CIRCUITOS ELECTRICOS

QUE ES LA ELECTRICIDAD?

Debemos tener en cuenta el significado de dos términos más en el estudio de la electricidad, la corriente eléctrica es una magnitud física, que describe la cantidad de electricidad que pasa a través de un conductor. Existen dos tipos de corrientes, que son: La continua, que no es interrumpida por ningún lapso de vacío, debido a que es en un solo sentido. La otra es la alterna, que se alterna en dirección y no es constante.

El otro término es Energía, cuando decimos energía eléctrica nos referimos a ese producto, a ese resultado en forma de movimiento que se genera cuando la corriente eléctrica interactúa con el ambiente. Por lo general, asociamos la energía eléctrica con la producción de calor, el funcionamiento de equipos eléctricos (es decir que funcionan con electricidad). También conocemos que la energía eléctrica es aquella que se guarda en una batería y es almacenada para ser utilizada posteriormente, ejemplo de esta energía eléctrica: la que emplean los automóviles y los teléfonos celulares. Esta tecnología les permite no depender de una conexión constante con una fuente de energía.

La electricidad generada por el hombre es creada por turbinas, condensadores y maquinarias que se basan en la fuerza de la naturaleza para funcionar, como las represas, que utilizan la fuerza de grandes cantidades de agua para generar la corriente que abastece grandes ciudades. Pero el planeta tierra es también capaz de generar ella misma electricidad, esos rayos, centellas y relámpagos que vemos en el cielo en medio de una tormenta son descargas eléctricas generadas por el choque de enormes cúmulos de materia y energía. A esto se le denomina corriente eléctrica natural y puede ser aprovechada por el hombre con pararrayos y conductores súper resistentes capaces de absorber el impacto de una descarga de tal magnitud.

QUE TIPOS DE ENERGÍA ELÉCTRICA EXISTEN?

1 Energía eléctrica

2 Energía lumínica

3 Energía mecánica

4 Energía térmica

5 Energía eólica

6 Energía solar

7 Energía nuclear

8 Energía cinética

9 Energía potencial

10 Energía química

11 Energía hidráulica

12 Energía sonora

13 Energía radiante

14 Energía fotovoltaica

15 Energía de reacción

16 Energía iónica

17 Energía geotérmica

18 Energía mareomotriz

19 Energía electromagnética

20 Energía metabólica

21 Energía hidroeléctrica

22 Energía magnética

23  Energía calorífica

COMO ES EL FUNCIONAMIENTO DE UNA PILA ELÉCTRICA?

La diferencia de potencial, voltaje o tensión que produce un elemento electroquímico o celda electroquímica viene determinado por la naturaleza de las sustancias de los electrodos y del electrolito, así como por su concentración. Walther Nernst obtuvo el premio Nobel de química de 1920 por haber formulado cuantitativamente y demostrado las leyes que rigen este fenómeno.

Un artefacto para verificar el voltaje de una batería.

La conexión de elementos en serie (apilando elementos o poniéndolos en batería) permite multiplicar esta tensión básica cuanto se quiera.

Las propiedades puramente eléctricas de una pila se representan mediante el modelo adjunto. En su forma más sencilla, está formado por una fuente de tensión perfecta —es decir, con resistencia interna nula— en serie con un resistor que representa la resistencia interna. El condensador de la versión más compleja es enormemente grande y su carga simula la descarga de la pila. Además de ello, entre los terminales también aparece una capacitancia, que no suele tener importancia en las aplicaciones de corriente continua.

Símbolo de una pila (izquierda); modelo eléctrico simplificado (centro); modelo más elaborado (derecha).

Una vez fijada la tensión, la ley de Ohm determina la corriente que circulará por la carga y consecuentemente el trabajo que podrá realizarse, siempre que esté, naturalmente, dentro de las posibilidades de la pila, que no son infinitas, sino que están limitadas fundamentalmente por el tamaño de los electrodos —lo que determina el tamaño externo de la pila completa— y por su separación. Estos condicionamientos físicos se representan en el modelo de generador como una resistencia interna por la que pasaría la corriente de un generador ideal, es decir, de uno que pudiese suministrar una corriente infinita al voltaje predeterminado.

QUE TIPOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS EXISTEN?

 Dependiendo de como se conecten los receptores tenemos varios tipos de circuitos eléctricos diferente:

1 Circuitos de 1 Receptor:

Son aquellos en los que solo se conecta al circuito un solo receptor: lámpara, motor, timbre, etc. Veamos un ejemplo de un circuito con una lámpara:

 2 Circuitos en Serie

 En los circuitos en serie los receptores se conectan una a continuación del otro, el final del primero con el principio del segundo y así sucesivamente. Veamos un ejemplo de dos lámparas en serie:

circuito en serie

3 Circuitos en Paralelo

 Son los circuitos en los que los receptores se conectan unidas todas las entradas de los receptores por un lado y por el otro todas las salidas. Veamos el ejemplo de 2 lámparas en paralelo.

