2.- Circuitos
Un circuito eléctrico es el conjunto de elementos que permiten la circulación de electrones. En general, estos elementos pueden ser de cinco clases:
Generadores: pilas, red, alternador, dinamo.
Conductores: siempre debe haber un camino de ida y otro de vuelta independientes.
Receptores: lámparas fluorescentes, motores, timbres, resistencias.
Elementos de control: pulsadores, conmutadores, interruptores.
Elementos de protección: automáticos, fusibles, diferenciales.
Se dice que un circuito o un componente está cerrado cuando permite la circulación de corriente, y que está abierto en caso de que no lo permita.
Para representar un circuito eléctrico podemos utilizar dos tipos de esquemas: simbólico o de cableado.
Esquema simbólico: en él los componentes se representan mediante símbolos y los conductores mediante líneas verticales y horizontales. Todo el circuito debe representarse en su posición de reposo.
Esquema de cableado: en este caso se dibuja cada elemento con su aspecto real, indicando, mediante círculos, las conexiones; los conductores son líneas a mano alzada.
2.1.- APLICACIÓN DE LA LEY DE OHM A LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Para calcular la intensidad que circula por un circuito con un generador de voltaje V y un receptor de resistencia R, aplicando directamente la Ley de Ohm, tenemos:
V = I · R ; I · R = V ; I = V / R = 9V / 3Ω = 3A
y el voltaje del generador se gasta íntegramente en el receptor:
Pulsa en el botón ON/OFF para ver la animación
Cuando varios receptores se conectan de forma que la corriente debe atravesar uno detrás de otro, se dice que están conectados en serie. En este caso, la resistencia que tiene que vencer el generador es la suma de todas las resistencias de los receptores:
V = I · REQUIVALENTE ; REQ = R1 + R2 = 3 + 2 = 5 Ω
I = V / REQUIVALENTE = 10V / 5 Ω = 2 A
el voltaje de la pila se gasta entre las dos resistencias, y a la parte de fuerza que se gasta en cada una de ellas se le llama caída de tensión, que se calcula aplicando la Ley de Ohm:
e1 = I · R1 = 2A · 3 Ω = 6V
e2 = I · R2 = 2A · 2 Ω = 4V
El ejercicio quedaría completo rellenando el sentido de la corriente, indicando su valor, anotando la caída de tensión y escribiendo la resistencia equivalente. Es decir, de la siguiente forma:
La otra forma básica de conectar receptores se denomina conexión en paralelo, y consiste en que la corriente se debe separar en un punto para atravesar todos los receptores, y luego volver a juntarse en otro punto. Todas las resistencias están enchufadas al mismo voltaje. Por tanto, la intensidad que pasa por cada una es:
I1 = V / R1 = 12V / 6Ω = 2A
I2 = V / R2 = 12V / 4Ω = 3A
y el generador debe mover una intensidad:
ITOTAL = I1 + I2 = 2A + 3A = 5A
Esta intensidad es muy alta, como si el generador estuviera conectado a un receptor de resistencia muy baja. La resistencia equivalente a un montaje en paralelo siempre es menor que todas las resistencias y se calcula con la expresión siguiente:
1/ REQ = 1 /R1 + 1 / R2 + ...
Como resumen de los dos tipos de conexiones que vamos a encontrarnos, tenemos las siguientes animaciones:
Resistencias en serie
Resistencias en paralelo
La combinación de receptores en serie y en paralelo da lugar a conexiones mixtas que pueden complicarse mucho. Para resolver estos circuitos se debe ir calculando la resistencia equivalente de cada asociación hasta llegar a una única resistencia equivalente:
Se calcula la intensidad que mueve el generador y a continuación se vuelve atrás por todos los pasos calculando intensidades y caídas de tensión en cada resistencia.