FÍSICA PARA INFORMÁTICA (MANUAL DE PRÁCTICAS)

FÍSICA PARA INFORMÁTICA

MANUAL DE PRÁCTICAS
(REVISIÓN AGOSTO 2017)

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE TEZIUTLÁN
DIVISIÓN DE INGENIERÍA INFORMÁTICA

FÍSICA PARA INFORMÁTICA INSTITUTO
TECNOLÓGICO
MANUAL DE PRÁCTICAS
SUPERIOR DE
SOBRE ESTE MANUAL: TEZIUTLÁN

El siguiente documento es una Propuesta de la Academia de DIVISIÓN DE
Ingeniería en Informática para la realización de prácticas de la INGENIERÍA
materia de Física para Informática. INFORMÁTICA

Está dirigido a docentes y alumnos adscritos a la carrera con el fin
de brindar una guía de actividades para la impartición de la materia
en las modalidades de curso normal, curso de verano o asesoría, así
como para la elaboración de planeaciones didácticas.

1

CONTENIDO

ÍNDICE DE FIGURAS, IMÁGENES Y TABLAS.............................................................................................................................................. 3
PRÁCTICA 1: DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA APLICACIÓN DE SOFTWARE PARA CONVERSIÓN ENTRE SISTEMAS
DE UNIDADES .............................................................................................................................................................................................. 5

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................................................................... 5
Sistema Internacional de unidades (SI)........................................................................................................................................ 6
Magnitudes Elementales del Sistema internacional .................................................................................................................. 6

OBJETIVO: ............................................................................................................................................................................................... 7
METODOLOGIA:..................................................................................................................................................................................... 7
RECURSOS MATERIALES Y EQUIPO NECESARIO: ............................................................................................................................... 8
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA: .......................................................................................................................................................... 8
EVALUACIÓN.......................................................................................................................................................................................... 9
RESULTADOS Y CONCLUSIONES ........................................................................................................................................................ 10
Bibliografía ................................................................................................................................................................................................ 10
PRÁCTICA 2: EFECTO DEL AUMENTO DE TEMPERATURA POR EL PASO DE CORRIENTE EN ELEMENTOS ELECTRÓNICOS........ 11
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................................................... 11

calor y su transferencia ................................................................................................................................................................. 11
ELECTRICIDAD.................................................................................................................................................................................. 12
intensidad de corriente eléctrica (i) ........................................................................................................................................... 12
voltaje o diferencia de potencial (V) ......................................................................................................................................... 14
resistencia eléctrica (R) ................................................................................................................................................................. 14
LEY DE OHM ..................................................................................................................................................................................... 15
Batería Eléctrica.............................................................................................................................................................................. 15
Resistencias de Carbón................................................................................................................................................................. 16
Diodo Emisor de Luz (LED) ............................................................................................................................................................. 16
Circuito Eléctrico............................................................................................................................................................................. 17
OBJETIVO: ............................................................................................................................................................................................. 18
METODOLOGIA:................................................................................................................................................................................... 19
RECURSOS MATERIALES Y EQUIPO NECESARIO: ............................................................................................................................. 19
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ......................................................................................................................................................... 19
ACTIVIDAD 1: IDENTIFICACIÓN DE COMPONENTES ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS CON SUS SÍMBOLOS ...................... 20
ACTIVIDAD 2: IDENTIFICACIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL PROTOBOARD................................................................................ 21
ACTIVIDAD 3: CONEXIÓN DE ELEMENTOS EN SERIE .................................................................................................................. 24
ACTIVIDAD 4: CONEXIÓN DE ELEMENTOS EN PARALELO......................................................................................................... 26
ACTIVIDAD 5: EFECTOS DEL AUMENTO DE CORRIENTE EN COMPONENTES ELÉCTRICOS o electrónicos ........................ 29
EVALUACIÓN........................................................................................................................................................................................ 39
RESULTADOS Y CONCLUSIONES ........................................................................................................................................................ 40
Bibliografía ................................................................................................................................................................................................ 40
PRÁCTICA 3: ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE UN DISCO DURO...................................................................................... 40
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................................................... 41
CAMPO MAGNÉTICO..................................................................................................................................................................... 41
Inducción Electromagnética ....................................................................................................................................................... 41
Disco Duro (Hard Drive Disk) ......................................................................................................................................................... 42
OBJETIVO: ............................................................................................................................................................................................. 43
METODOLOGÍA:................................................................................................................................................................................... 44
RECURSOS MATERIALES Y EQUIPO NECESARIO: ............................................................................................................................. 44
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA: ........................................................................................................................................................ 44

2

EVALUACIÓN........................................................................................................................................................................................ 51
RESULTADOS Y CONCLUSIONES ........................................................................................................................................................ 52
Bibliografía ................................................................................................................................................................................................ 52
PRÁCTICA 4: IMPLEMENTACIÓN DE UN CIRCUITO TRANSMISOR FM ............................................................................................... 53
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................................................... 53

IMPEDANCIA:................................................................................................................................................................................... 53
reactancia: ...................................................................................................................................................................................... 53
resistencia eléctrica: ...................................................................................................................................................................... 54
CAPACITORES:................................................................................................................................................................................. 54
INDUCTORES: ................................................................................................................................................................................... 55
RADIOFRECUENCIA: ....................................................................................................................................................................... 56
TRANSISTORES DE UNIÓN BIPOLAR (BJT)...................................................................................................................................... 57
OBJETIVO: ............................................................................................................................................................................................. 60
METODOLOGÍA:................................................................................................................................................................................... 60
RECURSOS MATERIALES Y EQUIPO NECESARIO: ............................................................................................................................. 60
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA: ........................................................................................................................................................ 60
ACTIVIDAD 1: IDENTIFICACIÓN DE COMPONENTES FÍSICOS Y SUS SÍMBOLOS ELÉCTRICOS .............................................. 61
ACTIVIDAD 2: ELABORACIÓN DE LA BOBINA PARA LA TRANSMISIÓN DE SEÑAL VÍA RF .................................................... 63
ACTIVIDAD 2: CABLEADO DEL CONECTOR DE AUDIO............................................................................................................. 64
ACTIVIDAD 3: IMPLEMENTACIÓN DEL CIRCUITO ....................................................................................................................... 65
EVALUACIÓN........................................................................................................................................................................................ 68
RESULTADOS Y CONCLUSIONES ........................................................................................................................................................ 69
Bibliografía ................................................................................................................................................................................................ 69
PRÁCTICA 5: IMPLEMENTACIÓN DE UN CIRCUITO TRANSMISOR y RECEPTOR VÍA LUZ INFRARROJA ........................................ 70
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................................................... 70
LUZ INFRARROJA ............................................................................................................................................................................. 70
dIODO EMISORE DE LUZ (LED)....................................................................................................................................................... 71
fOTOTRANSISTOR ............................................................................................................................................................................. 71
AMPLIFICADOR OPERACIONAL (OPAMP) .................................................................................................................................. 72
OBJETIVO .............................................................................................................................................................................................. 74
METODOLOGÍA.................................................................................................................................................................................... 74
RECURSOS MATERIALES Y EQUIPO NECESARIO .............................................................................................................................. 74
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ......................................................................................................................................................... 74
EVALUACIÓN........................................................................................................................................................................................ 83
RESULTADOS Y CONCLUSIONES ........................................................................................................................................................ 84
Bibliografía ................................................................................................................................................................................................ 84

