CIRCUITOS ELECTRICOS

CIRCUITOS ELECTRICOS

ELECTRICIDAD

El hombre conoci desde un principio algunos ejemplos de la electricidad: el rayo que tantas veces debi aterrorizarlo durante las tormentas. Ya en el siglo XVIII algunos descubrimientos sobre fenmenos elctricos fueron usados como diversiones de saln, pero fue a partir del siglo XIX cuando la electricidad es sometida a un tratamiento ms cientfico, convirtindose durante el XX en el motor de nuestro actual estado de progreso.

No existe prcticamente ningn campo de la actividad humana en el que no intervenga, de una u otra manera, la electricidad o la electrnica. Estas reas tecnolgicas se han convertido en bsicas para el modelo de vida actual eimprescindibles en muchsimos de sus aspectos. Vamos a intentar comprender a travs de este tema en qu consiste la corriente elctrica y algunas de las aplicaciones prcticas que ella puede tener en el campo de la Tecnologa.

CORRIENTE ELCTRICA

La corriente elctrica es un fenmeno fsico que consiste en el desplazamiento continuo y ordenado de electrones a travs de un conductor. ste se produce cuando dos elementos, entre los que hay diferencias de carga elctrica, se ponen en contacto. En el grfico de a continuacin vemos tres casos en los que un elemento con cargas negativas se pone en contacto en situaciones diferentes:

Hablaremos de corriente elctrica cuando se establezca un flujo de cargas negativas pero de una manera continua, sin que se terminen compensando las cargas.

Para producir electricidad har falta un dispositivo que sea capaz de crear dos zonas con carga elctrica opuesta, lo que conocemos como diferencia de potencial. Hay distintas formas de hacerlo pero, desde el punto de vista de aprovechamiento de la energa elctrica producida, slo citaremos:Por reaccin qumica (pilas y bateras).Por accin de la luz (clulas fotovoltaicas).Por accin magntica (generadores y dinamos).De ellas, la de mayor importancia es la ltima, ya que es la manera de producir casi la totalidad de la corriente elctrica que consumimos.FORMAS DE PRODUCIR CORRIENTE ELCTRICA

Como vimos, la corriente elctrica consiste en el movimiento continuo de electrones desde un polo con mayor carga negativa que otro. Pero, dependiendo de cmo se produzca este movimiento, la corriente puede ser de dos tipos:Corriente continua: el polo ms negativo es siempre el mismo, por lo que la corriente siempre va en la misma direccin. Esto ocurre, por ejemplo, en las pilas.Corriente alterna: el polo ms negativo est cambindose constantemente con el ms positivo, por lo que la corriente est cambiando de direccin -alternndose- de forma permanente. Se produce en mquinas que se llaman alternadores.TIPOS DE CORRIENTE ELCTRICA

La corriente continua la producen las bateras, las pilas y las dinamos. Entre los extremos de cualquiera de estos generadores se genera una tensin constante que no varia con el tiempo, por ejemplo si la pila es de 12 voltios, todo los receptores que se conecten a la pila estarn siempre a 12 voltios (a no ser que la pila este gastada y tenga menos tensin). Adems de estar todos los receptores a la tensin de la pila, al conectar el receptor (una lmpara por ejemplo) la corriente que circula por el circuito es siempre constante (mismo nmero de electrones) , y no varia de direccin de circulacin, siempre va en la misma direccin, es por eso que siempre el polo + y el negativo son siempre los mismos.

Conclusin, en c.c. (corriente continua o DC) la Tensin siempre es la misma y la Intensidad de corriente tambin.CORRIENTE CONTINUA

Si tuviramos que representar las seales elctricas de la Tensin y la Intensidad en corriente continua en una grfica quedaran de la siguiente forma:CORRIENTE CONTINUA

Este tipo de corriente es producida por los alternadores y es la que se genera en las centrales elctricas. La corriente que usamos en las viviendas es corriente alterna (enchufes).

