Post on 11-Jul-2016
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CIRCUITO ELECTRICO
Un circuito eléctrico es un conjunto de operadores unidos de tal forma
que permitan el paso o la circulación de la corriente eléctrica (electrones)
para conseguir algún efecto útil (luz, calor, movimiento, etcétera). Los
circuitos eléctricos son utilizados en cada uno de los aparatos eléctricos que
se utilizan diariamente por todas las personas. Muchos de estos circuitos son
muy complejos y disponen de una gran variedad de elementos que en
conjunto, hacen funcionar equipos tales como electrodomésticos u otros
aparatos. Un circuito eléctrico, por lo tanto, es la interconexión de dos o más
componentes que contiene una trayectoria cerrada. Dichos componentes
pueden ser resistencias, fuentes, interruptores, condensadores,
semiconductores y cables.
Esquema:
Ejercicios:
Sea el circuito de la siguiente figura:
a) Calcula la resistencia equivalente del circuito. (Sol: 20 Ω)
b) Calcula la intensidad I de la corriente que atraviesa el circuito. (Sol: 0,5 A)
c) Calcula la diferencia de potencial en los extremos del generador. (Sol: 10
V)
d) Calcula la diferencia de potencial en extremos de cada una de las
resistencias y el valor de la intensidad que las atraviesa. (Sol: V1=2,5V,
V2=7,5V, I1=0,5A, I2=0,5A)
Solución; a) Calcula la resistencia equivalente del circuito. (Sol: 20 Ω).
En este caso, al estar las dos resistencias asociadas en serie, la resistencia
equivalente del circuito será igual a la suma de las resistencias asociadas:
Req = R1 + R2 = 5 + 15 = 20 Ω
b) Calcula la intensidad I de la corriente que atraviesa el circuito. (Sol:
0,5 A) La intensidad que atraviesa el circuito, teniendo en cuenta la ley de
Ohm, será igual
a: I = V / Req = 10 / 20 = 0,5 A
c) Calcula la diferencia de potencial en los extremos del generador.
(Sol: 10 V) La diferencia de potencial en extremos del generador será, en
este caso, de:
V = 10 V
También podemos calcular la diferencia de potencial en extremos del
generador como el producto de la intensidad suministrada por el generador al
circuito por la resistencia equivalente del circuito:
V = I · Req = 0,5 · 20 = 10 V d)
Calcula la diferencia de potencial en extremos de cada una de las
resistencias y el valor de la intensidad que las atraviesa.
(Sol: V1=2,5V, V2=7,5V, I1=0,5A, I2=0,5A)
En este caso, al tratarse de un circuito serie, la intensidad que
atraviesa cada una de las resistencias es la misma que la intensidad que
atraviesa el circuito:
I1 = I2 = I = 0,5 A
La diferencia de potencial en extremos de cada una de las
resistencias, se calculará aplicando la ley de Ohm a cada una de las
resistencias:
V1 = I1 · R1 = 0,5 · 5 = 2,5 V V2 = I2 · R2 = 0,5 · 15 = 7,5 V
Nota: Se puede observar que la suma de las diferencias de potencial
en extremos de las resistencias coincide con la diferencia de potencial en
extremos del generado.
Magnitudes;
Para poder controlar lo que ocurre en un circuito, hay que estudiarlo y
averiguar las leyes que lo rigen. Para encontrar las leyes primero hay que
medir. Las magnitudes que esencialmente rigen el comportamiento de los
circuitos son esencialmente tres:
Diferencia de potencial
Intensidad de corriente
Resistencia
En un circuito eléctrico intervienen principalmente tres magnitudes:
Intensidad de corriente, resistencia y diferencia de potencial o tensión.
Elementos:
Los elementos de un circuito eléctrico pueden ser conectados en serie
o en paralelo. Cuando dos o más resistencias están conectadas en serie, se
encuentran una a continuación de otra y en cada una pasa la misma
cantidad de corriente eléctrica. Si alguna de las resistencias se funde, se
abre el circuito, es decir, se interrumpe totalmente la circulación de corriente.
Un ejemplo claro de este tipo de conexión son los foquitos que adornan un
árbol de navidad.
En un circuito en donde las resistencias están conectadas en serie, la
resistencia total del circuito se calcula mediante la siguiente fórmula:
Ejemplo:
Determinar la resistencia total de un circuito conectado en serie con
cuatro resistencias de ,al cual se le aplica una
intensidad de corriente de 5 A y un voltaje de 120 voltios.
Cuando las resistencias se conectan en paralelo, uno de sus extremos
se conecta a un polo del generador por medio de un conductor, y el otro
extremo, al otro polo del generador, permitiendo hasta el flujo de la corriente
eléctrica por diversos caminos. Cuando una resistencia se funde, la corriente
eléctrica sigue fluyendo por las otras resistencias.
