Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

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Transistores y compuertas lógicas


Los transistores y las compuertas lógicas son los componentes básicos fundamentales de la electrónica moderna, especialmente en el campo de los semiconductores. Su papel es vital en el diseño y funcionamiento de computadoras, teléfonos inteligentes y muchos otros dispositivos electrónicos. En este artículo, exploraremos estos componentes, comprenderemos cómo funcionan y aprenderemos sobre sus aplicaciones en términos simples.

¿Qué es un transistor?

Un transistor es un pequeño dispositivo semiconductor, a menudo hecho de silicio o germanio, utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas y energía eléctrica. Sirve como un componente básico en los circuitos electrónicos. El transistor se considera uno de los inventos más importantes en el campo de la electrónica.

Tipos de transistores

Principalmente hay dos tipos de transistores:

  • Transistor Bipolar de Unión (BJT): Consiste en tres capas de material semiconductor, ya sea NPN o PNP.
  • Transistor de Efecto de Campo (FET): Utiliza un campo eléctrico para controlar el comportamiento eléctrico, incluidos los tipos JFET y MOSFET.

Cómo funciona un transistor

El transistor funciona como un interruptor o amplificador. En modo interruptor, el transistor actúa como un interruptor de encendido-apagado para el flujo de corriente. En amplificación, toma una pequeña señal de entrada y produce una señal de salida más grande. La corriente o voltaje aplicado a un par de los terminales del transistor cambia la corriente que fluye a través del otro par de terminales. Dado que la corriente desde el terminal controlador es el resultado de un proceso electrónico, el transistor puede amplificar la señal.

Ejemplo visual de un circuito de transistor

A continuación se muestra un diagrama simplificado de un transistor utilizado como un interruptor.

        Emisor -> | /  PNP Base -> --| |--> Salida  / Colector -> |

Ejemplos textuales

Imagina que tienes un pequeño ventilador conectado a un circuito. Puedes controlar el ventilador ajustando una pequeña corriente a través de la base del transistor, lo que enciende o apaga la gran corriente colector-emisor, controlando eficazmente el ventilador.

Compuertas lógicas

Las compuertas lógicas son circuitos digitales que se encargan de manejar entradas binarias y producir salidas binarias basadas en una cierta lógica. Forman el núcleo de los circuitos digitales utilizados en procesadores y dispositivos de memoria.

Tipos de compuertas lógicas

Los tipos básicos de compuertas lógicas son los siguientes:

  • Compuerta AND: Da una salida verdadera solo si ambas entradas son verdaderas.
  • Compuerta OR: La salida es verdadera si al menos una de las entradas es verdadera.
  • Compuerta NOT: Da la salida opuesta a la entrada; invierte la entrada.
  • Compuerta NAND: Da una salida falsa solo si ambas entradas son verdaderas.
  • Compuerta NOR: Da una salida verdadera solo si ambas entradas son falsas.
  • Compuerta XOR: Da una salida verdadera si las entradas son diferentes.
  • Compuerta XNOR: Da una salida verdadera si las entradas son iguales.

Cómo funcionan las compuertas lógicas

Las compuertas lógicas procesan una o más entradas lógicas y producen una salida lógica. Tales operaciones se representan utilizando tablas de verdad que muestran las salidas basadas en todas las combinaciones posibles de entradas. Se pueden crear operaciones más complejas vinculando estas compuertas juntas.

Tablas de verdad para las compuertas lógicas

Compuerta AND

        A | B | Salida -------------- 0 | 0 | 0 0 | 1 | 0 1 | 0 | 0 1 | 1 | 1

Compuerta OR

        A | B | Salida -------------- 0 | 0 | 0 0 | 1 | 1 1 | 0 | 1 1 | 1 | 1

Compuerta NOT

        A | Salida ---------- 0 | 1 1 | 0

Ejemplo visual de compuertas lógicas

Aquí se muestra una representación de una compuerta AND:

        A ----| |--- | AND | SALIDA B ----| |---

Por ejemplo, en un controlador de ventilador con dos entradas, A (sensor de temperatura) y B (interruptor manual), el ventilador se enciende (salida 1) solo cuando hace calor (A = 1) y el interruptor está encendido (B = 1).

Crear un circuito combinando compuertas

Combinando diferentes tipos de compuertas, se pueden crear circuitos complejos para procesadores de computadoras y otros sistemas lógicos. Esta combinación crea operaciones más complejas e incluso tareas computacionales simples realizadas por la electrónica.

Importancia de los transistores y las compuertas lógicas

Los transistores y las compuertas lógicas juegan un papel vital en la electrónica moderna al proporcionar la función de amplificación y procesamiento lógico respectivamente. Forman la base de cómo las computadoras procesan la información y toman decisiones al realizar lógica binaria.

Transistores: Permiten la amplificación, conmutación y modulación de señales. Sin ellos, la electrónica de la generación actual no sería posible.

Compuertas Lógicas: Manejan operaciones lógicas que permiten a los dispositivos electrónicos realizar una variedad de funciones, desde tareas operativas simples hasta cálculos complejos.

Conclusión

Comprender los transistores y las compuertas lógicas es fundamental para cualquier persona que estudie electrónica y comunicaciones. Son la piedra angular del diseño de circuitos y la operación de dispositivos electrónicos, lo que los convierte en componentes críticos en el campo. Al comprender estos conceptos, desbloqueamos conocimientos sobre el funcionamiento de los sistemas complejos que impulsan la tecnología moderna.


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Transistores y compuertas lógicas

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