Circuito Eléctrico es el conjunto de componentes unidos entre sí que permiten el paso de la corriente eléctrica o electricidad.
En todo circuito eléctrico observamos los siguientes elementos:
Generador: Es el que genera o produce la electricidad. Para nuestro uso domestico los generadores que más usamos son la línea domestica, y las pilas o baterías.
Cables y Conectores: Son los materiales que permiten el paso de la electricidad. El más utilizado es el cable de cobre.
Elementos de Control: Nosotros podemos controlar el paso de la electricidad en nuestros circuitos eléctricos. El elemento de control más conocido y empleado es el interruptor que controla el paso o no de la electricidad.
Elementos de Protección: Son aquellos que protegen al circuito de sobrecargas o cortocircuitos; pero también son aquellos que sirven de protección al usuario. Por ejemplo, un fusible es un elemento de protección al circuito, mientras que el revestimiento de los cables de cobre es un elemento de protección al usuario.
Receptor: Es el artefacto o dispositivo eléctrico que queremos hacer funcionar, en el se transforma la energía eléctrica en algún otro tipo de energía.
De acuerdo al tipo de conexión, tenemos tres tipos de circuito eléctrico:
Circuito Eléctrico en Serie: En este tipo de circuito, la conexión es lineal; es decir, sigue una sola trayectoria desde el generador hasta llegar al receptor. Este tipo de circuito es muy limitado en cuanto a sus aplicaciones.
Circuito Eléctrico en Paralelo: Este tipo de conexión contempla dos o más derivaciones (desviaciones) de la trayectoria inicial. Con el circuito eléctrico en paralelo podemos hacer funcionar a más de un receptor, utilizando un solo generador.
Circuito Eléctrico Mixto: En la realidad, los circuitos eléctricos son mixtos, es decir, combinan
Partes de un circuito
Figura 1: Circuito ejemplo.
A la hora de analizar un circuito es conveniente conocer la terminología de cada elemento que lo forma. A continuación se indican los comúnmente más aceptados tomando como ejemplo el circuito mostrado en la figura 1.
Conector: Hilo conductor de resistencia despreciable (idealmente cero) que une eléctricamente dos o más elementos.
Generador o fuente: Elemento que produce electricidad. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes, una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
Red: Conjunto de elementos unidos mediente conectores.
Nudo o nodo: Punto de un circuito donde concurren varios conductores distintos. En la figura 1 se observan cuatro nudos: A, B, D y E. Obsérvese que C no se ha tenido en cuenta ya que es el mismo nudo A al no existir entre ellos diferencia de potencial (VA - VB = 0).
Rama: Conjunto de todos los elementos de un circuito comprendidos entre dos nudos consecutivos. En la figura 1 se hayan siete ramas: AB por la fuente, AB por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por una rama sólo puede circular una corriente.
Línea cerrada: Conjunto de ramas que forman un bucle cerrado. En la figura 1 ABA, ABDA, BEDB, ADEA, etc. son líneas cerradas.
Malla: Línea cerrada que no contiene elementos en su interior. En la figura 1 hay cuatro mallas: ABCA, BCDB, BEDB y ADEA.
Circuito: Red con almenos una línea cerrada por la que puede circular la corriente.
Elemento bilateral: Aquel que tiene las mismas características para polaridades opuestas. Por ejemplo, por una resistencia o por un conductor circulará la misma corriente si se invierte la polaridad de las fuentes.
Elemento unilateral: Aquel que tiene diferentes características para diferentes polaridades, como ocurre por ejemplo con el diodo.
Circuito equivalente: Aquel que puede remplazarse por otro más complejo proporcionando el mismo resultado.
Conductor eléctrico.
Es un cuerpo que , por su estructura , deja que los electrones se muevan por él con gran facilidad . Ej : los metales .
Un aislante se caracteriza por la escasa movilidad de las cargas citadas . Ej : El vidrio .
Para caracterizarlos hablaremos de conductividad y resistividad.
Corriente eléctrica .
