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EnciclopediaEnciclopediaVVisualisualde lade laElectrónicaElectrónica

INDICE DEL

CAPITULO 2

¿QUE ES LA ELECTRICIDAD Y QUE LAELECTRONICA?

Estructura atómica ........................................19Atomos: protones, electrones y

neutrones ....................................................19Constitución del átomo: protones,

electrones y neutrones..............................19Iones positivos y negativos ...........................19Conductores, semiconductores

y aislantes....................................................19Flujo de electrones ........................................19Diferencia de potencial, tensión,

fuerza electromotriz ...................................20Corriente eléctrica ........................................20Resistencia eléctrica ....................................20Conductancia ...............................................21Clasificación de los resistores.......................21Código de colores para resistores ..............22Pilas y baterías................................................23

CONDUCCION DE LA CORRIENTE ELECTRICALos conductores y los aislantes....................24La electricidad como fluido.........................24Tipos de conductores ...................................25Campo eléctrico y corriente eléctrica.......27El campo eléctrico........................................27Corriente electrónica y corriente convencional .................................................28Velocidad de la corriente ............................29

LA REVOLUCION DE LOS MEDIOS OPTICOSMedios de soporte de información ............29El surgimiento de la tecnología óptica ......30Luz y protuberancias .....................................30Tecnología digital ..........................................31Otros sistemas ópticos...................................31

El disco láser de video...............................31El CD-ROM - El CD-I....................................32El Photo-CD.................................................32Los medios magneto-ópticos ...................32El DVD ..........................................................32

ESTRUCTURA ATOMICA

Atomos: protones, electrones y neutronesLa corriente eléctrica es el paso

de electrones por un conductor.Dichos electrones están en todaslas cosas pero arraigados a la es-tructura de un átomo constituyen-te de un elemento químico.

Para aclarar el tema, digamosque todos los cuerpos están forma-dos por elementos químicos (elagua, por ejemplo, está formadapor los elementos químicos hidró-geno y oxígeno), y que un átomoes la parte más pequeña a la quepuede ser reducido un elementoquímico.

Constituci n del tomo: protones, electrones y neutronesSi se pudiera dividir el átomo de

un elemento, tendríamos pequeñí-simas partículas que son las quedan a los átomos sus particularescaracterísticas. Debemos saberque un átomo de un elemento sediferencia de un átomo de otroelemento en el número de ciertaspartículas subatómicas que tienecada uno de ellos, y éstos son loselectrones.

En el centro del átomo está elnúcleo, que tiene dos clases departículas: los protones y los neutro-nes; alrededor del núcleo giran loselectrones en órbitas electrónicas,así como ocurre con los planetasque giran en torno al sol.

Una característica importantísi-ma de los protones y neutrones esque tienen carga eléctrica, valedecir: tienen una energía intrínse-ca y natural, puesta de manifiestopor las fuerzas que pueden ejercersobre otras partículas del mismo ti-po y que originan fenómenos deatracción y repulsión entre partícu-las cargadas eléctricamente. Seha constatado que dos electroneso dos protones se repelen entre sí;es indudable que las dos partículastienen cargas eléctricas de distintosigno: se las denominó carga eléc-trica positiva (+) al protón y, alelectrón, carga eléctrica negativa(-). Sin embargo, los neutrones delnúcleo son partículas que tienenigual cantidad de carga positivaque de negativa; por lo tanto, tie-ne un efecto neutro por la anula-ción mutua entre los dos, el neu-trón no ejerce fuerza eléctrica so-bre un electrón o protón y tiene lafunción de separar los protonesque están en el núcleo. Un átomo

es eléctricamente neutroy eso quiere decir que lacantidad de electroneses igual al número deprotones; ese número deelectrones se denomina"NUMERO ATOMICO". Losneutrones tienen inter-vención en la masa ató-mica, que está práctica-mente en el núcleo; elresto es espacio vacíodonde los electrones gi-ran a grandes velocida-des (figura 1).

Iones positivos y negativosCuando por cualquier circuns-

tancia un átomo gana o pierdeelectrones, se dice que dicho áto-mo se ha ionizado.

Se denomina ION POSITIVOcuando el átomo tiene más proto-nes que electrones e ION NEGATI-VO cuando tiene más electronesque protones. Como cargas dedistinto signo se atraen, cuando es-tán cerca iones negativos y positi-vos, éstos se unen, pero tambiénpuede ocurrir que solamente sedesprendan los electrones que tie-ne de más el ión negativo y se diri-jan hacia el ión positivo para neu-tralizar su carga.

Cuando esto ocurre, se dice queel paso de los electrones "neutrali-zadores de carga" constituyen unaCORRIENTE ELECTRICA.

Conductores,semiconductores y aislantesExisten materiales que permiten

el paso de los electrones con ma-yor facilidad que otros. Se denomi-na conductor de la corriente eléc-trica a todo aquel material queofrece muy poca resistencia al pa-so de los electrones (cobre, plata,oro, platino, etc.) Un aislante de lacorriente eléctrica es todo aquelmaterial que ofrece una elevadaresistencia al paso de los electro-nes. Existen otros materiales que,según como se los trate, se com-portan como conductores o comoaislantes. Dicho de otra manera,son materiales sobre los cuales sepuede "regular" el paso de la co-rriente eléctrica; a dichos materia-les se los denomina SEMICONDUC-TORES.

Flujo de electronesSe denomina corriente eléctrica

al paso de los electrones por un

Capítulo 2

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Capítulo 2

¿Qué es la Electricidad y qué es la Electrónica?

Fig. 1

conductor de la corriente eléctrica(o semiconductor). Su unidad es elampere (A) y "mide" la cantidadde electrones que atraviesan a unelemento en una unidad de tiem-po.

Para que pueda establecerseuna corriente eléctrica tiene queexistir algo que impulse a los elec-trones a circular de un lado a otro.

Diferencia de potencial, tensi n, fuerza electromotrizComo hemos dicho, para que se

establezca una corriente eléctricadebe existir algo que impulse a loselectrones para que se muevan.Por ejemplo, colocando iones ne-gativos de un lado de un conduc-tor e iones negativos del otro, seestablecerá una corriente eléctri-ca que será más grande cuantomayor sea la "diferencia de cargasentre los iones".

Se dice que para que exista unflujo de electrones debemos apli-car "energ a al conductor". Cuandola energía proviene de una fuerzadel tipo eléctrico, se la denomina"fuerza electromotriz" porque per-mite el desplazamiento de electro-nes al desprenderse de los átomos.

Esa fuerza electromotriz puedeoriginarla una batería. Ejemplo: elacumulador de un auto, una pila oun generador para alimentar unaciudad, como los que usan lascompañías de electricidad. Estasfuentes de energía tienen 2 termi-nales, o polos negativo y positivo,y se dice que existe una tensióneléctrica o diferencia de poten-cial, que produce la fuerza eléctri-ca ya mencionada.

Consideremos a una tensión o di-ferencia de potencial como un"desnivel" que debe existir entre 2puntos de un conductor para que

se produzca un movimiento deelectrones y, entonces, una co-rriente eléctrica (figura 2).