ÍNDICE DE FIGURAS, IMÁGENES Y TABLAS

IMAGEN 1: FORMAS DE TRANSFERENCIA DE TEMPERATURA (CONVECCIÓN, CONDUCCIÓN Y RADIACIÓN) ------------------ 11

3

IMAGEN 2: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA CORRIENTE DIRECTA -------------------------------------------------------------------------- 13
IMAGEN 3: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL VOLTAJE ---------------------------------------------------------------------------------------------- 14
IMAGEN 4: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA---------------------------------------------------------------------- 15
IMAGEN 5: TRIÁNGULO DE LA LEY DE OHM ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15
IMAGEN 6: EJEMPLOS DE BATERÍAS ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 16
IMAGEN 7: RESISTENCIA DE CARBÓN --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16
IMAGEN 8: DIODOS EMISORES DE LUZ (LED) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 17
IMAGEN 9: CIRCUITO ELÉCTRICO BÁSICO--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 18
IMAGEN 10: DIAGRAMA 1 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 20
IMAGEN 11: BATERÍA (SÍMBOLO ELÉCTRICO Y FORMA FÍSICA) ----------------------------------------------------------------------------------- 20
IMAGEN 12: RESISTENCIA O RESISTOR (SÍMBOLO ELÉCTRICO Y FORMA FÍSICA) ------------------------------------------------------------ 20
IMAGEN 13: DIODO EMISOR DE LUZ [LED] (SÍMBOLO ELÉCTRICO Y FORMA FÍSICA) ------------------------------------------------------ 21
IMAGEN 14: PROTOBOARD ESTÁNDAR ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21
IMAGEN 15: LÍNEAS DE ALIMENTACIÓN ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 21
IMAGEN 16: LÍNEAS DE CONEXIÓN O DE PROTOTIPADO ------------------------------------------------------------------------------------------ 22
IMAGEN 17: CANAL PARA CIRCUITOS INTEGRADOS ------------------------------------------------------------------------------------------------ 22
IMAGEN 18: LÍNEAS PARA TERMINAL NEGATIVA------------------------------------------------------------------------------------------------------- 22
IMAGEN 19: LÍNEAS PARA TERMINAL POSITIVA--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 23
IMAGEN 20: LÍNEAS DE PROTOTIPADO-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 23
IMAGEN 21: DISTRIBUCIÓN DE PISTAS DE UN PROTOBOARD -------------------------------------------------------------------------------------- 23
IMAGEN 22: DIAGRAMA 1, PASO 1 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 24
IMAGEN 23: RESISTOR DE 220 Ω ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 24
IMAGEN 24: DIAGRAMA 1, PASO 2 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 24
IMAGEN 25: TERMINALES DE UN LED DE ACUERDO AL TAMAÑO DE LAS TERMINALES --------------------------------------------------- 25
IMAGEN 26: TERMINALES DE UN LED DE ACUERDO A SUS BANDERAS ------------------------------------------------------------------------- 25
IMAGEN 27: DIAGRAMA 1, PASO 3 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 26
IMAGEN 28: DIAGRAMA 1, RESULTADO ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 26
IMAGEN 29: DIAGRAMA 2 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 27
IMAGEN 30: RESISTOR DE 1KΩ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27
IMAGEN 31: RESISTOR DE 10KΩ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 27
IMAGEN 32: DIAGRAMA 2, PASO 1 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 28
IMAGEN 33: DIAGRAMA 2, PASO 2 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 28
IMAGEN 34: DIAGRAMA 2, RESULTADO ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 29
IMAGEN 35: DIAGRAMA 3 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 30
IMAGEN 36: BATERÍAS EN SERIE------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 30
IMAGEN 37: DIAGRAMA 3, PASO 1 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 31
IMAGEN 38: DIAGRAMA 3, PASO 2 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 31
IMAGEN 39: RESISTORES PARA DIAGRAMA 3 (DE IZQ. A DER.): 10KΩ, 1KΩ, 330 Ω, 220 Ω, 100 Ω Y 10 Ω -------------------------- 31
IMAGEN 40: DIAGRAMA 3, PASO 3 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 32
IMAGEN 41: DIAGRAMA 3, RESULTADO 1---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 33
IMAGEN 42: DIAGRAMA 3, PASO 4 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 33
IMAGEN 43: DIAGRAMA 3, RESULTADO 2---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 34
IMAGEN 44: DIAGRAMA 3, PASO 5 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 34
IMAGEN 45: DIAGRAMA 3, RESULTADO 3---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 35
IMAGEN 46: DIAGRAMA 3, PASO 6 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 35
IMAGEN 47: DIAGRAMA 3, RESULTADO 4---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 36
IMAGEN 48: DIAGRAMA 3, PASO 7 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 36
IMAGEN 49: DIAGRAMA 3, RESULTADO 5---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 37
IMAGEN 50: DIAGRAMA 3, PASO 8 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 37
IMAGEN 51: DIAGRAMA 3, RESULTADO 6---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 38
IMAGEN 52: CAMPOS MAGNÉTICOS EN N IMÁN ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 41
IMAGEN 53: CAMPOS MAGNÉTICOS PRODUCIDOS POR INDUCCIÓN------------------------------------------------------------------------ 42
IMAGEN 54: PARTES ELEMENTALES DE UN DISCO DURO -------------------------------------------------------------------------------------------- 43
IMAGEN 55: EJEMPLO DE DISCO DURO ÚTIL PARA LA PRÁCTICA ------------------------------------------------------------------------------- 45
IMAGEN 56: PROCESO DE DESARMADO, PASO 1 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 45
IMAGEN 57: PROCESO DE DESARMADO, PASO 2 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 46
IMAGEN 58: PROCESO DE DESARMADO, PASO 3 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 46
IMAGEN 59: PROCESO DE DESARMADO, PASO 4 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 47
IMAGEN 60: PROCESO DE DESARMADO, PASO 5 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 47
IMAGEN 61: PROCESO DE DESARMADO, PASO 6 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 48
IMAGEN 62: PROCESO DE DESARMADO, PASO 7 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 48
IMAGEN 63: PROCESO DE DESARMADO, PASO 8 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 49
IMAGEN 64: PROCESO DE DESARMADO, PASO 9 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 49
IMAGEN 65: ESQUEMA REPRESENTATIVO DE LOS COMPONENTES DE UN DISCO DURO------------------------------------------------- 50
IMAGEN 66: PARTES IDENTIFICADAS DEL DISCO DURO --------------------------------------------------------------------------------------------- 50
IMAGEN 67: RESISTENCIA DE CARBÓN CONVENCIONAL ------------------------------------------------------------------------------------------ 54
IMAGEN 68: CAPACITOR ELECTROLÍTICO (IZQ.) Y CAPACITOR DE POLIÉSTER (DER.)----------------------------------------------------- 55
IMAGEN 69: BOBINAS O INDUCTORES -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 56

4

IMAGEN 70: ESQUEMA BÁSICO DE UN SISTEMA DE RADIOFRECUENCIA---------------------------------------------------------------------- 57
IMAGEN 71: CONSTRUCCIÓN BÁSICA DE UN BJT (TOMADO DE "DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS" DE THOMAS FLOYD) ------ 57
IMAGEN 72: POLARIZACIÓN EN DIRECTA-INVERSA DE UN BJT (TOMADO DE "DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS" DE THOMAS
FLOYD) --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 58
IMAGEN 73: OPERACIÓN DE UN BJT QUE MUESTRA EL FLUJO DE ELECTRONES (TOMADO DE "DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS"
DE THOMAS FLOYD) --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 58
IMAGEN 74: ENCAPSULADOS DE TRANSISTORES DE UNIÓN BIPOLAR -------------------------------------------------------------------------- 59
IMAGEN 75: DIAGRAMA 4, TRANSMISOR FM ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 61
IMAGEN 76: RESISTORES A UTILIZAR EN EL DIAGRAMA 4 (DE IZQ. A DER.): 1KΩ, 15 KΩ, 6.8 KΩ, 10 KΩ, 4.7 KΩ, 2.2 KΩ, 220 Ω
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 61
IMAGEN 77: CAPACITORES ELECTROLÍTICOS, FORMA FÍSICA Y SÍMBOLOS ELÉCTRICOS COMUNES -------------------------------- 61
IMAGEN 78: CAPACITORES CERÁMICOS, FORMA FÍSICA, CÓDIGOS DE VALOR Y SÍMBOLO ELÉCTRICO ------------------------ 62
IMAGEN 79: CAPACITORES VARIABLES, FORMA FÍSICA COMÚN (IZQ.), TRIMMER (CENTRO) Y SÍMBOLOS ELÉCTRICOS ----- 62
IMAGEN 80: INDUCTOR O BOBINA, FORMA FÍSICA Y SÍMBOLOS ELÉCTRICOS -------------------------------------------------------------- 62
IMAGEN 81: TRANSISTOR NPN 2N2222, ENCAPSULADOS TO-39 (IZQ.) Y TO-92 (CENTRO), Y SIMBOLO ELÉCTRICO ------------ 62
IMAGEN 82: CONECTOR DE AUDIO JACK DE 3.5 MM MACHO, FORMA ABIERTA Y CERRADA --------------------------------------- 63
IMAGEN 83: CABLE DE COBRE FORMANDO LAS ESPIRAS DE LA BOBINA--------------------------------------------------------------------- 63
IMAGEN 84: QUEMADO DE LOS EXTREMOS DE LA BOBINA---------------------------------------------------------------------------------------- 64
IMAGEN 85: CONECTOR DE AUDIO DESCUBIERTO, Y DESIGNACIÓN DE TERMINALES --------------------------------------------------- 64
IMAGEN 86: SEGMENTOS DE CABLE A SOLDAR EN EL CONECTOR DE AUDIO -------------------------------------------------------------- 64
IMAGEN 87: CONECTOR JACK 3.5 MM SOLDADO --------------------------------------------------------------------------------------------------- 65
IMAGEN 88: CIRCUITO IMPLEMENTADO EN PROTOBOARD---------------------------------------------------------------------------------------- 65
IMAGEN 89: CAPACITOR VARIABLE CONVENCIONAL CON TERMINALES -------------------------------------------------------------------- 66
IMAGEN 90: DIAGRAMA DE CONEXIÓN ENTRE EL CAPACITOR VARIABLE CON LA BOBINA ------------------------------------------ 66
IMAGEN 91: PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO --------------------------------------------------------------------------------------- 67
IMAGEN 92: ESPECTRO RADIOELÉCTRICO, Y SECCIÓN DEL LA LUZ VISIBLE E INFRARROJA--------------------------------------------- 70
IMAGEN 93: DIODOS EMISORES DE LUZ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 71
IMAGEN 94: MODELOS DE FOTOTRANSISTORES ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 72
IMAGEN 95: FUNCIÓN BÁSICA DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL COMO AMPLIFICDOR DE TENSIÓN --------------------- 73
IMAGEN 96: ENCAPSULADOS DE AMPLIFICADORES OPERACIONALES------------------------------------------------------------------------ 73
IMAGEN 97: DIAGRAMA 5, TRANSMISOR IR ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 75
IMAGEN 98: RESISTENCIAS A UTILIZAR EN EL CIRCUITO (IZQ: 1.5 KΩ, CENTRO: 1.2KΩ, DER: 47 Ω) ------------------------------------ 75
IMAGEN 99: FORMA FÍSICA DE LOS CAPACITORES ELECTROLÍTICOS DEL CIRCUITO------------------------------------------------------ 75
IMAGEN 100: POTENCIÓMETRO, FORMA FÍSICA, SÍMBOLO ELÉCTRICO Y DEFINICIÓN DE TERMINALES ---------------------------- 76
IMAGEN 101: LED INFRARROJO, FORMA FÍSICA ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 76
IMAGEN 102: TRANSISTOR BC558, FORMA FÍSICA, SÍMBOLO ELÉCTRICO Y DISPOSICIÓN DE TERMINALES ------------------------ 76
IMAGEN 103: DIAGRAMA 5 IMPLEMENTADO----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 77
IMAGEN 104: EJEMPLO DE LUZ IR EMITIDA Y APTADA POR UNA CÁMARA. ------------------------------------------------------------------ 77
IMAGEN 105: CIRCUITO TRANSMISOR IMPLEMENTADO (LED'S IR EMITIENDO LUZ) --------------------------------------------------------- 78
IMAGEN 106: DIAGRAMA 6, CIRCUITO RECEPTOR --------------------------------------------------------------------------------------------------- 78
IMAGEN 107: RESISTORES A EMPLEAR EN EL DIAGRAMA 6 (IZQ: 1.2 MΩ, CENTRO: 10 KΩ, DER: 47 Ω) ----------------------------- 79
IMAGEN 108: FOTOTRANSISTOR, FORMA FÍSICA COMÚN, SÍMBOLO ELÉCTRICO Y DISPOSICIÓN DE TERMINALES ------------- 79
IMAGEN 109: CIRCUITO INTEGRADO UA741, FORMA FÍSICA Y DISPOSICIÓN DE PINES -------------------------------------------------- 79
IMAGEN 110: DISPOSICIÓN DE PINES EN UN CIRCUITO INTEGRADO CON MUESCA ------------------------------------------------------ 80
IMAGEN 111: DISPOSICIÓN DE PINES EN UN CIRCUITO INTEGRADO CON PUNTO DE ÍNDICE ----------------------------------------- 80
IMAGEN 112: TRANSISTORES BC548 (IZQ.) Y BC558 (DER.), FORMA FÍSICA, SÍMBOLOS ELÉCTRICOS Y DISPOSICIÓN DE
TERMINALES -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 81
IMAGEN 113: BOCINA DE 8 Ω DE IMPEDANCIA, FORMA FÍSICA Y SÍMBOLO ELÉCTRICO ----------------------------------------------- 81
IMAGEN 114: BOCINA CON CABLE CONDUCTOR SOLDADO EN LAS TERMINALES ------------------------------------------------------- 81
IMAGEN 115: DIAGRAMA 6, CIRCUITO RECEPTOR IMPLEMENTADO --------------------------------------------------------------------------- 82
IMAGEN 116: PRUEBA DE LOS CIRCUITOS TRANSMISOR Y RECEPTOR -------------------------------------------------------------------------- 82

