Circuitos eléctricos
1. Circuitos eléctricos
Se denomina circuito eléctrico al conjunto de elementos eléctricos conectados entre sí que permiten generar, transportar y utilizar la energía eléctrica con la finalidad de transformarla en otro tipo de energía como, por ejemplo, energía calorífica (estufa), energía lumínica (bombilla) o energía mecánica (motor).
Para que la corriente eléctrica circule por un circuito son necesarios los siguientes elementos:
- Un generador o pila que mantenga la diferencia de potencial entre los extremos del circuito.
- Hilo conductor de cobre que al conectarlo a los bornes de la pila pone sus electrones en movimiento, dando vueltas por el circuito cerrado transportando la energía del generador.
- Un receptor que puede ser cualquier elemento que consuma la energía del generador, por ejemplo una bombilla.
- Aislantes que impidan que la corriente eléctrica circule por donde no debe, el más utilizado es el plástico que cubre los conductores.
2. Magnitudes de un circuito
Las magnitudes que esencialmente rigen el comportamiento de los circuitos son esencialmente tres:
2.1 La diferencia de potencial (V)
El voltaje, tensión o diferencia de potencial, que es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.
2.2 La intensidad de la corriente (I)
Es el número de electrones que atraviesa un conductor en la unidad de tiempo.
2.3 La resistencia (R)
La resistencia, es la mayor o menor oposición de un cuerpo al paso de la corriente eléctrica.
3. Ley de Ohm
La ley de Ohm dice que: "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada, e inversamente proporcional a la resistencia del mismo".
4. Elementos de un circuito
Un circuito consta de varios elementos, y cada elemento tiene su propio símbolo.
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¿QUÉ ES UN CIRCUITO ELÉCTRICO?
"Un Circuito Eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre si por los que puede circular una corriente eléctrica".
La corriente eléctrica es un movimiento de electrones, por lo tanto, cualquier circuito debe permitir el paso de los electrones por los elementos que lo componen. Si quieres saber más sobre qué es, como se genera y los fundamentos de la corriente eléctrica, te recomendamos que visites el siguiente enlace: Electricidad Basica. Aquí nos centraremos en los circuitos eléctricos.
Solo habrá paso de electrones por el circuito si el circuito es un circuito cerrado. Los circuitos eléctricos son circuitos cerrados, aunque podemos abrir el circuito en algún momento para interrumpir el paso de la corriente mediante un interruptor, pulsador u otro elemento del circuito.
Vamos a estudiar los elementos que forman los circuitos eléctricos y los tipos de circuitos que hay.
PARTES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Los elementos que forman un circuito eléctrico básico son:
Generador: producen 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 enlace subrayado si quieres 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 mueve 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 lo mismo que ofrecen muy poca resistencia a que pase la corriente por ellos. Hay muchos tipos de cables eléctricos diferentes, en el enlace puedes ver todos.
Receptores : son los elementos que transforman la energía eléctrica que les llega en otro tipo de energía. Por ejemplo las bombillas transforma la energía eléctrica en luminosa o luz, los radiadores en calor, los motores en movimiento, etc.
Elementos de mando o control: permiten dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica dentro del circuito. Tenemos interruptores, pulsadores, conmutadores, etc.
Elementos de protección : protegen los circuitos y a las personas cuando hay peligro o la corriente es muy elevada y puede haber riesgo de quemar los elementos del circuito. Tenemos fusibles, magneto térmicos, diferenciales, etc.
Para simplificar el dibujo de los circuitos eléctricos se utilizan esquemas con símbolos. Los símbolos representan los elementos del circuito de forma simplificada y fácil de dibujar.
Veamos los símbolos de los elementos más comunes que se usan en los circuitos eléctricos.
La corriente eléctrica es un movimiento de electrones, por lo tanto, cualquier circuito debe permitir el paso de los electrones por los elementos que lo componen. Si quieres saber más sobre qué es, como se genera y los fundamentos de la corriente eléctrica, te recomendamos que visites el siguiente enlace: Electricidad Basica. Aquí nos centraremos en los circuitos eléctricos.
Solo habrá paso de electrones por el circuito si el circuito es un circuito cerrado. Los circuitos eléctricos son circuitos cerrados, aunque podemos abrir el circuito en algún momento para interrumpir el paso de la corriente mediante un interruptor, pulsador u otro elemento del circuito.
Vamos a estudiar los elementos que forman los circuitos eléctricos y los tipos de circuitos que hay.
PARTES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Los elementos que forman un circuito eléctrico básico son:
Generador: producen 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 enlace subrayado si quieres 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 mueve 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 lo mismo que ofrecen muy poca resistencia a que pase la corriente por ellos. Hay muchos tipos de cables eléctricos diferentes, en el enlace puedes ver todos.
Receptores : son los elementos que transforman la energía eléctrica que les llega en otro tipo de energía. Por ejemplo las bombillas transforma la energía eléctrica en luminosa o luz, los radiadores en calor, los motores en movimiento, etc.
Elementos de mando o control: permiten dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica dentro del circuito. Tenemos interruptores, pulsadores, conmutadores, etc.