4 Circuito Mixtos

Son aquellos circuitos eléctricos que combinan serie y paralelo. Lógicamente estos circuitos tendrán más de 2 receptores, ya que si tuvieran 2 estarían en serie o en paralelo. Veamos un ejemplo de un circuito mixto.

5 comutada desde 2 puntos

 Podemos encender o activar un receptor desde 2 sitios diferentes.

QUE ES EL VOLTAJE?

La palabra voltaje o potencial eléctrica, la real academia la define como “cantidad de voltios que actúan en un aparato o sistemas eléctrico” El voltaje es la capacidad física que tiene un circuito eléctrico, debido a que impulsa a los electrones a lo extenso de un conductor, esto quiere decir, que el voltio conduce la energía eléctrica con mayor o menor potencia, debido a que el voltaje es el mecanismo eléctrico entre los dos cuerpos, basándose a que si los dos puntos establecen un contacto de flujo de electrones puede suceder una transferencia de energía de ambos puntos, porque los electrones son cargas negativas y son atraídas por protones con carga positiva, pero además los electrones son rechazados entre sí por tener la misma carga.

QUE ES INTENSIDAD?

La intensidad de la corriente es una magnitud que refleja el nivel de electricidad que logra atravesar un conductor en un determinado lapso temporal. Se trata de la circulación de una carga que, por acción de la movilidad de los electrones, atraviesa un cuerpo.

El amperímetro es la herramienta que permite cuantificar la intensidad de la corriente eléctrica. Este dispositivo es un galvanómetro que dispone de una resistencia en paralelo (denominada shunt) que le posibilita trabajar con distintos rangos de medición.

QUE ES RESISTENCIA?

Otro concepto importante es la Resistencia física, que se emplea en términos generalmente eléctricos, esto se refiere a la capacidad que tiene un elemento o sustancia que de resistir el paso de corriente. Es importante el uso de resistencias en circuitos eléctricos ya que ellas regulan el exceso de corriente que pasa por los conductores, impidiendo que los componentes de dicho circuito se vean afectados directamente por la corriente. Una resistencia en física es medida en Ohmios y se comercializan en especie de diodos que son capaces de desviar la energía.

CUALES SON SUS UNIDADES DE MEDIDA?

Para que se origine la corriente eléctrica es necesario que en el generador se produzca una fuerza electromotriz que cree una diferencia de potencial entre los terminales o polos del generador.

A esta diferencia de potencial se le llama tensión o voltaje y se mide en VOLTIOS (V).

La cantidad de electricidad que pasa por un conductor en un segundo se llama intensidad de la corriente y se mide en AMPERIOS (A).

La dificultad que ofrece el conductor al paso de una corriente eléctrica se llama resistencia eléctrica y se mide en OHMIOS ( ).

Así pues, tras definir estas magnitudes podemos relacionarlas por medio de la llamada LEY DE OHM, que nos dice que la intensidad es directamente proporcional a la tensión o voltaje e inversamente proporcional a la resistencia. Es decir que la intensidad crece cuando aumenta la tensión y disminuye cuando crece la resistencia.

QUE ES UN CIRCUITO ELÉCTRICO RESISTIVO?

Los circuitos resistivos, aquellos en los que los receptores son resistencias, se clasifican en tres tipos principales de acuerdo con el tipo de conexión de las resistencias: 

Circuitos serie:  Son aquellos en los que las resistencias se colocan una detrás de la otra de forma que el final de cada resistencia se conecta con el principio de la siguiente (llamamos principio de una R al lugar por el que le llega la resistencia y final al punto por el que sale) y así sucesivamente. En este tipo de conexión, todos los receptores son recorridos por la misma corriente, la tensión del generador se reparte entre los receptores y, como peculiaridad, presenta el inconveniente de que cuando uno de los receptores deja de funcionar, por avería o desconexión, deja de funcionar la totalidad del circuito. En un circuito serie se cumplen las siguientes ecuaciones:

I = I1 = I2 = I3 = ... U = U1 + U2 + U3 + ... R = R1 + R2 + R3 + ...

Circuitos paralelo: Son aquellos en los que los principios de las resistencias se encuentran unidos entre sí mediante un cable, y los finales de las resistencias también están unidos entre  mediante otro cable. En este caso todos los receptores se encuentran sometidos al mismo voltaje y es el tipo de conexión más frecuente, la que tenemos en casa. En un circuito paralelo se cumplen las siguientes ecuaciones:

I = I1 + I2 + I3 + ... U = U1 = U2 = U3 = ... 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...

Circuitos mixtos: Se resuelven como una combinación de los dos casos anteriores. La figura de la parte superior derecha de esta entrada es un ejemplo de este tipo de circuitos.

QUE ES LA LEY DE OHM?

La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley de la electricidad. Establece que la diferencia de potencial {\displaystyle V} V que aparece entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente {\displaystyle I} I que circula por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica {\displaystyle R}  R; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre {\displaystyle V} V {\displaystyle I} I:

{\displaystyle V=R\cdot I\,} V=R\cdot I\,

La fórmula anterior se conoce como fórmula general de la ley de Ohm,1​2​ y en la misma, {\displaystyle V} V corresponde a la diferencia de potencial, {\displaystyle R}  R a la resistencia e {\displaystyle I} I a la intensidad de la corriente. Las unidades de esas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente, voltios (V), ohmios (Ω) y amperios (A).