Algo parecido es lo que sucedeen un río, para que ocurra un des-plazamiento de agua: el terrenotiene que estar en desnivel; de unamisma forma, si hay una diferenciade potencial en electricidad, éstaes comparable a una diferenciade presión entre 2 extremos de unacañería que lleva agua o cual-quier fluido, y es producida poruna bomba. En la atmósfera, elviento es similar a una corrienteeléctrica, que se produce por unadiferencia de presión que existeentre una zona ciclónica y otra an-ticiclónica. La unidad denomina-da VOLT, se utiliza para medir latensión eléctrica; se abrevia "V".Una pila de carbón genera entrebornes una tensión de 1,5V, unacumulador de auto genera unatensión de 12V y la que genera lacompañía de electricidad es de220V, en Argentina. Muchas veces,en electrónica usaremos tensionesmás pequeñas que el VOLT, peroen electricidad industrial es comúnhablar de KILOVOLT (kV), que equi-vale a 1.000V.

1 volt = 1.000 milivolt1V = 1.000mV

1 volt = 1.000.000 microvolt1V =1.000.000µV

1 volt = 0,001 kilovolt1V = 0,001kV

CORRIENTE ELECTRICA

Un flujo de electrones en movi-miento —como causa de la apli-cación de una fuerza electromotrizo fuente de tensión a un conduc-tor eléctrico— es lo que llamamoscorriente eléctrica. El flujo está for-mado por electrones libres que,antes de aplicarles la tensión, eranelectrones que estaban sujetos porla atracción de los núcleos de losátomos que constituyen el con-ductor.

En sus trayectos, los electrones li-bres chocan contra los iones positi-

vos del material y retroceden yvuelven a ser acelerados por lafuerza electromotriz. Los choquesson el motivo por el cual el con-ductor se calienta cuando llevacorriente eléctrica, ya que cual-quier choque entre 2 cuerpos oca-siona un desprendimiento de ener-gía en forma de calor.

La corriente eléctrica por unconductor se define como:

"el n mero de electrones libresque pasa una secci n cualquieradel conductor en un momento es-pec fico".

Los electrones llevan una cargaeléctrica medida en COULOMB ypodemos decir que la corrienteeléctrica es la carga eléctricatransportada por esos electronesdurante el intervalo de tiempoconsiderado. Si la carga eléctricaes de 1Cb y el tiempo es de 1s, seobtendrá una corriente eléctricade 1A (inicial de AMPERE, por el fí-sico francés AMPERE), siendo launidad de corriente eléctrica. Enelectrónica, esta unidad de medi-ción resulta grande, por tal motivose utilizan los submúltiplos del am-pere.

1mA = 0,001A1A = 1.000mA (miliampere)1µA = 0,000001A1A = 1.000.000µA (microampere)1µA = 0,001mA1mA = 1.000µA

RESISTENCIA ELECTRICA

Definamos la resistencia eléctri-ca de un conductor como unapropiedad del material que repre-senta la oposición del mismo frenteal paso de la corriente eléctrica.La oposición se origina como con-secuencia de los choques entre loselectrones libres de la corriente ylos iones positivos del metal. Lacausa de estos choques es el ca-lentamiento del conductor, el que,a su vez, lo transmite al medio am-biente.

La resistencia se mide en OHM,llamado así por el físico alemán

¿Qué es la Electricidad y qué es la Electrónica?

20

Fig. 2

que lo descubrió. La resistenciaeléctrica del material dependeráde tres factores: la longitud, la sec-ción transversal y la resistividad delmaterial. Veamos cómo es la fór-mula matemática:

ρ x lR = ______ (ver fig. 3)

S

La resistividad del material (ρ) esun número y su valor nos muestra sies bueno, o no, pequeño o gran-de; o sea, cómo es el material co-mo conductor de electricidad, y semide en Ω x m (fig. 4). Cabe acla-rar que, normalmente, la resistivi-dad de un metal aumenta con latemperatura.

CONDUCTANCIA: se denominaasí a la inversa de la resistencia, se

simboliza con la letra G y se mideen mho (al revés de ohm) o en SIE-MENS.

1G= ______ =R

La unidad es:mho = SIEMENSCLASIFICACION DE LOS RESISTORES: Veamos una definición de los re-

sistores. Son componentes electró-nicos fabricados especialmentepara que tengan ciertos valores deresistencia. En varios casos, los va-lores en ohm de los resistores sonmuy altos, utilizando múltiplos delohm, como, por ej., el kilo-ohm,igual a 1.000 ohm, que tiene unaabreviatura k, y el mega-ohm,igual a 1.000.000 ohm, que tieneuna abreviatura M. Entonces:

1kΩ = 1000Ω1MΩ = 1000000Ω

= 1000kΩ

Podemos agru-par a los resistores(figura 5) en:

1) Resistores decomposici n de car-b n

2) Resistores de pe-l cula met lica

3) Resistores de alambre

1) Resistores de composici n de carb nEstos se fabrican mezclando pol-

vo de carbón y un aglomerantehasta darle forma de barrita, parafijar los terminales. El conjunto se en-capsula con una resina fenólica obaquelita para protegerlo de la hu-medad y la temperatura, tiene unrango de valores de resistencia en-tre 1 y 22MΩ. En electrónica son losresistores más usados por su bajocosto (figura 6).

2) Resistores de pel cula met licaEstos se fabrican depositando

una película metálica, que está aalta temperatura, sobre un tubitode vidrio, al que se fijan los termina-les y se los encapsula como dijimosanteriormente.

Tienen un alto costo y se usan so-lamente cuando se necesita unagran exactitud en el valor de resis-tencia; ejemplo: instrumentos elec-trónicos (figura 7).

3) Resistores de alambreSe fabrican arrollando un alam-

bre hecho de aleaciones de cro-mo, níquel, etc., sobre un cilindrode cerámica. El conjunto se recu-brirá de barniz, así se protege elalambre de la influencia de la hu-medad y temperatura. Estos son

Capítulo 2

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Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 7

Fig. 6

grandes y se utilizan para la con-ducción de altas corrientes. El ran-go de valores de resistencia estáentre 1 y 100kΩ (figura 8).

CODIGO DE COLORES

PARA RESISTORES

Por el código de colores se lee elvalor de resistencia, que está im-preso sobre el cuerpo del resistor.Cada color representa un dígitodecimal: las 2 primeras bandas decolores, que están ubicadas máscercanas de un extremo, represen-tan el valor en Ω; la 3ª banda re-presenta el número por el que hayque multiplicar el valor anterior pa-ra obtener el valor final de resisten-cia; la 4ª banda representa la tole-rancia, cuyo valor se explicará másadelante (figura 9).

La correspondencia entre un co-lor y su valor se muestra en la tabla1.

La tolerancia de un resistor es unnúmero expresado en porcentaje,que representa el margen superioro inferior que puede tomar un va-lor nominal (por el código de colo-res) del resistor. Ejemplificando, di-remos que para resistores de car-bón se tienen tolerancias del ±5%,±10% y ± 20%. Si el valor nominal esde 100 y la tolerancia de ±10%, elvalor real estará comprendido en-tre 100 y 90; finalmente, para unatolerancia de ± 20%, el valor realserá entre 120 y 80.

