Fuentes eléctricas

Una fuente eléctrica es un elemento activo capaz de generar una diferencia de potencial entre sus terminales o proporcionar un flujo de corriente eléctrica para permitir el funcionamiento de determinados circuitos. Las fuentes eléctricas pueden ser clasificadas de la siguiente manera:

• Fuentes Ideales
• Independientes
• De voltaje o tensión
• De corriente o intensidad
• Dependientes
• De voltaje o tensión
• Controlada por tensión o voltaje
• Controlada por corriente o intensidad
• De corriente o intensidad
• Controlada por tensión o voltaje
• Controlada por corriente o intensidad
• Fuentes Reales
• De tensión o voltaje
• De corriente o intensidad

Una fuente independiente es un generador de voltaje (tensión) o de corriente (intensidad) que no depende de alguna de las otras variables del circuito. 

Una fuente ideal de voltaje es una función del voltaje con respecto al tiempo. La corriente a través de esa fuente queda determinada por el resto del circuito.  A su ves, una fuente  ideal de corriente es una función de la corriente con respecto al tiempo y el voltaje a través de esa fuente queda determinado por el resto del circuito. Por lo tanto se puede afirmar que una fuente ideal es la que es independiente de la corriente que fluye a través de sus terminales (en caso de ser una fuente se tensión) o es independiente del voltaje entre sus dos terminales (en caso de ser una fuente de corriente).

A la izquierda una fuente de voltaje o tensión independiente de valor "V".
A la derecha una fuente de corriente o intensidad de valor "I".

Las fuentes dependientes simulan la situación en la cual el voltaje o la corriente de un elemento del circuito es proporcional al voltaje o la corriente de otro elemento del circuito. Las fuentes dependientes son usadas para modelas dispositivos electrónicos tales como transistores y amplificadores. Por ejemplo, el voltaje de salida de un amplificador es proporcional al voltaje de entrada del mismo, así un amplificador puede ser modelado como una fuente dependiente.

Fuente de voltaje controlada por corriente (FVCC) "r" es la ganancia de la  FVCC.
Las unidades de "r" son volt/ampere.

Fuente de voltaje controlada por voltaje (FVCV) "b" es la ganancia de la FVCV.
Las unidades de "b" son  volt/volt.

Fuente de corriente controlada por voltaje (FCCV) "g" es la ganancia de la FCCV.
Las unidades de "g" son ampare/volt.

Fuente de corriente controlada por corriente (FCCC) "d" es la ganancia de la FCCC.
Las unidades de "d" son ampere/ampere.

Fuente:

Circuitos y Fuentes Serie-Paralelo
Circuitos Eléctricos - Dorf & Svoboda - 6ta Edición

Resistores

El resistor, también llamado resistencia, es el componente mas común utilizado en los circuitos. Ellos controlan y limitan la cantidad de corriente eléctrica que fluye a través del circuito. En su mayoria estan hecas con alambre metálico, hojas conductoras o componentes de carbón. Los tipos de resistencias mas utilizados son:

Resistencias fijas:

• Resistencias de carbón aglomerado: estas fueron de las primeras en fabricarse. Están constituidas en su mayor parte por grafito en polvo, el cual de prensa hasta formar un tubo.
• Resistencias de película de carbón: este tipo es muy habitual hoy en día. Se utiliza un tubo cerámico como sustrato sobre el que se deposita una película de carbón.
• Resistencias de película metálica: Este es el que mayoritariamente se fabrica hoy dia, con unas características de ruido y estabilidad mejoradas con respecto a las demás. Tienen un coeficiente de temperatura muy pequeño. También soportan mejor el paso del tiempo. 
• Resistencias bobinadas: también fueron de las primeras en fabricarse y aun se utilizan cuando se requieren potencias de disipación algo elevadas. Están constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hélice o espiral sobre un sustrato cerámico.

Resistencias dependientes o variables: 

• Resistencia VDR (Voltage Dependent Resistor) o Varistor , es una resistencia dependiente de la tensión entre sus terminales.
• Resistencia NTC (Negative Temperature Coefficient) es una resistencia cuyo valor óhmico depende de la temperatura. Esta resistencia se caracteriza por su disminución del valor óhmico a medida que aumenta la temperatura.
• Resistencia PTC (Positive Temperature Coefficient) es una resistencia cuyo valor óhmico depende de la temperatura. Esta resistencia se caracteriza por el aumento del valor óhmico a medida que aumenta la temperatura.
• Resistencia LDR (Light Dependent Resistors) o fotorresistencia , es un componente electronico cuya resistencia varia segun la intensidad de luz que incide sobre el. A medida que la intensidad luminosa incide sobre ella, el valor óhmico de la resistencia LDR disminuye.

La construcción de un tipo u otro de resistencias, nace de la necesidad de cumplir unas especificaciones de bajo/alto valor óhmico, potencia, etc.