PRÁCTICA 1: DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA APLICACIÓN DE
SOFTWARE PARA CONVERSIÓN ENTRE SISTEMAS DE UNIDADES

INTRODUCCIÓN

5

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

En física es importante usar un conjunto consistente de unidades. En el año 1960 un comité
internacional estableció un conjunto estándar para la comunidad científica, denominado SI (a
partir de Systéme International). En este sistema hay siete magnitudes fundamentales: longitud,
masa, tiempo, intensidad eléctrica, temperatura termodinámica, cantidad de sustancia e
intensidad luminosa. Cada magnitud fundamental tiene su unidad. Para el tiempo es el segundo,
para la longitud el metro y para la masa el kilogramo.[…] la unidad fundamental en el SI para la
temperatura (Kelvin, K), para la cantidad de sustancia (el mol) y para la intensidad de corriente
eléctrica (el ampere, A). La séptima unidad fundamental es la candela (cd) que determina la
intensidad luminosa.

MAGNITUDES ELEMENTALES DEL SISTEMA INTERNACIONAL

Tiempo

La unidad de tiempo, el segundo (s), se definió originalmente en función de la rotación de la Tierra,
de modo que correspondía a (1/60) (1/60) (1/24) del día solar medio. Sin embargo, los científicos
han advertido que el periodo de rotación de la Tierra varía continuamente. Actualmente, el
segundo se define en función de una frecuencia característica asociada con el átomo de cesio.
Todos los átomos, después de absorber energía, emiten luz con longitudes de onda y frecuencias
características del elemento considerado. Existe una frecuencia y una longitud de onda
particulares asociadas a cada transición energética dentro del átomo de un elemento y todas las
experiencias manifiestan que estas magnitudes son constantes. El segundo se define de modo que
la frecuencia de la luz emitida en una determinada transición del cesio es de 9,192, 631, 770 por
segundo.

Longitud

En su inicio en 1793, sirvió como base la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano
terrestre, en 1889 (1ª CGPM) se materializó en una regla de platino iridio, en 1960 (11ª CGPM) se
reprodujo con la longitud de onda del kriptón 86 y finalmente en 1983 (17ª CGPM) se igualó el
recorrido de la luz en una fracción de tiempo. Actualmente la unidad de longitud se realiza y se
disemina por medio de láseres estabilizados, lámparas espectrales y patrones materializados de
acuerdo a su definición

Masa

Partiendo de la “grave” de Lavoisier en 1793, la unidad de masa era el “peso” de un decímetro
cúbico de agua a la temperatura de fusión del hielo y, después se consideró a la temperatura de
su máxima densidad. Actualmente la unidad de masa está representada por un cilindro de platino
iridio de diámetro y altura iguales (39 mm). El mundo científico hace esfuerzos para redefinir la
unidad de masa en términos de constantes universales ya que el kilogramo es la única unidad de
todas las unidades de base del SI que se realiza por medio de un patrón materializado, esto, desde
los tiempos de la fundación del Sistema Métrico.

Intensidad de Corriente Eléctrica

La realización práctica de esta definición se logra con el uso de balanzas de corriente o
electrodinamómetros, sin embargo como la medición de la fuerza ejercida mutuamente por una
corriente que circula en ellos es difícil, la incertidumbre asociada a este método es alta. En la
práctica la unidad de corriente eléctrica se realiza a partir de patrones materializados de tensión
y resistencia. Los grandes laboratorios utilizan como patrón de tensión una red de uniones
Josephson y como patrón de resistencia el efecto Hall cuántico.

6

Temperatura Termodinámica

En 1954, la 10a. CGPM modificó la base termodinámica de la escala de temperatura, en vez de
hacerla sobre dos puntos fijos, el punto de congelación y el punto de ebullición del agua, se hizo
sobre un solo punto fijo fundamental, el punto triple del agua al cual se le atribuye el valor de
1/273,16 K. Las medidas prácticas de temperaturas se efectúan en las denominadas escalas
internacionales que en su turno fueron conocidas como EIT-27, EIT-48, EIPT-68 y finalmente la EIT-90,
escala internacional de temperatura de 1990, basada en un número definido de puntos fijos y en
instrumentos de interpolación calibrados en dichos puntos. Es de uso común expresar una
temperatura termodinámica (T) en función de su diferencia por relación a la temperatura de
referencia To = 273,15 K, punto de congelación del agua. Esta diferencia de temperatura es
llamada temperatura Celsius (t) y se define por la ecuación t = T-To. La unidad de temperatura
Celsius es el grado Celsius (°C) igual a la unidad kelvin por definición. Un intervalo o una diferencia
de temperatura puede expresarse tanto en kelvin como en grado Celsius (13ª CGPM, Resolución
3). El kelvin y el grado Celsius son unidades de la Escala Internacional de temperatura de 1990 (EIT-
90) adoptado por el Comité Internacional en 1989 en su recomendación 5.

Intensidad Luminosa

La realización de la candela puede hacerse midiendo la energía de una fuente a través de un
filtro V (l) que simula la respuesta del sistema visual humano en función de la longitud de onda. La
transferencia de la unidad se realiza a partir de lámparas patrón y fotodiodos, mediante métodos
de comparación. La unidad de intensidad luminosa primeramente fue establecida utilizando
patrones de flama o de filamento incandescente. Fueron reemplazadas por “la bujía nueva”
fundada sobre la luminancia del radiador de Planck (cuerpo negro) a la temperatura de
congelación del platino. La 9ª CGPM adopta un nuevo nombre internacional la candela, símbolo
cd. En 1979 en razón de las dificultades experimentales para la realización de un radiador de
Planck a temperaturas elevadas y a las posibilidades ofrecidas por la radiometría (medida de la
potencia de la radiación óptica) la 16ª CGPM adopta una nueva definición de la candela que
actualmente se encuentra vigente.

Cantidad de Sustancia

Incorporada en 1971 como la séptima unidad de base del SI para formar la estructura metrológica
del campo de la físico-química, la mol no se refiere a una masa sino a un número de partículas.
Mencionar un número determinado de moles sin indicar cuales son las partículas es tan incierto
como mencionar un número de metros sin señalar a que dimensión del objeto se refiere. La
definición de mol establecida por la 14ª CGPM en 1971 se refiere a los átomos de carbono 12 no
ligados, que se encuentran en reposo y en su estado fundamental.

OBJETIVO:

Desarrollar una aplicación de software que permita a un usuario realizar la conversión de una
magnitud o unidad a otra de su elección y sus equivalencias, tanto del Sistema Internacional de
Unidades (SI) como el Sistema Británico de unidades.

METODOLOGIA:

• Seleccionar el entorno o lenguaje de programación para la elaboración de la aplicación.

7

• Investigar las magnitudes físicas que forman parte del Sistema Internacional de Unidades,
así como sus prefijos, abreviaturas y equivalencias numéricas.

• Plasmar la lógica del programa mediante el uso de un diagrama de flujo.
• Desarrollar e implementar la aplicación de software.
• Presentar un reporte de práctica con sus evidencias y resultados.

RECURSOS MATERIALES Y EQUIPO NECESARIO:

• Equipo de cómputo (PC, Laptop)
• Entorno de desarrollo (Java, C++, C#, HTML, Visual Basic, entre otros)
• Material de apoyo de clase
• Recursos Literarios.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:

La aplicación de software debe tener las siguientes características:
• Contener una interfaz, cuadro de diálogo o lista desplegable en la cual solicite al usuario
ingresar la magnitud física a convertir (Longitud, Masa, Tiempo, Temperatura, etc.).

