Departamento de Tecnología
Los Circuitos Eléctricos
1 LA CORRIENTE ELÉCTRICA. La electricidad es un movimiento de electrones, partículas con carga eléctrica
negativa que giran alrededor del
núcleo de los átomos. En los materiales conductores, y en determinadas
circunstancias, los electrones salen de su órbita y pasan de un
átomo a otro. Cuando hay millares de electrones circulando entre los átomos de un material conductor, tenemos una corriente de electrones. Esta transmisión de cargas eléctricas de átomo en átomo, se conoce
con el nombre de corriente eléctrica.
DEFINICIÓN DE CIRCUITO ELÉCTRICO. Un circuito
eléctrico es un conjunto de operadores o elementos que unidos entre sí,
permiten una circulación de electrones (corriente eléctrica) Si una corriente
eléctrica circula desde un punto de partida, recorre un camino y vuelve a ese
mismo punto, podemos decir que se ha establecido un circuito eléctrico. En todo
circuito eléctrico podemos observar los siguientes elementos fundamentales: 2.1
El Generador eléctrico Es todo aparato o máquina capaz de producir corriente
eléctrica a expensas de cualquier otro tipo de
energía. Se distinguen dos tipos fundamentalmente: 1. Pilas y acumuladores: en
estos generadores se obtiene electricidad a partir de la conversión de energía
química en eléctrica. Si tomamos una varilla de carbón y otra de cinc (electrodos) y las sumergimos en una disolución de
ácido sulfúrico (electrolito), habremos construido una pila elemental. 2.
Dinamos y alternadores:transforman energía mecánica en
eléctrica. Se fundamentan en el principio de inducción electromagnética que
dice: “ si movemos un conductor, de forma que corte
las líneas de fuerza de un campo magnético, se puede hacer circular en él una
corriente de electrones” 2.2 Conductores. Son los operadores
que transportan energía eléctrica. Son el camino por
el que circulan los electrones. Existen materiales que permiten el paso
de la corriente, a estos materiales se les denomina conductores; sin embargo
existen otros que no permiten o dejan pasar poca corriente eléctrica, a éstos
últimos los denominamos aislantes. Ejemplo de materiales conductores son los
metales (cobre, plata, oro) y de materiales aislantes: la madera, el corcho,
los plásticos, etc. 2.3 Los receptores. Son los operadores
que reciben la energía eléctrica y la transforman en otros tipos de energía.
Bombillas que transforman energía eléctrica en luminosa.
Motores que transforman energía eléctrica en mecánica de
rotación.
1
IES Zaframagón. Olvera
Departamento de Tecnología
2.4 Elementos de maniobra Son los elementos que nos permiten manejar el
circuito a voluntad. Interruptores: sirve para realizar las operaciones
de apertura o cierre de un circuito. Pulsador: Son
operadores que cierran el circuito cuando se presiona sobre él. (timbres, cerraduras eléctricas, etc.) Conmutador: su forma
exterior es igual a los interruptores. Su función consiste en cambiar (conmutar)
la conexión de contacto entre un polo llamado común y
cualquierade los otros dos. Se utilizan en instalaciones de alumbrado donde
queramos accionar la luz desde dos puntos diferentes (dormitorios, pasillos
2.5 Elementos de protección. Son los elementos que protegen a
los circuitos de sobrecargas (cortocircuitos) y protegen también a las personas
de posibles accidentes. Fusibles, Automáticos y Diferenciales
4.- CIRCUITOS EN SERIE Un circuito está en serie cuando, la salida de una
resistencia (receptor) se encuentra conectada a la entrada de la otra, es decir
se encuentra uno a continuación del otro en el mismo cable. Al realizar
conexiones en serie dentro de un circuito eléctrico
hemos de tener en cuenta los siguientes efectos: Cuantos más dispositivos
conectemos, bien sean bombillas o motores, menos lucen las primeras o giran lo
segundos. Si uno de ellos deja de funcionar, todos los demás
dejan de funcionar pues el efecto que se produce es el mismo que si
interrumpimos el circuito en cualquier punto.
-
5 CIRCUITOS EN PARALELO Dos receptores están en
paralelo, cuando todas las salidas están conectadas a un punto común y las
entradas a otro, por tanto los receptores están en cables diferentes. Cuando
realizamos conexiones en paralelo dentro de un
circuito eléctrico hemos de tener en cuenta los siguientes efectos: Los
receptores que conectamos funcionan independientemente del número de ellos que instalemos.
