UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL

ESPECIALIDADTERMINO

ACADEMICO

INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES 5º

ASIGNATURA CODIGO

TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA ELN-31112

HORAS POR SEMANAHORAS /

TERMINOPRELACIÓN

TEORIA PRACTICA LABORATORIOUNIDADES /

CREDITO 42 CO.ELC-311142 1 0 2

CONTENIDO

1.- RESISTORES.Conceptos básicos. Clasificación: Resistores de valor fijo. Resistores de precisión. Resistores de media potencia. Resistores variables. Código de colores. Aplicación. Técnicas de construcción de los resistores.

2.- CONDENSADORES.Condensadores de valor fijo. Tecnología de construcción. Tipos de condensadores (cerámicos, polyester, papel, electrolitos, etc). Condensadores variables. Aplicaciones. Técnicas de construcción. Código de colores.

3.- INDUCTORES.Inductores con núcleo de hierro, de aire. Inductores para alta y baja frecuencia. Diseño de Inductores. Aplicaciones.

4.- TRANSFORMADORES.Transformadores de núcleo ferromagnético, Transformadores de núcleo ferrocerámico (ferrita), Características con respecto a la frecuencia. Aplicaciones.

5.- RELÉSElementos constitutivos de relés. Principios de operaciones con relés. Relés de estado sólido. Aplicaciones.

6.- CONDUCTORESDefinición. Tipos de conductores. Clasificación de los conductores de acuerdo a: tipo, uso y código de identificación.

7.- BATERÍASCeldas primarias, Pilas eléctricas, Acumuladores, celdas solares, Característica de carga y descarga de las diferentes baterías. Aplicaciones.

8.- DIODOSConceptos básicos. Principio de funcionamiento. Clasificación de los diodos. Circuitos aplicativos, haciendo uso de diodos.

9.- TRANSISTORESConceptos básicos. Transistores BJT, FET. Principio de funcionamiento. Curvas características. Configuraciones de conexión más comunes. Uso del manual EGC. Uso del Protoboard.

10.-CIRCUITOS INTEGRADOSTécnicas de fabricación. Circuitos integrados analógicos. Circuitos integrados digitales. Clasificación según escala de integración, familias lógicas. Uso de manuales respectivos.

11.- CIRCUITOS IMPRESOSTécnicas de fabricación de circuitos impresos. Diseños de circuitos impresos de una o más caras. Usos y aplicaciones.

BIBLIOGRAFÍA

1. COSTA, E. “Tecnología Electrónica”. Editorial Hoepli. España.2. DONAND, F. “Manual de Ingeniería Electrónica”. Editorial Prentice Hall. 1.992.3. “Enciclopedias Temáticas de Electrónica”.4. “Manuales de Dispositivos Electrónicos”.

7.- BATERÍASCeldas primarias, Pilas eléctricas, Acumuladores, celdas solares, Característica de carga y descarga de las diferentes baterías. Aplicaciones.

PILAS Y BATERIAS.

En el caso de necesitarse electricidad en una situación en la que no se dispone de una línea eléctrica que suministre la electricidad producida en una central eléctrica, por ejemplo en un vehículo que se desplaza, una radio portátil o una linterna, se recurre a una forma u otra de batería. Una batería es un conjunto de células electrolíticas utilizadas para suministrar una provisión de corriente eléctrica continua o directa. Hay células primarias y células secundarias.

Las células primarias ordinariamente llamadas pilas producen electricidad en un proceso químico irreversible, y es necesario eliminarlas y sustituirlas cuando se agotan. Las células secundarias o acumuladoras actúan de acuerdo con un principio reversible, y es posible recargarlas conectándolas con otra fuente adecuada de corriente eléctrica.

Todas las células tienen dos electrodos sumergidos en un electrolito. El electrolito es una sustancia, a menudo líquida, que conduce electricidad gracias a su disociación en elevado número de iones. Éstos son átomos que han perdido o ganado electrones, y por lo tanto tienen una carga eléctrica. Constituyen ejemplos conocidos de electrólitos las soluciones de ácidos, bases y sales

.Cuando dos electrodos apropiados se sumergen en un electrolito, un exceso de electrones aparece en un electrodo (negativo) y una deficiencia en el otro (positivo). La diferencia de potencial eléctrico entre los dos electrodos origina el flujo de una corriente eléctrica en un circuito externo que vincula a los dos electrodos. El flujo de electrones se produce de negativo a positivo, pero por convención a consectiencia de razones históricas (los electrones se descubrieron mucho después del invento de las células eléctricas) afirmamos que la corriente fluye de positivo a negativo.

