U.T. 4.- CIRCUITOS ELÉCTRICOS Un circuito eléctrico es un conjunto de operadores eléctricos que, conectados entre sí de forma adecuada, permite la circulación y el control de la corriente eléctrica. OPERADORES ELECTRICOS En un circuito eléctrico, se pueden encontrar: generadores, conductores, receptores, elementos de protección, elementos de control y elementos de conexión. 1.- Generadores: Generan energía eléctrica a partir de otras formas de energía, las pilas y las dinamos. 2.- Conductores: Dejan pasar la corriente eléctrica con facilidad y unen el conjunto de elementos del circuito, son los hilos y los cables. 3.- Receptores: Transforman la energía eléctrica en otras formas de energía, las lámparas, el motor eléctrico, los timbres. 4.- Conectores: Permiten una correcta conexión de los distintos elementos del circuito, regletas, clavijas, bases de enchufes, portalámparas. 5.- Elementos de protección: Se encargan de preservar las instalaciones eléctricas ante el riesgo de sobrecargas y cortocircuitos, los fusibles. 6.- Elementos de control: Permiten manipular de forma voluntaria el paso de la corriente, como los interruptores, los pulsadores. 1
MANIGTUDES ELÉCTRICAS Para poder montar y controlar circuitos eléctricos, es necesario conocer las magnitudes eléctricas básicas, saber medirlas y establecer relaciones entre ellas. A) Diferencia de potencial. La diferencia de potencial, también llamada tensión o voltaje, es la energía con la que los electrones son impulsados desde el generador. Se representa mediante la letra V. La unidad de tensión es el voltio. Para medir la diferencia de potencial se utiliza el voltímetro. B) Intensidad. La intensidad de corriente es la magnitud que indica la cantidad de carga eléctrica que circula por un punto cualquiera del conductor en un segundo. Se representa mediante la letra I. La unidad de intensidad eléctrica es el amperio y su símbolo es la letra A. Para medir la intensidad, se usa el amperímetro. C) Resistencia. La resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un conductor a ser atravesado por la corriente eléctrica. Se represente mediante la letra R. La unidad de resistencia eléctrica es el ohmio y se representa mediante la letra griega Ω. Para medir la resistencia de un conductor o un componente eléctrico, su utiliza el óhmetro. LEY DE OHM. Cuanto mayor es la diferencia de potencial aplicada entre los extremos de un conductor y menor es la resistencia de éste, mayor es la intensidad de corriente que circula por él. I. Intensidad de corriente (amperio A) V. Tensión (voltio V) R. Resistencia (ohmio Ω) V I = ----------- R 2
Ejemplo: Calcula la resistencia de una lámpara por la que circula una corriente de 0,5 A de intensidad y sometida a una deferencia de potencial de 12 V. Ejemplo: Calcula la intensidad de corriente que circula por un cable de 8 Ω de resistencia sobre el que se establece una diferencia de potencial de 6 V. Ejemplo: Calcula la diferencia de potencial a que está sometido un timbre de 60 Ω de resistencia si por él circula una intensidad de corriente de 0,2 A. 3
EL POLÍMETRO Para medir las magnitudes eléctricas, el aparato más utilizado es el polímetro, ya que puede medir cualquiera de ellas tan solo ajustándolo convenientemente. TIPOS DE CIRCUITOS Según el tipo de conexión de los receptores y los generadores, la corriente eléctrica efectúa recorridos diferentes que influyen en los efectos que produce. 1.- Conexión en serie. Si se trata de receptores, se conectan uno a continuación de otro. 4
- La intensidad de corriente es la misma en cualquier punto del circuito: I = I 1 = I 2 = I 3 - La diferencia de potencial del generador se reparte entre los receptores: V T = V 1 + V 2 + V 3 - La resistencia total del circuito es la suma de todas las resistencias parciales de los operadores: R T = R 1 + R 2 + R 3 Si se trata de generadores, se conectan de modo que el polo positivo de uno de una al negativo del siguiente. - La tensión de salida es la suma de las tensiones de cada uno de los generadores: V T = V 1 + V 2 - De este modo, se aumenta la intensidad de corriente, pero el tiempo de funcionamiento es el mismo que el de un solo generador. 2.- Conexión en paralelo. Si se trata de receptores, se conectan todos a los mismos puntos del circuito. 5