La tolerancia nos indica hasta

cu nto puedeestar el valorpor encima opor debajodel compo-nente.

Es un méto-do prácticodel fabrican-te para ase-gurar al usua-rio los límitesmáximos ymínimos delvalor de unresistor. Comoel proceso defabr icaciónno permiteestablecer valores precisos conanterioridad, en los resistores decomposición de carbón la con-vención es ésta:

COLOR DE LA TOLERANCIA4ª BANDA

DORADO ±5 %PLATEADO ±10 %SIN COLOR ± 20 %

La potencia de un resistor no vie-ne impresa en el resistor, pero se re-conoce por su tamaño. Esa poten-cia tiene un significado de la máxi-ma cantidad de calor que puededar el resistor por el paso de co-rriente y, si ésta excede, se quema-rá por la alta temperatura obteni-da. Se mide en watt (W). Los resis-tores de carbón se fabrican de1/8W; 1/4W; 1/2W; 1W y 2W, y el ta-maño aumenta gradualmente

con la potencia. Para mayores po-tencias se utilizan resistores dealambre; los de película metálicapueden disipar hasta 1W. Los resis-tores de composición de carbónse fabrican con valores nominalesde resistencia ya normalizados y elnúmero dependerá del valor de latolerancia. Para una tolerancia del20%, las cifras significativas de losvalores nominales son: 10, 15, 22,33, 47, 68.

Las cifras significativas para unatolerancia del 10% son: 10, 12, 15,18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82. Pa-ra una tolerancia del 5% las cifrassignificativas de los valores nomi-nales son: 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18,20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47,51, 56, 62, 68, 75, 82, 91. En la figura10 se dan ejemplos de valores deresistores de composición de car-bón mediante el código de colores.Vea ejemplos de valores de resisto-

¿Qué es la Electricidad y qué es la Electrónica?

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Fig. 8

Fig. 9

Tabla 1

COLOR DIGITO MULTIPLICADOR

NEGRO 0 1MARRON 1 10ROJO 2 100NARANJA 3 1000AMARILLOAMARILLO 4 10000VERDE 5 100000AZUL 6 1000000VIOLETA 7 10000000GRISGRIS 8BLANCOBLANCO 9DORADODORADO 0,1PLAPLATEADOTEADO 0,01

Fig. 10

res en la figura10.

D i g a m o sque a los resis-tores se lospuede clasifi-car tambiénen variables;éstos están re-presentadospor los poten-ciómetros ylos presets opreajustes (fi-gura 11).

La constitución de los potenció-metros se debe a una pista circularde carbón desplazándose por uncontacto móvil (cursor) solidario aun eje vertical.

Los extremos de la pista de car-bón y el cursor tienen una conexióna terminales, es decir, que la resis-tencia entre uno de los terminales yel cursor depende de la posición deéste (figura 12).

En el primer caso, los potenció-metros pueden ser lineales o logarít-micos; la variación de resistencia esproporcional al ángulo girado porel cursor, y en el 2º caso la variaciónes logarítmica, esto hace que, alcomienzo, la resistencia varíe conrapidez con el ángulo de giro; des-pués la variación será más lenta ytendrá un uso común en el controlde volumen de radios y TV. Llama-mos presets a los resistores variablesque se ajustan una sola vez, hastalograr una perfecta posición, y queno tienen posibilidad de ser varia-dos por los usuarios.

El tamaño es reducido y tiene unajuste con un pequeño destornilla-dor, que es aplicado a una ranuraque tiene el contacto móvil.

PILAS Y BATERIAS

Los componentesbásicos capaces de suministrar unatensión continua estable a un cir-cuito electrónico son las pilas, conla capacidad de generar una ten-sión eléctrica por medios químicos.

La más común está formada porun electrolito (sal, ácido o base di-suelto en agua) y 2 electrodos. Vea-mos cómo se comporta un electro-lito cualquiera, diluido en agua; ej.el cloruro de sodio (fig. 13).

La sal es eléctricamente neutra,pero cuando se disuelve en el aguase disocia en los iones que la com-ponen, es decir, en iones positivosde sodio y en iones negativos decloro.

Si sumergimos 2 electrodos consis-tentes en 2 metales diferentes A y B,una determinada cantidad de io-nes negativos será atraída por elelectrodo A y otra porción de ionespositivos será atraída por el electro-do B; entonces, A se carga negati-vamente y B, positivamente (figura14).

A la diferencia de carga eléctricaque existe entre A y B, se la denomi-na diferencia de potencial o ten-sión de la pila. La tensión V depen-

derá de los materiales de los elec-trodos y del electrolito.

Por ejemplo, una pila de cinc-car-bón tiene una tensión: V = 1,5V.

Si conectamos una lamparita en-tre los electrodos, ésta iluminará yaque se producirá el pasaje de loselectrones desde A hasta B a travésde ella, y se cerrará el circuito pormedio de la solución electrolítica.Mientras este fenómeno sucede,uno de los electrodos (B) se va con-sumiendo, mientras que el otro seva engrosando por la deposiciónde material sobre su superficie. Lareacción química continuará hastaque B se consuma en su totalidad;en ese momento, la lamparita seapagará porque la corriente se de-tuvo (figura 15).

En una pila seca, el electrolito esuna pasta húmeda (pilas comunes)mientras que se denominan húme-das cuando el electrolito es un líqui-do (acumulador de plomo utilizadoen los autos).

La pila seca más común es la decinc-carbón y la desarrolló Le Clan-ché (1869), tiene un bajo costo y esde uso general.

Capítulo 2

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Fig. 11

Fig. 13

Fig. 12

Fig. 14

Fig. 15

CONDUCTORES Y AISLANTES

El hecho de que algunos cuerpospueden retener la electricidad yque otros permiten que se escape,nos revela que en la naturalezaexisten dos comportamientos de es-te "fluido" representado por las car-gas. De hecho, los dos grupos decuerpos serán estudiados en estalección. Veremos que en un caso setrata de los denominados aislantesy, en el otro, de los conductores. Losdos tipos de material tienen igualimportancia en la electricidadelectrónica modernas y son utiliza-dos en una infinidad de aplicacio-nes. Conocer las propiedades deestos materiales es muy importanteen el estudio de la electrónica.

La electricidad como fluidoVimos que podemos sacar con

cierta facilidad electrones de uncuerpo (de sus átomos) y llevarlos aotro que quedará con exceso deestas partículas.

El pasaje de electrones de uncuerpo a otro, cuando puede serestablecido, tiene mucha impor-tancia en nuestro estudio, pues eslo que puede llevar energía de unpunto a otro, así permiten la aplica-ción práctica de la electricidad.

Lo importante para nosotros essaber que las cargas eléctricas,constiutidas por los electrones, pue-den no sólo saltar de un cuerpo aotro en forma de chispas, como vi-mos en el caso del rayo, sino tam-bién moverse a través de ciertosmateriales, como en el caso del ca-ble utilizado en el pararrayos o de lacadena fijada al camión de com-bustibles (figura 1).