La pila primaria .

Algunos experimentos realizados en el siglo XVIII, permitieron descubrir que cuando dos materiales desiguales, tales como zinc y carbón (o cobre utilizado en lugar de carbón) se sumergen en una solución ácida (ácido sulfúrico diluido en agua), la acción química produce una fuerza electromotriz entre el zinc y el carbón. Los materiales sumergidos en el ácido se llaman electrodos, siendo el zinc el negativo y el carbón (o cobre) el positivo. La solución de ácido diluido se llama electrolito; el conjunto se denomina pila. Frecuentemente se confunde las pilas con las baterías. En realidad la pila es una unidad básica; dos o más pilas constituyen una batería. Hemos de dar ejemplos de esto más adelante. Pueden ser húmedas o secas, según que el electrolito esté constituido por un líquido o una pasta. En cualquier caso, su producción resulta de aproximadamente 1,5 voltios. La célula húmeda original, la célula voltaica, comprende electrodos de cinc y carnobo (o cobre) sumergidos en un electrolito de ácido sulfúrico. Se la denomina voltaica en homenaje al científico italiano Alessandro Volta, que fabricó la primera batería con una pila de discos de cinc y de cobre separados por capas de fieltro empapadas en ácido diluido. La moderna célula o pila seca, utilizada, sola o formando una batería de ellas o acoplamiento de las mismas en las lintemas y radios portátiles, tiene un electrodo negativo de cinc (que forma el revestimiento externo) y un electrodo positivo de carbono. El electrolito es una pasta espesa, formada esencialmente por una mezcla de grafito, cloruro de amonio y bióxido de manganeso. El bióxido de maganeso aparece como despolarizador para eliminar las burbujas de hidrógeno que de lo contrario se acumularían sobre el electrodo de carbono e inhibirían la acción de la célula. Este tipo de célula se basa en la de Leclanché, inventada por el científico francés Georges Leclanché.

Las minúsculas células para los auxiliares de la audición y el equipo fotográfico y de relojería tienen un electrodo positivo de óxido de mercurio, un electrodo negativo de cinc y una pequeña cantidad de hidróxido de potasio (potasa cáustica) como electrolito.

Cuando se conectan externamente los terminales + y - , circula corriente .

En la pila, el electrodo de zinc se va disolviendo lentamente mientras se halla en funcionamiento. Se puede llegar al caso de que el zinc se corroe de tal manera que la pila deja de funcionar. Cuando se llega a este punto la pila ha alcanzado el final de su vida útil. En otras palabras, la pila primaria tiene una vida limitada, después de lo cual su funcionamiento no puede volver a condíciones normales.

Pila Zinc-Carbón (Le Clanche)

La pila más popular y más utilizada es la del tipo zinc-carbón, a veces denominada Le Clanche. En esta pila el electrodo positivo es de carbón (C) y el negativo de zinc (Zn) . El electrolito es un producto químico conocido como cloruro de amonio (NH4CI) , frecuentemente llamado sal de amoníaco. El electrodo negativo es de la forma del recipiente y contiene la totalidad de la pila. El elemento positivo tiene la forma de una varilla de carbón y está colocada en el centro de la pila. El electrólito está mezclado con almidón o con harina formando una pasta. Es decir que una pila seca, realmente no es "seca". En efecto, cuando el electrólito se seca , la pila deja de funcionar. Alrededor del electrodo de carbón se coloca una capa de dióxido de manganeso (MnO2) finamente pulvérizado que actúa como despolarizador.

Cuando la pila trabaja correctamente, entre los terminales positivo y negativo aparece una diferencia de potencial (o voltaje) de 1,6 volts. Cuando la pila se "agota", ya sea porque se ha secado el electrólito, o porque se ha comido la cubierta de zinc, la tensión entre los terminales disminuye. Alrededor de 1,1 volts (descargada) este tipo de pila es inútil para la mayoría de las aplicaciones ya no puede volver a cargarse, y debe ser descartada. Combinaciones diferentes de distintos metales y electrólitos pueden producir diferentes voltajes entre los terminales.

