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Teoría
El átomo - Electricidad estática

Mucho hemos oido sobre el átomo, pero quizás es poco lo que sabemos de él. El descubrimiento de la estructura del átomo puede considerarse una de las cosas mas extraordinarias de cuanto han conseguido los científicos de nuestro tiempo. En la filosofía de la antigua Grecia, la palabra "átomo" se empleaba para referirse a la parte de la materia más pequeña que se podía concebir. Esa "partícula fundamental" se consideraba indestructible. De hecho, el término átomo significa "no divisible" como ya hemos comentado en el artículo anterior. Con el desarrollo de la física nuclear, en el pasado siglo XX,  se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas.

El estudio básico del átomo es algo esencial para la comprensión posterior de toda la teoría electrónica. Sin entender "como funciona" (valga la expresión) un átomo, como interactuan unos átomos con otros, que fuerzas existen entre ellos y dentro de ellos, y en definitiva que es lo que pasa y por qué a esos niveles de la materia, sería imposible llegar a comprender el funcionamiento de los semiconductores o las válvulas de vacio (por ejemplo). ¿Te atreves a continuar?.

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Noticias
Construcción fácil de mini receptores de radio

Pequeño manual en el que se enseña a construir 30 sencillos receptores de radio basados en el radio galena.

Muy interesante para los que tienen en proyecto la construcción de uno de estos dispositivos, ya que ofrece la posibilidad de elegir entre un gran número de modelos diferentes. Autor Juan Garriga. Ediciones Cedel.

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Radioaficionados
Preamplificador ecualizado para emisoras

Tal y como comentamos en los artículos dedicados al "Puente de Wien", presentamos en este artículo una aplicación poco común de dicho circuito. Aunque no exactamente trabajando en configuración puente, vamos a usar sus redes RC características para construirnos un pequeño preamplificador ecualizado para usarlo con nuestro equipo de radio.

Gracias a este circuito conseguiremos una modulación perfecta, resaltando los tonos de nuestra voz que más nos convengan, de manera que podremos ofrecer a aquellos que nos oigan una nitidez y transparencia excelentes.

Si tienes el tono de voz demasiado grave podrás disminuir el nivel de las frecuencias bajas y subir las más agudas de manera que se te oiga con más claridad.

Y viceversa, si lo que tienes es un tono de voz muy "chillón" podrás resaltar los sonidos más graves y bajar los tonos más agudos. El resultado puede ser espectacular. ¿Te interesa este tema?. Clica en "Leer completo...".

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Miscelanea
Luneta térmica (antivaho) como antena AM-FM

Es probable que alguna vez te haya pasado lo que a mi.

Se activó la alarma del radio-reloj a las 8:00 de la mañana en punto. Todavía casi dormido me incorporé y corrí las cortinas oyendo las noticias en mi emisora favorita. Unos espléndidos rayos de sol penetraron de golpe en mi habitación y acabaron con la oscuridad que hasta entonces había en ella.

Acto seguido procedí al correspondiente aseo matutino para, justo después, sentarme a desayunar. El café estaba exquisito y la tostada, regada con aceite de oliva virgen extra, me supo a gloria bendita.

Aquel dia me levanté contento, muy contento. Tenía muy buenas espectativas. Como soy un enamorado de la radio, me gusta escuchar las tertulias matinales en el coche de camino al trabajo, lo primero que hago al subir al vehículo es conectarla.

He de aclarar que mi coche duerme en plena calle. No soy el afortunado conductor que dispone de garaje. ¡Que raro!... No logro sintonizar ninguna emisora... ¿Que está pasando?.

Paro el coche y me apeo para comprobar la antena... ¡LA ANTENA!... ¡Coñ.!... ¡Que me han robado la antena!.

Esto me estropeó completamente el dia. El cabreo que pillé fue monumental, de campeonato. Entonces tomé una decisión.

Para que esto no me ocurriera más, a partir de entonces decidí usar la luneta térmica, también conocida por el término "antivaho", como antena para mi receptor de radio AM/FM. Si alguien tenía la intención de dejarme sin escuchar la radio tendría que llevarse la luna trasera, y ya eso le iba a resultar más complicado que robar una simple antena... ¿no crees?.

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Práctica
El electroscopio

Llegó la hora de realizar nuestra primera práctica electrónica. Una vez que hemos estudiado la electricidad estática estaría bien ver los efectos que produce esta mediante un artilugio construido por nosotros mismos.

En este artículo vamos a explicar que es un electroscopio y además vamos a fabricar uno con materiales muy comunes a practicamente costo cero. Siendo un instrumento sumamente fácil y económico de construir, con él podremos ver los efectos de la electricidad estática estudiados en el artículo anterior.

