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El Atomo
En química
y física,
átomo
(del latín
atomum,
y éste del griego
ἄτομον,
sin partes)[
es la unidad más pequeña de un elemento químico
que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es
posible dividir mediante procesos químicos.
El concepto de
átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia
del universo
fue postulado por la escuela atomista
en la Antigua Grecia.
Sin embargo, su existencia no quedó demostrada hasta el
siglo XIX.
Con el desarrollo de la física nuclear
en el siglo XX
se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas
más pequeñas
En el modelo moderno del atomo basado
en el atomo de Schrödinger se abandona la concepción de los
electrones como esferas diminutas con carga que giran en
torno al núcleo, que es una extrapolación de la experiencia
a nivel macroscópico hacia las diminutas dimensiones del
átomo. En vez de esto, Schrödinger describe a los electrones
por medio de una función de onda, el cuadrado de la cual
representa la probabilidad de
presencia en una región
delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce
como orbital. La gráfica siguiente muestra los orbitales
para los primeros niveles de energía disponibles en el átomo
de hidrógeno.
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La electrónica es la rama de la física, y
fundamentalmente una especialización de la
ingeniería, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se
basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los
electrones
u otras partículas cargadas eléctricamente.
Utiliza una gran variedad de dispositivos, desde las
válvulas termoiónicas hasta los
semiconductores. El diseño y la construcción de
circuitos electrónicos para resolver problemas
prácticos forma parte de los campos de la
Ingeniería electrónica, electromecánica y la
informática en el diseño de
software para su control. El estudio de nuevos dispositivos
semiconductores y su tecnología se suele considerar una rama de la Física y
química relativamente.
Se considera que la electrónica comenzó con el
diodo de vacío inventado por
John Ambrose Fleming en
1904. El funcionamiento de este
dispositivo está basado en el efecto Edison.
Edison fue el primero que observó en
1883 la emisión
termoiónica, al colocar una lámina dentro de una
bombilla para evitar el ennegrecimiento que producía
en la ampolla de vidrio el filamento de
carbón.
Cuando se polarizaba positivamente la lámina metálica respecto al filamento, se
producía una pequeña corriente entre el filamento y la lámina. Este hecho se
producía porque los
electrones de los
átomos
del filamento, al recibir una gran cantidad de
energía
en forma de
calor,
escapaban de la atracción del núcleo (emisión termoiónica) y, atravesando el
espacio vacío dentro de la bombilla, eran atraídos por la polaridad positiva de
la lámina.
EEl otro gran paso lo dio
Lee De Forest
cuando inventó el
triodo
en
1906.
Este dispositivo es básicamente como el diodo de vacío, pero se le añadió una
rejilla de control situada entre el
cátodo
y la placa, con el objeto de modificar la nube electrónica del cátodo, variando
así la corriente de placa. Este fue un paso muy importante para la fabricación
de los primeros
amplificadores de sonido, receptores de
radio,
televisores,
etc.
Conforme pasaba el tiempo, las
válvulas de vacío se fueron perfeccionando y
mejorando, apareciendo otros tipos, como los
tetrodos
(válvulas de cuatro electrodos), los
pentodos
(cinco electrodos), otras válvulas para aplicaciones de alta potencia, etc.
Dentro de los perfeccionamientos de las válvulas se encontraba su
miniaturización.
Pero fue definitivamente con el
transistor,
aparecido de la mano de
Bardeen y
Brattain,
de la
Bell Telephone, en 1948, cuando se permitió aún
una mayor miniaturización de aparatos tales como las radios. El
transistor de unión apareció algo más tarde, en
1949.
Este es el dispositivo utilizado actualmente para la mayoría de las aplicaciones
de la electrónica. Sus ventajas respecto a las
válvulas son entre otras: menor tamaño y fragilidad,
mayor rendimiento energético, menores tensiones de alimentación, etc. El
transistor no funciona en vacío como las válvulas, sino en un estado sólido
semiconductor (silicio),
razón por la que no necesita centenares de voltios de tensión para funcionar.