Funcionamiento de la pila

Conectemos un alambre conductor entre los terminales de una pila seca de zinc-carbón. En el electrólito (NH4Cl) hay presente iones amonio (NH4+) e iones cloruro (Cl -) . Cuando el zinc hace contacto con el electrólito los iones de zinc (Zn++) entran en la solución, dejando cada uno de ellos dos electrones sobre el electrodo negativo. La acumulación de electrones constituye una carga negativa sobre el zinc. Los iones (Zn++) en la solución repelen a los iones amonio (NH4+) y a los iones hidrógeno positivos (H+), los cuales son colectados sobre la superficie del electrodo de carbón en la forma de burbujas gaseosas. La pérdida de electrones deja el electrodo de carbón con una carga positiva. Los iones (Zn++) se combinan químicamente con los iones (Cl -) para formar cloruro de zinc (ZnCl2) , una sustancia blanca. Se puede ver esta sustancia cuando las pilas envejecen demasiado. La cubierta de zinc es usada gradualmente para formar el (ZnCl2) durante el funcionamiento de la pila.

Funcionamiento de la pila seca zinc - carbón.

Los electrones agrupados sobre el electrodo de zinc, se repelen unos a otros. Esta repulsión sumada a la atracción de la carga positiva sobre el electrodo de carbón, da como resultado la formación de la f.e.m. de la pila .Esta f.e.m. hace que circule una corriente de electrones entre los electrodos cuando hay un camino externo. La acumulación de burbujas de hidrógeno sobre la superficie de carbón afecta en forma adversa el funcionamiento de la pila, bloqueando su acción química. Esto se llama polarización. El dióxido de manganeso en el electrolito evita la polarización, combinándose con el hidrógeno y formando agua

Pilas primarias (Tipo Zinc-Oxido de mercurio)

Otro tipo de pila primaria es la de zinc-óxido de mercurio, inventada a mediados del siglo XX . La pila consiste en un electrodo negativo de zinc amalgamado ya sea en polvo o en láminas corrugadas. El electrodo positivo es una mezcla de óxido de mercurio y grafito, moldeado a presión, contenidos en un envase de acero. El electrolito es una solución de hidróxido de potasio y óxido de zinc. Se utiliza material celulósico como separador y para empastar el electrolito.

Construcción de la pila zinc-mercurio

El voltaje de esta pila cuando no se la utiliza es de 1,34 volts, pero con un drenaje normal de corriente, esta tensión cae entre 1,31 y 1,24 voltios. Comparadas con la mayoría de los otros tipos de pilas primarias, las de zinc-óxido de mercurio poseen ventajas. El voltaje durante su vida útil (ciclo de descarga) es prácticamente constante , y su capacidad para proveer electrones al electrodo negativo es superior a la pila zinc-carbón . Permite una corriente relativamente alta , que puede mantener durante un tiempo considerablemente largo. Estas condiciones se cumplen aún a temperaturas altas. Sin embargo las pilas zinc-mercurio son relativamente caras y su aplicación se encuentra principalmente donde su reducido tamaño (12 a 25 mm de diámetro y cuanto más 25 mm de altura) constituye una ventaja. Algunas de sus aplicaciones son: aparatos para sordos, radios portátiles, equipos de comunicaciones , instrumentos eléctricos, instrumental científico , y en algunos casos como voltaje de referencia.

Una ventaja interesante de ésta pila , es su capacidad para mantener un voltaje constante durante toda su vida útil . En muchas aplicaciones, el voltaje de esta pila se usa como patrón con el cual se ajustan instrumentos de medida .

Pila secundaria (plomo-ácido)