Mientras tanto, existen tambiéncuerpos en que la electricidad que-da "atrapada", como en el caso delpeine frotado, en que los electro-nes ganados se mantienen en laposición en que son colocados, o lafalta de electrones permanece enel lugar de donde fueron retirados(figura 2). El movimiento de electro-

nes en un cuerpo esposible si tienen unacierta libertad en elinterior del materialque lo constituye.Luego veremos dequé modo ocurreésto.

Para nosotros, en-tonces, es importan-te saber que existentipos de materiales,en los que las cargasno se puede mover,que son denomina-dos aislantes, y ma-teriales en los quelas cargas se mue-ven con facilidad,que son denomina-dos conductores.

Sabemos que exis-ten materiales quepueden ser electri-zados de diferentesformas (serie triboe-léctrica), lo que re-vela que existen áto-mos que tienen másdificultades en per-der sus electronesque otros.

Así, para los mate-riales en que los elementos están fir-memente unidos a los átomos, exis-te mucha dificultad para que ocu-rra un movimento de cargas.

Si sacamos un electrón de un lu-

gar, este lugar quedará libre, puesaunque el cuerpo posee otros elec-trones disponibles, ésos no puedenocupar el lugar vacío. Del mismomodo, si agregamos un electrón al

¿Qué es la Electricidad y qué es la Electrónica?

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Conducción de la Corriente Eléctrica

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

material, se quedará en ese lugar,pues no tiene facilidad para mover-se (figura 3).

Por otro dado, existen materialesen los que los electrones son libres ypueden moverse con mucha facili-dad en su interior. Esto ocurre, porejemplo, en los metales. Si carga-mos un cuerpo metálico con unacierta cantidad de cargas, agre-gando electrones libres, por ejem-plo, estos electrones se pueden mo-ver "saltando” de átomo en átomohasta distribuirse de manera más omenos uniforme (figura 4). Si porotro lado, sacamos una cierta can-tidad de electrones apenas de unpunto de este cuerpo, los electro-nes de las cercanías "corren" a lle-nar el vacío formado y forman"nuevos vacíos" en otros puntos conuna distribución también uniformede las cargas positivas (vacíos). Fi-gura 5.

En este punto el lector debe pres-tar atención a este hecho. Cuandohablamos de un cuerpo cargadonegativamente, las cargas que semueven o que participan del pro-ceso, los que se pueden mover, son

electrones. Pero,cuando hablamos deun cuerpo cargadopositivamente, o sea,en que existe una faltade electrones, en ver-dad ¡nada existe quese pueda mover! Po-demos, sin embargo,para ayudarnos ennuestro razonamiento,hablar de "falta deelectrones" o lagunas(vacantes o vacíos)que se mueven.

Así, mientras en uncuerpo cargado ne-gativamente los elec-

trones se distribuyen en su superfi-cie, en un cuerpo cargado positiva-mente son las lagunas las que sedistribuyen en su superficie (figura6).

Volviendo al problema de los ma-teriales conductores, vemos que lafacilidad de movimiento, tanto delos electrones como de las lagunas,es total.

Los electrones pueden saltar deátomo en átomo, mientras que laslagunas son llenadas por átomosadyacentes que saltan librementey provocan su desplazamiento (fi-gura 7). Entre los materiales consi-derados aislantes, en que los elec-trones tienen grandes dificultadespara moverse, tenemos: el vidrio, elpapel seco, el plástico, la mica, laporcelana, la cerámica, etc.

Entre los materiales consideradosconductores tenemos: los metales,el grafito, etc.

TIPOS DE CONDUCTORES

Podemos clasificar los materialesconductores en tres grupos:

a) S lidosLos materiales sólidos que condu-

cen la electricidad, o sea, en losque las cargas se pueden mover,son los metales (que son los mejoresconductores) y el grafito.

b) L quidosDeterminados líquidos también

permiten que las cargas eléctricasse muevan. Estas cargas, en ver-dad, se mueven junto al propio áto-mo que puede "nadar", por así de-cirlo, y desplazarse en el medio lí-quido. Estos átomos, que puedentener falta o exceso de electrones yque se desplazan en un medio líqui-do, son denominados "iones" (ex-presión griega que traducida es"caminante"). Los iones positivos sellaman "cationes" y los negativos"aniones" (figura 8).

Las cargas eléctricas no se mue-ven a través del agua, por ser ais-lante. Sin embargo, si disolvemos enesta agua una sustancia como lasal de cocina, que está forma dapor átomos de cloro y sodio (NaCI),las partículas de sodio y cloro se di-socian en aniones de cloro(CI-) ycationes de sodio (Na+), figura 9.

Con esto, los aniones y cationesexistentes en solución pueden servirde "medio de transporte" para lascargas eléctricas y el agua en estascondiciones se vuelve conductora.

Muchas sustancias del tipo sal(cloruro de sodio, bicarbonato de

Capítulo 2

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Fig. 5

Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

sodio, sulfato de cobre), del tipoácido (ácido sulfúrico, ácido clorhí-drico, etc.) o bien de tipo base (hi-dróxido de sodio, o sea soda cáus-tica) cuando se disuelven en aguatambién se disocian y forman asíuna solución conductora.

Vea que, en el total, cuando di-solvemos sal en agua, separamospartículas positivas y negativas, pe-ro en cantidades iguales, lo quequiere decir que el agua que tene-mos mantiene su neutralidad.

c) GaseososLos gases, en condiciones norma-

les, o sea neutros, son excelentesaislantes y no permiten que las car-gas eléctricas se muevan con facili-dad. Pero, si por medio de una bue-na cantidad de energía consegui-mos arrancar electrones de los ga-ses, de modo que pasen a quedaren un estado de electrizamientodenominado "ionización", entoncesse convierten en excelentes con-ductores.

En los gases ionizados ocurren fe-nómenos interesantes, como porejemplo, la emisión de luz, lo que esaprovechado para la fabricaciónde las lámparas fluorescentes (figu-ra 10). El aire, que es aislante encondiciones normales, se vuelveconductor por acción de una des-carga fuerte como la producidapor el rayo, que entonces puedeatravesarlo con facilidad.

Un poco de cálculosHasta ahora dimos interesantes

explicaciones sobre cómo funcio-nan las cosas en loque se refiere a cargaseléctricas y su movili-dad. El único valor nu-mérico que vimos fuela llamada carga ele-mental, que era:

e = 1,60 x 10-19 C

A partir de este valor y de otrosque daremos a continuación, va-mos a "jugar" un poco con los cál-culos para aprender cosas intere-santes sobre la electricidad.

Como vimos, cada tipo de sus-tancia simple (elemento) posee unátomo con cantidades diferentesde partículas internas (protones yneutrones). Así, en función de estacantidad podemos saber exacta-mente cuántos átomos de una cier-ta sustancia existen en una canti-dad cualquiera que tomamos deella.

Verificamos entonces que, si divi-dimos esta cantidad de una sustan-cia por el "peso" relativo de las par-tículas que forman el átomo, obte-nemos un número constante.

De este modo 1 gramo de hidró-geno tiene la misma cantidad deátomos que 16 gramos de oxígeno,que a su vez, tiene la misma canti-dad de átomos que 108 gramos deplata y 197 gramos de oro (figura11).

