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Circuitos Eléctricos : Qué son, Cómo Funcionan,Tipos y Características

¿Qué es un Circuito Eléctrico?

Un circuito eléctrico es una sucesión de cargas eléctricas, que se desplazan dentro de un circuito preestablecido. Estos incluyen elementos eléctricos, como resistencias, inductancias, condensadores y fuentes, o cualquier componente electrónicos. Todos estos, están conectados eléctricamente entre sí, con el objetivo de crear, transportar o cambiar las cargas eléctricas.

La corriente eléctrica, es un movimiento de electrones. Por lo que, el circuito electrico es el que permite el paso de los electrones hacia los elementos que lo conforman.

Los análisis de circuitos eléctricos, se desarrollan para comprender puntos esenciales sobre el desempeño de un circuito, así como entendimientos elementales referentes a la continuidad eléctrica y el voltaje.

Ahora, realizaremos una apreciación más profunda del circuito eléctrico, para tener conocimiento previo y relacionarlo con los elementos que observamos todos los días.

¿Qué es la electricidad?

La electricidad, es un fenómeno físico que se manifiesta en la materia por la conexión y traslado de cargas eléctricas. Se manifiesta de manera natural en nuestro medio ambiente por vía de los rayos, o se puede generar de forma artificial por frotamiento, baterías o un generador eléctrico.

  • Carga eléctrica: Es el volumen de energía presente en un cuerpo en forma de electrones.
  • Electricidad estática: Es una clase de carga eléctrica, se nombra estática porque evidentemente no se desplaza a través de conductores. Por lo general se obtiene al frotar algunos tipo de materiales.
  • Aislantes y conductores: Todos los materiales según su naturaleza pueden permitir o impedir el paso de la corriente eléctrica. Los conductores son los que permiten el paso de los electrones, los aislantes por el contrario no lo permiten.
  • Semiconductores: Los semiconductores son unos materiales intermedios, tal como su nombre lo indica dejan pasar la corriente incompleta. Los más utilizados son el Germanio y el Silicio. Desde su descubrimiento se utilizan para fabricar componentes electrónicos como diodos, transistores y circuitos integrados.
  • Corriente eléctrica: La corriente eléctrica es la carga eléctrica en rotación, es lo que se nombra flujo de electrones.

Partes de un circuito Eléctrico

Los elementos que forman un circuito eléctrico básico son:

Generador: generan y mantienen la corriente eléctrica por el circuito. Son la fuente de energía. Hay 2 tipos de corrientes: corriente continua y alterna (pincha en el link subrayado si tienes ganas de saber más sobre c.c. y c.a.)

Pilas y Baterías: son generadores de corriente continua (c.c.) Alternadores: son generadores de corriente alterna (c.a.)

Conductores : es por donde se desplaza la corriente eléctrica de un elemento a otro del circuito. Son de cobre o aluminio, materiales buenos conductores de la electricidad, o lo que es semejante que dan muy poca resistencia a que pase la corriente por ellos.

Existen varios tipos de cables eléctricos diferentes.

Receptores: son los elementos que transforman la energía eléctrica que les llega en otro tipo de energía. Entre otras cosas las bombillas transforma la energía eléctrica en radiante o luz, los radiadores en calor, los motores en movimiento, etc.

Elementos de control: aceptan dirigir o cortar a intención el paso de la corriente eléctrica dentro del circuito. Poseemos interruptores, pulsadores, conmutadores, etc.

Elementos de resguardo : protegen los circuitos y a la gente cuando hay riesgo o la corriente es muy elevada y probablemente haya compromiso de quemar los elementos del circuito. Entre ellos destacan los fusibles, magnetotérmicos, diferenciales, etc.

Para facilitar la representación de los circuitos eléctricos se usan esquemas con símbolos. Los símbolos representan los elementos del circuito de manera simplificada y simple de dibujar.

Observemos los símbolos de los elementos frecuentes que se utilizan en los circuitos eléctricos.

Tipos de Circuito Eléctrico

En relación de cómo se conecten los receptores poseemos numerosos tipos de circuitos eléctricos diferentes. Aunque como observaremos después, todo depende del tipo de corriente que se emplea en el circuito, si  es corriente continua o corriente alterna.