Las baterías de almacenamiento o acumuladores consisten en conjuntos de células secundarias. Mientras una célula primaria depende de un consumo irreversible de sus partes componentes, una célula secundaria puede agotarse por descarga, y luego volver al estado de carga integral si se hace circular una corriente continua o directa a través de ella en dirección contraria a la de la descarga. Este proceso puede repetirse centenares de veces antes de que la batería se gaste. La batería de un automóvil está constituida por un conjunto de acumuladores de plomo. Cada uno contiene dos placas de plomo que adoptan la forma de rejillas para aumentar el área superficial. Los orificios de la rejilla negativa se llenan con plomo esponjoso; los de la rejilla positiva con bióxido de plomo. El conjunto de células secundarias formadas por una serie de placas alternadas de plomo y bióxido de plomo, se sumergen en una solución de ácido sulfúrico en agua destilada. Tanto el plomo como el bióxido de plomo reaccionan con el ácido sulfúrico y forman sulfato de plomo y agua. Se liberan iones de hidrógeno positivo y iones de sulfato negativos. El sulfato de plomo resulta prácticamente insoluble en el electrolito, y forma un depósito blanco sobre las placas. Cuando ambos conjuntos de placas están cubiertos, la batería se ha agotado, o está descargada, porque ya no hay diferencia de potencial entre las placas. Cuando una corriente continua externa se conecta con las placas para recargarlas, los iones de hidrógeno emigran a las placas negativas y los iones de sulfato a las positivas. Vuelve a formarse plomo esponjoso en las placas negativas, y bióxido de plomo en las positivas. Si la batería recargada se conecta, por ejemplo con el circuito de un automóvil, comienza a descargarse. Es decir, suministra electricidad al circuito hasta que nuevamente se descarga. El voltaje nominal de una célula de plomo es aproximadamente de dos voltios, y una batería de automóvil generalmente consiste en seis células conectadas en serie, de modo que se obtienen doce voltios en las terminales de la batería.

Hay también células secundarias alcalinas, que tienen un electrolito de hidróxido de potasio diluido y una placa positiva de hidrato de níquel . La placa negativa puede ser hierro o cadmio. Un artefacto que se aplica particularmente a los vehículos eléctricos es la batería de aire y cinc. Aunque se trata de una batería primaria, puede recargarse sustituyendo el electrodo de cinc cuando éste se agotó y se convirtió en óxido de cinc.

Otra forma interesante con relación a la aplicación de energía motriz está constituida por la célula a combustible o pila de gas.

La electricidad se genera directamente mediante reacciones químicas, por ejemplo, combinación de oxígeno con hidrógeno en presencia de electrodos adecuados, con formación de agua. Como esta sustancia es importante para los astronautas, tales pilas se han utilizado en satélites artificiales.

La diferencia principal entre la pila primaria y la secundaria, es que esta última es recargable. Esto significa que luego que ha estado en uso y se ha descargado, se puede invertir su acción química y la pila se recarga. La más popular y ampliamente usada de las pilas secundarias, es el acumulador plomo-ácido, para automóviles. Cuando está totalmente cargado, este acumulador tiene un voltaje de salida aproximado de 2,2 volts. Las baterías para automóviles generalmente contienen tres o seis de estos elementos. La pila plomo-ácido es capaz de dar corriente extremadamente alta, de varios cientos de amperios.

Los dos metales distintos de la pila plomo-ácido son plomo (Pb) en forma de una placa formada por metal finamente dividido, y perióxido de.plomo (PbO2). El plomo es el electrodo negativo y el peróxido el positivo. Estos materiales son relativamente blandos y se pasan por las aberturas de una rejilla que forma una placa corrugada. El electrolito es ácido sulfúrico (H2SO4) mezclado con agua destilada (H2O). Una pila está formada por varias placas negativas y positivas, unidas y contenidas dentro de un recipiente, junto con el electrolito. Las condiciones en que se halla la pila puede ser medida con un densímetro, que determina la gravedad específica del electrolito (peso del electrolito comparado con el peso del agua). Cuando está totalmente cargada, su densidad puede ser de 1,25; cuando está descargada de 1,1.

Vista en corte de un acumulador acido.

Carga y descarga en el acumulador plomo-ácido

Analizaremos los fenómenos químicos en un acumulador plomo-ácido. Cuando está totalmente cargado, las placas negativas (electrodos) son de plomo y las positivas de peróxido. El electrólito es ácido sulfúrico y agua. Si conectamos un conductor entre el terminal positivo y el negativo, circula corriente y la pila comienza a descargarse. Durante la descarga disminuye el contenido de ácido del electrolito y se deposita sulfato de plomo (PbSO4) sobre ambas placas, positiva y negativa. Aumenta por lo tanto la cantidad de agua. Este proceso continúa hasta que ambos electrodos contienen un máximo de sulfato de plomo y la densidad del electrolito es muy baja. Al llegar a ese punto, dado que ambos electrodos no son diferentes, f.e.m. entre ellos es mínima.