• Las resistencias de carbón aglomerado se fabrican para 1/8W, 1/4W, 1/2W, 1W y 2W.
• Las resistencias de película de carbón se fabrican para 1/10W, 1/8W, 1/4W, 1/3W, 1W, 1,5W y 2W.
• Las resistencias de pelicula metalica se fabrican para 1/4W y 1/2W.
• En el caso de las resistencias bobinadas, existe una grama muy amplia de fabricacion, desde 1W hasta los 130W o bajo pedido de mayor potencia.

Los valores de la mayoría de las resistencias se indican por medio de un código de colores, el cual indica el valor óhmico de la resistencia  y la tolerancia de dicho valor. La primera banda de colore de la resistencia representa el primer dígito del valor óhmico, por su parte, la segunda y tercera banda representan el segundo y tercer dígito correspondientemente (esto en caso de que la resistencia tenga 5 o 6 bandas en total, de no ser así, esto solo aplicara para la primera y segunda banda). La cuarta o tercera banda, dependiendo de cual sea el caso, corresponde al dígito multiplicador del valor óhmico de la resistencia. La quinta banda representa la tolerancia que corresponde a esa resistencia. Algunas resistencia cuentan con una sexta banda, dicha banda indica el coeficiente de temperatura de la resistencia, esto, medido en PPM/Cº (partes por millón entre grados celsius). A continuación, se presenta una imagen con el código de colore sutilizado en las resistencias.

Fuentes:

Resistencias VDR, NTC, PTC y LDR - Trabajo de Tecnología Electrónica - Diego Cabaleiro

Tipos de resistencias

Los componentes electronicos

Todo aquel dispositivo que forme parte de un circuito eléctrico u electrónico es denominado componente. Siendo un circuito un sistema técnico complejo con piezas o dispositivos conectados entre si y diseñado para realizar funciones especificas. Los componentes pueden estar conectados mediante soldaduras a un circuito impreso o mediante cables.

A casa componente eléctrico o electrónico le corresponden propiedades eléctricas y mecánicas que permiten definir con precisión su comportamiento bajo determinadas condiciones. Este conjunto  de propiedades y condiciones forman parte de las especificaciones técnicas del componente. Entre las especificaciones técnicas destacan la forma en la que se debe realizar la conexión eléctrica del componente, las condiciones ambientales necesarias para su adecuado funcionamiento, las características eléctricas típicas y máximas de empleo, sus dimensiones geométricas y su fiabilidad expresada en función al tiempo de vida útil.

Los componentes eléctricos y electrónicos se pueden clasificar dependiendo de la función que desempeñan dentro de un circuito.

- Componentes según su tipo de energía
Electromagnéticos: Aprovechan las propiedades electromagnéticas de los materiales para transformar la energía electromagnética en eléctrica y viceversa..
Electro acústicos: Transforman la energía acústica en eléctrica y viceversa.
Opto electronicos: Transforman la energía lumínica en eléctrica y viceversa.

-Componentes según su estructura física
Discretos: Están encapsulados uno a uno, como es el caso de los resistores, condensadores, diodos, transistores, etc.
Integrados: Forman conjuntos mas complejos, como por ejemplo: amplificadores operacionales o puertas lógicas, que pueden componer desde unos pocos componentes discretos hasta millones de ellos. Son denominados circuitos integrados.

-Componentes según su funcionamiento
Activos: Son los encargados de suministrarle energía a los componentes pasivos, son capaces de realizar funciones de control y amplificación de potencia, u otras funciones mas complejas. Fundamentalmente son generadores eléctricos y ciertos componentes semiconductores.

Componentes electrónicos activos y su función mas común
Componente	Función
Amplificador Operacional	Amplificación, regulación, conversión de señal, conmutación.
Biestable	Control de sistemas secuenciales.
PLD	Control de sistemas digitales.
Diac	Control de potencia
Diodo	Rectificación de señales, regulación, multiplicador de tensión.
Diodo Zener	Regulación de tensiones.
FPGA	Control de sistemas digitales.
Memoria	Almacenamiento digital de datos.
Microprocesador	Control de sistemas digitales.
Microcontrolador	Control de sistemas digitales.
Pila	Generación de energía eléctrica.
Tiristor	Control de potencia.
Puerta lógica	Control de sistemas combinacionales
Transistor	Amplificación, conmutación.
Triac	Control de potencia.

Pasivos: Son aquellos que suponen un gasto de energía, no son capaces de realizar funciones de control, amplificación o potencia. La tensión y la corriente presente en los componentes pasivos suele estar relacionada proporcionalmente.

Componentes electrónicos pasivos y su función mas común
Componente	Función
Condensador	Almacenamiento de energía, filtrado, adaptación impedancia.
Inductor o Bobina	Almacenar o atenuar el cambio de energía debido a su poder de autoinducción.
Resistor o Resistencia	División de intensidad o tensión, limitación de intensidad.
Transformador	Relación de transformación.
Relés	Conmutación de circuitos físicos.
Resonadores	Frecuencia de resonancia.
Cables	Conducción de señal eléctrica y potencia.
Fibras ópticas	Conducción de señal óptica.
Conectores	Conexión eléctrica y óptica.
Circuitos Impresos	Soporte físico para realizar circuitos electrónicos.