IES Zaframagón. Olvera
2
Departamento de Tecnología
-
Si un receptor deja de funcionar, los demás pueden seguir funcionando.6 CIRCUITOS MIXTOS Nos encontramos a la vez con elementos
en paralelo.
serie y
7.- EL CORTOCIRCUITO En un circuito eléctrico se produce un cortocircuito
cuando no alimentamos a ningún receptor, se produce una situación como la de la
figura, en donde todos los electrones van por el camino que hay entre los
puntos A y B, ninguno circula por el camino donde haya un receptor o una
resistencia.
SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA
3
IES Zaframagón. Olvera
Departamento de Tecnología
Magnitudes Eléctricas
1 SIMIL HIDRAULICO Si comparamos un circuito
hidráulico y uno eléctrico podremos entender mejor su funcionamiento y el
conjunto de magnitudes que los caracterizan. Podemos suponer que la corriente
eléctrica está formada por gotas de agua que se encuentran en un vaso (pila) en
dos compartimentos separados marcados con (+) y (-) en la figura En este doble vaso (pila)
encontraremos que uno de ellos está casi lleno y el otro casi vacio. Cuando
abrimos la llave de paso (interruptor) el agua (electrones) comenzará a
circular por las tuberías (conductores), gracias al desnivel existente y moverá
el ventilador (receptor) dispuesto en la tubería. En este
circuito hidráulico se pueden definir tres magnitudes fundamentales, las mismas
que a continuación definiremos para un circuito eléctrico: Desnivel: diferencia
de altura entre los niveles superiores del
agua en los dos depósitos. Caudal: cantidad de agua que circula en cada unidad
de tiempo. Se mide en litros por segundo, que podemos medircalculando la
capacidad de un deposito y el tiempo que tarda en
vaciarse. Resistencia: todo aquello que se opone
a la circulación del
agua en el circuito. Viene determinada por las longitudes,
diámetros y formas de las tuberías.
-
2 SENTIDO DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA. La corriente
eléctrica que circula siempre en el mismo sentido se llama corriente continua,
esto es, del polo
negativo al positivo del generador a través del circuito. A este sentido de circulación se le llama sentido real. Es el tipo de corriente que obtenemos de las dinamos, las pilas y
los acumuladores. Sin embargo se suele tomar como sentido de la corriente el que va del polo positivo al
negativo, que fue el que adoptaron los primeros descubridores de la
electricidad. A esto se le conoce como sentido convencional. Otro
tipo de corriente es aquella en la que la circulación de electrones va alternando su sentido y se denomina corriente alterna. Es
la que se usa
en las ciudades e industrias.
TENSIÓN O DIFERENCIA DE POTENCIAL En un circuito
eléctrico, la diferencia de potencial existente entre los polos del generador, o entre dos puntos cualesquiera del circuito se llama
tensión y es la causa de que
4
IES Zaframagón. Olvera
Departamento de Tecnología
los electrones circulen por el circuito si este se
encuentra cerrado. Es la magnitud similar al desnivel en un
circuito hidráulico. Se simboliza por la letra V y su unidad es el voltio que
se simboliza por v. 4 INTENSIDAD DE CORRIENTE. La
cantidad de cargaeléctrica (ns de electrones) que circula por un circuito se
expresa en Culombio (C) y se simboliza por la letra Q. Un Culombio equivale a
6,3 trillones de electrones. La cantidad de carga que circula por un circuito en la unidad de tiempo se llama intensidad de
corriente. Es una característica equivalente al caudal en un
circuito hidráulico. Se simboliza con la letra I y su unidad es el Amperio
(A).Matemáticamente se expresa con la siguiente fórmula
Q I= t
I = Intensidad de corriente (Amperio) Q = Carga eléctrica (Culombio) t = tiempo
(segundos)
5.- RESISTENCIA ELÉCTRICA Es la dificultad que opone un material al paso de la
corriente eléctrica. Se expresa con la letra R. Su unidad es el Ohmio (a„¦). a„¦ La resistencia de un
conductor depende del tipo de material del que esté compuesto y de su longitud y sección: A
mayor grosor menor resistencia.
A mayor longitud mayor resistencia.
En cualquier circuito eléctrico que se monte debemos saber que todo receptor o
consumidor de corriente eléctrica, se debe considerar como una resistencia.
EL PRINCIPO FUNDAMENTAL DE LA ELECTRICIDAD El
valor de la intensidad de corriente eléctrica que recorre un circuito depende
directamente de la tensión existente entre los extremos del
mismo e inversamente de la resistencia
eléctrica. Fue George Ohm quién descubrió la relación
matemática entre la intensidad y la diferencia de potencial. Hoy se
conoce esta relación como Ley de Ohm y se expresa así
V I= R
I = intensidad de corriente (Amperios) V= tensión o diferencia depotencial
(voltios) R = resistencia (Ohmiso)
De esta fórmula se deduce:
V = R.I
y
R=
V I
Las expresiones anteriores nos facilitan el cálculo de cualquiera de las
magnitudes (V, R I) si conocemos las otras dos. De la formulación se puede
sacar las siguientes conclusiones
5
IES Zaframagón. Olvera
Departamento de Tecnología
1. Manteniendo la resistencia
constante, la intensidad de corriente que recorre un circuito eléctrico varía
en proporción directa con la tensión. 2. Si se mantiene la tensión constante y
variamos el valor de la resistencia,
la intensidad de corriente varía en razón inversa con el valor de la resistencia.