En física, el término ley de Ohm se usa para referirse a varias generalizaciones de la ley originalmente formulada por Ohm. El ejemplo más simple es:

{\displaystyle \mathbf {J} =\sigma \mathbf {E} ,} {\displaystyle \mathbf {J} =\sigma \mathbf {E} ,}

donde J es la densidad de corriente en una localización dada en el material resistivo, E es el campo eléctrico en esa localización, y σ (sigma) es un parámetro dependiente del material llamado conductividad. Esta reformulación de la ley de Ohm se debe a Gustav Kirchhoff

QUE ES UN CIRCUITO EN SERIE?

Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente.

QUE ES UN CIRCUITO PARALELO?

El circuito paralelo es una conexión de dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, bobinas,etc.) en la que los bornes o terminales de entrada de todos los dispositivos conectados coinciden entre sí, al igual que sus terminales de salida.

COMO CALCULAR UNA RESISTENCIA EQUIVALENTE?

Las reglas para encontrar resistencias equivalentes a otras, ya sea en paralelo o en serie, se pueden aplicar de forma reiterada. Por ejemplo, si la resistencia equivalente a dos resistencias conectadas en serie (en el diagrama 82 ohm y 68 ohm) se encuentra en paralelo con otras, nada impide encontrar una resistencia equivalente a las dos en serie y después repetir el proceso con las que se encuentran en paralelo.

QUE ES UNA MAYA EN CIRCUITOS                 ELÉCTRICOS RESISTIVOS?

El método de análisis de mallas es muy utilizado para resolver circuitos resistivos (circuitos con sólo resistencias) lineales (este método, un poco más ampliado, se aplica a también a circuitos resistivos – reactivos). Resolver en este caso significa obtener los valores que tienen las corrientes en todas las resistencias que haya en el circuito.

CUAL ES EL INSTRUMENTO PARA MEDIR EL VOLTAJE, LA RESISTENCIA, LA INTENSIDAD?

La resistencia: se mide con un óhmetro, y se conecta entre los dos extremos de la resistencia a medir, estandoésta desconectada del circuito eléctrico.

Medida de la tensión:

La tensión se mide con un voltímetro y se conecta en paralelo a los dos puntos donde se desea medir la tensión.

El terminal positivo del voltímetro se conecta al terminal positivo de la tensión.

Medida de la intencidad:   

La intensidad se mide con un amperímetro que se intercala en serie en el circuito donde se quiere medir la intensidad.

CUALES SON LOS CUIDADOS A LA HORA DE MANIPULAR ELECTRICIDAD?

1- Revisa que la instalación eléctrica esté en perfectas condiciones y que los cables a tierra estén colocados en forma adecuada.

2- Cuando cambies una lámpara o arregles un enchufe o tomacorriente, interrumpe la electricidad completamente.

3- Si por motivo de un viaje vas a ausentarte de tu hogar por mucho tiempo, desconecta el suministro eléctrico, pues de esta manera evitarás posibles incendios por cortocircuitos.

4- Nunca toques ningún artefacto eléctrico con las manos mojadas o sin usar zapatos.

5- Al desenchufar cualquier artefacto, hazlo desde la ficha, no del cable.

Como proteger a los niños:

Si en tu casa hay niños pequeños deberás tener en cuenta ciertas precauciones para evitar accidentes con la electricidad.

1- Coloca tapas plásticas en los tomacorrientes para evitar que sientan la tentación de introducir cualquier objeto metálico e inclusive sus dedos en los enchufes.

2- Evita que toquen cualquier equipo que se encuentre enchufado a la red eléctrica con las manos mojadas.

3- Bajo ninguna circunstancia, dejes que los niños jueguen con enchufes o que agarren cables que vean tirados en la calle, ya que pueden estar conectados al tendido eléctrico y producirles quemaduras. Tampoco permitas que trepen a los postes o torres de tensión.

4- Instala un protector diferencial. Esto evitará que los niños reciban una descarga eléctrica, pues al mínimo contacto, el suministro energético se interrumpe.

¿Cómo actuar en caso de accidente eléctrico?

     

Al recibir una descarga eléctrica sigue estos consejos:

1- En caso de que hayas recibidos una descarga, trata de relajarte y alejarte del lugar.

2- Si alguno de los aparatos que tienes conectados en tu hogar sufre fallas y se produce una explosión, antes de desconectarlo, interrumpe el suministro de energía eléctrica, pues de lo contrario, puedes recibir una descarga.

3- En caso de que otra persona sea la que recibe el choque eléctrico, desconecta la electricidad . Y si aún está adherida al objeto, sepárala con un palo de madera seco. Verifica si respira y tiene pulso, e inmediatamente trasládala al centro de urgencias más cercano a tu domicilio. Nunca utilices una vara de metal, pues es un seguro conductor de energía.

Referencias: https://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad
http://conceptodefinicion.de/voltaje/
http://conceptodefinicion.de/