En este tipo de corriente la intensidad varia con el tiempo (numero de electrones), adems cambia de sentido de circulacin a razn de 50 veces por segundo (frecuencia 50Hz). Segn esto tambin la tensin generada entre los dos bornes (polos) varia con el tiempo en forma de onda senoidal (ver grfica), no es constante. Veamos como es la grfica de la tensin en corriente alterna.CORRIENTE ALTERNA

Esta onda senoidal se genera 50 veces cada segundo, es decir tiene una frecuencia de 50Hz (hertzios), en EEUU es de 60Hz. Como vemos pasa 2 veces por 0V (voltios) y 2 veces por la tensin mxima que es de 325V. Es tan rpido cuando no hay tensin que los receptores no lo aprecian y no se nota, excepto los fluorescentes (efecto estroboscpico). Adems vemos como a los 10ms (milisegundos) la direccin cambia y se invierten los polos, ahora llega a una tensin mxima de -325V (tensin negativa).

Esta onda se conoce como onda alterna senoidal y es la ms comn ya que es la que tenemos en nuestras casas. La onda de la intensidad sera de igual forma pero con los valores de la intensidad lgicamente, en lugar de los de la tensin.CORRIENTE ALTERNA

Los elemento bsicos de un circuito elctrico son:ELEMENTOS DE UN CIRCUITO

Generador: producen y mantienen la corriente elctrica. Hay 2 tipos de corrientes corriente continua y alterna. Pilas y Bateras : son generadores de corriente continua (c.c.)Alternadores : son generadores de corriente alterna (c.a.)

Conductores : es por donde se mueve la corriente elctrica de un elemento a otro del circuito. Son de cobre o aluminio, materiales buenos conductores de la electricidad, o lo que es lo mismo que ofrecen muy poca resistencia a que pase la corriente por ellos.

ELEMENTOS DE UN CIRCUITO

Receptores : son los elementos que transforman la energa elctrica en otro tipo de energa, por ejemplo las bombillas transforma la energa elctrica en luz, los radiadores en calor, los motores en movimiento, etc.

Elementos de mando o control: permiten dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente elctrica. Tenemos interruptores, pulsadores, conmutadores, etc.

Elementos de proteccin : protegen los circuitos y a las personas cuando hay peligro o la corriente es muy elevada, con riesgo de quemar los elementos del circuito. Tenemos fusibles, magnetotrmicos, diferenciales, etc.

SIMBOLOS ELECTRICOS

UNIDADES ELECTRICAS1 Amperio = 1 Voltio / 1 Ohmio1 Voltio = 1 Amperio * 1 Ohmio1 Ohmio = 1 Voltio / 1 Amperio

La unidad de intensidad es el AMPERIO (A), nombre dado en honor del fsico francs Ampere, como en electrnica esta es una unidad muy grande para las corrientes que normalmente se controlan, definiremos sus submltiplos mas empleados:

1 MILIAMPERIO = 10-3 Amperios1 MICROAMPERIO = 10-6 Amperios1 A = 1.000 mA = 1.000.000 uA

UNIDADES ELECTRICASLa unidad que nos mide la diferencia de potencial o tensin es el VOLTIO (V) llamado as en honor al fsico italiano Volta, que descubri la pila elctrica. Para grandes potenciales se emplea el KILOVOLTIO y en los pequeos el MILIVOLTIO.

1 KILOVOLTIO = 103 Voltios

1 MILIVOLTIO = 10-3 Voltios

1 V = 0.001 KV = 1.000 mV

UNIDADES ELECTRICASLa unidad de medida de la resistencia elctrica es el OHMIO (W), nombre dado en honor del fsico alemn Ohm. Al ser una pequea cantidad se emplean sus mltiplos:

1 KILOOHMIO = 103 Ohmios

1 MEGAOHMIO = 106 Ohmios

1 OHMIO = 0.001 K = 0.000001 M

UNIDADES ELECTRICASUnidades elctricas de potenciaLa electricidad puede producir energa de diferentes tipos, siendo la cantidad que produce por unidad de tiempo, que suele ser el segundo, lo que se llama potencia.

La unidad fundamental que mide la potencia desarrollada por un elemento es el VATIO (W).

El vatio (W) es la potencia que consume un elemento al que se le ha aplicado una tensin de un voltio y circula por el una intensidad de un amperio.

