FISICA MODERNA (ELECTRONICA, ATOMISTICA, NUCLEAR Y SIDERAL)

FISICA MODERNA:

La física moderna comienza a principios del siglo XX, cuando el alemán Max Planck, investiga sobre el “cuanto” de energía, Planck decía que eran partículas de energía indivisibles, y que éstas no eran continuas como lo decía la física clásica, por ello nace esta nueva rama de la física que estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigen. Se conoce, generalmente, por estudiar los fenómenos que se producen a la velocidad de la luz o valores cercanos a ella o cuyas escalas espaciales son del orden del tamaño del átomo o inferiores.

Los temas anteriormente tratados de la física clásica no servía para resolver los problemas presentados, ya que estos se basan en certezas y la física moderna en probabilidades, lo que provocó dificultades para adaptarse a las nuevas ideas.

En 1905, Albert Einstein, publicó una serie de trabajos que revolucionaron la física, principalmente representados por “La dualidad onda-partícula de la luz” y “La teoría de la relatividad” entre otros. Estos y los avances científicos como el descubrimiento de la existencia de otras galaxias, la superconductividad, el estudio del núcleo del átomo, y otros, permitieron lograr que años más tarde surgieran avances tecnológicos, como la invención del televisor, los rayos x, el radar, fibra óptica, el computador, etc.

La misión final de la física actual es comprender la relación que existe entre las fuerzas que rigen la naturaleza, la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Comprender y lograr una teoría de unificación, para así poder entender el universo y sus partículas.

Se divide en:

 La mecánica cuántica

 La teoria de la relatividad

Casi todo lo planteado en el siglo XIX fue puesto en duda y al final fue remplazado durante el siglo XX, y de esta misma forma puede ocurrir actualmente, a medida que se produzcan resultados las nuevas investigaciones, y se materialicen los nuevos conocimientos que se irán adquiriendo durante este nuevo siglo.

ELECTRÓNICA

CONCEPTO

La electrónica es la rama de la física y 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 conocimientos, materiales y dispositivos, desde los semiconductores hasta las válvulas termoiónicas. El diseño y la gran construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos forma parte de la electrónica y 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, más concretamente en la rama de ingeniería de materiales.

LEYES

Leyes de la Electrónica Básica

Se exponen a continuación las principales Leyes y Teoremas de la Electrónica:

LEY DE OHM

Es la Ley básica de la corriente de flujo. Con la ley de Ohm se calcula corrientes a partir de voltajes y resistencias o viceversa.

La cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito.

Esta ley se expresar por la fórmula I = U/R, donde I = intensidad de corriente en amperios; U la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios.

Es de aplicación a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como de alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios adicionales de los que forman parte la inductancia y la capacitancia.

Los materiales que cumplen con la relación lineal de Ohm reciben el nombre de materiales ohmicos, mientras que a los materiales que no cumplen con la ley de Ohm se les llama materiales no ohmicos

La unidad de resistencia eléctrica es el OHMIO, simbolizado por la letra griega W (omega)

Los multiplosmos usuales del Ohmio son:

El Kilohmio que es igual a 1.000 Ohmios => 1KW = 1.000 W

El Megaohmioques es igual a 1.000.000 Ohmios => 1MW = 1.000.000 W

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LEYES DE KIRCHHOFF

Aplicables cuando un circuito tiene un número de derivaciones interconectadas para obtener el flujo de corriente de las derivaciones.

1)Ley de los nudos: En cualquier unión en un circuito a través del cual fluye una corriente constante, la suma de las intensidades que llegan a un nudo es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo.

2)Ley de las mallas: Comenzando por cualquier punto de una red y siguiendo cualquier trayecto cerrado de vuelta al punto inicial, la suma neta de las fuerzas electromotrices halladas será igual a la suma neta de los productos de las resistencias halladas y de las intensidades que fluyen a través de ellas.

Obsérvese que esta Ley es prácticamente una ampliación a la Ley de Ohm.

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TEOREMA DE THÓVENIN: Se puede reemplazar toda la red, excluyendo la carga, por un circuito equivalente que contenga solo un fuente de voltaje independiente en serie con una resistencia de tal forma que la relación-corriente-voltaje en la carga se conserve sin cambios.

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TEOREMA DE NORTON: Similar al teorema de Thóvenin, añadiendo que el circuito equivalente es una fuente de corriente independiente en paralelo con una resistencia.

Nos dice que examinando una red desde un par de terminales, sabemos que con respecto a esas terminales toda la red es equivalente a un circuito simple consistente a una fuente de voltaje independiente en serie con una resistencia o una fuente de corriente independiente en paralelo con una resistencia.

CLASES O TIPOS

Electromecánica:

La electromecánica es la combinación de las ciencias del electromagnetismo de la ingeniería eléctrica y la ciencia de la mecánica. La Ingeniería electromecánica es la disciplina académica que la aborda.

Los dispositivos electromecánicos son los que combinan partes eléctricas y mecánicas para conformar su mecanismo. Ejemplos de estos dispositivos son los motores eléctricos y los dispositivos mecánicos movidos por estos, así como las ya obsoletas calculadoras mecánicas y máquinas de sumar; los relés; las válvulas a solenoide; y las diversas clases de interruptores y llaves de selección eléctricas. E|E

Electrónica de control

Los sistemas de control son aquellos dedicados a obtener la salida deseada de un sistema o proceso. En un sistema general se tienen una serie de entradas que provienen del sistema a controlar, llamado planta, y se diseña un sistema para que, a partir de estas entradas, modifique ciertos parámetros en el sistema planta, con lo que las señales anteriores volverán a su estado normal ante cualquier variación.

Electrónica de potencia

La expresión Electrónica de Potencia se utiliza para diferenciar el tipo de aplicación que se le da a dispositivos electrónicos, en este caso para transformar y controlar voltajes y corrientes de niveles significativos. Se diferencia así este tipo de aplicación de otras de la electrónica denominadas de baja potencia o también de corrientes débiles.

Electrónica de señal

Electrónica de señal es la parte de la electrónica que se encarga del análisis, diseño y estudio de circuitos y dispositivos de baja potencia. Debe su nombre a que frecuentemente estos circuitos sirven para tratar señales eléctricas que no suelen sobrepasar los milivatios.

Microelectrónica

La microelectrónica es la aplicación de la ingeniería electrónica a componentes y circuitos de dimensiones muy pequeñas, microscópicas y hasta de nivel molecular para producir dispositivos y equipos electrónicos de dimensiones reducidas pero altamente funcionales.

Electrónica digital: La electrónica digital es una parte de la electrónica que se encarga de sistemas electrónicos en los cuales la información está codificada en dos únicos estados. A dichos estados se les puede llamar "verdadero" o "falso", o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a que en un circuito electrónico hay (1- verdadero) tensión de voltaje o hay ausencia de tensión de voltaje ( 0 - falso). Electrónicamente se les asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado, a los que se les denomina niveles lógicos, típicos en toda señal digital. Por lo regular los valores de voltaje en circuitos electrónicos pueden ir desde 1.5, 3, 5, 9 y 18 Voltsdependiendo de la aplicación, así por ejemplo, en un radio de transistoresconvencional las tensiones de voltaje son por lo regular de 5 y 12 Volts al igual que se utiliza en los discos duros IDE de computadora. Electrónica analógica: La electrónica digital se diferencia de la electrónica analógica en que, para la electrónica digital un valor de voltaje codifica uno de estos dos estados, mientras que para la electrónica analógica hay una infinidad de estados de información que codificar según el valor del voltaje. Esta particularidad permite que, usando Álgebra Booleana y un sistema de numeración

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