CIRCUITOS ELECTRONICOS

MARCO TEORICO:

1. COMPONENTES DE UN CIRCUITO.

Los circuitos eléctricos son sistemas por los que circula una corriente eléctrica. Un circuito eléctrico esta compuesto por los siguientes elementos:

♦ CORRIENTE ELÉCTRICA E INTENSIDAD DE CORRIENTE.

Todos los cuerpos están formados por átomos. Cada átomo esta constituido por un núcleo central y por una serie de órbitas. En el núcleo están los protones con carga positiva y los neutrones sin carga eléctrica. En las órbitas están los electrones con carga negativa.

Para que las cargas eléctricas estén compensadas el número de electrones tiene que ser igual al numero de proto-nes. Los átomos debido a fuerzas externas pueden ganar o perder electrones.

La corriente eléctrica, es el paso ordenado de electrones (e-) a través de un conductor.

La intensidad de corriente eléctrica, es la cantidad de electrones que circulan a través de un conductor en la unidad de tiempo (por segundo). Se representa por “I” y su unidad es el Amperio (A).

Símil Hidráulico: La corriente eléctrica equivale al agua que circula por una tubería.

♦ HILOS CONDUCTORES.

Son los elementos por los que circula la corriente eléctrica.

Tres son los tipos de materiales, según su comportamiento frente a la corriente eléctrica:

Conductores. Materiales que debido a su estructura atómica, permiten el paso de la corriente eléctrica, ofreciendo poca o ninguna resistencia al flujo de electrones. Los metales son buenos conductores.

Semiconductores. Materiales que debido a su estructura atómica, permiten parcialmente el paso de la corriente eléctrica, mejor que un aislante, pero peor que un conductor. Pueden ofrecer mucha resistencia a la corriente o prácticamente ninguna, según nos interese. Los diodos, transistores y el microprocesador de un ordenador son se-miconductores.

Aislantes. Materiales que debido a su estructura atómica, impiden el paso de la corriente eléctrica, ofreciendo mucha resistencia al flujo de electrones. La madera y el plástico son ejemplos de aislantes.

♦ TENSIÓN ELÉCTRICA.

Fuerza que hace que los electrones se muevan ordenadamente en una cierta dirección a través de un conductor, produciéndose así una corriente eléctrica. Se representa por “V” o “U”, y se mide en Voltios (V).

Esta fuerza eléctrica la produce un generador de electricidad (pila, alternador, dínamo, célula solar, etc.), y esa fuerza es lo que da lugar al movimiento ordenado de electrones a través del circuito.

Símil Hidráulico con una Pila: La corriente eléctrica equivale al agua que circula por las tuberías desde el depósito de mayor nivel al de menor nivel. Cuando estos niveles se igualan, el agua deja de circular. Cuando la cantidad de electrones en ambos polos de la pila es el mismo (igual potencial), deja de circular la corriente, y eso ocurre cuando la pila se ha agotado.

Símil Hidráulico con un Generador: La tensióneléctrica equivale a la fuerza de presión que ge-nera una bomba para hacer que el agua circulepor las tuberías.

♦ RESISTENCIA ELÉCTRICA.

Resistencia eléctrica se define como la mayor o menor oposición que presentan los cuerpos al paso de la corriente eléctrica. Es decir, la dificultad que opone un conductor al paso de la corriente eléctrica. Se representa por “R” y su unidad es el Ohmio (Ω ).

Un Receptor es el dispositivo o aparato eléctrico, que recibe la energía eléctrica para realizar algún tipo de trabajo o función. Suele ser una bombilla, un motor, una radio, un ordenador, etc. Un receptor se caracteriza por su resis-tencia ohmica. Consume energía eléctrica aportada por la fuente de tensión, y la transforma en otra forma de ener-gía, produciendo un efecto útil como puede ser luz, calor, etc.

♦ ELEMENTOS DE PROTECCIÓN Y CONTROL.