UNIDADES ELECTRICASW = A * V y W = E * IA = AmperiosV = Voltios

Como mltiplo mas usual se emplea el:1 KILOVATIO = 103 VATIOS

Como submltiplo se utiliza el:1 MILIVATIO = 10-3 VATIOS

Por lo tanto:1 W = 1.000 mW = 0.001 Kw

UNIDADES ELECTRICASUnidades elctricas de capacidadUn condensador es el conjunto formado por dos placas metlicas paralelas (armaduras) separadas entre si por una sustancia aislante (dielctrico).

Aplicando una tensin a las placas del condensador, esta har pasar los electrones de una armadura a otra, cargando el condensador.

La relacin entre la carga elctrica que adquieren las armaduras del condensador y el voltaje aplicado se denomina capacidad.

CAPACIDAD = CARGA / VOLTAJE

UNIDADES ELECTRICASUnidades elctricas de capacidadSiendo sus unidades:Q = Culombios (1 Culombio = 1 Amperio / 1 Segundo)V = VoltiosC = Faradios (F), siendo esta la unidad fundamental de capacidad.Por ser muy grande esta unidad para las capacidades normales empleadas se utilizan sus submltiplos:

1 MICROFARADIO = 10-6 FARADIOS

1 NANOFARADIO = 10-9 FARADIOS

1 PICOFARADIO = 10-12 FARADIOS

UNIDADES ELECTRICASUnidades elctricas de InduccinAdems de las resistencias, los componentes reactivos, o sea, las bobinas y los condensadores, tambin se oponen a las corrientes en los circuitos de corriente alterna.La INDUCTANCIA (L) es la caracterstica o propiedad que tiene una bobina de oponerse a los cambios de la corriente.La cantidad de oposicin que presenta una inductancia se llama reactancia inductiva y se mide en ohmios.La unidad de inductancia es el Henrio (H). Por ser una unidad muy grande, para las medidas usuales se emplean sus submltiplos:

1 MILIHENRIO = 1 mH = 10-3 H

1 MICROHENRIO = 1 uH = 10-6 H

MAGNITUDES ELECTRICASLey de Ohm

MAGNITUDES ELECTRICASLey de Ohm

MAGNITUDES ELECTRICASLey de Ohm

MAGNITUDES ELECTRICASCarga Elctrica Y CorrienteLa carga elctrica es la cantidad de electricidad almacenada en un cuerpo. Los tomos de un cuerpo son elctricamente neutros, es decir la carga negativa de sus electrones se anula con la carga positiva de sus protones. Podemos cargar un cuerpo positivamente (potencial positivo) si le robamos electrones a sus tomos y podemos cargarlo negativamente (potencial negativo) si le aadimos electrones.

Si tenemos un cuerpo con potencial negativo y otro con potencial positivo, entre estos dos cuerpos tenemos una diferencia de potencial (d.d.p.) Los cuerpos tienden a estar en estado neutro, es decir a no tener carga, es por ello que si conectamos los dos cuerpos con un conductor (elemento por el que pueden pasar los electrones fcilmente) los electrones del cuerpo con potencial negativo pasan por el conductor al cuerpo con potencial positivo, para que los dos cuerpos tiendan a su estado natural, es decir neutro.

MAGNITUDES ELECTRICASCarga Elctrica Y CorrienteAcabamos de generar corriente elctrica, ya que este movimiento de electrones es lo que se llama corriente elctrica. Luego es necesario una d.d.p entre dos puntos para que cuando los conectemos con un conductor se genere corriente elctrica. La diferencia de carga de los dos cuerpos ser la causante de ms a menos corriente. Esta carga de un cuerpo se mide en culombios (C).

MAGNITUDES ELECTRICAS Tensin O VoltajeLa Tensin es la diferencia de potencial entre dos puntos. En fsica se llama d.d.p (diferencia de potencial) y en tecnologa Tensin o Voltaje. Como ya debemos saber por el estudio de la carga elctrica la tensin es la causa que hace que se genere corriente por un circuito.

En un enchufe hay tensin (diferencia de potencial entre sus dos puntos) pero OJO no hay corriente. Solo cuando conectemos el circuito al enchufe empezar a circular corriente (electrones) por el circuito y eso es gracias hay que hay tensin.

