Ejercicios: Los componentes electrónicos

La figura muestra los símbolos de seis componentes electrónicos básicos con su nombre, salvo uno que está tapado.

El componente tapado es una resistencia cuyo valor depende de la luz que recibe; fíjate en las flechas que llegan al símbolo. Nómbralo, explica qué ocurre con su valor cuando hay mucha luz y pon un ejemplo de aparato que lo use.

Explica para qué sirve una resistencia fija en un circuito y razona qué le ocurre al brillo de un LED si, manteniendo la misma pila, cambias la resistencia por otra de valor mayor.

Las resistencias no llevan su valor impreso con números, sino con bandas de colores. Explica qué es el código de colores, por qué se usa en lugar de números (el tamaño minúsculo del componente) y qué indican las tres primeras bandas.

Relaciona cada componente con su papel en el circuito y justifica una elección: (a) condensador: almacena carga y la suelta después; (b) diodo: deja pasar la corriente en un solo sentido; (c) relé: interruptor accionado por otra corriente; (d) transistor: interruptor controlado por una corriente pequeña.

Explica qué es un potenciómetro (una resistencia variable que se ajusta a mano) y nombra dos aparatos cotidianos donde se use, indicando qué se ajusta en cada caso.

La LDR y la NTC son resistencias variables, pero automáticas. Explica qué magnitud cambia el valor de cada una (la luz y la temperatura) y pon un uso cotidiano de cada una: una farola que se enciende sola y un termómetro digital.

El LED, como todo diodo, tiene polaridad. Explica qué ocurre si lo conectas al revés en un circuito, cómo se distingue su patilla positiva (la más larga, el ánodo) y por qué conviene comprobarlo antes de montar.

Di si son verdaderas o falsas estas afirmaciones y justifica cada respuesta: (a) el diodo conduce la corriente en los dos sentidos; (b) el condensador guarda energía en forma de carga; (c) el relé permite que un circuito de poca potencia controle otro de mucha; (d) el transistor solo sirve para amplificar sonido.

Explica el método del código de colores con un ejemplo resuelto por ti: una resistencia con bandas marrón, negra y roja. Las dos primeras bandas son cifras (marrón $= 1$, negro $= 0$) y la tercera es el multiplicador (rojo $= \cdot 100$). Calcula su valor en ohmios y exprésalo en kiloohmios.

Calcula el valor de una resistencia con bandas roja, roja y marrón (rojo $= 2$, multiplicador marrón $= \cdot 10$), explicando cada paso, y después indica qué bandas tendría una resistencia de $560\ \Omega$ (verde, azul, marrón) usando la tabla: negro 0, marrón 1, rojo 2, naranja 3, amarillo 4, verde 5, azul 6, violeta 7, gris 8, blanco 9.

La figura muestra una resistencia real con sus cuatro bandas de color.

Las bandas son roja, violeta, naranja y plateada. Lee su valor con el código: las dos primeras bandas son cifras (rojo $= 2$, violeta $= 7$), la tercera es el multiplicador (naranja $= \cdot 1.000$) y la cuarta la tolerancia (plata $= \pm 10\ \%$). Calcula el valor nominal en ohmios y en kiloohmios, y el rango real en el que puede estar la resistencia.

Haz el camino inverso del código: escribe las cuatro bandas (dos cifras, multiplicador y tolerancia dorada del $\pm 5\ \%$) de una resistencia de $4{,}7\ \text{k}\Omega$, explicando cómo descompones el valor $47 \cdot 100\ \Omega$.

Una resistencia de $100\ \Omega$ tiene tolerancia dorada del $\pm 5\ \%$. Calcula entre qué valores reales puede estar, explica qué significa la tolerancia para quien fabrica y razona si ese margen importa mucho en un LED de una linterna o en el reloj de un aparato preciso.

La figura muestra un transistor trabajando como interruptor: una corriente pequeña llega por una patilla y controla otra mucho mayor que alimenta un LED.

La patilla tapada es la de control, la que decide si el transistor deja pasar o no la corriente entre las otras dos. Nómbrala (la base), explica el símil del grifo que gobierna un caudal grande con un giro pequeño y por qué se dice que el transistor trabaja como interruptor.

Explica la carga y descarga de un condensador con el símil de un depósito que se llena y se vacía, y razona cualitativamente por qué sirve para fabricar retardos: qué le pasa al brillo de un LED conectado a un condensador que se va descargando.

Los faros de un coche consumen mucha corriente y se encienden desde un mando pequeño en el salpicadero. Explica cómo resuelve el relé ese problema (el mando activa una bobina que cierra otro circuito potente), qué dos circuitos quedan separados y qué ventaja de seguridad aporta esa separación.

En el cajón del taller hay resistencias de $220\ \Omega$, $470\ \Omega$, $1\ \text{k}\Omega$, $4{,}7\ \text{k}\Omega$ y $10\ \text{k}\Omega$. Elige una para cada caso y justifícala: (a) proteger un LED de $20\ \text{mA}$ con una pila de $6\ \text{V}$; (b) un divisor de tensión con una LDR que necesita valores parecidos a los de la propia LDR con luz media.

Tres resistencias tienen estas bandas: (a) naranja, naranja, marrón, dorado; (b) amarillo, violeta, rojo, dorado; (c) marrón, negro, naranja, plateado. Calcula el valor nominal de cada una y su rango según la tolerancia (dorado $\pm 5\ \%$, plata $\pm 10\ \%$), y ordena los resultados de menor a mayor.

Diseña un mando de brillo con un potenciómetro para un LED: explica cómo varía la corriente al girar el mando, qué ocurre en los dos extremos del giro y por qué conviene poner siempre una resistencia fija pequeña en serie además del potenciómetro.

Diseña un avisador de heladas con una NTC: la resistencia de la NTC aumenta cuando baja la temperatura. Describe el circuito conceptual (NTC, transistor y LED), razona qué le pasa a la corriente de base al enfriar y explica por qué el LED se enciende cerca de los $0\celsius$.

Compara el interruptor manual, el relé y el transistor como formas de «abrir y cerrar» un circuito: velocidad de conmutación, separación entre mando y potencia, desgaste mecánico y potencia que controlan. Concluye con un ejemplo en el que cada uno es claramente la mejor opción.

Un LED necesita unos $2\ \text{V}$ y unos $20\ \text{mA}$, y se conecta por error a una pila de $9\ \text{V}$ sin resistencia. Razona con la ley de Ohm qué ocurre con la corriente (apenas hay nada que la limite), qué le pasa al LED en unos segundos y qué papel exacto juega la resistencia de protección.

El flash de una cámara tarda unos segundos entre foto y foto. Explica qué está pasando en ese intervalo (un condensador se está cargando), por qué el destello es tan intenso (se suelta toda la carga de golpe) y qué cambiaría con un condensador de más capacidad.

Elabora una tabla comparativa de seis componentes (resistencia, condensador, diodo, LED, transistor y relé) con estas columnas: qué hace con la corriente, magnitud que lo gobierna y un montaje típico. Cierra con una conclusión: cuáles de ellos sirven para «controlar» otros circuitos y por qué.