William Gilbert (1544-1603), médico y físico inglés, fué la persona que construyó por primera vez un electroscopio para realizar experimentos con cargas electrostáticas. Acérrimo defensor de la teoría copernicana, sus mayores aportaciones a la ciencia tratan sobre electricidad y magnetismo. Al mostrar que el hierro a altas temperaturas (al rojo) no presenta alteraciones magnéticas, se adelantó a los modernos descubrimientos de Curie. Aunque actualmente el instrumento inventado por Gilbert no es más que una pieza de museo, existiendo herramientas muchísimo mas modernas para estos menesteres, resulta muy instructiva su construcción. Prepárate pués para empezar a experimentar con la electricidad estática.

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Teoría
El receptor elemental (VI)

Una vez que hemos visto qué es un condensador y cual es su funcionamiento tanto en circuitos de corriente continua como en circuitos de corriente alterna, pasamos a ver que papel juega este componente electrónico en el selector de frecuencias de nuestro receptor elemental.

Ya hemos mencionado que el selector de frecuencias de nuestro sencillo receptor lo forman dos componentes: una bobina y un condensador. A estas alturas conocemos ambos elementos y, básicamente y de forma aislada, sabemos como funcionan. Ahora nos toca profundizar un poco en el comportamiento de los mismos cuando se montan juntos, formando ambos el corazón del selector de frecuencias de nuestro receptor.

Es verdad que hemos comentado que lo que ocurre en este tipo de circuitos es algo un tanto complejo, pero esto no va a impedir que, mediante varios ejemplos y con algunas ilustraciones, conozcamos los efectos que se producen cuando bobina y condensador hacen su trabajo particular de seleccionar señales de R.F. en el receptor que estamos estudiando. ¿Te apetece seguir?.

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Noticias
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El receptor elemental (VI)

Una vez que hemos visto qué es un condensador y cual es su funcionamiento tanto en circuitos de corriente continua como en circuitos de corriente alterna, pasamos a ver que papel juega este componente electrónico en el selector de frecuencias de nuestro receptor elemental.

Ya hemos mencionado que el selector de frecuencias de nuestro sencillo receptor lo forman dos componentes: una bobina y un condensador. A estas alturas conocemos ambos elementos y, básicamente y de forma aislada, sabemos como funcionan. Ahora nos toca profundizar un poco en el comportamiento de los mismos cuando se montan juntos, formando ambos el corazón del selector de frecuencias de nuestro receptor.

Es verdad que hemos comentado que lo que ocurre en este tipo de circuitos es algo un tanto complejo, pero esto no va a impedir que, mediante varios ejemplos y con algunas ilustraciones, conozcamos los efectos que se producen cuando bobina y condensador hacen su trabajo particular de seleccionar señales de R.F. en el receptor que estamos estudiando. ¿Te apetece seguir?.

Mediante los llamados "circuitos resonantes", también conocidos como "circuitos oscilantes", nos va a resultar posible "sintonizar" la señal de R.F. deseada y posteriormente procesarla de modo que, una vez que la hayamos separado del resto, podamos "extraerle" la señal de B.F. (Baja Frecuencia) que ha viajado cabalgando sobre la primera.

Para empezar vamos a explicar la teoría de funcionamiento de estos circuitos de la manera más simple posible y sin acudir a las matemáticas. En el artículo siguiente haremos un pequeño experimento mediante el cual se nos van a despejar todas las incógnitas que tenemos sobre ellos y llegaremos a entender como funcionan en un selector de frecuencias.

FUNCIONAMIENTO DE UN CIRCUITO RESONANTE
Suponemos que tienes frescos en tu mente los conocimientos básicos relativos a las inductancias o bobinas y a los condensadores. Si no es así te recomendamos encarecidamente que vuelvas atrás y estudies los artículos relativos al electromagnetismo (parte I y parte II), el transformador y a los condensadores (parte I y parte II).

Para empezar podemos decir que el funcionamiento de un circuito resonante se basa en un intercambio de energía: la energía eléctrica del condensador se transfiere a la bobina y acto seguido la energía magnética de la bobina se transfiere de nuevo al condensador. Esta sucesión de transferencias de energia podría seguir de forma indefinida si tanto la bobina como el condensador fueran perfectos y no existieran las consabidas pérdidas en ninguno de los dos componentes. A continuación vamos a desgranar el proceso paso a paso para lo cual nos vamos a servir del circuito mostrado debajo.

