TEMA 12: CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CORRIENTE CONTINUA
1.- Introducción:
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La electricidad o corriente eléctrica es el movimiento de electrones a través de un conductor desde un átomo cargado negativamente (le sobran electrones) hasta otro cargado positivamente (le faltan electrones).
2.- Tipos de corriente:
La corriente eléctrica pude ser de dos tipos:
Corriente continúa:
Corriente alterna:
Cuando los electrones circulan siempre en el mismo sentido (de +a -, en
sentido convencional) y con el mismo valor.
Es cuando los electrones circulan en los dos sentidos,
alternándose periódicamente.
3.- Circuito eléctrico:
Circuito eléctrico es un conjunto de elementos eléctricos, conectados entre sí, de tal modo que pase la
corriente eléctrica y con el fin de realizar un trabajo eléctrico.
Un circuito cerrado es aquel por el que circula la corriente eléctrica. Y circuito abierto es cuando el
camino por el que circula la corriente se encuentra cortado en algún punto.
- Un cortocircuito es un circuito en el que se efectúa una conexión directa, sin atravesar ningún receptor.
4.- Símbolos eléctricos:
- Los símbolos eléctricos que se utilizan en los circuitos eléctricos son :
- Elementos de control y maniobra.
- Elementos de protección.
- Generadores.
- Aparatos de medida.
- Cables.
- Receptores.
5.- Magnitudes eléctricas:
Existen tres magnitudes fundamentales:
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- Intensidad:
Es el número de cargas eléctricas (electrones) que pasan por una sección de conductor en un tiempo determinado.
- Resistencia:
- La resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un cuerpo al
paso de la corriente eléctrica.
- Tensión o voltaje o diferencia de potencial:
Para que este movimiento se produzca es necesario que entre los extremos del conductor exista una
tensión o voltaje o diferencia de potencial.
- La resistividad es la resistencia eléctrica específica de cada material para oponerse al paso de una corriente eléctrica.
- Potencia eléctrica:
Es la velocidad a la cual la energía eléctrica se utiliza, almacena o transporta.
- Energía eléctrica:
Es la energía que se produce como resultado de una diferencia de potencial entre dos puntos, estableciéndose así entre ellos una corriente eléctrica y obteniéndose un trabajo.
6.- Elementos de un circuito eléctrico:
- Generadores:
Son los elementos encargados de crear y mantener la tensión necesaria para que los electrones puedan circular por el circuito.
Los generadores pueden ser de CC o de CA :
Los generadores de CA, es cuando los electrones circulan en los dos sentidos, alternando el sentido de circulación periódicamente.
Los generadores de CC producen un movimiento de electrones siempre en el mismo sentido.
- Acumuladores de corriente continua:
Son los dispositivos eléctricos que sirven para almacenar
energía eléctrica y que posteriormente la devuelven al circuito actuando como generadores.
- Condensadores:
Son dispositivos que almacenan energía cuando se conectan a una corriente eléctrica.
- Elementos de maniobra y control:
- Pulsador:
- Conmutadores:
- Interruptor:
Un interruptor es el elemento que permite
abrir o cerrar un circuito.
Es el elemento que permite el paso o interrupción de la corriente
mientras es accionado.
Es un interruptor con un borne de entrada y dos de
salida. Permite accionar dos circuitos diferentes.
- Relé:
Es un dispositivo que al recibir una señal eléctrica, acciona varios circuitos a través de conmutadores.
- Elementos de protección:
- Interruptor magnetotérmico (automático):
- Diferencial:
- Fusibles:
Protegen de cortocircuitos (subida repentina de corriente o intensidad)
Se abre de manera automática, evitando posibles
daños en los conductores o posibles puntos de ignición que provoquen incendios.
Desconecta toda la instalación eléctrica de forma rápida cuando existe una fuga a tierra de corriente eléctrica.
- Receptores:
- Bombilla:
- Zumbador:
- Motor:
Transforma la energía eléctrica en energía mecánica de rotación.
Transforma la energía eléctrica en energía luminosa.
Es un transductor que produce un sonido o zumbido continuo o
intermitente de un mismo tono.
- Resistencias fijas:
Son pequeños componentes que se colocan en los circuitos
para limitar o regular la cantidad de corriente que circula por ellos.
- Potenciómetro:
Es una resistencia variable que se acciona manualmente mediante un cursor.
- LDR:
Es una resistencia variable, que varía su valor dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre su superficie.
- Termistor:
Es una resistencia variable con la temperatura. Hay dos tipos de
termistores:
- Termistor NTC (Coeficiente de temperatura negativo), son resistencias variables
cuyo valor disminuye a medida que aumenta la temperatura.
- Termistor PTC (Coeficiente de temperatura positivo), son resistencias variables
cuyo valor aumenta a medida que la temperatura aumenta.
- Diodo:
Son componentes electrónicos que permiten la circulación de
corriente en un solo sentido.
- Diodo LED:
Son diodos que convierten en luz toda la energía eléctrica que les llega, sin calentarse.
- Transistores:
Es un componente semiconductor que amplifica la señal de
entrada.
El transistor puede estar en tres zonas de polarización: corte, activa y saturación.
7.- Leyes de Kirchhoff:
Las leyes de Kirchhoff se aplican en el cálculo de circuitos que no se pueden resolver utilizando solamente la ley de Ohm.
- Segunda Ley de Kirchoff
- Criterio de signos
- Primera Ley de Kirchoff
En cualquier nodo del circuito (punto de la red donde concurren dos o más conductores), la suma de las intensidades de corriente que llegan es igual a la suma de las intensidades que salen.
Σ Ientran = Σ Isalen
En todo circuito cerrado, la suma de las tensiones o fuerzas electromotrices que producen
los generadores es igual a la suma de las caídas de tensión en los receptores del circuito.
Σ U= Σ R I
Hay que definir el sentido de circulación de la intensidad de corriente y el sentido del
recorrido. Estos sentidos se escogen de manera arbitraria.
- Resolución de circuitos
1.- Se identifican los nodos del circuito (punto de la red donde concurren dos o más
conductores, asignando a cada uno una letra minúscula
2.- Se señalan los sentidos de las intensidades de corriente en cada una de las ramas
(parte del circuito comprendido entre dos nodos consecutivos). El sentido se hace al azar
3.- Se aplica la primera ley de Kirchhoff a todos los nodos menos a uno. En nuestro caso
tenemos 2 nodos, por tanto lo aplicaremos a 1 nodo.(a)
4.- Se identifican las mallas (trayectorias cerradas, de forma que saliendo de un nodo se vuelva al nodo de partida, sin pasar dos veces por el mismo nodo). Se adjudica al azar un sentido de recorrido, en nuestro caso horario.
5.- Se aplica la segunda ley de Kirchhoff a tantas mallas como ramas tenga el circuito
menos uno. En nuestro caso tenemos 3 ramas, por tanto, lo aplicaremos a 2 mallas.