A pesar de la expansión de los semiconductores, todavía se siguen utilizando las
válvulas en pequeños círculos
audiófilos, porque constituyen uno de sus
mitos[
más extendidos.
El transistor tiene tres terminales (el emisor, la base y el colector) y se
asemeja a un
triodo:
la base sería la rejilla de control, el emisor el cátodo, y el colector la
placa. Polarizando adecuadamente estos tres terminales se consigue controlar una
gran corriente de colector a partir de una pequeña corriente de base.
En
1958
se desarrolló el primer
circuito integrado, que alojaba seis
transistores en un único chip. En
1970
se desarrolló el primer
microprocesador,
Intel 4004.
En la actualidad, los campos de desarrollo de la electrónica son tan vastos que
se ha dividido en varias disciplinas especializadas. La mayor división es la que
distingue la
electrónica analógica de la
electrónica digital.
La electrónica es, por tanto, una de las ramas de la ingeniería con mayor
proyección en el futuro, junto con la
informática.
Aplicaciones de la electrónica
La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los
principales usos de los circuitos electrónicos son el control, el procesado, la
distribución de
información,
la conversión y la distribución de la
energía eléctrica. Estos dos usos implican la
creación o la detección de
campos electromagnéticos y
corrientes eléctricas. Entonces se puede decir
que la electrónica abarca en general las siguientes áreas de aplicación:
Electrónica de control
Telecomunicaciones
Electrónica de potencia
Sistemas electrónicos
Un sistema electrónico es un conjunto de circuitos que interactúan entre sí para
obtener un resultado. Una forma de entender los sistemas electrónicos consiste
en dividirlos en las siguientes partes:
-
Entradas
o Inputs –
Sensores (o
transductores) electrónicos o mecánicos que toman las señales (en
forma de temperatura, presión, etc.) del mundo físico y las convierten en
señales de corriente o voltaje. Ejemplo: El termopar, la foto resistencia
para medir la intensidad de la luz, etc.
-
Circuitos de
procesamiento de señales – Consisten en piezas electrónicas
conectadas juntas para manipular, interpretar y transformar las señales de
voltaje y corriente provenientes de los transductores.
-
Salidas
o Outputs –
Actuadores u otros dispositivos (también transductores) que
convierten las señales de corriente o voltaje en señales físicamente útiles.
Por ejemplo: un display que nos registre la temperatura, un foco o
sistema de luces que se encienda automáticamente cuando este obscureciendo.
Básicamente son tres etapas: La primera (transductor), la segunda (circuito
procesador) y la tercera (circuito actuador).
Como ejemplo supongamos un
televisor.
Su entrada es una señal de difusión recibida por una
antena o por un cable.
Los circuitos de procesado de señales del interior del televisor extraen la
información sobre el
brillo,
el
color
y el
sonido
de esta señal. Los dispositivos de salida son un
tubo de rayos catódicos que convierte las
señales electrónicas en
imágenes
visibles en una pantalla y unos altavoces. Otro ejemplo puede ser el de un
circuito que ponga de manifiesto la temperatura de un proceso, el transductor
puede ser un termocouple, el circuito de procesamiento se encarga de convertir
la señal de entrada en un nivel de voltaje (comparador de voltaje o de ventana)
en un nivel apropiado y mandar la información decodificándola a un display
donde nos dé la temperatura real y si esta excede un límite preprogramado
activar un sistema de alarma (circuito actuador) para tomar las medida
pertinentes.
Señales electrónicas
Es la representación de un fenómeno físico o estado material a través de una
relación establecida; las entradas y salidas de un sistema electrónico serán
señales variables.
En electrónica se trabaja con
variables
que toman la forma de
Tensión
o
corriente
estas se pueden denominar comúnmente señales.Las señales primordialmente pueden
ser de dos tipos:
-
Variable analógica–Son
aquellas que pueden tomar un número infinito de valores comprendidos entre
dos límites. La mayoría de los fenómenos de la vida real dan señales de este
tipo. (presión, temperatura, etc.)
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