CIRCUITOS BASICOS Y LABORATORIO

Introducción y fundamentos de los circuitos

INTRODUCCIÓN

En este capitulo se presentan conceptosfundamentales de la electricidad como son:carga, corriente, potencial, voltaje y energía,así como conceptos básicos de los circuitoscomo son: circuito, fuentes, elementospasivos y activos, ley de Ohm y potenciaentre otros.

La electricidad se conoce desde el año 600 A.C., cuando el griego Tales de Miletodescubrió que al frotar el ámbar (elecktron en griego) este podía atraer pequeñaspartículas. Esta propiedad de la materia fue denominada electricidad estática.Los materiales eléctricos son aisladores mientras que los no-eléctricos sonconductores.Aunque parece una contradicción la explicación a esto es simple: en un materialaislador (material eléctrico) las cargas eléctricas se pueden acumular en el lugardonde hay fricción y producir electricidad estática, mientras que en un conductor(material no-eléctrico) las cargas producidas por fricción se distribuyen a lo largodel conductor y no se produce electricidad estática.

Lo anterior es válido para la electricidad estática.

VICERRECTORÍA DE INNOVACIÓN

CARGA ELÉCTRICA

La carga eléctrica es una propiedad eléctrica de la materia medida encoulombs (C). Las cargas eléctricas iguales se repelen y las opuestas seatraen. La fuerza que se crea entre las cargas es inversamente proporcional alcuadrado de las distancia entre ellas. La carga de un electrón (-e) es -1.6019x10-19 C, o de manera equivalente, 1 C es la carga de 6.2415x1018electrones.

Los átomos están formados por un núcleo, de protones y neutrones, el cualestá rodeado de una nube de electrones. El núcleo se considera como un sólidocon respecto a los electrones. Los protones tienen una carga positiva (+e), loselectrones tienen una carga negativa (-e), mientras que los neutrones notienen carga. La materia en su estado natural es en general neutra, lo quesignifica que en sus átomos el número de electrones y de protones es igual.

Un campo es una representación de los espacios de fuerzascon una magnitud y una dirección por una fuente dada.Ejemplos de campos son el gravitacional, el magnético, eleléctrico y el electromagnético. Un Campo Eléctrico será larepresentación de las fuerzas eléctricas experimentadas poruna carga en el espacio. En el ámbito de la ingenieríaeléctrica y electrónica será común trabajar también conotros campos como son los campos magnéticos y loscampos electromagnéticos.

Por tanto:

CAMPO ELECTRICO

ENERGÍA

Se denomina energía a la forma de energía que resulta de la existencia deuna diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite estableceruna corriente eléctrica entre ambos cuando se los pone en contacto pormedio de un conductor eléctrico.

El trabajo realizado para desplazar una carga entre los dos puntos será:

Por tanto la energía entre los dos puntos es:

Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que lacirculación de cargas o electrones a través de un circuito eléctricocerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polopositivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM).

CORRIENTE ELECTRICA

POTENCIA

La potencia es el trabajo realizado por unidad de tiempo expresadoen (J/s) o vatios (W).

En el caso de corriente directa se tiene:

de manera que la potencia es:

CIRCUITO

Un circuito es un procesador de energía o señal (información), formado porla interconexión de elementos o dispositivos simples. La energía en uncircuito puede ser suministrada, absorbida, almacenada o convertida.

Circuito en Serie:

Un circuito serie es aquel en el que el terminal de salida de un dispositivo seconecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente. El símil de estecircuito sería una manguera, la cuál está recorrida por un mismo caudal(corriente).Una resistencia es cuándo pisamos de forma parcial dicha manguera,obstruyéndose de esta forma al flujo de corriente.Respecto a las tensiones, estas son mayores en aquellas zonas de lamanguera que pisamos más y por tanto se oponen más al paso de dichocorriente. La caída de tensión es mayor en aquellas zonas que presentanuna mayor obstrucción a la corriente.

Un circuito paralelo es aquel en el que los terminales de entrada de suscomponentes están conectados entre sí, lo mismo ocurre con los terminalesde salida.

Respecto al símil hidráulico, es cómo si tuviéramos varias tuberíasempalmadas a un mismo punto, y por tanto pasará mayor corriente enaquellas zonas cuya resistencia es menor.

Cómo es lógico al final del empalme se recoge toda la corriente de agua, ypor tanto circula el total de corriente del circuito.

Circuito Corriente:

Circuito en Paralelo:

Un circuito de corriente alterna consta de una combinación de elementos (resistencias, capacidades y autoinducciones) y un generador que suministra la corriente alterna.

Una fem alterna se produce mediante la rotación de una bobina convelocidad angular constante dentro de un campo magnético uniformeproducido entre los polos de un imán.

v=V0 sen(w t)

Para analizar los circuitos de corriente alterna, se emplean dosprocedimientos, uno geométrico denominado de vectores rotatorios y otro,que emplea los números complejos.

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