: 2. Cifras: 22.
• 3.ª banda, naranja: multiplicador × 1000 (tres ceros). Valor: 22 × 1000 = 22 000 Ω = 22 kΩ.
• 4.ª banda, oro: tolerancia ±5 %. El 5 % de 22 000 es 1100, así que el valor real está entre 20 900 Ω y 23 100 Ω.

Ejemplo 2. Resistencia de protección de un LED. Queremos encender un LED con una pila de 9 V. El LED necesita 2 V y una corriente de 20 mA. ¿Qué resistencia ponemos en serie?

• La tensión que debe soportar la resistencia es la que sobra: 9 V − 2 V = 7 V.
• Pasamos la corriente a amperios: 20 mA = 0,02 A.
• Ley de Ohm: R = V / I = 7 V / 0,02 A = 350 Ω.
• Como 350 Ω no es un valor comercial, elegimos el inmediatamente superior, 390 Ω, para que la corriente quede un poco por debajo de 20 mA (unos 18 mA) y el LED esté protegido.

Ejercicios