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