POTENCIA ELÉCTRICA Es la cantidad de energía
eléctrica consumida en un tiempo determinado. Se representa con la letra P y su
unidad es el watio (w), matemáticamente se expresa así P = potencia (watios) V
= Tensión (voltios) I = Intensidad (Amperios
P = V. I
8 INTRUMENTOS DE MEDIDA ELÉCTRICA 8.1 Amperímetro:
sirve para medir la intensidad de corriente eléctrica. Este aparato se debe
conectar siempre en serie con lo que se desee medir. 8.2 Voltímetro: este aparato sirve para medir la diferencia de potencial o
tensión que existe entre dos puntos de un circuito. Es imprescindible conectar
el voltímetro siempre en paralelo con lo que se desee medir.
8.3 Polímetro: es un instrumento que puede medir
tensión, intensidad y resistencia, así como otras magnitudes.
Posee varias escalas y están dotadas de una rueda giratoria o unos agujeroscon
los que se selecciona la magnitud que se desee medir. Sirven tanto como para corriente continua como para corriente
alterna.
6
IES Zaframagón. Olvera
Departamento de Tecnología
Ejercicios de Electricidad
1) Diseñar un circuito con dos interruptores (I1, I2) y una bombilla de manera
que la bombilla funcione cuando ambos interruptores estén cerrados.
2) Diseñar un circuito con dos interruptores (I1, I2)
y una bombilla de manera que la bombilla funcione cuando alguno de los
interruptores esté cerrados.
3) Diseñar un circuito con dos bombillas y dos
interruptores de forma que: - La bombilla uno luce cuando cierro el interruptor
uno. - La bombilla dos luce cuando cierro el
interruptor I2
4) Diseñar un circuito con tres bombillas y tres interruptores de manera que:
La bombilla uno luce cuando I1 e I3 estén cerrados. La bombilla dos luce cuando I2 e I3 estén cerrados. La bombilla tres luce
cuando I3 está cerrado y también lo está el I2 o el I1 .
5) Diseñar un circuito eléctrico con dos ramas en
paralelo, cada una de ellas con un motor, una bombilla, un zumbador y un
interruptor en serie. El circuito debe disponer de un
interruptor general y de una pila.
6) sCuántos Culombio pasarán por un hilo conductor, si se ha creado una
intensidad de 10 A durante veinte minutos? 7) sCuánto tiempo deberán circular
8000 Cu para crear una intensidad de 10 A? 8) sQué diferencia de potencial se
creará en una resistencia
de 5 a„¦ si circula por ella una intensidad de de 10 Amperios? 9)Calcular la intensidad de una corriente si por el
conductor pasaran 100 Cu en veinte segundos?
7
IES Zaframagón. Olvera
Departamento de Tecnología
10) Una diferencia de potencial de 10 v produce una corriente de 3 A en
una resistencia.
sCuánto vale dicha resistencia sCuál será la intensidad de corriente
si se conecta a 50V?
11) La resistencia del filamento de una
bombilla de una linterna es de 900 a„¦. Si esa bombilla se
conecta a una pila de petaca (4,5V) sCuál será la intensidad de la corriente
que circula por la bombilla? 12) En el circuito de la figura, hallar el
valor de la resistencia.
squé corriente circulará si reducimos la tensión a la mitad?
13 En el circuito de la figura, hallar el valor que marcaría
el amperímetro. squé corriente circularía si reducimos la resistencia
a la mitad?
14 En las instrucciones de un secador de pelo se lee
“conectar a la red de 220 v. I = 0 A”, scuál es la resistencia eléctrica del
circuito interno del
secador? 15) En el circuito de la figura el Amperímetro marca 0 A y el voltímetro 12 V.sCuál es la resistencia
del motor?
16) sCuál es la resistencia
de una bombilla de 100W y 220V squé intensidad
circula por ella si la conectamos a 125 V? 17) Calcula la intensidad de
corriente que circula por un circuito eléctrico que tiene una lámpara de 3a„¦,
si la pila es de 4 v. 18) sCuál es la R que ofrece
un motor eléctrico si conectado a una fuente de alimentación consume 0,05 A
cuando su tensión es de 6v?
8
IES Zaframagón. Olvera
