Materiales y su Impacto Tecnológico

Eras Históricas y Materiales Clave

• Edad de Piedra (2.5 millones de años)
• Edad de Cobre (4000 a.C. – 3000 a.C.)
• Edad de Bronce (2000 a.C. – 1000 a.C.)
• Edad de Hierro (1000 a.C. – 1 d.C.)

Contribuciones Fundamentales al Estudio de Materiales

• Metalurgia
• Ingeniería de los Cerámicos
• Física del Estado Sólido
• Fisicoquímica

Materiales Transformadores en la Historia

A continuación, se presentan seis categorías de materiales que han sido cruciales para el desarrollo tecnológico y social:

• Metales: Latón, Bronce, Metal Galvanizado, Acero, Cobre, Aluminio, Hierro.
• Cerámicos: Porcelana, Barro, Arcilla, Ladrillos.
• Vidrios: Lentes, Ventanas, Frascos, Espejos.
• Polímeros:
  • Naturales: Algodón, Celulosa, Seda.
  • Sintéticos: Polietileno.
• Materiales Compuestos: Kevlar.
• Semiconductores.

Clasificación de Materiales por Estado de Agregación

• Materiales Sólidos: Madera.
• Materiales No Sólidos: Líquidos (ácidos, diluyentes).
• Materiales Gaseosos: Gas (gas natural).

Fundamentos de la Electrónica

Definición y Alcance de la Electrónica

• Rama de la física.
• Especialización de la ingeniería.
• Estudio y desarrollo de sistemas cuyo funcionamiento se basa en el control de electrones para la:
  • Generación de información.
  • Recepción de información.
  • Transmisión de información.
  • Almacenamiento de información.

La información puede presentarse en diversas formas, como: voz, música, imagen, números, video y datos.

La Electrónica y su Evolución Histórica

• 1800: Alessandro Volta inventa la Pila Voltáica.
• 1821: Michael Faraday demuestra la»Rotación Electromagnétic».
• 1827: Georg Simon Ohm establece la relación entre Voltaje (V), Intensidad (I) y Resistencia (R), formulando la Ley de Ohm.
• 1845: Gustav Kirchhoff formula las Leyes de Kirchhoff para la distribución de corriente y voltaje en circuitos.
• 1864: James Clerk Maxwell formula las ecuaciones que describen la Onda Electromagnética.
• 1897: Guglielmo Marconi patenta la radio.
• 1924: John Logie Baird logra la primera transmisión de imágenes (televisión).

Circuitos Electrónicos y sus Componentes Fundamentales

Generadores

Son los elementos encargados de suministrar energía al circuito, creando una diferencia de potencial entre sus terminales que permite la circulación de corriente eléctrica.

Los elementos que cumplen esta función son: pilas, baterías, dinamos y alternadores.

Conductores

Son materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica, utilizándose como unión entre los distintos elementos de un circuito. Generalmente, son cables formados por hilos de cobre trenzado y recubiertos por un aislante plástico.

Receptores

Son los componentes que reciben la energía eléctrica y la transforman en otras formas útiles para nosotros, como: movimiento, luz, sonido o calor.

Algunos receptores muy comunes son: lámparas, motores, estufas, altavoces, máquinas, etc.

Elementos de Control

Estos elementos permiten maniobrar con el circuito, conectando y desconectando sus diferentes componentes según nuestra voluntad. Los elementos de control más empleados son los interruptores, pulsadores y conmutadores.

Elementos de Protección

Tienen la misión de proteger la instalación y a sus usuarios de cualquier avería que pueda ponerlos en peligro. Los más empleados son los fusibles y los interruptores de protección.

Conceptos Eléctricos Fundamentales

Intensidad de Corriente (I)

La intensidad de corriente o corriente eléctrica se define como la cantidad de carga eléctrica (electrones) que pasa por un conductor en la unidad de tiempo. Su unidad de medida es el amperio (A) y el aparato con el que se mide recibe el nombre de amperímetro.

Voltaje o Tensión (V)

Representa la diferencia de potencial existente entre dos puntos de un circuito eléctrico. La tensión se mide en voltios (V) y su aparato de medida es el voltímetro.

Resistencia Eléctrica (R)

Se define la resistencia eléctrica como la mayor o menor dificultad que opone un cuerpo al paso de la corriente eléctrica. Los materiales que presentan una gran oposición al paso de la electricidad se denominan aislantes. Por el contrario, llamamos conductores a los materiales que apenas oponen resistencia al paso de la corriente. La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el ohmio (Ω), y su aparato de medida es el ohmímetro.

Componentes Electrónicos Específicos

• Batería: Almacena energía eléctrica para generar corriente de electrones en los circuitos.
• Resistencia: Componente que se opone al paso de la corriente eléctrica, disipando energía en forma de calor.
• Capacitor (Condensador): Dispositivo capaz de almacenar energía en un campo eléctrico.
• Circuito Integrado (CI): Dispositivo que contiene muchos componentes electrónicos (transistores, resistencias, capacitores, etc.) interconectados en un pequeño chip semiconductor.
• Diodo: Componente semiconductor que permite el paso de corriente eléctrica en una sola dirección.
• LED (Diodo Emisor de Luz): Diodo que emite luz cuando una corriente eléctrica fluye a través de él.
• Transistor: Componente semiconductor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas y potencia eléctrica, entregando una señal de salida en respuesta a una señal de entrada.

Historia y Desarrollo de las Computadoras

Hitos en la Evolución de la Computación

• Ábaco: Instrumento que facilitaba el manejo de los números.
• Suanpan: Ábaco perfeccionado por los chinos.
• Calculadoras Mecánicas: Primeros dispositivos mecánicos para realizar operaciones aritméticas.
• Regla de Cálculo: Instrumento analógico para realizar operaciones complejas.
• La Pascalina: La primera calculadora mecánica basada en engranajes, inventada por Blaise Pascal.
• Calculadora de Leibniz: Mejora del mecanismo de Pascal, capaz de realizar multiplicaciones y divisiones.
• Primera Computadora Electromecánica (1944): Desarrollada por Howard Aiken (Mark I).
• Primera Computadora de Uso Comercial (1951): UNIVAC I.
• Primer Procesador Comercial (1971): Intel presenta el Intel 4004.
• 1975: Paul Allen y Bill Gates fundan Microsoft.
• 1976: Steve Jobs, Steve Wozniak y Mike Markkula, entre otros, fundan Apple Computer Inc.
• 1977: Apple vende la primera computadora personal (Apple II).
• 1982: Microsoft presenta su sistema operativo MS-DOS.