Contenido avalado por Intecap Revisión técnica ENERGUATE Ing. Gustavo Pacheco 1
Circuitos Eléctricos Por sí misma, la electricidad no es más que un fenómeno interesante. Para aprovecharla en algún uso práctico, se debe hacer que desempeñe algún trabajo o función. Generalmente, esto requiere controlar la electricidad y con frecuencia, convertirla en otras formas de energía. El medio físico para lograr esta transición de fenómeno a aplicación práctica, es el circuito eléctrico. DEFINICIÓN Un circuito eléctrico o una red eléctrica, es una interconexión de elementos eléctricos unidos entre sí en una trayectoria cerrada de forma que pueda fluir continuamente una corriente eléctrica. Considérese un circuito simple consistente en dos elementos eléctricos bien conocidos, una batería y un resistor, como se muestra en la figura siguiente. 2
Cada elemento está representado por sus dos elementos terminales mostrados en la figura siguiente y están interconectados con alambres para cerrar el circuito de manera que fluya una corriente continua. En la siguiente figura, se muestra un conjunto de elementos más complejo donde las terminales se conectan como se aprecia. 3
En un circuito eléctrico puede fluir una corriente. La corriente es la razón de cambio temporal de la carga que pasa por un punto dado. ELEMENTOS DEL CIRCUITO Los elementos de un circuito pueden clasificarse en dos categorías: a. Pasivos b. Activos Los elementos activos son los que suministran energía al circuito, por ejemplo, las fuentes de energía, batería y generadores; mientras que los elementos pasivos son los que consumen energía, por ejemplo, consumidores tales como focos, calentadores, planchas, etc. Un circuito elemental está formado por: - Fuente de energía FUENTES Un elemento activo de dos terminales que suministra energía a un circuito es una fuente de energía. Los tipos de fuentes más comunes son independientes y dependientes. Una fuente es dependiente cuando el voltaje a través de ella misma, está determinado por un voltaje o corriente que existe en otro lugar del circuito. Es una fuente independiente aquella que suministra voltaje o corriente al circuito sin depender de cualquier otro voltaje del circuito. CONDUCTORES Los conductores eléctricos, están compuestos por materiales que ofrecen poca oposición o resistencia al paso de la corriente eléctrica por o a través de ellos y se utilizan como medios de transporte de la corriente eléctrica. Son los cables y alambres que se utilizan para hacer las conexiones entre las fuentes y las resistencias o consumidores. - Conductores eléctricos - Resistencia o consumidor eléctrico 4
RESISTENCIA ELÉCTRICA Definición Como se verá más adelante, para un caso práctico, todo elemento que consuma energía eléctrica se llamará resistencia o consumidor, pero en principio se conocerán las resistencias puras. Las resistencias son componentes electrónicos que tienen la propiedad de presentar oposición al paso de la corriente eléctrica. La unidad en la que se mide esta característica es el ohmio y se representa con la letra griega Omega (Ω). MEDIDAS DE SEGURIDAD Las siguientes medidas de seguridad le serán útiles para el trabajo con circuitos eléctricos. - Asuma que todos los cables no están protegidos y que el contacto con una línea de tensión o voltaje puede resultar en la muerte por electrocución. - No use escaleras de metal, tubos, cables o antenas cerca de líneas de voltaje. - No toque o se acerque a líneas de voltaje que hayan caído al suelo. - No se suba a los postes de cableado eléctrico sin el equipo de protección personal. - No juegue cerca del equipo eléctrico. LEY DE OHM DEFINICIÓN George Simón Ohm, encontró que si la resistencia en un circuito se mantiene constante y aumenta el voltaje de la fuente, se produce un aumento correspondiente en la corriente. Esto significa que si en un circuito eléctrico se mantiene una magnitud constante y: - Se eleva el voltaje, aumentará la corriente - Se reduce el voltaje, disminuirá la corriente - Se aumenta la resistencia, disminuirá la corriente - Si se reduce la resistencia, aumentará la corriente 5
La intensidad de la corriente eléctrica es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia. En forma matemática, la ley de Ohm se escribe de la siguiente forma: U = IxR U = Tensión I = Intensidad de la corriente eléctrica R = Resistencia El voltaje aplicado a un elemento resistivo es igual a la corriente multiplicada por la resistencia. Con esta ecuación puede calcular cualquiera de las variables teniendo las otras dos. Utilice el siguiente esquema (UIR) cuando desee encontrar una de las variables, 6
Qué corriente consume un bombillo que tiene una resistencia de 144 ohms y es conectado a una red de 120 voltios? La formula básica es U= I * R Despejando la formula tenemos que U I= --- R sustituyendo los valores dados tenemos que 120 Voltios I= ------------ = 0.83 Amperios 144 IHMS Ejemplos utilizando la Ley de Ohm Qué valor de resistencia tiene una plancha que consume 8.33 amperios y que está conectada a una red de 120 voltios? Despejando la formula tenemos que U R= --- i sustituyendo los valores dados tenemos que 120 Voltios R= ------------ = 144.5 OHMS 8.33 amperios Cuánta corriente consume una licuadora que tiene una resistencia de 28.9 ohms y esta conectada a una red de 120 voltios? Despejando la formula tenemos que I=U/R, sustituyendo los valores dados tenemos que 120 Voltios R= ------------ = 4.15 amperios 28.9 OHMS 7
8