• Una vez seleccionada la magnitud física, se debe solicitar el valor o cantidad numérica,
mediante un cuadro de texto. La magnitud seleccionada debe estar impresa o formar parte
del cuadro de diálogo.

• Una vez realizados estos pasos, el usuario debe seleccionar, mediante una lista desplegable,
la unidad de medida que pretende conocer. Dependiendo de la magnitud física
seleccionada, las unidades de medida de destino deben corresponder a la naturaleza de
la misma.

• El resultado de la conversión debe mostrar la cantidad ingresada y la unidad equivalente.

El alumno tiene la posibilidad de elegir el entorno o el lenguaje de programación que utilizará para
el desarrollo de la aplicación. La lógica del programa debe seguir el siguiente diagrama de flujo
elemental:

INICIO

Seleccionar
Magnitud

Ingresar va8lor o

cantidad numérica

EVALUACIÓN

ASPECTOS A EVALUAR EXCELENTE BUE

LÓGICA DE 20-25 PUNTOS 20-15 P
PROGRAMA
Cubre con la lógica del Cubre con la
USO DE INTERFACES O programa propuesta en el programa pro
ELEMENTOS GRÁFICOS diagrama de flujo, y propone diagrama de f
modificaciones a la misma para modificaciones a
PRUEBAS DE mejorar la ejecución de la mejorar la eje
IMPLEMENTACIÓN aplicación y la obtención de aplicación o la

ORTOGRAFÍA, FORMATO Y resultados. resulta
DISTRIBUCIÓN DE ELEMENTOS Hace uso de muy pocas
interfaces gráficas o cuadros de Hace uso de po
cuadros de d
diálogo, con tamaño
adecuado, visible y legible, tamaño adecu
legible, o util
utiliza colores y gráficos gráficos ad
adecuados, y permite la
navegación fluida entre sus La aplicación
pocas fa
elementos.
La aplicación no presenta fallas implementación
es fluida, no pr
en su implementación, la inesperados o c
navegación es fluida, no los cálculos
presenta cierres inesperados ni adecuad
ciclos infinitos, los cálculos se
realizan adecuadamente y Utiliza cuadros d
presenta mejoras en algunas con formato o t
partes del proceso sin afectar la de colores o grá
saturar los espac
lógica del programa. muy pocas falta

Utiliza cuadros de diálogo, y sus eleme
interfaces gráficas, texto con correctament
formato o tipografía, y uso de

colores y gráficos alusivos,
distribuidos adecuadamente
para no saturar los espacios.

ENO SUFICIENTE INSUFICIENTE

PUNTOS 15-10 PUNTOS 10-5 PUNTOS

a lógica del Cubre con la lógica del Cubre con una parte de la
opuesta en el programa propuesta en el lógica del programa propuesta
flujo, o sugiere
a la misma para diagrama de flujo. en el diagrama de flujo.
ecución de la
a obtención de
ados.

ocas interfaces o Hace uso de pocas interfaces o Hace uso de múltiples interfaces

diálogo, con cuadros de diálogos, con o cuadros de diálogo con texto
uado, visible y tamaño adecuado, visible o plano, sin otro recurso gráfico, y

liza colores o legible. la navegación no es fluida.
decuados.

presenta muy La aplicación presenta pocas La aplicación presenta fallas en
alas en su fallas en su implementación, la su implementación, la

n, la navegación navegación es poco fluida, o navegación es confusa o
resenta cierres no presenta cierres inesperados
ciclos infinitos, y presenta cierres inesperados o
o ciclos infinitos, o algunos ciclos infinitos, o los cálculos no
s se realizan se efectúan adecuadamente.
damente. cálculos no se efectúan
adecuadamente

de diálogo, texto Utiliza cuadros de diálogo, texto Utiliza cuadros de diálogo con
tipografía, o uso
con formato o tipografía, texto sin formato, faltas de
áficos alusivos, sin presenta pocas faltas de ortografía, o sus elementos no
cios, y presenta ortografía, o sus elementos
as de ortografía, están correctamente
están distribuidos regularmente.
entos están distribuidos.
te distribuidos.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

El alumno, al término de la práctica, deberá contar con una herramienta para la conversión de
unidades del Sistema Internacional y del Sistema Británico, desarrollada con los conocimientos
fundamentales de programación ya obtenidos en otros semestres. Además, deberá hacer
hincapié en la necesidad de conocer las equivalencias entre unidades y cómo convertirlas para
obtener información pertinente sobre determinados elementos o situaciones.

BIBLIOGRAFÍA

Álvarez, J. A. (Marzo de 2013). ¡Así Funciona! Descubra cómo funcionan las cosas. Obtenido de
¡ASí Funciona!: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_led/ke_led_2.htm

Benson, H. (2000). Física Universitaria (Vol. 2). México DF, México: CECSA.
Celis, C. G. (1994). El universo digital del IBM PC, AT y PS/2. Valladolid.
Floyd, T. L. (2008). Dispositivos Electrónicos. México: Pearson.
Montiel, H. P. (2008). Física General (Tercera ed.). México: Grupo Editorial Patria.
Paul A. Tipler, G. M. (2010). Física para la Ciencia y la Tecnología (6ta Edición ed., Vol. 1). Barcelona,

España: Editorial Reverté.
W. Edward Gettys, F. K. (2006). Física para ciencias e ingeniería (Segunda Edición ed., Vol. 2).

México DF, México: McGraw-Hill.

PRÁCTICA 2: EFECTO DEL AUMENTO DE TEMPERATURA POR EL PASO DE
CORRIENTE EN ELEMENTOS ELECTRÓNICOS

INTRODUCCIÓN

CALOR Y SU TRANSFERENCIA
La transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura
a otro de menor temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está
a una temperatura diferente a la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica,
también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que
el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico. La transferencia de calor siempre ocurre desde
un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado del segundo principio de la
termodinámica. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos en proximidad
uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida; solo puede hacerse más lenta.
Los modos de transferencia son diferentes procesos de transporte de calor, usualmente se agrupan
en tres tipos según haya también transferencia o no transferencia de materia (o fotones) como los
siguientes:
Conducción: Es la transferencia de calor que se produce a través de un medio estacionario (que
puede ser un sólido) cuando existe una diferencia de temperatura.
Convección: Se caracteriza porque se produce por medio de un fluido (líquido o gas) que
transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce
únicamente por medio de materiales fluidos. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de
calor por medio del movimiento del fluido, por ejemplo: al trasegar el fluido por medio de bombas
o al calentar agua en una cacerola, la que está en contacto con la parte de abajo de la cacerola
se mueve hacia arriba, mientras que el agua que está en la superficie, desciende, ocupando el
lugar que dejó la cacerola caliente.
Radiación: se puede atribuir a cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o
moléculas constitutivas. En ausencia de un medio, existe una transferencia neta de calor por
radiación entre dos superficies a diferentes temperaturas, debido a que todas las superficies con
temperatura finita emiten energía en forma de ondas electromagnéticas.

IMAGEN 1: FORMAS DE TRANSFERENCIA DE TEMPERATURA (CONVECCIÓN, CONDUCCIÓN Y RADIACIÓN)

11

ELECTRICIDAD

La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas
eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad
estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. La electricidad es una
forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: transporte,
climatización, iluminación y computación.

La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas:

Carga eléctrica: una propiedad de algunas partículas subatómicas, que determina su interacción
electromagnética. La materia eléctricamente cargada produce y es influida por los campos
electromagnéticos.

Corriente eléctrica: un flujo o desplazamiento de partículas cargadas eléctricamente por un
material conductor; se mide en amperios.

Campo eléctrico: un tipo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica incluso
cuando no se está moviendo. El campo eléctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor
cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Además las cargas en movimiento
producen campos magnéticos.

Potencial eléctrico: es la capacidad que tiene un campo eléctrico de realizar trabajo; se mide en
voltios.

Magnetismo: La corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos
variables en el tiempo generan corriente eléctrica.
La electricidad se usa para generar luz mediante lámparas, calor, aprovechando el efecto Joule,
movimiento, mediante motores que transforman la energía eléctrica en energía mecánica o
señales mediante sistemas electrónicos, compuestos de circuitos eléctricos que incluyen
componentes activos (tubos de vacío, transistores, diodos y circuitos integrados) y componentes
pasivos como resistores, inductores y condensadores.

INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA (I)

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo
que recorre un material.1 Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el
interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre
segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un
movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse
en el electroimán.

Corriente Continua o Directa

Se denomina corriente continua o corriente directa (CC en español, en inglés DC, de Direct
Current) al flujo de cargas eléctricas que no cambia de sentido con el tiempo. La corriente
eléctrica a través de un material se establece entre dos puntos de distinto potencial. Cuando hay
corriente continua, los terminales de mayor y menor potencial no se intercambian entre sí. Es
errónea la identificación de la corriente continua con la corriente constante (ninguna lo es, ni
siquiera la suministrada por una batería). Es continua toda corriente cuyo sentido de circulación es
siempre el mismo, independientemente de su valor absoluto.

Su descubrimiento se remonta a la invención de la primera pila voltaica por parte del conde y
científico italiano Alessandro Volta. No fue hasta los trabajos de Edison sobre la generación de

12

electricidad, en las postrimerías del siglo XIX, cuando la corriente continua comenzó a emplearse
para la transmisión de la energía eléctrica. Ya en el siglo XX este uso decayó en favor de la
corriente alterna, que presenta menores pérdidas en la transmisión a largas distancias, si bien se
conserva en la conexión de redes eléctricas de diferentes frecuencias y en la transmisión a través
de cables submarinos. Desde 2008 se está extendiendo el uso de generadores de corriente
continua a partir de células fotoeléctricas que permiten aprovechar la energía solar.

