Medidas y unidades en electrónica.

En septiembre de 1999 la sonda Mars Climate se estrelló contra la superficie del planeta Marte porque los técnicos se olvidaron de pasar la medida de millas a kilómetros. La sonda constuida según el sistema de navegación inglés, antes del depegue recibio los datos en el sistema métrico decimal según la estrategia de navegación y actuación por el equipo científico.

La medida en los sistemas electrónicos es una parte importante a tener en cuenta. Y por eso para abrir las prácticas de electrónica vamos a empezar por hablar sobre las medidas y las unidades, porque no es lo mismo: "un millon de resistencias, que una resistencia de un millón"

Primeros pasos.

En electrónica el uso de medida y la utilización de unidades es una practica no solo recomendada, sino que también imprescindible. Por ejemplo, el paso de corriente eléctrica:

Una corriente eléctrica y los efectos que producen viene definida por el paso de electrones a través de un conductor en unidad de tiempo y por densidad eléctrica. Es decir, corriente eléctrica y densidad eléctrica.

Ambas producen el efecto de calor en un conductor (efecto Joule), pero una de ellas se puede medir, mientras que la otra puede ser demostrada por la otra y por el material por el que se desplazan las cargas. Además no solo hay que medir la cantidad de calor que produce la corriente eléctrica, sino que además hay que catalogarla en una tabla de valores que podamos comparar para poder manejarlo.

Unidades y Medidas (Amperio).
µA micro amperios1 x 10-6
mA mili amperios1 x 10-3
A amperios1
KA kilo amperios1 x 103

Aunque el multiplo kilo no se aplica a los amperios, si lo utilizan otras unidades como el voltio, la capacidad, la resistencia o la inductancia entre otros.

Y aunque existen otras unidades de medidas como el deca (1 x 102) o el deci (1 x 10-2), las medidas que aplicaremos estarán comprendidas entre los valores de la tabla.

Medidas.

Vale. Sabemos que las medidas estarán comprendidas entre valores designados por la tabla anterior. Pero, ¿qué medimos? pues cualquier sistema.

circuito de resistencia eléctrica conectada a una pila

Según la ley de Ohm, la intensidad eléctrica es la diferencia entre la tensión aplicada a la resistencia y el valor de la misma. Despreciando las variaciones resistivas del material, podemos establecer que la intensidad que recorre la resistencia es de:

I = V ÷ R = 1,5V ÷ 1000Ω = 0,0015A

Transformando esa medida en unidades son cero coma cero cero quince amperios, en unidades de amperio. Además son uno coma cinco miliamperios o también mil quinientos microamperios. Y así podemos seguir asignando valores respecto a las unidades. Pero el efecto calorífico sobre la resistencia será el mismo, porque solo he cambiado el valor de la unidad, no el valor de la corriente que circula por la resistencia.

Podemos cambiar la magnitud de medida. Hasta ahora he utilizado la corriente eléctrica. Ahora quiero saber cual es la tensión aplicada a la resistencia. Pues es sencillo, a la resistencia se aplican mil quinientos mili voltios. O uno un millón coma cinco micro voltios.

Adaptar la unidad a la medida siempre será el objetivo del técnico para poder desarrollar cálculos precisos.

Unidades y Medidas (Voltios).
V Voltio1
KV kilo voltio1 x 103
MV mega voltio1 x 106

Las unidades del voltio no suelen usar submúltiplos menores de mili (1 x 10-3) ya que la unidad es más usada en electrónica. Como has podido ver se ha agregado el múltiplo de Mega (1 x 106), que implica multiplicar por seis la unidad. Se suele usar sobre todo en electricidad y generación de electricidad.

Densidad.

Obviamente en electrónica me estoy refiriendo a densidad de corriente. La densidad de corriente es la cantidad de flujo eléctrico que circula por el conductor. Está tiene que ver con la estructura física del conductor ya que tanto la anchura del mismo como la longitud del conductor afecta al estado de la corriente eléctrica. Imagina un tobogán por el cual se tiran varios niños. Estos bajarán por el tobogán porque la anchura del mismo lo permite y los crios se lo pasarán pipa.

niños dentro de un tobogán

Pero resulta que el tubo se vuelve más pequeño según avanza hasta que llega un punto en los niños se atascan porque no pueden pasar todos a la vez. En ese punto, la densidad de flujo es la menor por el circuito, porque ofrece mucha resistencia al paso de los niños.

La densidad de corriente es la intensidad de corriente por unidad de área, y se define de la forma:

I = ∫s x j x S

I es la corriente eléctrica en amperios A, j es la densidad de corriente en A/m2 y S es la superficie de estudio en m2.

Si la densidad de corriente es uniforme en una región del espacio entonces la relación se simplifica notablemente. Esto sucede con bastante aproximación en el interior de un tramo de conductor de sección constante, donde el vector j es independiente de la posición por lo que la sección, la densidad de corriente y la intensidad guardan la relación:

I=|j| x S0

Siendo S0 la sección transversal del tramo de conductor.

Y todo esto es importante porque el flujo eléctrico depende de la sección y longitud del conductor y la cantidad de flujo que circule por unidad de tiempo. De ahí si tenemos en cuenta también el material utilizado como conductor, obtenemos la resistividad del material.

Resistencia.

Para terminar con la introducción a las medidas, la resistencia es la capacidad de oposición que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica.

Si anteriormente hemos indicado que la sección del conductor, la longitud y el material en que está fabricado puede afectar al flujo eléctrico, entendemos que podremos crear objetos especiales para frenar de manera artificial la corriente eléctrica. Esos son las resistencias.

Las resistencias se fabrican en un tipo de material que produce el choque de electrones cuando estos las atraviesan. Dicho material se ha calculado para producir una disminución de la corriente por efecto de choques, atascamiento de cargas o recombinación atómica. Todas estas acciones producen calor y energía. Por tanto, una resistencia eléctrica ofrece una resistencia al paso de la corriente y genera calor de acuerdo al valor de la corriente bloqueada.

En electrónica, también podemos catalogar la corriente como se expresa en anteriores magnitudes:

Unidades y Medidas (Ohmios).
Ω Ohmio1
kilo ohmio1 x 103Ω
mega ohmio1 x 106Ω

En resistencia no se suele hablar de mili ohmios porque es una medida muy baja. Si se suele hablar de ohmios inversos (reactivos), pero lo veremos más adelante con mas detalle.

En este tutorial has aprendido la importancia de usar la medida correcta en electrónica. Aunque una medida pueda ser representada en diversas escalas, adecuar la escala a una medida comprensible es la mejor forma de proceder en el cálculo de sistema electrónicos, por eso escalarás las medidas y las ajustarás en sus unidades, mútiplos o submúltiplos necesarios.