Ciclo de carga y descarga de un acumulador del tipo ácido .

El acumulador puede ser recargado invirtiendo la dirección de la corriente de descarga. Esto se hace conectando el terminal positivo de la batería al terminal positivo del cargador de baterías. Durante el proceso de carga la placa negativa retorna al plomo y la positiva al peróxido. El sulfato retorna al electrolito y aumenta la densidad de éste. Durante la carga, se desprende hidrógeno y oxígeno, y se debe agregar algo de agua al electrólito para reemplazar la que se ha perdido. Esta es la razón por la cual se agrega agua a la hatería del automóvil dos o tres veces al año

Pila níquel-cadmio

La pila níquel-cadmio es de desarrollo mas reciente y ha encontrado considerable uso en equipos electrónicos portátiles. Es una pila que puede soportar sobrecargas ya sea en su régimen de descarga o de carga, o permanecer descargada durante mucho tiempo. Siendo una pila secundaria puede ser recargada. Estando completamente cargada, el electrodo positivo de la pila níquel-cadmio, es hidróxido de níquel, mientras el negativo es cadmio metálico. El electrolito es hidróxido de potasio. El voltaje medio de trabajo, bajo condiciones normales es de 1,2 volts.

Vista de corte de una pila miniatura de níquel-cadmio .

Los acumuladores de níquel-cadmio se fabrican en una amplia variedad de tamaños y formas, siendo los más populares de ellos los tipos rectangulares de cierre hermético, y los cilíndricos de "botón". En el tipo de placa sintetizada, las placas están dispuestas en grupos y conectadas por cintas soldadas y separadas por distanciadores. Los grupos de placas positivas y negativas están entremezcladas y colocadas en un recipiente de plástico. Durante la carga y la descarga de un acumulador de níquel-cadmio, no hay prácticamente cambios. en la densidad del electrolito. Éste actúa solamente como un conductor para transferir los iones hidróxido de un electrodo al otro, dependiendo esto de la condición de carga de la pila.

Relaciones en las tensiones de salida de las pilas

Un hecho interesante acerca de la fuerza electromotriz (f.e.m.) generada por las pilas es que el voltaje de salida de una pila depende del tipo de materiales utilizados en ella, y no de sus dimensiones. Por ejemplo, toda pila de zinc-carbón con electrólito de cloruro de amonio da la misma tensión, ya sea la pequeña de tipo lapicera, o las grandes para campanillas suministran 1,6 volts cuando son nuevas. Como veremos luego, la diferencia que existe entre ellas se debe a la corriente de salida que pueden suministrar. Lo mismo es cierto para los acumuladores plomo-ácido. Una pequeña unidad de éstos tiene pocas placas que dan una tensión de salida de 2,2 voltios , la misma que uno de gran tamaño con numerosa cantidad de placas. Hay otras combinaciones de elementos químicos que dan varias tensiones diversas, pero no dependen de la cantidad.

EL VOLTAJE DE SALIDA DE UN ELEMENTO DEPENDE DEL TIPO DE PRODUCTOS QUIMICOS USADOS Y NO DE SU CANTIDAD

Para medir el voltaje de salida de una pila se utiliza un " voltímetro ". El voltímetro se conecta sobre los terminales de la pila y el voltaje se lee sobre la escala. Lo mismo se puede hacer con los acumuladores, pero en éstos, para que la lectura sea más real, se hace cuando se está descargando o "bajo carga".

Relaciones en las corrientes de salida de las pilas

Hemos visto que si un alambre se conecta entre los terminales negativo y positivo de una pila, circula corriente por éste. El hecho de que los electrones dejan la pila y penetran en el alambre es la base para considerar a la pila (o a la batería) como una fuente de corriente. Mientras continúa la acción química, sigue el suministro de electrones. El poder de una pila para suministrar electrones en una cierta relación, se llama capacidad de corriente. La cantidad máxima de electrones suministrados depende del tamaño o de la cantidad de material activo en los electrodos, ocurriendo lo mismo con el electrólito. Esto explica por qué una pila grande suministra más corriente que una pequeña.

La capacidad de corriente de una batería depende de la cantidad de material activo.