Cuando es necesario disponer de corriente continua para el funcionamiento de aparatos
electrónicos, se puede transformar la corriente alterna de la red de suministro eléctrico mediante
un proceso, denominado rectificación, que se realiza con unos dispositivos llamados rectificadores,
basados en el empleo de diodos semiconductores o tiristores (antiguamente, también de tubos de
vacío).

IMAGEN 2: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA CORRIENTE DIRECTA

Corriente Alterna

Se denomina corriente alterna (simbolizada CA en español y AC en inglés, de alternating current)

a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda
de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda sinoidal.4 En el uso coloquial,
"corriente alterna" se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las
empresas.

El sistema usado hoy en día fue ideado fundamentalmente por Nikola Tesla, y la distribución de la
corriente alterna fue comercializada por George Westinghouse. Otros que contribuyeron al
desarrollo y mejora de este sistema fueron Lucien Gaulard, John Gibbs y Oliver Shallenger entre los
años 1881 y 1889. La corriente alterna superó las limitaciones que aparecían al emplear la corriente
continua (CC), la cual constituye un sistema ineficiente para la distribución de energía a gran

escala debido a problemas en la transmisión de potencia.

La razón del amplio uso de la corriente alterna, que minimiza los problemas de trasmisión de
potencia, viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la

corriente continua. La energía eléctrica trasmitida viene dada por el producto de la tensión, la
intensidad y el tiempo. Dado que la sección de los conductores de las líneas de transporte de
energía eléctrica depende de la intensidad, se puede, mediante un transformador, modificar el
voltaje hasta altos valores (alta tensión), disminuyendo en igual proporción la intensidad de
corriente. Esto permite que los conductores sean de menor sección y, por tanto, de menor costo;

además, minimiza las pérdidas por efecto Joule, que dependen del cuadrado de la intensidad.
Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para
permitir su uso industrial o doméstico de forma cómoda y segura. Las frecuencias empleadas en
las redes de distribución son 50 y 60 Hz. El valor depende del país.

13

IMAGEN 1: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA CORRIENTE ALTERNA

VOLTAJE O DIFERENCIA DE POTENCIAL (V)

La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje) es una magnitud
física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede
definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula
cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.3 Su
unidad de medida es el voltio.

La tensión entre dos puntos A y B es independiente del camino recorrido por la carga y depende
exclusivamente del potencial eléctrico de dichos puntos A y B en el campo eléctrico, que es un
campo conservativo. Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un
conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor
potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una
fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial
eléctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.

Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un sólo punto, o potencial, se refiere a la
diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial se defina como cero. En
muchas ocasiones, se adopta como potencial nulo al de la tierra.

IMAGEN 3: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL VOLTAJE

RESISTENCIA ELÉCTRICA (R)

Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al
moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio,
que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Ohm, quien
descubrió el principio que ahora lleva su nombre. Descubierta por Georg Ohm en 1827, la
resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual con la fricción en la física mecánica. La unidad
de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición, en la

14

práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmnímetro. Además,
su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.

IMAGEN 4: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA

LEY DE OHM
La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley de
la electricidad. Establece que la diferencia de potencial que aparece entre los extremos de un
conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente que circula por el citado
conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica ; que es el
factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre y :

La fórmula anterior se conoce como “Ley de Ohm” incluso cuando la resistencia varía con la
corriente, y en la misma, corresponde a la diferencia de potencial, a la resistencia e a la
intensidad de la corriente. Las unidades de esas tres magnitudes en el sistema internacional de
unidades son, respectivamente, voltios (V), ohmios (Ω) y amperios (A).

IMAGEN 5: TRIÁNGULO DE LA LEY DE OHM

BATERÍA ELÉCTRICA
Se denomina batería, batería eléctrica, acumulador eléctrico o simplemente acumulador, al
dispositivo que consiste en una o más celdas electroquímicas que pueden convertir la energía
química almacenada en electricidad. Cada celda consta de un electrodo positivo, o ánodo y un
electrodo negativo, o cátodo y electrolitos que permiten que los iones se muevan entre los
electrodos, facilitando que la corriente fluya fuera de la batería para llevar a cabo su función.

15

Las baterías vienen en muchas formas y tamaños, desde las celdas en miniatura que se utilizan en
audífonos y relojes de pulsera, a los bancos de baterías del tamaño de las habitaciones que
proporcionan energía de reserva a las centrales telefónicas y ordenadores de centros de datos.

IMAGEN 6: EJEMPLOS DE BATERÍAS

RESISTENCIAS DE CARBÓN
Se denomina resistor al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica
determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico. En el propio argot eléctrico y electrónico,
son conocidos simplemente como resistencias. En otros casos, como en las planchas,
calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando el efecto Joule.
Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa.
Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima y diferencia de potencial máxima en un
resistor viene condicionada por la máxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Esta potencia
se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los
valores más comunes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.

IMAGEN 7: RESISTENCIA DE CARBÓN

DIODO EMISOR DE LUZ (LED)
El LED, acrónimo de “Light Emitting Diode”, o diodo emisor de luz de estado sólido (solid state),
constituye un tipo especial de semiconductor, cuya característica principal es convertir en luz la
corriente eléctrica de bajo voltaje que atraviesa su chip. Desde el punto de vista físico un LED
común se presenta como un bulbo miniaturizado, carente de filamento o de cualquier otro tipo
de elemento o material peligroso, con la ventaja sobre otras tecnologías que no contamina el
medio ambiente.

16

En sus inicios el principal uso del primer diodo LED de luz visible de color rojo que se comercializó
estuvo limitado a indicar solamente si un equipo o aparato eléctrico o electrónico se encontraba
conectado a la fuente de suministro de corriente eléctrica, o en funcionamiento. Posteriormente
este diodo comenzó a formar parte también de paneles informativos, aunque en sus inicios su uso
estuvo muy limitado a otras aplicaciones prácticas debido a la escasa variedad de colores
disponibles y su baja eficiencia lumínica.

En la actualidad los nuevos materiales desarrollados por los investigadores han permitido que se
puedan reproducir todos los colores del espectro electromagnético visibles al ojo humano
incluyendo el blanco, y los no visibles como el infrarrojo (IR) y el ultravioleta (UV). Al mismo tiempo
se ha incrementado en varias veces la eficiencia lumínica de los LEDs hasta tal punto que hoy en
día pueden llegar a superar en algunos casos la iluminación que normalmente proporciona una
lámpara incandescente de más potencia en Watts (W).

El color que emite cada diodo LED en particular depende principalmente del material
semiconductor que se haya empleado en su fabricación. Cada compuesto químico propio del
material semiconductor utilizado en la fabricación de un diodo LED permite la emisión de una luz
de un color específico, correspondiente a una determinada longitud de onda del espectro
electromagnético.

IMAGEN 8: DIODOS EMISORES DE LUZ (LED)

CIRCUITO ELÉCTRICO

Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias,
inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una
trayectoria cerrada. Un circuito lineal, que consiste de fuentes, componentes lineales (resistores,
condensadores, inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables),
tiene la propiedad de la superposición lineal. Además son más fáciles de analizar, usando métodos

en el dominio de la frecuencia, para determinar su respuesta en corriente directa, en corriente
alterna y transitoria.

Un circuito resistivo es un circuito que contiene solo resistores y fuentes de voltaje y corriente. El

análisis de circuitos resistivos es menos complicado que el análisis de circuitos que contienen
capacitores e inductores. Si las fuentes son de corriente directa, es denominado un circuito de
corriente directa. Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito
electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis
mucho más complejos.

Un circuito tiene los siguientes componentes elementales:

17

Componente: Un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una
carga. En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y fuentes.

Nodo: Punto de un circuito donde concurren más de dos conductores. A, B, C, D, E son nodos.
Nótese que C no es considerado como un nuevo nodo, puesto que se puede considerar como un
mismo nodo en A, ya que entre ellos no existe diferencia de potencial o tener tensión 0 (VA - VC =
0).

Rama: Conjunto de todas las ramas comprendidos entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 se
hallan siete ramales: AB por la fuente, BC por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal
sólo puede circular una corriente.

Malla: Cualquier camino cerrado en un circuito eléctrico.

Fuente: Componente que se encarga de transformar algún tipo de energía en energía eléctrica.
En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes: una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.

Conductor: Comúnmente llamado cable; es un hilo de resistencia despreciable (idealmente cero)
que une los elementos para formar el circuito.

IMAGEN 9: CIRCUITO ELÉCTRICO BÁSICO

OBJETIVO:

18

Implementar una serie de circuitos electrónicos que permita observar el aumento de temperatura
mediante el aumento de corriente eléctrica en cada uno de sus componentes y los efectos que
provocan. Al mismo tiempo, brindar a los alumnos de los conocimientos básicos para la conexión
de componentes electrónicos en una tablilla de experimentos a partir de la lectura de un
diagrama eléctrico.

METODOLOGIA:

• Establecer los conceptos básicos de la electricidad: corriente directa y corriente alterna
• Establecer los elementos o parámetros básicos de un circuito eléctrico de corriente directa:

Intensidad de Corriente, Voltaje o Tensión y Resistencia y su relación mediante la Ley de
Ohm.
• Mostrar al alumno un diagrama eléctrico para mostrar y comparar los símbolos eléctricos o
electrónicos y su forma física.
• Mostrar, mediante diagramas eléctricos, las disposiciones o tipos de conexión entre
componentes eléctricos: Conexión en Serie y Conexión en Paralelo.
• Guiar al alumno en el proceso de conexión de componentes electrónicos de acuerdo a lo
indicado en los diagramas anteriores.
• Implementar dichos circuitos en un simulador y comparar los resultados.
• Implementar un circuito resistivo en una tablilla de experimentos que permita al alumno
observar el aumento de corriente conforme se varíen o cambien los valores de los resistores.
• Realizar un reporte de actividades con sus evidencias y resultados.

