Electricidad y Electrónica

Introducción al estudio de la Física
7
Electrónica
Capítulo 11
Historia de la electrónica
125
Capítulo 12
Diodos semiconductores
137
Capítulo 13
Transconductancia
151
Capítulo 14
Componentes
163
Capítulo 15
Amplificadores operacionales
177
Capítulo 16
Herramientas de experimentación
191
Capítulo 17
Introducción a las técnicas digitales
203
Capítulo 18
Nuevos materiales y sus aplicaciones
217
Capítulo 19
Sistemas microelectromecánicos (MEMS)
229
Capítulo 20
Electrónica y medio ambiente
243
Respuestas a las Propuestas de Estudio
256
Glosario General
266
Apéndices
274
Rela Pag Iniciales 2010 05 08:Maquetación 1  06/10/2010  04:06 a.m.  Página 7

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E l e c t r i c i d a d   y   e l e c t r ó n i c a
8
Cap 01:Maquetación 1  06/10/2010  03:21 a.m.  Página 8

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Capítulo 1
Fundamentos de la electrostática
9
l
P
INTADO ELECTROSTÁTICO
. Las gotitas de pintura, cargadas eléctricamente por una
pistola conectada a diez mil volt, se adhieren al objeto por delante y por atrás, sin
que se dispersen en el ambiente. Los filtros de carbón activado protegen la respi-
ración del pintor de los solventes volátiles.
E
LECTRICIDAD
Cap 01:Maquetación 1  06/10/2010  03:22 a.m.  Página 9

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Electra es un personaje de antiguas obras famosas de teatro que tratan sobre el
adulterio y terribles casos de asesinato y venganza. Ese nombre de mujer, en griego,
significa rubia, ambarina o del color del ámbar. El ámbar es resina de pinos u otras
plantas fosilizada y endurecida durante milenios, que se usaba en perfumería y para
fabricar peines y adornos. El propio ámbar, en griego, se llama electrón; y las palabras
“elegido” y “selecto” se relacionan, en ese idioma, con lo notable y brillante. 
Desde muy antiguo, quizá, desde antes de la escritura, se notó que cuando se
frota con un paño o contra el cabello un objeto de ámbar, saltan chispas que se
ven en la oscuridad y se oyen; y el objeto levanta plumas, pelusas y otros cuerpos
livianos. Se observó también que en algunos casos los objetos frotados se atraen y
en otros se rechazan. Esos efectos se llamaron ambarinos, o eléctricos.
Si un cuerpo atrae a otros dos, estos se repelen. Si rechaza a otros dos, estos tam-
bién se repelen. Y si un cuerpo atrae a otro y rechaza un tercero, estos dos últimos
cuerpos se atraen.
De eso se dedujo que hay dos clases de electricidad, primitivamente llamadas
ambarina y vítrea, la del ámbar y la del vidrio. Después se las llamó polaridades
negativa y positiva, respectivamente.
Hoy, 24 siglos después, explicamos esos efectos por la estructura atómica de la
materia que sabemos compuesta por átomos, a su vez, formados por protones po-
sitivos, electrones negativos y neutrones neutros.
Normalmente la cantidad de protones iguala la de electrones, por eso, la ma-
teria es neutra de ordinario. Sin embargo, cuando se ponen en contacto dos cuer-
pos y después se los separa, algunos de los electrones que pertenecían a un cuerpo
pueden quedar en el otro, y así, el primero resulta con un exceso de protones (y
de carga positiva), mientras el otro queda cargado negativamente.
E l e c t r i c i d a d   y   e l e c t r ó n i c a
10
Fundamentos de la 
electrostática 
(cargas en reposo)
n
Historia, cargas, polaridad
Eurípides (480-406 a.C.),
autor de una de las tra-
gedias de Electra. 
Fisionito,  personaje
de  Los  Simpson.  El
átomo  de  litio  es  el
que más aparece en
las caricaturas.
l
l
l
El átomo de litio tiene tres protones,
tres neutrones y tres electrones.
Cap 01:Maquetación 1  06/10/2010  03:22 a.m.  Página 10