El número de partículas (átomos)es enorme:

n = 6,02 x 1023

¡Esto significa 6 seguido de 23 ce-ros! ¡Todos esos átomos en apenasalgunos gramos de material!

Suponiendo que en un metal, co-mo el oro, cada átomo pueda con-tribuir con un electrón libre, en untrocito de, digamos, 1 gramo, ten-dremos nada más y nada menosque 1022 electrones disponibles (10seguido de 22 ceros, para los queno están familiarizados con la ano-

tación exponencial). Estos electro-nes forman, en el interior del metal,una especie de "nube" que se está"agitando" constantemente. Verifi-camos que los electrones puedenincluso ver aumentada su cantidadcon la elevación de la temperatu-ra, fenómeno de gran importanciaen electrónica.

¿Qué ocurre si multiplicamos lacantidad de electrones libres quetenemos en un trocito de metal porla carga de cada electrón?

Evidentemente, obtenemos lacarga total, en Coulombs, del pe-dacito de metal en cuestión.

Suponiendo que nuestro trocitode metal tenga 10 electrones y quela carga de cada uno sea de = 1,60x 10-19 C, tenemos:

Q = 1022 x 1,6 x 10-19

Q = 1,60 x 103CQ = 1.600 Coulomb

¿Será mucho o poco, esto?, sepreguntará el estudiante.

A título de curiosidad, si la lámpa-ra de su cuarto está encendida eneste momento consume energía arazón de apenas una carga de1/Coulomb por segundo.

Una carga de 1.600 Coulomb,ciertamente, quemaría esta lámpa-ra y si los electrones no estuvieran"equilibrados" en el interior del me-tal y pudieran revelar toda su "fuer-za", bastaría que usted tocara untrocido de oro ¡para morir instantá-neamente fulminado!

En verdad, en la práctica, no po-demos manejar sino una parte muy

¿Qué es la Electricidad y qué es la Electrónica?

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Fig. 9 Fig. 10

Fig. 11

pequña de los electrones que estánlibres en el metal, para agregar oquitar algunos. De ningún modo po-demos contar con todos en los pro-cesos eléctricos.

CAMPO ELECTRICO Y

CORRIENTE ELECTRICA

¿Qué hace que las cargas eléctri-cas se muevan en un cuerpo?¿Qué estado especial existe en tor-no de un cuerpo cargado, paraque su influencia se haga sentir adistancia? ¿Qué ocurre cuandouna gran cantidad de cargas eléc-tricas se mueve en un material con-ductor?

Todo esto será el tema de estalección.

Veremos de qué modo la "influen-cia" de las cargas en un cuerpo se"propaga" por el espacio y provocael movimiento de cargas incluso ala distancia y de qué modo un flujode cargas forma una corriente, unmovimiento muy especial para lasaplicaciones prácticas.

El campo el ctricoUn cuerpo cargado de electrici-

dad, ya sea positiva o negativa, se

comporta de manera muyespecial. Otros cuerpos tam-bién poseedores de cargaseléctricas, colocados en lasproximidades de aquéllos,quedarán sujetos a la acciónde fuerzas.

Si las cargas de los cuerpospróximos fueran de signosopuestos, la fuerza será deatracción, mientras que si lascargas fueran del mismo sig-no, la fuerza será de repul-sión, como ilustra la figura 12.Podemos decir que el espa-cio en torno de un cuerpocargado queda lleno de al-go invisible, algo que corres-ponde a la acción de natura-leza eléctrica sobre los cuer-pos que también están car-gados.

El espacio en torno de uncuerpo cargado goza depropiedades especiales quepueden explicarse por la pre-

sencia de una entidad llamada"campo eléctrico", normalmente re-presentada por la letra E.

El campo eléctrico no es algo físi-co, en el sentido que podamos ver-lo, pero sí una entidad física quedescribe un estado alrededor de uncuerpo cargado.

Para representar este estado usa-mos entonces líneas imaginarias,denominadas líneas de campo. Elconjunto de estas líneas imaginariasalrededor de un cuerpo cargadorepresentan su campo eléctrico.

Por una convención, las líneas seorientan saliendo de los cuerpos car-gados positivamente y entrando enlos cuerpos cargados negativamen-te, como muestra la figura 13. En elprimer caso, tenemos la representa-ción del campo de una carga posi-tiva (a); en el segundo, el campo deuna carga negativa (b) y, en el ter-cero, el campo provocado por doscargas de signos opuestos próximos,lo que se llama "dipolo".

Vea que las líneas se diluyencuando están más lejos de las car-gas, lo que indica el debilitamientodel campo.

Una carga eléctrica (un electrón,por ejemplo) colocado en el cam-po eléctrico de una carga cual-

quiera, queda sujeta a una fuerzaque está siempre orientada en elsentido de coincidir o ser tangente(tocar la línea de fuerza del campoen el lugar considerado), figura 14.Las propiedades principales queposeen las líneas de fuerza son:

* Siempre salen de los cuerpos po-sitivos y llegan a los negativos.

* Nunca se cruzan.* Est n m s concentradas donde

el campo es m s fuerte.

La intensidad del campo eléctri-co en un determinado punto delespacio, a una cierta distancia dela carga que lo produce, puede sercalculada.

Este cálculo tiene gran importan-cia en los estudios de electroestáti-ca y en consecuencia para la elec-trónica.

Teniendo como base la ilustraciónde la figura 15, la fórmula que nospermite calcular la intensidad delcampo eléctrico en el punto P delespacio es:

1 QE = _____ . ___

4πε0 d2

Donde: E es la intensidad delcampo medida en N/C (Newtonspor Coulomb)

1/4πε0 es la constante que vale 9

x 109 N. m2/C2

Q es la carga que provoca elcampo en Coulomb

d es la distancia de la carga alpunto P.

Como vimos, una carga eléctricacolocada en un punto del espacio,sujeta a la acción de un campo, esforzada a moverse.

La fuerza que aparece en el caso

Capítulo 2

27

Fig. 12

Fig. 14

Fig. 13

puede ser calculada por la expre-sión:

F = Q x E

donde: F es la fuerza en Newtons,Q es el valor de la carga que es

colocada en el punto P en Cou-lombs y

d es la distancia en metros hasta lacarga que produce el campo.

LA CORRIENTE ELECTRICA

Si tuviéramos dos cuerpos carga-dos con cargas de signos opuestos,el campo eléctrico que existe en tor-no de ellos es tal que procurará mo-ver las cargas de uno hacia el otroen el sentido de establecer su neu-tralidad.

Los electrones tenderán a salir delcuerpo cargado negativamente y

dirigirse al cuerpo cargado positiva-mente (figura 16).

Si hubiera un medio conductor en-tre los dos cuerpos que permita elmovimiento de estas cargas, loselectrones podrán desplazarse concierto orden, pasando de un cuerpohacia el otro. Los electrones saltaránde átomo en átomo, así formaránun flujo de cargas.

Decimos que el movimiento orde-nado de cargas eléctricas que ocu-rre en este caso se denomina "co-rriente el ctrica" (figura 17).