Cuando se expresa la capacidad de una pila (práctica muy común en los acumuladores), se hace por medio del número máximo de amperios que puede dar en una hora. Así, un acumulador de 20 Amperios-

hora, es un elemento que puede suministrar una corriente de 20 amperios durante una hora, después de lo cual comienza a descargarse. Si la corriente de descarga es menor que su capacidad máxima, la pila puede suministrarla durante más tiempo que una hora. Por ejemplo, un acumulador de 20 Amperios-hora, puede dar 1 amperio durante 20 horas, de la misma forma, la capacidad de corriente será proporcionalmente más grande por un tiempo mas pequeño, como por ejemplo, 100 amperes por 1/5 de hora, o sea por 12 minutos. El producto de la corriente en amperios y del tiempo en horas no puede exceder la relación amperio-hora de una pila determinada.

El amperio-hora es una base para relacionar las baterías.

El amperio-hora u amper-hora es una medida de la vida útil de la batería antes de cargarla nuevamente

Voltaje terminal

Cuando una pila o generador entrega una corriente (I) , el voltaje sobre sus terminales (V) es disminuido por la caída de potencial (voltaje) que se produce en su resistencia interna ( Ri ) . Por lo tanto, el voltaje (V) en los terminales de una pila o generador es igual a su fem (E) a circuito abierto (máxima), menos la caída de voltaje en su resistencia interna (I Ri) :

Fig. 1-4. Ilustración del Problema 22.

Voltaje terminal = fem - caída interna

o ,

PROBLEMA 21. ¿Cuál es el voltaje en los terminales de una pila seca de 1,5 voltios que entrega 30 amperios, si la resistencia interna es 0,003 ohms?

SOLUCIóN.V = E - I R¡ = 1,5 voltios - 30 amperios X 0,003 ohmios = 1,5 voltios - 0,09 voltios = 1,41

V = E - I R¡

voltios

PROBLEMA 22. Una batería tiene una fem a circuito abierto de 6 voits, y una resistencia interna de 0,2 ohms (Fig. 1-4). Determinar la corriente y el voltaje en los terminales cuando la batería se pone en cortocircuito al conectarle entre sus terminales un alambre de resistencia despreciable.

SOLUCIóN. Corriente de cortocircuito:

Voltaje en terminales, V = E - I Ri = 6 volts - 30 amps x 0,2 ohm = 0 volt

(Esto es una consecuencia de la definición de cortocircuito.)

PROBLEMA 23. ¿Cuál es la resistencia interna de una pila de 2 volts (a circuito abierto) que tiene un voltaje en sus terminales de 1,85 volts cuando círcula una corriente de 22 amperes?

Pilas y Baterías

Conexión de las pilas en serie para formar baterías

Bajo ciertas circunstancias, el voltaje que produce una sola pila es suficiente, tal como sucede en algunas linternas. En otras ocasiones se necesita mayor voltaje. Esto puede lograrse conectando varias pilas (primarias o secundarias) en serie, en número tal como para lograr el voltaje necesario. Esta agrupación de pilas se llama batería.

La fem (E) de una combinación serie es la suma de las fem de las pilas individuales, y la resistencia interna total es la suma de las resistencia (R¡) de cada pila. En la combinación de pilas en paralelo, en la cual todas tienen la misma fem, la fem (E) resultante es la de una sola pila (E) . La resistencia interna total de n pilas en paralelo, teniendo cada una, una resistencia interna R¡ es, R¡/n. (La ventaja de la conexión en paralelo es la mayor capacidad de corriente que en una sola pila.)

El voltaje total de un conjunto de pilas conectadas en serie es la suma de los voltajes de cada pila. Así, si se conectan en serie cuatro pilas de 1,5 volts, el voltaje total es 1,5 + 1,5 + 1,5 + 1,5, o sea 6 voltios. Si se conectan 30 de estas pilas en serie, el voltaje final será 30 x 1,5, o sea 45 voltios. Los acumuladores de plomo-ácido de 6 voltios consisten en tres baterías de 2 voltios conectadas en serie.

Ejemplo: Una batería se forma conectando pilas entre sí. Una batería de 30 voltios sr obtiene agrupando 20 pilas de 1,5 voltios en serie.