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Las cargas eléctricas se miden, o se expresan, en coulomb. Un coulomb equivale
a 6,24 trillones
1
de electrones.
Las cargas eléctricas del mismo signo se repelen, y las de signo opuesto se atraen.
De acuerdo con el principio de acción y reacción, esas fuerzas son de igual inten-
sidad o módulo. Su valor está dado por la ley de Coulomb:
Las letras q
1
y q
2
representan dos cargas eléctricas, en coulomb d es la distancia
entre las cargas, en metros. F es la fuerza con la que se atraen o se repelen las cargas,
según su polaridad, y se obtiene en newton. La constante electrostática k vale apro-
ximadamente
2
910
9
N.m
–2
.C
–2
, donde N es newton, m metro y C coulomb
(metro a la menos dos es lo mismo que uno sobre metro al cuadrado.)
Recordemos que un newton es la fuerza que, aplicada a un cuerpo de un kilo-
gramo de masa, en cada segundo que transcurre, le hace cambiar su velocidad en
un metro por segundo. 
Ejemplo. ¿Con qué fuerza se repelen dos gotas de niebla separadas una millonésima
de metro, y cargadas cada una con una carga de un billonésimo de coulomb?
3
Respuesta: F = 910
9
N.m
–2
.C
2
 10
–12
C  10
–12
C / (10
–6
m)
2
; F = 8,9910
–3
N,
casi la centésima parte de un newton, o aproximadamente un gramo. (Esa fuerza
parece pequeña, pero es mucho mayor que el peso de una gota de niebla.)
Hay otras unidades de carga además del coulomb; por ejemplo el faraday, equi-
valente a un mol de electrones, o sea 6,0210
23
de esas cargas elementales. Otra
es la ues, la unidad electrostática de carga, también llamada statcoulomb (statC) o
franklin (Fr). La equivalencia es 1 C = 2.997.924.580 statC.
Cuando una carga de un coulomb pasa de un sitio a otro en un tiempo de un
segundo, se dice que circula una corriente de un ampere. Por eso al coulomb se lo
llama también ampere segundo.
1 1
F u n d a m e n t o s   d e   l a   e l e c t r o s t á t i c a
n
Fuerzas eléctricas, ley de Coulomb
q
1
.q
2
d
2
F = k
1
En la Argentina y demás países de habla española un trillón es un millón de millones de millones, o sea 10
18
unidades.
Lo mismo vale para el Reino Unido de Gran Bretaña e Irlanda del Norte. Pero en los Estados Unidos de América un
trillón es apenas 10
12
, lo que aquí llamamos un billón. Eso es fuente de errores de traducción y de confusiones en al-
gunos casos.
2
El físico escocés James Clerk Maxwell determinó en 1864 que el valor exacto de esa constante es c
2
/10
7
N.s
–2
.C
2
,
donde c es la velocidad de la luz en el vacío, hoy supuesta exactamente 299.792.458 metros por segundo.
3
La millonésima parte de un metro se llama micrón, micrómetro o micra. La billonésima parte de un coulomb es un pi-
cocoulomb.
F
1
q
1
F
2
q
2
La  carga  que  acu-
mula alguien cuando
se  levanta  de  un
asiento  de  plástico
es  del  orden  de  un
millonésimo  de  cou-
lomb, suficiente para
ocasionar  molestias
cuando se descarga
bruscamente al tocar
tierra,  o  un  objeto
grande. En la foto, lla-
vero  semiconductor,
para 
descargarse
suavemente  y  sin
molestia.
l
Se supone que el in-
cendio  del  dirigible
Hindenburg, lleno de
hidrógeno combusti-
ble,  obedeció  a  una
descarga electrostá-
tica  en  el  momento
de  tocar  tierra,  en
1937. 
l
Cap 01:Maquetación 1  06/10/2010  03:22 a.m.  Página 11

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