Como puedes ver se trata de una pila, un condensador y una bobina conectados a través de un conmutador (señalado con un recuadro rojo y estando en principio colocado en la posición de reposo). En realidad, la pila nos servirá solo para cargar el condensador y así obtener la energía necesaria para que el circuito comience a funcionar. Para ello colocamos el conmutador en la posición que conecta la pila con el condensador y esperamos hasta que este último esté completamente cargado (ver figura siguiente).

Una vez conseguido lo anterior, colocamos de nuevo el conmutador en su posición de reposo. Vemos que en esta situación tenemos el condensador cargado electricamente. Dentro de un momento vamos a conectarlo a la bobina que se encuentra en "paralelo" con él.

En la ilustración siguiente podemos apreciar como el condensador, cargado gracias a la acción de la pila, lo hemos conectado en paralelo con la bobina a través del conmutador. Estamos a punto de presenciar el efecto "resonancia" en un circuito bobina-condensador en paralelo, también conocido por las siglas "LC".

A partir de ahora dejaremos de representar a la pila en nuestras ilustraciones puesto que ya ha cumplido su cometido (cargar el condensador) y también suprimiremos el conmutador, el cual nos ha servido para comprender como podemos cargar primero el condensador y luego, una vez cargado, conectarlo a la bobina. Entendemos, por tanto, que para empezar a estudiar el fenómeno de la resonancia en un circuito LC paralelo disponemos de UN CONDENSADOR CARGADO ELÉCTRICAMENTE y UNA BOBINA EN PARALELO con él. ¿Estás de acuerdo?.

Para llegar a comprender como funciona un circuito LC paralelo tienes que tener claro en tu mente los parámetros que intervienen en su funcionamiento. Son los siguientes:

1. Tensión en el condensador
2. F.E.M. inducida en la bobina
3. Corriente de descarga del condensador
4. Corriente inducida en la bobina
5. Campo magnético producido en la bobina

Debes conocer perfectamente que significan estos CINCO PARÁMETROS a la hora de estudiar el funcionamiento de este circuito y además, debes ser consciente del efecto que produce cada uno de ellos en cada instante determinado del proceso, sin pensar en su desarrollo como "un todo" sino mas bién imaginando que podemos "parar el tiempo" en cada uno de los momentos que se explican y entonces observar que está ocurriendo en las entrañas de nuestro circuito LC paralelo. Si no tienes muy en cuenta estos detalles, todo esto te parecerá un verdadero lio y casi con completa seguridad no llegarás a entender nada del asunto.

Si has captado la idea podemos seguir adelante, pero antes podrías imprimir en papel el gráfico representado en la última parte de este artículo. En él se detalla el desarrollo de cada uno de los tres parámetros más importantes del circuito LC paralelo en función del tiempo: tensión en el condensador (debida a la carga que contiene en cada momento), tensión inducida en la bobina y corriente a través del circuito. Observa en dicho gráfico como la corriente está desfasada 90º tanto con la tensión del condensador como con la f.e.m. inducida en la bobina (ya hablaremos de esto más adelante).

Al momento de conectar el condensador cargado a la bobina estamos en el inicio de la primera fase (momento A); el condensador comienza a descargarse a través del solenoide. Como dicha corriente de descarga produce casi de forma inmediata una f.e.m. inducida en la bobina, f.e.m. que tiene un valor similar a la tensión del condensador y es de polaridad opuesta, la intensidad de esta corriente de descarga no sube a su máximo nivel de manera instantánea ya que la f.e.m. opuesta inducida en la bobina se lo impide, sino que lo va haciendo gradualmente en el tiempo como se puede ver en la ilustración gráfica del final que representa estos parámetros. Mientras esto ocurre comienza a formarse un campo magnético en la bobina producido por la propia corriente de descarga del condensador.

La intensidad de la corriente de descarga tiende a aumentar y mientras tanto la tensión en bornes del condensador y también la f.e.m. inducida en la bobina van decreciendo (momento B). Conforme la intensidad de la corriente de descarga del condensador aumenta, también va aumentando proporcionalmente el campo magnético generado en la bobina.

En este punto debes tener claro que la tensión en bornes del condensador y la f.e.m. inducida en la bobina son SIEMPRE DE IDÉNTICO VALOR Y DE POLARIDAD OPUESTA. Esto se mantiene a lo largo de todo el tiempo que el circuito esté funcionando.

Llega el momento en que el condensador casi se ha descargado por completo. La d.d.p. en sus bornes y consecuentemente la f.e.m. inducida en la bobina se han reducido casi a cero. Toda la energía eléctrica que se encontraba en el condensador ahora se ha trasladado a la bobina y, por esta razón, su campo magnético ha alcanzado un nivel máximo. Es en este preciso instante cuando la intensidad de corriente de descarga del condensador también tiene un nivel máximo (momento C).