Cuando las pilas se conectan en serie, el terminal positivo de una se conecta con el terminal negativo de la otra. Al hacer esto, se suman todos los potenciales individuales, unos a otros. Los ejemplos anteriores tratan las pilas que poseen el mismo voltaje. Esto no necesita ser de esa forma; se pueden conectar en serie pilas de cualquier voltaje. Aunque todas las pilas no tengan el mismo voltaje, se pueden conectar igualmente en serie. Ahora bien, cada pila o acumulador, en una conexión serie, debe tener la misma capacidad de corriente.

Conexión de las pilas en paralelo para formar baterías

También se puede formar baterías conectando pilas en paraleo. Esto solamente puede hacerse con pilas que tengan el mismo voltaje de salida. El propósito de una conexión en paralelo es aumentar la capacidad de corriente. La conexión en paralelo crea el equivalente de un aumento en el tamaño físico de los electrodos y de la cantidad de electrólito, e increménta por lo tanto la corriente disponible.

Por ejemplo, si se conectan tres pilas en paralelo, la capacidad de corriente de la batería se hace igual al triple de la capacidad de corriente una sola pila. Es decir, cada pila contribuye con la tercera parte de la corriente total.

Conectando las pilas en paralelo no cambia el voltaje. El voltaje final de las pilas en paralelo, es el mismo que el de una sola. Cuando se conectan pilas en paralelo de tensiones desiguales, circula corriente entre las pilas debido a las diferencias de potencial y se consume energía eléctrica. Hay, también una posibilidad de que las pilas puedan dañarse.

Conexión de pilas en serie-paralelo

Las ventajas de la conexión serie y paralelo, se pueden combinar en la distribución serie-paralelo. Ésta permite mayor voltaje de salida como sucede en la conexión serie y aumenta la capacidad de corriente simultáneamente por la conexión paralelo. Como en los ejemplos previos de la conexión paralelo, es deseable que el voltaje y la capacidad de corriente de las pilas, sean en todas los mismos. Si se conecta una pila de tensión alta sobre otra de tensión baja, por esta última circulará corriente y puede dañarse. Generalmente este tipo de conexión solamente se usa cuando se quiere obtener una capacidad de corriente mayor que con una sola pila. Sin embargo hay casos en que el voltaje y la capacidad de corriente sólo se pueden alcanzar por medio de este tipo de conexión serie-paralelo.

Cuando se realiza una conexión serie-paralelo, se deben seguir las reglas de la polaridad: en circuito serie, se conecta positivo con negativo; en circuitos paralelos, se conectan positivo con positivo y, negativo con negativo.

PROBLEMA 24. Seis pilas secas tienen una fem de 1,5 volts y una resistencia interna de 0,1 ohm cada una. ¿Qué corriente pueden entregar a una resistencia externa de 35 ohms, a) cuando las pilas se conectan en serie, y b) cuando se conectan en paralelo (Fig. 1-5) ?

SOLUCIóN

a) fem total = 6 X 1,5 volts = 9 volts

resistencia interna total = 6 X 0,1 ohm = 0,6 ohm

resistencia total ( int. + ext.) = 0,6 + 35 ohms = 35,6 ohms

corriente I = E/R= 9 volts/35,6 ohms = 0,252 amp

b) fem del grupo en paralelo = fem de una sola pila = 1,5 volts; resistencia interna = 0,1/6 ohms = 0,0167 ohms (despreciable) ; resistencia total del circuito 0,0167 + 35 = 35,0167 ~ 35 ohms (aproximadamente).

corriente I = E/R = 1,5 volts/35 ohms = 0,0429 amp

PROBLEMA 25. Cuatro pilas de 1,4 volts de fem cada una y una resistencia interna de 1,2 ohms se conectan primero en serie y luego en paralelo. Si cada combinación se cortocircuita con un alambre grueso, calcular la fem total, la resistencia interna y la corriente de cortocircuito en cada caso.

SOLUCIóN.

a) Combinación serie: fem total = 4 X 1,4 volts = 5,6 volts

resistencia interna total = 4 X 1,2 ohms = 4,8 ohms

corriente de cortocircuito I = E/R = 5,6 volts/ 4,8 ohms = 1,17 amps

b) Combinación paralelo: fem total = fem de una pila = 1,4 volts.

resistencia interna total = 1,2 / 4 ohm = 0,3 ohm

corriente de cortocircuito I = E/R = 1,4 volts / 0,3 ohm = 4,67 amps.