Resistencia eléctrica

La resistividad es la resistencia eléctrica de un material, la misma es medida en Ohmios por metro (Ω•m) y se le designa la letra minúscula del alfabeto griego "Rho" (ρ). Es importante recordar que el inverso de la resistividad es la conductuvidad. La unidad de la conductividad en el sistema internacional es el Siemens que es igual a el inverso de Ohmios por metro (Ω•m)^-1 y se le designa la letra minúscula del alfabeto griego "Sigma" (σ).

La resistencia eléctrica es la oposición que presenta un objeto al paso de la corriente eléctrica. Este concepto es muy similar al de la fricción o fuerza de rozamiento en la física mecánica ya que esta fuerza es la que una u otra forma, obstaculiza el movimiento de un objeto respecto a una superficie; al igual que la resistencia eléctrica obstaculiza el movimiento de electrones a través de un objeto. La resistencia de cualquier objeto depende únicamente de su resistividad y sus dimensiones.

Para considerar las dimensiones del objeto se define la resistencia eléctrica como el cociente entre la diferencia de potencial entre los extremos del mismo y la corriente que fluye a través de el. La unidad del sistema internacional de resistencia es el Ohmio o Voltios entre Amperios (Ω=V/A).

R = V / I

La diferencia entre la resistencia y la resistividad es que la resistividad (ρ), es una propiedad intrínseca del tipo de material, mientras que la resistencia (R) es la propiedad de una muestra particular de un material y depende de su forma y tamaño.

Resistividad de algunos materiales
Material	Resistividad (Ω×m)
Plata	1,47×10-8
Cobre	1,72×10-8
Oro	2,44×10-8
Aluminio	2,75×10-8
Tungteno	5,25×10-8
Acero	20×10-8
Plomo	22×10-8
Mercurio	95×10-8
Manganina	44×10-8
Constantán	49×10-8
Nikelcromio	100×10-8
Grafito	3,5×10-5
Germanio	0,60
Silicio (puro)	2300
Ámbar	5×1014
Vidrio	1010 -  1014
Lucita	>×1013
Mica	1011 -  1015
Cuarzo(fundido)	75×1016
Azufre	1015
Teflón	>×1013
Madera	108 -  1011

La Ley de Ohm

Georg Simón Ohm (1787-1854) fue un físico matemático alemán nativo de Erlangen, famoso por su investigación sobre las corrientes eléctricas y autor de la Ley de Ohm. Dicha ley establece una relación entre la intensidad de la corriente eléctrica, su fuerza electromotriz y la resistencia eléctrica. La unidad con que se mide la resistencia eléctrica es el Ohmio, que recibe este nombre en honor a dicho personaje.

La Ley de Ohm establece que la corriente eléctrica que circula de un punto a otro es directamente proporcional a la diferencia de potencial eléctrico, existiendo una constante de proporcionalidad entra ambas magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la conducencia eléctrica (el inverso de la resistencia eléctrica). Por tanto tenemos que:

I = V / R

Siendo "I" la corriente eléctrica, "V" la diferencia de potencial eléctrico o voltaje y R la resistencia eléctrica.

La energía eléctrica

La energía es la capacidad de realizar un trabajo, siendo el trabajo la energía necesaria para mover un determinado cuerpo mediante la aplicación de una fuerza. Dependiendo del campo de estudio, pueden detallarse diversos tipos de energía, por ejemplo, la energía mecánica esta compuesta por la energía cinética y la energía potencial; siendo la primera la que se genera a partir del movimiento de los cuerpos y la segunda la vinculada a la posición de un cuerpo determinado dentro de un campo de fuerzas. Por su parte la energía eléctrica se genera a partir de fenómenos de los cuales hablaremos a continuación.

Una corriente eléctrica se denomina como el movimiento o flujo de electrones en un punto dado, también se define como la variación de carga por unidad de tiempo a través del corte transversal de un conductor. Para lograr realizar un movimiento de electrones o cargas (en esta caso negativas), hace falta una diferencia de potencial entre un punto y otro. Este potencial también es denominado "Voltaje" y es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para llevar el movimiento de una partícula de carga "Q" a partir de un punto de referencia.

Una vez que han sido definidos estos dos conceptos, se puede decir que la energía eléctrica se produce a partir de una corriente eléctrica, generada por una diferencia de potencial y capaz de realizar un trabajo. La energía eléctrica al igual que otros tipos de energía, puede transformarse en otras formas de energía como lo son la luz (energía lumínica), el calor (energía térmica), movimiento (energía mecánica), etc. 

Actualmente se cuenta con diferentes medios para la obtención de energía eléctrica, entre los cuales se pueden mencionar los siguientes:

• Centrales termoeléctricas.
• Centrales hidroeléctricas.
• Centrales geotérmicas.
• Centrales nucleares.
• Centrales de ciclo combinado.
• Centrales turbo-gas.
• Centrales eólicas.
• Centrales solares.