Lógicamente, al no quedarle apenas carga alguna al condensador, a partir de este momento la intensidad de corriente a través del circuito comienza a disminuir pero no lo hace de forma brusca, como lo haría en el caso de que no estuviera presente la bobina.

Al comenzar a disminuir dicha corriente también lo hace el campo magnético que ésta crea en la bobina. Esta disminución del flujo magnético produce en el solenoide una f.e.m. de signo contrario al que tenía cuando el condensador estaba cargado, provocando una corriente inducida que tiende a mantener la que hasta el momento estaba circulando a su través y que estaba producida por la descarga del condensador.

Esto hace que cambien las tornas y ahora sea el condensador el que reciba la carga eléctrica de la propia bobina. Efectivamente, gracias a la corriente que produce la f.e.m. (de signo contrario a la primera) inducida por el campo magnético menguante de la bobina, en este instante comienza a cargarse el condensador con polaridad inversa a la que tenía en principio (momento D).

Observa que este es precisamente el efecto del que habíamos hablado al comenzar nuestro artículo. Durante la descarga del condensador, la corriente en el circuito ha estado aumentando y gracias a ella se ha formado un campo magnético en la bobina. La energía que inicialmente estaba almacenada en el campo eléctrico del condensador, ahora se ha transferido al solenoide y está presente en su campo magnético.

Aunque en un momento determinado el condensador estuvo completamente descargado, la corriente continúa fluyendo gracias al efecto de la bobina en el circuito, hasta tal punto que el condensador comienza a cargarse en sentido contrario. Su polaridad comienza a ser opuesta a la que tenía en un principio. La energía almacenada en el campo magnético de la bobina comienza a transferirse de nuevo al condensador. ¿Entiendes el punto?.

La corriente de descarga del condensador, que había llegado a su punto máximo justo cuando casi no le quedaba carga eléctrica, es "sustituida" de forma casi inmediata por la corriente inducida en la bobina (del mismo sentido que aquella). Conforme pasa el tiempo y el campo magnético de la bobina sigue menguando su f.e.m. inducida va aumentando, lo que hace que aumente también la carga que recibe el condensador y consecuentemente la tensión en sus bornes.

Con el paso del tiempo el condensador se va cargando, la corriente inducida va disminuyendo, la f.e.m. inducida en la bobina sigue aumentando y la tensión en el condensador también aumenta. Una vez que el condensador ha alcanzado su carga máxima (la misma que tenía al principio solo que de signo contrario), cesa la corriente inducida y también cesa el campo magnético de la bobina (momento E).

Ahora la tensión en el condensador es máxima, de valor idéntico y de polaridad opuesta a la que tenía al comenzar este experimento. Estamos justo donde empezamos pero con la carga eléctrica del condensador invertida. El proceso comienza de nuevo, aunque esta vez la corriente comienza a circular en sentido contrario a como lo hizo al principio. El proceso se repite y se repite hasta que por causa de las pérdidas producidas en la bobina y en el condensador, la oscilación es rápidamente amortiguada llegando a anularse por completo en poco tiempo.

En la siguiente ilustración puedes ver claramente los valores que adquieren en cada instante cada uno de los parámetros más importantes de este circuito: la tensión en el condensador, la f.e.m. inducida en la bobina y la corriente a través del circuito. Para mayor claridad, cada uno de ellos se representa con un color distinto. Si haces click en la imagen ésta se ampliará y podrás verla con mas detalle.

Te repetimos nuestra recomendación de que imprimas el gráfico y lo tengas delante de ti cuando estudies este artículo. Es probable que así te resulte más fácil de entender el proceso de las oscilaciones en un circuito LC paralelo. Esperamos que este artículo te haya sido de utilidad. Más en el siguiente. Hasta entonces.

 
C O M E N T A R I O S   
RE: El receptor elemental (VI)

#3 Gabriel » 04-04-2015 18:30

felicidades por la explición tan clara, es complicado en internet encontrar literatura tan didactica y amena

RE: El receptor elemental (VI)

#2 Gabriel » 04-04-2015 18:28

muy buena explicación, es muy complicado encontrar literatura en internet que lo explique tan claramente.
Gracias

RE: El receptor elemental (VI)

#1 INFINUE » 21-05-2012 13:41

MUY UTIL AGRADESCO TODO EL CONOCIMIENTO QUE BRINDAS O BRINDAN PORQUE HAY SERES QUE DECEAN APRENDER PERO AVECES NO TIENEN RECURSOS ($).GRASIASSSSS DE VERDAD .SALUDOS

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