En el caso específico que toma-mos de ejemplo, en que el conduc-tor es el metal, el movimiento real esde cargas negativas (electrones),pero puede ser de otro tipo de partí-culas, como por ejemplo, los iones,en los casos de los gases y solucio-nes.

Está claro que sólo los protones nopueden moverse en realida, por es-tar presos en los núcleos de los áto-mos.

Por otro lado, los electrones que semueven de un cuerpo hacia otro,no lo hacen todos instantánemente.

Existe un límite para la cantidad yla velocidad con que ocurre el pa-saje. La cantidad y la velocidad sonestablecidas por la intensidad delcampo y, naturalmente, por la ca-pacidad que el conductor tenga depermitir que las cargas se muevan. Siconsideramos un intervalo de tiem-po en que no hay alteración per-ceptible en la carga total de las es-feras, vemos que el flujo de cargasen el conductor se mantiene cons-tante.

Podemos entonces hablar de unaintensidad para este flujo, que va acorresponder a la intensidad de lacorriente eléctrica (figura 18).

La intensidad de una corriente co-rresponde entonces a la cantidadtotal de carga que pasa en cadasegundo por un conductor.

Corriente electr nica y corriente convencionalObserve un hecho interesante: co-

mo las únicas cargas que se puedenmover, en realidad, son los electro-nes, las corrientes eléctricas fluyendesde los cuerpos negativos hacialos cuerpos positivos (figura 20). Estacorriente se denomina corrienteelectrónica, pero no siempre es con-siderada en el estudio de la electrici-dad. De hecho, sabemos que los nú-meros negativos son menores quelos positivos, lo que vuelve muy ex-traño decir que el agua fluye de unlugar de menos presión (negativo)hacia uno de mayor presión (positi-vo), cuando en realidad ocurre todolo contrario. Si las cargas que semueven fueran las positivas, las co-sas podrían ser explicadas del mismomodo y no tendríamos este proble-ma.

Pero, si no podemos ver los elec-trones o cargas de ninguna especie,¿qué nos impide "imaginar" el fenó-meno como si ocurriera en sentido"contrario"?

De hecho, cuando una carga ne-gativa sale de un cuerpo (electrón)y va a neutralizar otra positiva en uncuerpo cargado de este modo, elefecto final es cero, lo mismo que siconsideráramos una carga positivaque sale del que está cargado deeste modo y va hacia el otro (figura21).

En verdad, el efecto de considerarque los electrones saltan hacia la es-fera de la derecha, como muestra lafigura 22, corresponde exactamente

¿Qué es la Electricidad y qué es la Electrónica?

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Fig. 18

Fig. 15

Fig. 16

Fig. 17

Fig. 19

Fig. 20

Fig. 21

a la formación de "vacíos" o "aguje-ros" que se desplazan hacia la iz-quierda, que a su vez correspondenjustamente al movimiento "contrario"de cargas positivas. Todo esto signi-fica que podemos perfectamenterepresentar corrientes eléctricas quesalen de cuerpos positivos (polos po-sitivos) y van hacia cuerpos negati-vos, sin que esto esté equivocado.En verdad, es común hacer este tipode represenación. En este caso, de-cimos que estamos representandola corriente convencional y no la co-rriente real o electrónica.

Velocidad de la corrienteUsted acciona el interruptor de la

luz y ¡zas!, la luz se enciende instan-táneamente. Por más largo que seael cable, no conseguirá notar retrasoalguno entre los dos momentos: elaccionamiento del interruptor y elencendido de la lámpara son simul-táneos.

En verdad, lo que ocurre es que elfenómeno de la acción de la electri-

cidad es instantáneo, mientras quela velocidad de las cargas en sí no loes.

Analicemos el fenómeno: Cuandousted acciona el interruptor el esta-blecimiento del campo eléctrico(acción) en el conductor se propa-ga con una velocidad muy grande,del orden de los 300.000 km por se-gundo... `o sea la velocidad de la luz!Esta acción hace que prácticamen-te todos los electrones que tienenmovilidad pasen a saltar de átomoen átomo en la dirección que co-

rresponde a la circulación de la co-rriente (figura 23). Pero la velocidadmedia de los electrones en este mo-vimiento es muy pequeña compara-da con la velocidad con que seestablece la corriente.

Capítulo 2

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Fig. 22

Fig. 23

La Revolución de los Medios Opticos

El surgimiento del disco compactode audio digital, desencadenóuna revolución en los medios de

almacenamiento de información,considerada ésta en sentido amplio(datos, texto, audio, imágenes, vi-deo), pues permitió grabar enormescantidades de datos en un disco deapenas doce centímetros de diáme-tro. El CD musical y todos los formatosque se derivaron de dicha tecnolo-gía, tienen una base física común: elregistro y lectura de información pormedios ópticos. En este artículo, revi-saremos los principios en que se apo-ya esa tecnología y haremos un re-cuento de los principales formatosque se han derivado del CD musical.

MEDIOS DE SOPORTE DE INFORMACION

Los medios de registro de informa-ción, constituyeron una base funda-mental en el desarrollo de las civili-zaciones, pues permitieron aumen-tar la memoria colectiva, remontar

las barreras del tiempo y, por conse-cuencia, incrementar el bagaje in-telectual de los pueblos. La primeraforma material que se supone seempleó en la antigüe-dad, fue latableta de arcilla, en la cual segrababan incisiones que represen-taban letras o números (la escrituracuneiforme de los antiguos babilo-nios); luego vino el rollo o tira conti-nua de papiro (el antecesor del pa-pel) usado por los antiguos egipcios;más tarde el códice o cuaderno depergamino, que con los siglos evolu-cionó hasta el concepto de hojasde papel agrupadas para formarun volumen (libro); y, finalmente, ennuestro siglo, el disco de acetato, lacinta magnética, el disco magnéti-co y los discos ópticos.

Esta amplia variedad de mediosde almacenamiento, ha implicadouna diversidad de recursos y disposi-tivos para conservar la información:incisiones (bajorrelieve) en las tabli-llas babilónicas; tintas y plumas deave para la escritura sobre papiros y

pergaminos; la imprenta para el es-tampado en papel; los camposmagnéticos para la grabación encinta y discos; surcos grabados enla superficie de discos de acetato yprotuberancias microscópicas so-bre la superficie de un disco de po-licarbonato, para ser leídos median-te un rayo láser.

El surgimiento de los medios ópti-cos, constituyó una transformaciónrotunda de los métodos de almace-namiento de información, puespermitió grabar enormes cantida-des de datos en un disco de ape-nas doce centímetros de diámetro.El primer dispositivo óptico fue el vi-deodisco láser, aunque el medioque desencadenó la revolución delos sistemas ópticos fue el discocompacto de audio digital, capazde almacenar hasta 74 minutos deaudio; de ahí se derivaron múlti-plesformatos y variantes, siendo el másimportante el disco compacto paracomputadora o CD-ROM (Com-pact Disc-Read Only Memory), el

cual permitió almacenar hasta 640megabytes de información.