- La intensidad total es la suma de las intensidades que circulan por cada receptor: I T = I 1 + I 2 + I 3 - La diferencia de potencial es la misma en todos los receptores: V = V 1 = V 2 = V 3 - La resistencia total del circuito se obtiene a partir de al expresión siguiente: 1 1 1 1 ----- = ----- + ----- + ----- R T R 1 R 2 R 3 Si se trata de generadores, se conectan entre si todos los polos positivos y todos los polos negativos de cada uno de ellos: - La tensión de salida es la misma que la de uno solo de los generadores: V = V 1 = V 2 - La intensidad de corriente es la misma, pero el tiempo de funcionamiento es proporcional al número de generadores conectados. 6
ACTIVIDADES: 1.- Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. a) Los elementos de control transforman la energía eléctrica en otras formas de energía. b) Los generadores producen energía eléctrica a partir de otras formas de energía. c) Los conductores permiten o impiden el paso de la corriente hasta los receptores. d) Los elementos de protección facilitan la correcta conexión de los operadores al circuito. e) Los conectores protegen la instalación contra sobrecargas o cortocircuitos. 2.- Completa el cuadro con la información relativa a las magnitudes eléctricas. Magnitud y abreviatura Diferencia de potencial (V) Definición Es la energía con la que los electrones son impulsados desde el generador. Unidad y abreviatura Voltio (V) Relación con otras magnitudes V = I x R 7
Elementos de un circuito eléctrico. + Generadores: Pilas, baterías, dinamos. Pulsadores, interruptores Conmutadores Lámparas, motores, timbres. Fusibles, resistencias 8
ACTIVIDADES: Dibuja, al lado de cada figura, su representación gráfica. 9
Aplica la ley de Ohm para determinar la magnitud que falta en cada uno de estos circuitos. 10
Observa con atención cada uno de los esquemas de circuitos que aparecen a continuación y soluciona los problemas que se plantean: 11
Problemas de circuitos eléctricos Siempre disponemos de la pila o batería: 1.- Se dispone de dos pulsadores y dos lámparas, diseñar un circuito para que cada uno de los pulsadores encienda una sola lámpara. 2.- Se dispone de dos pulsadores y una lámpara, a) Diseñar un circuito para que sólo se encienda la lámpara cuando pulsemos a la vez ambos pulsadores. b) Diseñar un circuito para que se encienda la lámpara cuando pulsemos cualquiera de los dos pulsadores. 3.- Se dispone de dos lámparas y un pulsador. a) Diseñar un circuito para que se enciendan las dos lámparas con mucha luz. b) Diseñar un circuito para que se enciendan las dos lámparas con menos luz. 4.- Mediante un conmutador y dos lámparas, diseñar un circuito para que se encienda una u otra lámpara. 5.- Conectamos una resistencia de 5 a una pila de 1,5 V, calcular la intensidad que circula por el circuito. 6.- Qué resistencia debemos de conectar a una pila de 4,5 V para que la Intensidad de corriente que circule sea de 0,050 A. 7.- Por una resistencia R=15 circula 1 A, calcular que voltaje hay entre los extremos de la resistencia. 12
1. Dos resistencias de 5 y 20 Ω se conectan en paralelo a una tensión de 100 voltios. Calcular: Representa el circuito eléctrico. La intensidad que circula por cada resistencia. 2. En un conductor circula una intensidad de 4 A y tiene una resistencia de 0 8 Ω Qué tensión tendrá en los extremos? 3. Qué resistencia tiene un conductor si presenta en sus extremos una tensión de 100V y circula por él una intensidad de 2,5 A? 4.- Diseña un circuito eléctrico para una habitación con dos puertas de acceso en la que habrá dos lámparas conectadas en paralelo que se activarán de cualquiera de las dos puertas e integra en dicho circuito un motor aspirador para el humo 5.- Calcula la tensión de la batería de un coche cuyas luces presentan una resistencia de 40 ohmios y por la que al encenderlas pasa una resistencia de 0,3 amperios. 6.- Siempre disponemos de la pila o batería: a) Se dispone de dos pulsadores y dos lámparas, diseñar un circuito para que cada uno de los pulsadores encienda una sola lámpara. b) Se dispone de dos pulsadores y una lámpara, diseñar un circuito para que sólo se encienda la lámpara cuando pulsemos a la vez ambos pulsadores. c) Diseñar un circuito para que se encienda la lámpara cuando pulsemos cualquiera de los dos pulsadores. 7.- Mediante un conmutador y dos lámparas, diseñar un circuito para que se encienda una u otra lámpara. 1.- En cada uno de los dos circuitos siguientes, señala qué bombilla se encienden si: a) Cerramos todos los interruptores menos el A. 13
b) Dejamos abierto solo el interruptor B. c) Dejamos abierto solo el interruptor C. 14