Permiten la conexión y desconexión del circuito así como su protección. Los estudiaremos más detalladamente en el tema de Instalación Eléctrica de una Vivienda.

♦ TABLA RESUMEN.

2. LEY DE OHM.

En un circuito recorrido por una corriente eléctrica, la tensión es igual al producto de la intensidad de corriente por la resistencia total del circuito.

Regla de la pirámide. Con el dedo tapamos la magnitud que queremos calcular y sacaremos la ecuación de forma dire-cta.

                                                                          

3. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS.

Existen tres tipos de asociación:

4. INSTRUMENTOS PARA MEDIR LAS MAGNITUDES ELÉCTRICAS.

♠ AMPERÍMETRO.

Sirve para medir la intensidad de la corriente. Se tiene que conectar en serie.

♠ VOLTÍMETRO.

Se emplea para medir las diferencias de potencial o tensiones eléctricas entre dos puntos de un circuito. Se conecta en paralelo.

♠ OHMETRO.

Se emplea para medir la resistencia. El circuito no puede tener ninguna tensión aplicada.

♠ POLIMETRO.

Es el instrumento que permite medir voltaje, intensidades, resistencias, así como otros tipos de medidas eléctricas. Estos pueden ser digitales o analógicos.

♠ CONTADOR DE ENERGÍA.

Es un instrumento que permite registrar la energía consumida durante un tiempo determinado

5. APLICACIONES DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA.

A. EFECTO TÉRMICO.

La circulación de la corriente eléctrica a través de los conductores, produce calor. (Estufas eléctricas, planchas, sol-dadores, etc.).

B. EFECTO MAGNÉTICO.

La circulación de la corriente eléctrica a través de un conductor, produce una fuerza de tipo magnético a su alrede-dor. (Electroimanes, motores, relés, etc.).

C. EFECTO QUÍMICO.

Se denomina Electrólisis a la descomposición química que se produce en una solución conductora líquida, cuando se hace pasar una corriente eléctrica por ella.

La circulación de la corriente eléctrica por el electrolito da lugar a una reacción que provoca una disociación de par-tículas, que se cargan eléctricamente (iones) y así se produce un transporte de electricidad por el líquido.

PROBLEMAS DE ELECTRICIDAD:

                                                          

1. Determinar el valor de la resistencia total (RT)Ω, del conjunto de resistencias siguiente:

                                               

        2.Determinar el valor de la resistencia total (RT)

        3.Aplicando la Ley de Ohm, determinar la intensidad de la corriente (I), que circula por el circuito siguiente:

POTENCIA ELÉCTRICA.

Es la cantidad de energía eléctrica consumida por un receptor en la unidad de tiempo.

Si la tensión se mide en voltios y la intensidad en amperios, la unidad de potencia es el vatio (w). El kilovatio (kw) equivale a 103 vatios.

EJERCICIOS.

       1.Un motor está alimentado con una tensión de 4.5 V y consume una corriente de 0.2 A. Calcular la potencia que desarrolla.

ENERGÍA ELÉCTRICA.

Se define la energía eléctrica (E) como la cantidad de trabajo desarrollado por un sistema eléctrico. Su valor viene dado por la siguiente expresión:

Si la potencia se expresa en vatios y el tiempo en segundos, la energía eléctrica viene expresada en Julios (J). Pero como el julio es una unidad muy pequeña, suele emplearse el kilovatio hora (kwh) como unidad de energía eléctrica (1 kwh = 3´6 . 106 julios).

TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN ENERGÍA CALORIFICA.

Cuando la energía eléctrica consumida por un receptor es transformada en calor por efecto Joule, como ocurre en el caso de las resistencias, la cantidad de calor (Q) desarrollada, expresada en calorías, viene dada por la Ley de Joule:

EJERCICIOS.

        1.El motor de un taladro efectúa un trabajo de 180 Julios en 60 segundos. Está alimentado con un voltaje de 6 V. Calcular la corriente que consume suponiendo que no hay pérdidas.