La resistencia total en un circuito en paralelo es igual a la suma del
reciproco de cada una de las resistencias, y se puede calcular por medio de
la fórmula:
Ejemplo:
Cual será la resistencia total de un circuito que tiene conectadas en
paralelo cuatro resistencias de:
Los buenos conductores poseen gran cantidad de electrones libres,
cuando estos electrones son sometidos a la acción de un campo eléctrico
afectan un movimiento en sentido contrario al campo; es decir, cuando se
unen los polos de una pila, los electrones se desplazan del polo negativo al
positivo. El movimiento de los electrones es conocido como corriente
eléctrica, en este caso la corriente es producida por una diferencia de
potencial (voltaje) que se establece entre el polo negativo (bajo potencial) y
el polo positivo (mayor potencial), pero también se puede obtener al
transformar algún otro tipo de energía como la hidráulica, la térmica o la
solar, o bien por acción química.
b
Las características de un circuito eléctrico se describen mediante las
siguientes magnitudes:
VOLTAJE
El voltaje (V), llamado también tensión eléctrica, es como “la energía que impulsa a los electrones” para que recorran el circuito y formen la corriente eléctrica. Esta energía nos la puede proporcionar una pila, una batería, un generador eléctrico, o el enchufe de la red.
El voltaje se mide en voltios (V).
INTENSIDAD DE
CORRIENTE
La intensidad de corriente (I) es la cantidad de electrones que pasan por un punto del circuito en un segundo. Es como “el tráfico de electrones en las carreteras del circuito eléctrico”.
Como este tráfico es enorme, lo medimos enamperios (A), unidad que equivale a unos ¡6 trillones de electrones por segundo!
RESISTENCIA
Todos los componentes de un circuito (cable, bombilla, estufa, motor, ...) presentan mayor o menor oposición al paso de la corriente eléctrica, pues los electrones chocan de vez en cuando con los átomos del material por el que circulan.
Esta oposición al paso de la corriente se llamaresistencia eléctrica (R) y se mide en ohmios (Ώ).
La intensidad de corriente que se obtiene con un voltaje se relaciona con la resistencia del circuito según la ley de Ohm:
POTENCIA Las bombillas, las estufas, los motores... transforman la energía eléctrica en luz, calor o movimiento. La cantidad de energía que consume un aparato en un segundo es la potencia eléctrica (P), y se mide en vatios (W).
Cuanto mayor sea la potencia de un dispositivo, más energía consumirá durante el tiempo que esté conectado: más lucirá
una bombilla, más calor dará una estufa, o mayor será el movimiento de un motor.
Ley de Ohm:
Los trabajos sobre electricidad que realiza el físico alemán Jorge
Simón Ohm le permitieron establecer la dificultad con que fluye la corriente
eléctrica a través de un conductor; también señales la relación que existe
entre la intensidad de corriente I, la diferencia de potencial V y las
características (elemento, longitud, diámetro, temperatura) del conductor;
con base en esta relación enuncia la ley que lleva su nombre, la cual
dice: La intensidad de corriente I que circula en un conductor es
directamente proporcional a la diferencia de potencial V e inversamente
proporcional a la resistencia R del conductor.
Es decir:
donde:
I = intensidad de corriente (A)
V = diferencia de potencial (V)
R = resistencia
De la formula anterior se deduce que, en un circuito, cuanto mayor es
el voltaje, mayor es la intensidad de corriente, y cuanto mayor es la
resistencia, menor es la intensidad de corriente. En el Sistema Internacional
de unidades de medida SI, la unidad de la resistencia es el ohm y se
obtiene de la relacin entre el voltio V y el ampere A.
Ejemplo:
Cual será la intensidad de corriente que circula por una bombilla
eléctrica de , la cual se encuentra conectada a una fuente de 12 V?
Como ya se menciona, la corriente eléctrica se genera debido a la
diferencia de potencial, producido por una pila o fuente, que se establece
entre dos puntos de un conductor. Al fluir por dicho conductor, los electrones
realizan un trabajo en la unidad de tiempo; a este trabajo se le conoce como
potencia eléctrica. La potencia eléctrica que puede desarrollar una fuente
está determinada por el producto de la diferencia de potencial que se genera
entre sus polos y la intensidad de corriente; matemáticamente, la potencia
eléctrica queda definida por la igualdad:
A P = V I
La diferencia de potencial se mide en voltios y la intensidad de
corriente en amperios; el producto de estas unidades en el SI da la unidad de
potencia que se denomina watt W y es la medida de la energía que una
maquina puede desarrollar en la unidad de tiempo.
Ejemplo:
Que potencia se obtendrá de un motor que se encuentra conectado a un voltaje de 120 V y consume 3.8 A?
Datos
P = ?
V = 120V
I = 3.8A
Frmula
P = VI
Sustitucin
P = (129V)(3.8A)
Resultado
P = 456 W