RECURSOS MATERIALES Y EQUIPO NECESARIO:

• Tablilla de Experimentos (Protoboard)
• 3 Resistencias de 10 KΩ
• 3 Resistencias de 1KΩ
• 3 Resistencias de 330 Ω
• 3 Resistencias de 220 Ω
• 3 Resistencias de 100 Ω
• 3 Resistencias de 10 Ω
• 2 Pilas de 9 V
• 2 broches para pila de 9V
• Cable Conductor
• Juego de Caimanes
• Pinzas de Corte
• 4 LED’s Color Rojo
• 2 Botones pulsadores
• Simulador Livewire
• PC o Laptop
• Calculadora

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

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ACTIVIDAD 1: IDENTIFICACIÓN DE COMPONENTES ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS CON SUS SÍMBOLOS
Mostrar a los alumnos el siguiente diagrama eléctrico, para el análisis de cada uno de sus
componentes:

IMAGEN 10: DIAGRAMA 1

Identificar el símbolo eléctrico y la forma física de cada uno de los componentes, así como sus
terminales:

IMAGEN 11: BATERÍA (SÍMBOLO ELÉCTRICO Y FORMA FÍSICA)

IMAGEN 12: RESISTENCIA O RESISTOR (SÍMBOLO ELÉCTRICO Y FORMA FÍSICA)

20

IMAGEN 13: DIODO EMISOR DE LUZ [LED] (SÍMBOLO ELÉCTRICO Y FORMA FÍSICA)

ACTIVIDAD 2: IDENTIFICACIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL PROTOBOARD
Mostrar a los alumnos la disposición de pistas y estructura de la tablilla de experimentación o
protoboard:

IMAGEN 14: PROTOBOARD ESTÁNDAR

Un protoboard(Tablilla de Experimentación o Breadboard) es un conjunto de pistas metálicas y
puntos de conexión para componetes electrónicos, eléctricos o circuitos integrados y conformar
circuitos eléctricos. Hay dos tipos de líneas: las líneas de alimentación, las líneas de conexión de
componentes o de prototipado y el canal para circuitos integrados.

IMAGEN 15: LÍNEAS DE ALIMENTACIÓN

21

IMAGEN 16: LÍNEAS DE CONEXIÓN O DE PROTOTIPADO

IMAGEN 17: CANAL PARA CIRCUITOS INTEGRADOS

Las líneas de alimentación se utilizan para conectar las terminales positiva y negativa de fuentes
de Corriente Directa (DC) como baterías, cargadores, entre otros, y se identifican por las marcas
de Línea Positiva (+) y Línea Negativa (-). Estas líneas están a ambos extremos del protoboard, y
cada una es independiente de la otra.

IMAGEN 18: LÍNEAS PARA TERMINAL NEGATIVA

22

IMAGEN 19: LÍNEAS PARA TERMINAL POSITIVA

Todos los puntos o bornes de conexión que pertenecen a cualquiera de las líneas tienen
continuidad únicamente entre sí, a no ser que mediante cables conductores se extiendan las
conexiones hacia otras pistas.
Las líneas de prototipado se distinguen porque se hallan en la parte interna del protoboard, entre
las líneas de alimentación. Éstas son más pequeñas y con menos puntos (5 en total). Entre los puntos
de dichas líneas hay continuidad entre sí, pero no en los que están en sus extremos, porque cada
línea es independiente, a menos que se conecten cables conductores o componentes
electrónicos entre ellas o con las líneas de alimentación.

IMAGEN 20: LÍNEAS DE PROTOTIPADO

Las pistas metálicas que se encuentran debajo de la parte plástica del protoboard se muestran en
la imagen siguiente:

IMAGEN 21: DISTRIBUCIÓN DE PISTAS DE UN PROTOBOARD

23

ACTIVIDAD 3: CONEXIÓN DE ELEMENTOS EN SERIE
Retomar el circuito Diagrama 1 mostrado en la Actividad 1 e implementarlo en el protoboard
respetando la lógica de conexión y el orden de los componentes. Como se puede observar cada
componente va conectado uno después del otro en forma secuencial. A éste modo de conexión
se denomina Conexión en Serie.
Colocar el broche a la pila de 9V a modo de que quede fijo, y después conectar la terminal
positiva (rojo) en la línea de alimentación positiva de cualquiera de los extremos del protoboard:

IMAGEN 22: DIAGRAMA 1, PASO 1

Conectar las resistencias R1, R2 y R3, todas con el valor de 220 Ω, en serie en el protoboard. Para
identificar las resistencias a utilizar, las bandas de color deben coincidir con los de la imagen
siguiente:

IMAGEN 23: RESISTOR DE 220 Ω

IMAGEN 24: DIAGRAMA 1, PASO 2

24

Conectar el LED al protoboard en serie con las resistencias R1, R2 y R3. La determinación del ánodo
y el cátodo puede observarse fácilmente de dos formas:
Observando la longitud de sus terminales:
La terminal más larga es el Ánodo (A), o la terminal positiva del LED y la más corta es el Cátodo
(K), o la terminal negativa. Esto se puede utilizar cuando el LED es recién comprado o
desempaquetado.

IMAGEN 25: TERMINALES DE UN LED DE ACUERDO AL TAMAÑO DE LAS TERMINALES

Observando el tamaño de las banderas dentro del encapsulado:
Para determinar con mayor certeza las terminales de un LED, basta con observar la unión que se
haya dentro del encapsulado epóxico. EL ánodo y el cátodo dan soporte a la unión
semiconductora del LED a través de las “Banderas”. Las terminales se designan de acuerdo a la
imagen siguiente:

IMAGEN 26: TERMINALES DE UN LED DE ACUERDO A SUS BANDERAS

Cabe señalar que lo anterior puede variar dependiendo del tipo de LED. Aunque por lo regular se
cumplen ambos casos, en la práctica, si un LED no enciende una vez conectado en un sentido,
basta con invertirlo. Si en ambos sentidos el LED no enciende, es un indicativo de que el LED pueda
estar dañado o no que no se esté suministrando energía suficiente.
Designadas las terminales, conectar el LED al protoboard, asegurándose de que el ánodo y el
cátodo estén conectados en pistas separadas, de lo contrario, las terminales estarán conectadas
en corto circuito y puede dañar el componente.

25

IMAGEN 27: DIAGRAMA 1, PASO 3

Si el circuito está correctamente implementado, el LED deberá emitir luz, como se muestra en la
figura:

IMAGEN 28: DIAGRAMA 1, RESULTADO

Sugerir a los alumnos experimentar y proponer otros modos de conexión, respetando la lógica del
diagrama eléctrico; sugerir también que desconecten alguno de los cables o las resistencias y que
observen y analicen lo que sucede.
ACTIVIDAD 4: CONEXIÓN DE ELEMENTOS EN PARALELO
Mostrar a los alumnos el siguiente diagrama eléctrico, para el análisis de la conexión de los
componentes:

26

IMAGEN 29: DIAGRAMA 2

Para este caso, las resistencias R1, R2 y R3 están conectadas de tal manera que sus extremos o
terminales se unen en dos puntos comunes. A esta disposición se denomina Conexión en Paralelo.
Para la conexión en el protoboard, las resistencias a utilizar deben coincidir con las bandas de
color mostradas en las figuras siguientes:

IMAGEN 30: RESISTOR DE 1KΩ

IMAGEN 31: RESISTOR DE 10KΩ

Conectar las resistencias en el protoboard como se muestra en la imagen, aunque el orden de las
resistencias no es relevante en este caso:

27

IMAGEN 32: DIAGRAMA 2, PASO 1

En el Diagrama 2, el componente siguiente es el LED, que está conectado en serie con el arreglo
en paralelo de las resistencias: el ánodo hace conexión con uno de los puntos comunes de las
resistencias y el cátodo, como en el Diagrama 1, va conectado al negativo de la batería mediante
un cable. El circuito debe quedar de la siguiente manera:

IMAGEN 33: DIAGRAMA 2, PASO 2

Éste circuito es un ejemplo de un Circuito Mixto o con Conexiones Mixtas, en el cual sus
componentes combinan uniones en serie y en paralelo. Si todos los componentes están
correctamente colocados, lo que se debe observar es que el LED emite luz, como se muestra a
continuación:

28

IMAGEN 34: DIAGRAMA 2, RESULTADO

Sugerir a los alumnos experimentar y proponer otros modos de conexión, respetando la lógica del
diagrama eléctrico; sugerir también que desconecten alguna de las resistencias y que observen y
analicen lo que sucede.

ACTIVIDAD 5: EFECTOS DEL AUMENTO DE CORRIENTE EN COMPONENTES ELÉCTRICOS O
ELECTRÓNICOS

Para la siguiente actividad, se pretende comprobar el efecto que tiene el aumento de la corriente
eléctrica en los elementos o componentes al disminuir la resistencia, tanto en forma teórica y

práctica, y el efecto inmediato que genera dicho flujo: el aumento de la temperatura en
determinados componentes.

En una libreta de notas, o utilizando una hoja de cálculo, elaborar una tabla con los siguientes
campos:

VOLTAJE RESISTENCIA CORRIENTE TEMPERATURA BRILLO DEL
DE LAS LED

RESISTENCIAS

TABLA 1.1

Implementar el circuito siguiente:

29

IMAGEN 35: DIAGRAMA 3

La primera conexión son las baterías de 9 V, que están en serie. La conexión en serie de dos baterías
se realiza conectando el borne negativo de una batería con el positivo de la otra, quedando sólo
una terminal positiva y una terminal negativa:

IMAGEN 36: BATERÍAS EN SERIE

El voltaje resultante de dos o más fuentes conectadas en serie es la suma de los voltajes de cada
fuente. En este caso, si ambas pilas son de 9 V, el voltaje total será de 18 V. Este valor será constante

para los análisis a efectuar.

