CIRCUITOS ELCTRICOS

1.-El circuito elctrico elemental.

Uncircuitoes una red elctrica (interconexin de dos o ms componentes, tales comoresistencias,inductores,condensadores,fuentes,interruptoresysemiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores) y elementos de distribucin lineales (lneas de transmisin o cables) pueden analizarse por mtodos algebraicos para determinar su comportamiento encorriente directao encorriente alterna. Un circuito que tienecomponentes electrnicoses denominado un circuito electrnico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseos y herramientas de anlisis mucho ms complejos.

Elcircuito elctricoes el recorrido preestablecido por el que se desplazan las cargas elctricas.

Circuito elementalLas cargas elctricas que constituyen una corriente elctrica pasan de un punto que tiene mayor potencial elctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener permanentemente esa diferencia de potencial, llamada tambinvoltajeo tensinentre los extremos de unconductor, se necesita un dispositivo llamadogenerador(pilas, bateras, dinamos, alternadores...) que tome las cargas que llegan a un extremo y las impulse hasta el otro. El flujo de cargas elctricas por un conductor constituye una corriente elctrica.Componentes de un circuito elctrico elemental:Todos los circuitos elctricos se componen de los siguientes elementos mnimos:

Un generador de energa,

Un receptor y Consumidor de esa energa,

Conductores que transporten esa energa.LosGeneradoresde energa elctrica son dispositivos que proveen en el circuito la necesaria diferencia de cargas entre sus dos polos o bornes y que, y que por lo dems, son capaces de mantener eficazmente durante el funcionamiento del circuito. Ejemplos de generadores de energa elctrica tenemos las pilas y bateras y las fuentes dealimentacin.

LosReceptoresson los dispositivos encargados de tomar y convertir la energa elctrica en otro tipo de energa til de manera directa, como la lumnica, la mecnica (movimiento), calorfica, etc. Los receptores elctricos ms usuales sern las lmparas o ampolletas, las resistencias elctricas de los hervidores de agua y los motores.

LosConductoreso cables son los elementos que nos sirven para conectar todos los dems elementos que forman el circuito. Con ellos estableceremos el camino para transportar a los electrones desde el polo negativo hasta el positivo del generador. Los conductores estn fabricados con materiales que conducen bien la electricidad generalmente metales como cobre y aluminio y otros, recubiertos de materiales aislantes - normalmente PVC.

En conjunto con los elementos anteriores, hay otros elementos que forman parte de un circuito y aunque no son estrictamente del todo necesarios para establecer dicho circuito, s son necesarios para el funcionamiento adecuado del Circuito. Estos son:

Elementos de maniobra, Son los que permiten, de manera fcil, manipular el paso de la corriente.

Elinterruptores un elemento bsico de maniobra de cualquier circuito, ya que permitir abrir o cerrar el circuito sin necesidad de separar los hilos conductores del generador; losconmutadoresypulsadoresson otros tipos de elementos de maniobra usados en el montaje de uncircuito elctrico elemental.

Elementos de Proteccin, tal como lo indica su nombre, sirven para proteger a las personas o a los Receptores del circuito del riesgo de manipulaciones inadecuadas o variaciones imprevistas en la corriente.

El fusible es un elemento de proteccin presente en la mayora de los aparatos elctricos, los interruptores automticos (Disyutores magneto trmicos) y los interruptores diferenciales, Deben estar presentes de manera obligatoria en todos los Circuitos de edificios y viviendas.

Se distinguen dos tipos de corrientes:Corriente continua:Es aquella corriente en donde los electrones circulan en la misma cantidad y sentido, es decir, que fluye en una misma direccin. Su polaridad es invariable y hace que fluya una corriente de amplitud relativamente constante a travs de una carga. A este tipo de corriente se le conoce como corriente continua (cc) o corriente directa (cd), y es generada por una pila o batera.

Este tipo de corriente es muy utilizada en los aparatos electrnicos porttiles que requieren de un voltaje relativamente pequeo. Generalmente estos aparatos no pueden tener cambios de polaridad, ya que puede acarrear daos irreversibles en el equipo.Corriente alterna:La corriente alterna es aquella que circula durante un tiempo en un sentido y despus en sentido opuesto, volvindose a repetir el mismo proceso en forma constante. Su polaridad se invierte peridicamente, haciendo que la corriente fluya alternativamente en una direccin y luego en la otra. Se conoce en castellano por la abreviacin CA y en ingls por la de AC.

Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y sin ella no podramos utilizar nuestros artefactos elctricos y no tendramos iluminacin en nuestros hogares. Este tipo de corriente puede ser generada por un alternador o dinamo, la cual convierten energa mecnica en elctrica.El mecanismo que lo constituye es un elemento giratorio llamado rotor, accionado por una turbina el cual al girar en el interior de un campo magntico (masa), induce en sus terminales de salida un determinado voltaje. A este tipo de corriente se le conoce como corriente alterna (a).Pilas y bateras:Las pilas y las bateras son un tipo de generadores que se utilizan como fuentes de electricidad.Las bateras, por medio de una reaccin qumica producen, en su terminal negativo, una gran cantidad de electrones (que tienen carga negativa) y en su terminal positivo se produce una gran ausencia de electrones (lo que causa que este terminal sea de carga positiva).Ahora si esta batera alimenta un circuito cualquiera, har que por ste circule una corriente de electrones que saldrn del terminal negativo de la batera, (debido a que stos se repelen entre si y repelen tambin a los electrones libres que hay en el conductor de cobre), y se dirijan al terminal positivo donde hay un carencia de electrones, pasando a travs del circuito al que est conectado. De esta manera se produce la corriente elctrica.Fuerza electromotriz de un generador:Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energa proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente elctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas elctricas a travs de un circuito cerrado.A. Circuito elctrico abierto (sin carga o resistencia). Por tanto, no se establece la circulacin de la corriente elctrica desde la fuente de FEM (la batera en este caso). B. Circuito elctrico cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a travs de la cual se establece la circulacin de un flujo de corriente elctrica desde el polo negativo hacia el polo positivo de la fuente de FEM o batera.Resumiendo, un generador se caracteriza por su fuerza electromotriz, fem, que es la energa que proporciona a la unidad de carga que circula por el conductor.Fuerza electromotriz = energa/Carga fem= E/QLa unidad de fuerza electromotriz en el SI es elvoltio(V): 1 voltio = 1 julio / 1 culombioVoltmetro:La ddp y la fem se pueden medir conectando un voltmetro entre dos puntos de un circuito o entre los terminales de un generador. El voltmetro siempre se conecta en paralelo. La escala de un voltmetro viene expresada en voltios.Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltmetro ha de colocarse en paralelo, esto es, en derivacin sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltmetro debe poseer una resistencia interna lo ms alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que dara lugar a una medida errnea de la tensin. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnticos de la corriente elctrica, estarn dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a travs del aparato se consigue la fuerza necesaria para el desplazamiento de la aguja indicadora.En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la funcin del voltmetro presentando unas caractersticas de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento.En la Figura se puede observar la conexin de un voltmetro (V) entre los puntos de a y b de un circuito, entre los que queremos medir su diferencia de potencial.En algunos casos, para permitir la medida de tensiones superiores a las que soportaran los devanados y rganos mecnicos del aparato o los circuitos electrnicos en el caso de los digitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltmetro, de forma que solo le someta a una fraccin de la tensin total.Conexin de un voltmetro en un circuitoAsociacin de pilas:Asociacin De Pilas En SerieLas pilas pueden conectarse en serie cualesquiera que sean las fuerzas electromotrices y la mxima corriente que cada una de ellas pueda suministrar. Evidentemente, al conectarlas en serie, las fuerzas electromotrices se suman, as como sus resistencias internas. Se puede notar que la pila equivalente al conjunto de las n pilas resulta con una f.e.m. mayor, pero, con una resistencia interna mayor, lo cual empeora la situacin en este punto.Se debe considerar, adems, la corriente mxima que puede suministrar cada una de ellas.La asociacin serie slo podr suministrar la corriente de la pila que menos corriente es capaz suministrar.

pilas en serie

Asociacin De Pilas En ParaleloAl conectar pilas en paralelo debe tenerse en cuenta que sean todas de la misma f.e.m., ya que, en caso contrario, fluira corriente de la de ms f.e.m. a la de menos, disipndose potencia en forma de calor en las resistencias internas, agotndolas rpidamente. Si todas ellas son del mismo voltaje el conjunto equivale a una sola pila de la misma tensin, pero con menor resistencia interna. Adems, la corriente total que puede suministrar el conjunto es la suma de las corrientes de cada una de ellas, por concurrir en un nudo. La asociacin en paralelo por tanto, podr dar ms corriente que una sola pila, o, dando la misma corriente, tardar ms en descargarse.

pilas en paraleloLeyes fundamentales

Existen unas leyes fundamentales que rigen en cualquier circuito elctrico. Estas son:

Ley de corriente de Kirchhoff: La suma de las corrientes que entran por un nodo debe ser igual a la suma de las corrientes que salen por ese nodo.

Ley de tensiones de Kirchhoff: La suma de las tensiones en un lazo debe ser 0.

Ley de Ohm: La tensin en una resistencia es igual al producto del valor de dicha resistencia por la corriente que fluye a travs de ella.

Teorema de Norton: Cualquier red que tenga una fuente de tensin o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de corriente en paralelo con una resistencia.

Teorema de Thvenin: Cualquier red que tenga una fuente de tensin o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de tensin en serie con una resistencia.

Si el circuito elctrico tiene componentes no lineales y reactivos, pueden necesitarse otras leyes mucho ms complejas. Al aplicar estas leyes o teoremas se producir unsistema de ecuaciones linealesque pueden ser resueltas manualmente o por computadora.