En general , la corriente eléctrica no es más que el movimiento de cargas eléctricas debido a una diferencia de potencial .
En los conductores metálicos , es el movimiento ordenado de los electrones entre dos puntos con distinto potencial ( de - a + ) .
En algunos semiconductores la corriente se debe al movimiento de cargas positivas y en los electrolitos y gases ionizados al de ambos tipos de cargas .
Intensidad de la corriente .
Es la cantidad de carga que pasa por la sección de un conductor, en una unidad de tiempo .
I = Q /t Se mide en Amperios
Una corriente continua que transporta una carga eléctrica de un columbio en un segundo se dice que tiene una intensidad de 1 Amperio .
Si la intensidad es constante durante todo el tiempo , la corriente es continua , en caso contrario se llama variable . Si no se produce almacenamiento ni disminución de carga en ningún punto del conductor la corriente es estacionaria .
Se mide con un galvanómetro que , calibrado en Amperios , se llama - amperímetro - y en el circuito se coloca en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir .
Resistencia eléctrica .
Todos los conductores no dejan pasar la corriente eléctrica con igual facilidad . Se llama resistencia eléctrica a la dificultad que presenta un conductor al paso de la corriente . Depende de varios factores :
Naturaleza del material con el que está hecho el conductor .
Su geometría .
Para conductores rectilíneos de sección uniforme :
Resistencia = resistividad x longitud / sección
R =L/S
Se mide en ohmios --
Las resistencias se pueden asociar en
Serie
R.equiv. = R i
Paralelo
1/R.equiv. = 1/R i
En la práctica , muchas resistencias son aparatos que transforman la energía eléctrica en otra diferente . Ej : lavadoras , máquinilla de afeitar , plancha , hornillos etc...
Efectos de la corriente.
El más conocido es el efecto calorífico . De acuerdo con la ley de Joule , la energía calorífica que se desprende en un conductor de resistencia -R- , entre cuyos extremos hay una diferencia de potencial VA-V B , cuando durante un tiempo -t- circula una corriente de intensidad -I- ,
vale : Q = I2 . R . t ( Julios )
Su potencia será la energía producida en una unidad de tiempo
P = Q / t = I2. R ( J/s = watio)
Al pasar las cargas por la resistencia , su energía disminuye y aparece en forma de energía calorífica ; puesto que la energía de la corriente disminuye , para mantenerla es necesario suministrar la energía perdida y de ello se encarga el
Generador de corriente .
Es el aparato que establece y mantiene la diferencia de potencial entre dos puntos . Ej : Las pilas eléctricas , las dinamos ...
Pueden generar corriente alterna o continua .
Se caracterizan por su Fuerza electromotriz - f.e.m.- que es la energía que le comunican a cada unidad de carga que los atraviesa .
Energía / Carga --> Julio/Culombio = Voltio
Poseen una resistencia interna -ri- en la que se disipa energía .
Ley de Ohm.
Para un conductor :
VA-V B = I . Rt
Para un generador :
VA-V B = E - r. I
Para un circuito :
I = E / R + r
Ley de Ohm generalizada :
I = E / (R + r)
Circuito de corriente continua .
El conjunto formado por un generador de corriente y los conductores y resistencias que unen sus extremos es un circuito cerrado .
Símbolos de los componentes de un Circuito .
Sus nombres
Generador de corriente continua Interruptor
Resistencia Generador de corriente alterna
Nudo Voltímetro
Bombilla Amperímetro
Toma de tierra Condensador
Y su colocación
Generadores : Asociados en
serie
oposición
paralelo
Resistencias en :
serie
paralelo
asociación mixta
Aparatos de medida :
Amperímetro : En serie con el conductor cuya intensidad se desea medir .
Voltímetro : Es un galvanómetro , con una gran resistencia conectada en serie y calibrado en Voltios . En el circuito , se coloca en paralelo con la rama que contiene los puntos entre los que se desea medir la diferencia de potencial .
Cuestiones
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