La ventaja principal del CD-ROM,fue que permitió a las compañías fa-bricantes de software, desarrollarprogramas de computadora de unaclase llamada “multimedia interacti-va”, en la cual se combinan texto,imágenes, sonido, animacio-nes y vi-deo, brindando además al usuario laposibilidad de interactuar de formadinámica con esa información hete-rogénea. Y es que el CD-ROM ofre-ció por primera vez un soporte ligeroy barato para la grabación digitalde enormes cantidades de datos,justamente como las que requiere lamultimedia interactiva.

Todos los formatos ópticos que sederivaron del CD musical, así comolos desarrollos conceptuales y tec-nológicos que propició el CD-ROM,mantienen una base física común: elalmacenamiento y lectura de infor-mación por medios ópticos.

En este artículo, revisaremos losprincipios de grabación y lectura dedatos por procedimientos ópticos yharemos un recuento de los princi-pales formatos que se han derivadodel CD musical.

El surgimiento de la tecnolog a pticaA finales de la década de los 70, la

compañía Philips había desarrolladoun método para grabar informaciónen surcos microscópicos y recu-perarla mediante un rayo láser. Laaplicación que los ingenieros de es-ta compañía le dieron a tan nove-doso sistema fue en el “disco láserde video”, cuyo lanzamiento al mer-cado se dio en 1980, con la inten-ción de ofrecer una alternativa via-ble a los formatos de videocinta Be-ta y VHS, que por entonces inaugu-raban una era en el terreno del vi-deo doméstico.

Sin embargo, tal vez por tratarseen ese tiempo de una tecnologíamuy avanzada para las condicionesde la industria en el mundo, o por re-sultar muy costosa con relación a lasvideocintas, Philips no obtuvo el éxi-to esperado con el videodisco enesos años.

Mas este gran avance sentó lasbases del disco compacto digital. Alrespecto, conviene precisar que enel videodisco láser la información nose graba digitalmente, sino de ma-nera analógica.

Por otra parte, hacia fines de los70, las técnicas digitales habían al-canzado un grado de maduraciónque los hacía susceptibles de apli-carse en electrónica de consumo,en buena medida estimuladas porlos avances en la producción de cir-cuitos de gran escala de integra-ción.

Este panorama, aunado a las ven-tajas de las técnicas digitales sobrelas analógicas, llevó a Philips a con-siderar el desarrollo de un disco láserpara grabación de audio basadoen procedimientos numéricos.

El inconveniente fundamental queenfrentaba Philips para desarrollarun medio de almacenamiento conestas características, era el procesode conversión de la señal analógicaen un formato digital y su posteriorreconversión a la expre-sión análo-ga. Por entonces ya existían desa-rrollos comerciales de circuitos con-vertidores de análogo a digital (A/D)y de digital a análogo (D/A), perocomo Philips había dedicado mu-cho tiempo a la investigación y de-sarrollo de la tecnología para el al-macenamiento y recuperación dedatos en formato óptico, no dispo-nía de un desarrollo propio para laconversión A/D/A de señales de au-dio.

Conscientes de que desarrollar unmétodo propio para resolver estácuestión técnica podría tomarles va-rios años, los directivos de Philips de-cidieron establecer alianzas estraté-gicas con otras compañías que yadisponían de esa tecnología. Con-cretamente, llegaron a un acuerdocon la firma japonesa Sony, para ellanzamiento común del nuevo discocompacto de audio digital.

Los ingenieros de Sony habían de-sarrollado a fines de los 70 un proce-dimiento muy efectivo para la gra-bación de audio análogo en formadigital a través de una codificaciónPCM (Pulse Code Modulation). Inclu-sive, algunos de sus mo-delos de vi-deograbadoras Beta, llegaron a in-cluir circuitos que permitían la adi-ción de un módulo especial para elmanejo del audio estéreo Hi-Fi digi-tal. Finalmente, de la unión de tec-nologías de estas dos grandes em-presas mundiales, surgió en 1982 eldisco compacto de audio digital.Rápidamente, este novedoso siste-ma atrajo la atención de otros fabri-cantes de equipos, pues el CD ofre-ció indudables ventajas sobre los tra-dicionales medios de almacena-miento de audio: el disco negro deacetato y la cinta en casete.

Luz y protuberanciasEn un disco de acetato la informa-

ción se graba mediante pequeñossurcos en forma de espiral; es en lasparedes de dicho surco donde segraba el audio analógico que pos-teriormente es recuperado por unaaguja de zafiro o de diamante (figu-ra 1). La aguja, al recorrer el surco,vibra según las ondulaciones graba-das en las paredes del mismo ytransmite la información de audioanalógico hacia una pastilla mag-nética, donde se obtiene la señaleléctrica respectiva, misma que esfiltrada y amplificada para su poste-rior salida por los altavoces.

¿Cuál es el principio de almace-namiento y lectura de informaciónen los sistemas ópticos? En este ca-so, no existe aguja ni contacto físicoentre el medio recuperador y el me-dio de almacenamiento, como tam-poco existe un surco con pare-desgrabadas.

En los discos ópticos, para alma-cenar los datos, se utiliza un track opista de información constituida porminúsculas elevaciones de longitudvariable, a las cuales se les llama pits(en inglés pit significa hueco, pero seemplea este término porque en eldisco matriz, que es como el negati-vo del CD, la información va codifi-cada en microscópicos huecos o

¿Qué es la Electricidad y qué es la Electrónica?

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Fig. 1

depresiones). El pit es la célula ounidad básica de información enlos discos ópticos digitales. Las di-mensiones de estos pits son sorpren-den-tes: tienen un ancho de sólo0,5 micras (una micra = una milési-ma de milímetro); su altura es detan sólo 0,11 micras, y su longitudpuede variar desde 0,83 hasta 3,5micras (figura 2). A su vez, la sepa-ración entre tracks adyacentes esde tan sólo 1,6 micras.

Estas dimensiones probablemen-te no tengan para usted un signifi-cado en primera instancia; sin em-bargo, para brindarle una pers-pectiva más apropiada, en la figu-ra 3 se muestra una comparaciónde los tracks de un CD musical conun surco de un disco de acetato ycon el grueso de un cabello huma-no.

Tecnolog a digitalLa tecnología digital tiene nota-

bles ventajas en comparación conlos medios de almacenamiento deaudio y video analógicos, como eldisco de acetato y la cinta de videomagnética.

Con las técnicas analógicas, cual-quier imperfección durante las eta-pas de registro, almacenamiento oreproducción de la grabación afec-ta la calidad de la señal de audioy/o video.

Por ejemplo, un disco sucio provo-ca ruido.

Estas imperfecciones no ocurrenen el almacenamiento digital, don-de gracias a la naturaleza binaria delos datos almacenados, cualquierfuente de ruido externo se eliminarápida y eficientemente, permitien-do la recuperación de una señalque es virtualmente idéntica a la ori-ginal.

De anal gico a digitalEn la tecnología del

disco óptico, excep-tuando la informaciónde video de los discosláser, las señales analógi-cas son convertidas enseñales digitales. Duran-te este proceso, la señalanalógica de audio y/ovideo es dividida en va-rias partes y convertida

en una serie de valores llamadamuestreo . En cada muestreo se ex-

plora una forma de onda que repre-senta una señal de audio o de video,y esta exploración se lleva a cabo enintervalos iguales. La fuerza y la pola-ridad de la señal analógica originalen estos intervalos, pueden expresar-se con números decimales (1, 2, 3,etc.); así, tanto la magnitud como lapolaridad de dicha señal ( + ó - )quedan indicadas de punto a punto.Vea la figura 4.