Este dato debe ser registrado en la primera columna de la tabla:

VOLTAJE RESISTENCIA CORRIENTE TEMPERATURA BRILLO DEL
DE LAS LED
18 V
18 V RESISTENCIAS
18 V
18 V
18 V
18 V

TABLA 1.2

Conectar las baterías al protoboard de la siguiente manera:

30

IMAGEN 37: DIAGRAMA 3, PASO 1

De acuerdo al Diagrama 3, de la terminal positiva se conecta en serie un botón pulsador; éste
puede ser de 2 o 4 terminales. En este caso, la imagen muestra un botón pulsador de 4 terminales.
La conexión utilizada es funcional para dicho botón o para un pulsador de dos terminales:

IMAGEN 38: DIAGRAMA 3, PASO 2

Conectar las resistencias R1, R2 y R3, al igual que el LED en serie. El valor de las resistencias se irá
cambiando de acuerdo a las siguientes pruebas y los siguientes valores resistivos:

IMAGEN 39: RESISTORES PARA DIAGRAMA 3 (DE IZQ. A DER.): 10KΩ, 1KΩ, 330 Ω, 220 Ω, 100 Ω Y 10 Ω

31

PRUEBA 1: R1= R2 = R3 = 10 KΩ

IMAGEN 40: DIAGRAMA 3, PASO 3

Una vez implementado el circuito con el primer juego de resistencias, y para el registro de la tabla
en la columna “Resistencia”, al estar R1, R2 y R3 en serie, los valores resistivos se suman:

= 1 + 2 + 3
= 10 + 10 + 10 = 30 = 30,000

El cálculo de la corriente a través del circuito se calculará mediante el uso de la Ley de Ohm:

= = 18 = 0.0006 = 600 µ

30,000

Registrar los cálculos en la tabla:

VOLTAJE RESISTENCIA CORRIENTE TEMPERATURA BRILLO DEL
30 KΩ 600 µA DE LAS LED
18 V
18 V RESISTENCIAS -
18 V
18 V -
18 V
18 V

TABLA 1.3

Para llenar las celdas restantes de la primera fila, presionar el botón y observar el brillo que emita

el LED, y para la temperatura de las resistencias, indicar a los alumnos que las toquen con las yemas
de los dedos o la parte externa de la mano.

32

IMAGEN 41: DIAGRAMA 3, RESULTADO 1

Se sugiere que, para evitar grandes discrepancias en las definiciones o términos empleados en las
columnas restantes, se ocupen los siguientes criterios o adjetivos:
Para Temperatura de las Resistencias: Normal, Tibia, Caliente, Muy Caliente.
Para Brillo del LED: Apagado, Tenue, Brillante, Muy Brillante.
El proceso de cálculo y registro de los datos de la tabla será exactamente el mismo para los valores
restantes de resistencias.
PRUEBA 2: R1= R2 = R3 = 1 KΩ
Cambiar los valores de las resistencias R1, R2 y R3 a los valores de 1 KΩ:

IMAGEN 42: DIAGRAMA 3, PASO 4

Presionar el botón, verificar la temperatura de las resistencias y el brillo del LED, y registrar los datos
en la tabla:

33

VOLTAJE RESISTENCIA CORRIENTE TEMPERATURA BRILLO DEL
DE LAS LED
18 V 30 KΩ 600 µA
18 V 3 KΩ 6 mA RESISTENCIAS -
18 V -
18 V -
18 V
18 V -

TABLA 1.4

El comportamiento resultante debe ser similar a la siguiente figura:

IMAGEN 43: DIAGRAMA 3, RESULTADO 2

PRUEBA 3: R1= R2 = R3 = 330 Ω
Cambiar los valores de las resistencias R1, R2 y R3 a los valores de 330 Ω:

IMAGEN 44: DIAGRAMA 3, PASO 5

Presionar el botón, verificar la temperatura de las resistencias y el brillo del LED, y registrar los datos
en la tabla:

34

VOLTAJE RESISTENCIA CORRIENTE TEMPERATURA BRILLO DEL
DE LAS LED
18 V 30 KΩ 600 µA
18 V 3 KΩ 6 mA RESISTENCIAS -
18 V 990 Ω 18.18 mA -
18 V - -
18 V
18 V -

-

TABLA 2.5

El comportamiento resultante debe ser similar a la siguiente figura:

IMAGEN 45: DIAGRAMA 3, RESULTADO 3

PRUEBA 4: R1= R2 = R3 = 220 Ω
Cambiar los valores de las resistencias R1, R2 y R3 a los valores de 220 Ω:

IMAGEN 46: DIAGRAMA 3, PASO 6

Presionar el botón, verificar la temperatura de las resistencias y el brillo del LED, y registrar los datos
en la tabla:

35

VOLTAJE RESISTENCIA CORRIENTE TEMPERATURA BRILLO DEL
DE LAS LED
18 V 30 KΩ 600 µA
18 V 3 KΩ 6 mA RESISTENCIAS -
18 V 990 Ω 18.18 mA -
18 V 660 Ω 27.27 mA - -
18 V -
18 V -

-

-

TABLA 3.6

El comportamiento resultante debe ser similar a la siguiente figura:

IMAGEN 47: DIAGRAMA 3, RESULTADO 4

PRUEBA 5: R1= R2 = R3 = 100 Ω
Cambiar los valores de las resistencias R1, R2 y R3 a los valores de 100 Ω:

IMAGEN 48: DIAGRAMA 3, PASO 7

Presionar el botón, verificar la temperatura de las resistencias y el brillo del LED, y registrar los datos
en la tabla:

36

VOLTAJE RESISTENCIA CORRIENTE TEMPERATURA BRILLO DEL
DE LAS LED
18 V 30 KΩ 600 µA
18 V 3 KΩ 6 mA RESISTENCIAS -
18 V 990 Ω 18.18 mA -
18 V 660 Ω 27.27 mA - -
18 V 300 Ω 60 mA -
18 V - -
TABLA 4.7
-

-

-

El comportamiento resultante debe ser similar a la siguiente figura:

IMAGEN 49: DIAGRAMA 3, RESULTADO 5

PRUEBA 5: R1= R2 = R3 = 10 Ω
Cambiar los valores de las resistencias R1, R2 y R3 a los valores de 10 Ω:

IMAGEN 50: DIAGRAMA 3, PASO 8

Presionar el botón, verificar la temperatura de las resistencias y el brillo del LED, y registrar los datos
en la tabla:

37

VOLTAJE RESISTENCIA CORRIENTE TEMPERATURA BRILLO DEL
DE LAS LED
18 V 30 KΩ 600 µA
18 V 3 KΩ 6 mA RESISTENCIAS -
18 V 990 Ω 18.18 mA - -
18 V 660 Ω 27.27 mA - -
18 V 300 Ω 60 mA -
18 V 30 Ω 600 mA - -
- -
TABLA 5.8 -

-

El comportamiento resultante debe ser similar a la siguiente figura:

IMAGEN 51: DIAGRAMA 3, RESULTADO 6

Se sugiere que los alumnos realicen una reflexión sobre lo que provoca que no se disipe
adecuadamente la temperatura de un elemento electrónico, y luego trasladarlo hacia los
elementos de una computadora que generan calor debido a su funcionamiento.

38

EVALUACIÓN

ASPECTOS A EVALUAR EXCELENTE BUENO
IMPLEMENTACIÓN
DEL CIRCUITO 20-25 PUNTOS 20-15 PUNTO
COMPORTAMIENTO
ESPERADO La implementación del La implementa
diagrama presenta al diagrama pres
CABLEADO
menos 1 falla. menos 2 fa
DISPOSICIÓN DE El comportamiento coincide
MATERIALES El comportam
con lo establecido en las coincide con 8
COMPROBACIÓN DE figuras. establecido en la
RESULTADOS
El cableado está El cableado
correctamente elaborado y elaborad
con la extensión adecuada.
adecuadam
No sobresale del sobresalen un p
protoboard; no hay cruce protoboard; ha
menos dos cruc
entre componentes.
componen

Los componentes están Los componente
distribuidos de acuerdo a disposición most
las figuras, o bien con una las figuras. Conse

conexión equivalente y espacio en
funcional. componen

Efectúa las pruebas Efectúa las pr
sugeridas y elabora sus
observaciones de acuerdo sugeridas y ela
observaciones de
a lo que observa en forma
concreta y clara. a lo que obs

O SUFICIENTE INSUFICIENTE

OS 15-10 PUNTOS 10-5 PUNTOS

ación del La implementación del La implementación del
senta al diagrama presenta al diagrama presenta al menos
allas.
miento menos 3 fallas. 4 o más fallas.
85% de lo El comportamiento coincide
as figuras. El comportamiento
o está coincide con 80% de lo muy poco o nada con lo
do establecido en las figuras. establecido en las figuras
mente y
poco del El cableado está El cableado no es estético,
ay por lo elaborado sobresale notoriamente del
ces entre protoboard, presenta cruces
ntes adecuadamente, pero
sobresale al menos 5 mm entre componentes y no
es siguen la del protoboard o presenta permiten dar un seguimiento
tradas en
erva buen cruces entre adecuado.
ntre componentes.
ntes. La disposición de
Los componentes están componentes no es estética
ruebas dispuestos de tal manera ni funcional, lo que afecta el
abora sus que depende de cables o comportamiento del circuito.
e acuerdo puentes extensos o éstos
serva. Efectúa las pruebas
se cruzan entre sugeridas, pero no elabora o
componentes no justifica sus observaciones
en forma concreta y clara.
Efectúa las pruebas
sugeridas, pero elabora

con dificultad sus
observaciones de acuerdo

a lo que observa.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

El alumno, al término de la práctica, deberá sintetizar sus observaciones sobre lo que implementó
en el diagrama 3 y los resultados registrados en la tabla de resultados, comprobando que,
mediante el análisis matemático y la comprobación física, existe un aumento de la corriente
eléctrica fluyendo por cada uno de los elementos del circuito y que éstos se ven afectados parcial
o totalmente su estructura con dichas variaciones, incluyendo el efecto secundario del aumento
de la temperatura.
También, puede incluir sus observaciones sobre la conexión física de componentes electrónicos
en serie o en paralelo, la lectura de circuitos o esquemas eléctricos y su utilidad en prácticas o
materias posteriores.