Entre los dos polos de una pila hay tensin y al conectar la bombilla pasa corriente de un extremo a otro y la bombilla luce. Si hay mayor tensin entre dos polos, habr mayor cantidad de electrones y con ms velocidad pasaran de un polo al otro.

MAGNITUDES ELECTRICAS Tensin O VoltajeEntre los dos polos de una pila hay tensin y al conectar la bombilla pasa corriente de un extremo a otro y la bombilla luce. Si hay mayor tensin entre dos polos, habr mayor cantidad de electrones y con ms velocidad pasaran de un polo al otro.

MAGNITUDES ELECTRICAS Tensin O Voltaje

MAGNITUDES ELECTRICASIntensidad De Corriente

Es la cantidad de electrones que pasan por un punto en un segundo. Imaginemos que pudisemos contar los electrones que pasan por un punto de un circuito elctrico en un segundo. Pues eso seria la Intensidad. Se mide en Amperios (A). Por ejemplo una corriente de 1 A (amperio) equivale a 6,25 trillones de electrones que han pasado en un segundo. Muchos verdad?. La intensidad se mide con el amperimetro.

MAGNITUDES ELECTRICAS

Intensidad De Corriente

MAGNITUDES ELECTRICASResistencia ElctricaLos electrones cuando en su movimiento se encuentran con un receptor (por ejemplo una lmpara) no lo tienen fcil para pasar por ellos, es decir les ofrecen una resistencia. Por el conductor van muy a gusto porque no les ofrecen resistencia a moverse por ellos, pero los receptores no. Por ello se llama resistencia a la dificultad que se ofrece al paso de la corriente.

Todos los elementos de un circuito tienen resistencia, excepto los conductores que se considera caso cero. Se mide en Ohmios (). La resistencia se representa con la letra R.

La resistencia se suele medir con el polmetro, que es un aparato que mide la intensidad, la tensin y por supuesto tambin la resistencia entre dos puntos de un circuito o la de un receptor.

MAGNITUDES ELECTRICASResistencia Elctrica

MAGNITUDES ELECTRICASPotencia ElctricaLa potencia elctrica es la relacin de paso de energa de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energa entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).

MAGNITUDES ELECTRICASPotencia Elctrica

MAGNITUDES ELECTRICASEnerga ElctricaLa energa elctrica es la potencia por unidad de tiempo. La energa se consume, es decir a ms tiempo conectado un receptor ms energa consumir. Tambin un receptor que tiene mucha potencia consumir mucha energa. Como vemos la energa depende de dos cosas, la potencia del receptor y del tiempo que est conectado.

Su frmula es E= P x t (potencia por tiempos)

Su unidad es el w x h (vatio por hora) pero suele usarse un mltiplo que es el Kw x h (Kilovatios por hora)

Si ponemos en la frmula la potencia en Kw y el tiempo en horas ya obtendremos la energa en Kw x h.

MAGNITUDES ELECTRICASMAGNITUDSIMBOLOUNIDADSIMBOLOFRMULACARGACCULOMBIOCTENSINVVOLTIOSVV = I x RINTENSIDADIAMPERIOSAI = V/RRESISTENCIAROHMIOSR = V/IPOTENCIAPVATIOSWP = V x IENERGAEVATIO POR HORAw x hE = P x tTABLA RESUMEN

MAGNITUDES ELECTRICASAPLICACIONES

1. HALLAR LA RESISTENCIA TOTAL DEL CIRCUITO ENTRE LOS EXTREMOS A Y B.

MAGNITUDES ELECTRICASAPLICACIONES2. DEL SIGUIENTE CIRCUITO HALLAR LA RESISTENCIA EQUIVALENTE ENTRE LOS EXTREMOS A Y B.

MAGNITUDES ELECTRICASAPLICACIONES3. HALLAR LOS VALORES DE I, I1 E I2 DEL SIGUIENTE CIRCUITO:

MAGNITUDES ELECTRICASAPLICACIONES4. USE LAS LEYES DE OHM PARA ENCONTRAR Io, V1, V2, V3 Y LAS POTENCIAS DISIPADAS POR CADA RESISTENCIA

Vsquez Lpez, MichaelGutirrez Castro, Juan