La frecuencia y el número de bitscon que se mide la magnitud de laseñal en una forma de onda, deter-minan la exactitud del registro de laforma de onda original; por consi-guiente, el número de bits debe sertal que estos pasos deben ser muypequeños; y por lo que se refiere a lafrecuencia, ésta debe ser lo suficien-temente elevada para garantizar lacorrecta captura de todo el anchode banda de la señal original. Unconversor A/D transforma los valoresdecimales en una notación binaria:bits. Los bits sólo consisten en 1(unos) y 0 (ceros), y mediante lacombinación de éstos se puedenexpresar los números de-cimales en forma de no-tación binaria.

Estos son ejemplos de no-tación binaria en tres bits:

Decimal Binaria1 0012 010

La señal analógica seconvierte entonces enuna señal digital queahora consiste en unaserie de pulsos: pulsospara los 1 (unos) y au-sencia de pulsos para los

0 (ceros). Estos pulsos en serie se gra-ban en la superficie del disco maes-tro en forma de pits de tamaño mi-croscópico; y esto se hace con unrayo láser muy fino.

En la mayoría de las grabaciones,cada valor analógico muestreado(44,100 por segundo) es convertidoen una línea de 16 bits en vez de lostres que se acaban de ejemplificar;de esta manera, se obtiene un totalde más de 1 millón de bits por segun-do. Un número de 16 bits de 1 (unos)y 0 (ceros) puede expresar un máxi-mo de 65.536 diferentes valores; osea, que dos posibles valores paracada bit = 216 = 65.536 posibilidades.

OTROS SISTEMAS OPTICOS

Como ya mencionamos principio,esta tecnología tan poderosa no só-lo se aprovecha en los discos digita-les de audio, sino que también seaplica en otros formatos. A conti-nuación se describen algunos de losformatos derivados del disco com-pacto de audio digital.

El disco l ser de videoSi bien el disco láser de video es

anterior al disco compacto de au-dio, ya que fue presentado por Phi-lips en 1980, dos años antes que elprimer CD de audio llegara al mer-cado, como tuvo una acogida muypobre por parte de la industria,prácticamente fue archivado entrelos múltiples formatos que compitie-ron por la supremacía en el mundodel video casero.

Capítulo 2

31

Fig. 2

Fig. 3

El CD-ROMYa mencionamos que los CD-ROM

son físicamente idénticos y de la mis-ma tecnología que un disco com-pacto de audio digital. Justamentepor esas propiedades, es un medioque puede almacenar hasta 640megabytes de información, unacantidad extraordinaria en un redu-cido espacio, comparada con undisco duro promedio.

Precisamente por esa capacidadde almacenamiento, los CD-ROM’sse utilizan sobre todo en aplicacio-nes de multimedia interactiva, don-de los gráficos y el audio consumengrandes cantidades de espacio;aunque cada vez se les emplea conmayor frecuencia en la distribuciónde programas diversos, librerías deprogramas, etc.

El CD-IEl Disco Compacto Interactivo

(CD-I) fue un desarrollo de Philipsque trató de competir con el CD-ROM, ya que su utilidad era prácti-camente la misma; esto es, en unCD-I también podían grabarse tex-tos, imágenes, animaciones, soni-dos, etc. Su ventaja inicial era quepara aprovechar un CD-ROM se ne-cesitaba una computadora perso-nal poderosa, mientras que para uti-lizar los CD-I tan sólo se requería unaparato lector que se conectaba altelevisor.

Disco compacto para fotograf a(Photo-CD)Este es un desarrollo que hizo Ko-

dak a finales de los 80, como unaopción para almacenar un gran nú-mero de fotografías en un CD idénti-co al de audio en dimensiones y tec-nología, pero cuyo formato internoestaba especialmente dedicado almanejo de imágenes.

Durante algún tiempo se vendie-ron lectores especiales de Photo-CD

para conectarlos al televi-sor, utilizando el disco co-mo lbum de fotos ; sinembargo, en la actualidadprácticamente toda estatecnología se ha desplaza-do al mundo de las com-putadoras personales.

Los medios magneto- pticosUna situación especial la tenemos

en un desarrollo relativamente re-ciente, el cual permite la utilizaciónde tecnología óptica combinadacon fenómenos magnéticos: los me-dios de almacenamiento magneto-ópticos para grabar y leer informa-ción digital.

Empleando un rayo láser que ca-lienta la superficie de un materialmetálico al tiempo que se le aplicaun campo magnético, se puede al-macenar información digital, con laventaja de que la densidad de al-macenaje es extraordinariamenteelevada; por ejemplo, en un discode 3,5 pulgadas, se pueden grabardesde 100 hasta varios cientos demegabytes.

Muchas compañías están compi-tiendo para conseguir que su forma-to de discos magneto-ópticos sea elreemplazo de los tradicionales dis-quetes de 1,44MB; el más usual, aun-que ya en vías de la obsolescenciatécnica. Ejemplos de discos magne-to-ópticos son el MiniDisc de Sony,las unidades IOmega, etc.

El DVDEl próximo paso en la evolución de

los medios de almacenamiento ópti-cos es, sin duda alguna, el DVD, si-glas de Disco Versátil Digital. Este dis-co se fabrica con la misma tecnolo-gía de un CD de audio normal, perollevado un paso adelante: gracias ala utilización de nuevas tecnologíasde fabricación de diodos láser y alempleo de frecuencias de opera-

ción más elevadas, es posible redu-cir aun más el tamaño de los pits ydel espacio entre pistas de informa-ción; esto permite una mayor densi-dad de información y, por lo tanto,un incremento significativo en lacantidad de datos que se puedengrabar en un solo disco de 12 cm, dehecho, las dimensiones físicas exter-nas de ambos formatos son las mis-mas.

Un DVD puede contener hasta 4,7gigabytes, y gracias al desarrollo denovedosos métodos de escritura porcapas, esta capacidad puede au-mentar hasta casi 18 gigabytes deinformación en un solo disco de 12cm.

Esa enorme capacidad de alma-cenamiento podría parecer exage-rada para el usuario de computado-ras; sin embargo, resulta ideal parala distribución de películas digitaliza-das, por lo que se calcula que enpocos años el DVD se convertirá enel medio de venta de películas máspopular, por encima de las cintasVHS, ofreciendo además la ventajade una calidad de imagen y sonidosuperiores a las de las cintas analógi-cas.

Sin duda, los medios ópticosconstituyen una alternativa impor-tante en el futuro inmediato, parael registro de cantidades extraordi-narias de información. No obstan-te, los medios magnéticos tambiénse encuentran en gran efervescen-cia; incluso, la vertiente donde secombinan las tecnologías óptica ymagnética resulta cada vez másatractiva para los usuarios de com-putadoras. *****************

¿Qué es la Electricidad y qué es la Electrónica?

Fig. 4