BIBLIOGRAFÍA

Álvarez, J. A. (Marzo de 2013). ¡Así Funciona! Descubra cómo funcionan las cosas. Obtenido de
¡ASí Funciona!: http://www.asifunciona.com/fisica/ke_led/ke_led_2.htm

Benson, H. (2000). Física Universitaria (Vol. 2). México DF, México: CECSA.
Celis, C. G. (1994). El universo digital del IBM PC, AT y PS/2. Valladolid.
Floyd, T. L. (2008). Dispositivos Electrónicos. México: Pearson.
Montiel, H. P. (2008). Física General (Tercera ed.). México: Grupo Editorial Patria.
Paul A. Tipler, G. M. (2010). Física para la Ciencia y la Tecnología (6ta Edición ed., Vol. 1). Barcelona,

España: Editorial Reverté.
W. Edward Gettys, F. K. (2006). Física para ciencias e ingeniería (Segunda Edición ed., Vol. 2).

México DF, México: McGraw-Hill.

PRÁCTICA 3: ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA INTERNA DE UN DISCO DURO

INTRODUCCIÓN

CAMPO MAGNÉTICO

El primer estudio sistemático de los imanes fue hecho por Pierre de Maricourt en 1269: Utilizó una
aguja magnetizada para trazar las “líneas de fuerza” alrededor de una piedra imán esférica, y
encontró que convergían en dos regiones opuestas de la espera, como los meridianos de la Tierra.
Por analogía, llamó a las regiones polos magnéticos. En 1600, William Gilbert extendió ese trabajo
y también hizo sugerencias importantes, acerca de que la Tierra misma es un gigantesco imán. El
extremo de un imán de barra suspendido y que apunta hacia el norte geográfico se llama “polo
que busca al norte” o polo norte […]; el polo norte de un imán atrae al polo sur de otro imán y
repele a su polo norte. Así que el polo norte geográfico es un polo sur magnético.

Durante más de 200 años después del trabajo pionero de Gilbert, los temas de electricidad y
magnetismo se desarrollaron independientemente. Sin embargo, hacia 1735, se sospecharon
algunas conexiones entre ellos cuando se descubrió que el rayo podía magnetizar objetos
metálicos como tenedores y cucharas. Hans Christian Oersted, un profesor danés, profesaba una
creencia metafísica en la unidad de las “fuerzas” de la naturaleza. Desde su punto de vista, todas
las “fuerzas”, en particular la electricidad y el magnetismo, estaban interconectadas. Ya en 1813,
comenzó a pensar acerca de cómo un efecto magnético podría generarse de la electricidad. Él,
y otros, efectuaron diversos experimentos; por ejemplo, se suspendió una pila voltaica de una
cuerda para ver si se orientaba como brújula.

En la primavera de 1820, mientras preparaba una clase para estudiantes avanzados, Oersted
observó que una aguja imantada fluctuaba durante una tormenta, particularmente cuando caían
los rayos. Al final de la clase, colocó una aguja imantada debajo de un fino alambre de platino
orientado de norte a sur. Cuando pasó una corriente grande, se asombró al ver la aguja girar
desde su orientación normal con el campo magnético de la Tierra. Había descubierto que una
corriente eléctrica podía producir un campo magnético. Más tarde mostró que un imán ejerce
una fuerza sobre un alambre que lleva corriente. Sus resultados, publicados en julio de 1820,
establecieron que hay relación entre electricidad y magnetismo.

IMAGEN 52: CAMPOS MAGNÉTICOS EN N IMÁN

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

41

La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza
electromotriz (f.e.m. o tensión) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable,
o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático no uniforme. Es así que,
cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. Este fenómeno fue
descubierto por Michael Faraday en 1831, quien lo expresó indicando que la magnitud de la
tensión inducida es proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de Faraday).
Por otra parte, Heinrich Lenz comprobó que la corriente debida a la f.e.m. inducida se opone al
cambio de flujo magnético, de forma tal que la corriente tiende a mantener el flujo. Esto es válido
tanto para el caso en que la intensidad del flujo varíe, o que el cuerpo conductor se mueva
respecto de él.

IMAGEN 53: CAMPOS MAGNÉTICOS PRODUCIDOS POR INDUCCIÓN

DISCO DURO (HARD DRIVE DISK)
En informática, la unidad de disco duro o unidad de disco rígido (en inglés: Hard Disk Drive, HDD)
es el dispositivo de almacenamiento de datos que emplea un sistema de grabación magnética
para almacenar archivos digitales. Se compone de uno o más platos o discos rígidos, unidos por
un mismo eje que gira a gran velocidad dentro de una caja metálica sellada. Sobre cada plato,
y en cada una de sus caras, se sitúa un cabezal de lectura/escritura que flota sobre una delgada
lámina de aire generada por la rotación de los discos. Es memoria no volátil.
El primer disco duro fue inventado por IBM, en 1956. A lo largo de los años, han disminuido los
precios de los discos duros, al mismo tiempo que han multiplicado su capacidad, siendo la
principal opción de almacenamiento secundario para computadoras personales, desde su
aparición en los años 1960.1 Los discos duros han mantenido su posición dominante gracias a los
constantes incrementos en la densidad de grabación, que se ha mantenido a la par de las
necesidades de almacenamiento secundario.1
Los tamaños también han variado mucho, desde los primeros discos IBM hasta los formatos
estandarizados actualmente: 3,5 pulgadas los modelos para PC y servidores, y 2,5 pulgadas los
modelos para dispositivos portátiles. Todos se comunican con la computadora a través del
controlador de disco, empleando una interfaz estandarizada. Los más comunes hasta los años

42

2000 han sido IDE (también llamado ATA o PATA), SCSI (generalmente usado en servidores y
estaciones de trabajo). Desde el 2000 en adelante ha ido masificándose el uso de los SATA. Existe
además FC (empleado exclusivamente en servidores).
Para poder utilizar un disco duro, un sistema operativo debe aplicar un formato de bajo nivel que
defina una o más particiones. La operación de formateo requiere el uso de una fracción del
espacio disponible en el disco, que dependerá del sistema de archivos o formato empleado.
Además, los fabricantes de discos duros, unidades de estado sólido y tarjetas flash miden la
capacidad de los mismos usando prefijos del Sistema Internacional, que emplean múltiplos de
potencias de 1000 según la normativa IEC e IEEE, en lugar de los prefijos binarios, que emplean
múltiplos de potencias de 1024, y son los usados por sistemas operativos de Microsoft. Esto provoca
que en algunos sistemas operativos sea representado como múltiplos 1024 o como 1000, y por
tanto existan confusiones, por ejemplo un disco duro de 500 GB, en algunos sistemas operativos
será representado como 465 GiB (es decir gibibytes; 1 GiB = 1024 MiB) y en otros como 500 GB.

IMAGEN 54: PARTES ELEMENTALES DE UN DISCO DURO

OBJETIVO:

Realizar la inspección de un disco duro para observar su estructura interna y los elementos
mecánicos, electrónicos y magnéticos que permiten el almacenamiento de información.

43

METODOLOGÍA:

• Hallar un disco duro dañado o inservible para desarmarlo.
• Utilizar herramientas para retirar tornillos finos.
• Separar cada uno de los componentes internos de acuerdo a una clasificación dada
• Con apoyo de un esquema general, identificar cada uno de los componentes.
• Re ensamblar el disco duro y presentar reporte de actividades con evidencias.

RECURSOS MATERIALES Y EQUIPO NECESARIO:

• Disco Duro inservible o dañado
• Juego de desarmadores de punta fina (incluyendo puntas de estrella)
• Contenedor para tornillos

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:

Disponer de un área amplia sobre la cual colocar cada una de las piezas del disco duro a
desarmar, durante el desarrollo de la misma el área debe estar limpia, libre de líquidos o
comestibles. Se sugiere indicar a los alumnos que tomen fotografías constantemente de los pasos
que efectúan para evitar confusiones al momento de re ensamblar el dispositivo. Dependiendo

44

del modelo de disco duro, el número de tornillos y la ubicación de los mismos puede variar. No
obstante el proceso de desarmado debe ser el mismo.

IMAGEN 55: EJEMPLO DE DISCO DURO ÚTIL PARA LA PRÁCTICA

Retirar los tornillos que sujeten la placa superior del chasís del disco duro (Colocar cada uno de los
ellos en el recipiente o contenedor para evitar que se pierdan):

IMAGEN 56: PROCESO DE DESARMADO, PASO 1

Retirar los tornillos de sujeción de la placa lógica:
45

IMAGEN 57: PROCESO DE DESARMADO, PASO 2

Retirar las tapas o placas superiores previamente desatornilladas:

IMAGEN 58: PROCESO DE DESARMADO, PASO 3

Con las placas retiradas, identificar los elementos más elementales que se muestran a simple vista:
46

IMAGEN 59: PROCESO DE DESARMADO, PASO 4

Retirar los tornillos de los componentes internos del disco duro; en este caso, empezar por los
tornillos que sujetan la conexión eléctrica:

IMAGEN 60: PROCESO DE DESARMADO, PASO 5

47