Circuito en Serie

Son aquellos en los que solo se conecta al circuito un solo receptor:foco, motor, linterna, timbre, etc.

Expresión de un circuito en serie.

Características de un Circuito en Serie

  • Esta clase de circuitos tiene la opción de que la intensidad que atraviesa todos los receptores es la misma, y es igual a la total del circuito. It= I1 = I2.
  • La resistencia resultante del circuito es la suma de todas las resistencias de los receptores interconectados en serie. Rt = R1 + R2.
  • La tensión total es igual a la suma de las tensiones en todos los receptores conectados en serie. Vt = V1 + V2.
  • Tenemos la posibilidad de conectar 2, 3 o los receptores que deseamos en serie.

Circuito en paralelo

Circuito en Paralelo

Características de los Circuitos en Paralelo

  • Las tensiones de los receptores son similares a la tensión total del circuito. Vt = V1 = V2.
  • Las totalidad de cada intensidad que pasa a través de  cada receptor es la intensidad total del circuito. It = I1 + I2.
  • La resistencia total del circuito se calcula aplicando la siguiente fórmula: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2; si despejamos la Rt quedaría: Rt = 1/(1/R1+1/R2)
  • Todos los receptores conectados en paralelo quedarán haciendo un trabajo a la misma tensión que tenga el generador.

Circuito Eléctricos  Mixtos

Un circuito mixto  es una conjunción de numerosos elementos conectados tanto en paralelo como en serie. Son esos circuitos eléctricos que mezclan serie y paralelo. Lógicamente estos circuitos van a tener bastante más de 2 receptores, puesto que si tuvieran 2 estarían en serie o en paralelo.

A continuación un ejemplo de un circuito eléctrico mixto.

En esta clase de circuitos, hay que unir los receptores en serie y en paralelo para calcularlos.

Circuito Eléctrico Conmutado

Los circuitos eléctricos conmutados, son circuitos eléctricos cuya tarea es poder prender una o numerosas lámparas, pero desde 2 o más puntos diferentes. Un caso de muestra clara, es en los pasillos largos en los que tenemos la posibilidad de prender la lámpara desde 3 o más sitios diferentes.

También debemos sabe si esta clase de circuitos poseen conmutadores. Los conmutadores por fuera son igual que los interruptores, pero por dentro tienen 3 bornes en vez de 2 que tendría un interruptor habitual.

Circuitos Eléctrico en Corriente Alterna

La corriente alterna, representada como CA, está en todos los lugares en el planeta que nos circunda y es, de hecho, el tipo de circuito que se usa de manera abrumadoramente mayoritaria para proveer la capacidad a los circuitos domésticos y a la industria.

Esta circunstancia provoca que sea muy considerable comprender sus principios básicos.

La corriente alterna es aquella en que la que la intensidad cambia de dirección periódicamente en un conductor. Como resultado del cambio diario de polaridad de la tensión aplicada en los extremos de dicho conductor.

La alteración de la tensión con el tiempo tiene la posibilidad de tener diferentes formas: senoidal, triangular, cuadrada, trapezoidal, etc..

Las maneras de onda no senoidales, tienen la posibilidad de descomponerse por avance en serie de Fourier en suma de ondas senoidales (onda primordial y armónicos), dando permiso de esta forma el estudio matemático y la de sus circuitos en conjunto.

Ventajas de la Corriente Alterna

La corriente alterna muestra virtudes decisivas de cara a la modificación y transmisión de la energía eléctrica, en relación a la corriente continua:

  • Generadores y motores más baratos y eficaces, y menos complejos
  • Posibilidad de editar su tensión de forma fácil y económica (transformadores)
  • Posibilidad de transporte de enormes proporciones de energía a largas distancias con un mínimo de parte de conductores ( a alta tensión)
  • Posibilidad de motores muy sencillos, (como el motor de inducción asíncrono de rotor en cortocircuito)
  • Desaparición de algunos fenómenos eléctricos indeseados (magnetización en las máquinas, y polarizaciones y corrosiones electrolíticas en pares metálicos)

Video sobre los circuitos eléctricos y electrónicos

Referencias:

Antón, Juan Luis; Andrés, Dulce Mª; Barrio, Javier (2009-05)  fisica Bachillerato.

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