Elementos de protección : protegen los circuitos y a las personas cuando hay peligro o la corriente es muy elevada y puede haber riesgo de quemar los elementos del circuito. Tenemos fusibles, magneto térmicos, diferenciales, etc.
Para simplificar el dibujo de los circuitos eléctricos se utilizan esquemas con símbolos. Los símbolos representan los elementos del circuito de forma simplificada y fácil de dibujar.
Veamos los símbolos de los elementos más comunes que se usan en los circuitos eléctricos.
TIPOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Dependiendo de como se conecten los receptores tenemos varios tipos de circuitos eléctricos diferente:
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:
Características Circuito Un Receptor
El receptor quedará conectado a la misma tensión que el generador, por el receptor circulará una intensidad de corriente igual a la del circuito total y la única resistencia del circuito será la del receptor. Aquí tienes las fórmulas para este tipo de circuitos:
It = I1; Vt = V1; Rt = R1
Si quieres aprender a calcular este tipo de circuito vete a este enlace: Calcular Circuitos de 1 Receptor.
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:
Características Circuitos en Serie
Este tipo de circuitos tiene la característica 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 total del circuito es la suma de todas las resistencias de los receptores conectados en serie. Rt = R1 + R2.
La tensión total es igual a la suma de las tensiones en cada uno de los receptores conectados en serie. Vt = V1 + V2.
Podemos conectar 2, 3 o los receptores que queramos en serie.
Si desconectamos un receptor, todos los demás receptores en serie con el, dejaran de funcionar (no puede pasar la corriente).
Puedes ver como se calculan en este enlace: Circuitos en Serie
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.
Característica de los Circuitos en Paralelo
Las tensiones de todos los receptores son iguales a la tensión total del circuito. Vt = V1 = V2.
Las suma de cada intensidad que atraviesa 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 trabajando a la misma tensión que tenga el generador.
Si quitamos un receptor del circuito los otros seguirán funcionando.
Puedes ver como se calculan en este enlace: Circuitos en Paralelo
Aquí te dejamos un ejemplo de conexión real en serie y en paralelo de 2 bombillas con cables. Fíjate sobre todo en el circuito paralelo que no hace falta hacer ningún empalme en los cables, se unen en los bornes (contactos) de las propias lámparas.
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.
En este tipo de circuitos hay que combinar los receptores en serie y en paralelo para calcularlos. Puedes ver como se calculan en este enlace: Circuitos Mixtos Eléctricos.
En cuanto a las potencias en los circuitos, si te interesa saber como se calculan, te dejamos este enlace:Potencia Eléctrica
Conmutadas
Las conmutadadas son circuitos eléctricos cuya misión es poder encender una o varias lámparas, pero desde 2 o más puntos diferentes.
Un ejemplo claro es en los pasillos largos en los que podemos encender la lámpara desde 2 sitios o más diferentes (al principio y al final del pasillo, por ejemplo).
Ojo estos circuitos llevan conmutadores. Los conmutadores por fuera son igual que los interruptores, pero por dentro tienen 3 bornes (contactos) en lugar de 2 que tendría un interruptor normal. Veamos un conmutador de 3 bornes:
Los conmutadores de 4 bornes se llaman conmutadores de cruzamiento, necesario para instalaciones donde podemos encender un punto de luz desde 3 o más sitios diferentes y tienen 4 bornes en lugar de 3 como los conmutadores simples..
Vemos como son los circuitos de conmutadas
Conmutada desde 2 Puntos
Podemos encender o activar un receptor desde 2 sitios diferentes.
Conmutada desde 3 Sitios diferentes (cruzamiento)
Podemos encender o activar un receptor desde 3 o más sitios diferentes. Veamos la conexión.
Como has podido ver aquí ya necesitamos un conmutador de cruzamiento. Si queremos desde 4 sitios solo tendríamos que colocar otro conmutador de cruzamiento en el medio. Así, colocando más conmutadores de cruzamiento, podemos encender un receptor desde tantos puntos diferentes como queramos.
CIRCUITOS ELÉCTRICOS EN CORRIENTE ALTERNA
Los circuitos con corriente alterna (c.a.) se calculan y analizan de diferente manera que los de c.c. aunque son circuitos en serie, paralelo o mixtos igualmente. Si quieres aprender a calcular circuitos en c.a. visita este enlace: Circuitos de Corriente Alterna.
Los receptores en c.a. se dividen en 3 tipos diferentes, y el circuito al que se conectan queda establecido en función del receptor o receptores:
- Circuitos Resistivos: Solo tienen resistencia puras. Se llaman circuitos R.
- Circuitos Inductivos: Solo tienen bobinas puras. Se llaman L.
- Circuitos Capacitivos: Solo tienen condensadores puros. Se llaman C.
La mayoría de los receptores en c.a. son resistivos y además inductivos o capacitivos. Por ejemplo, un motor eléctrico tiene un bobinado (L) pero esta bobina tiene una resistencia (R), por ser un cable, por lo tanto será un receptor RC o incluso, si tiene una parte capacitiva, puede ser un receptor RLC (con los 3 componentes).
Circuitos puros no existen en realidad ya que no hay ningún receptor que sea R, L o C puro, aunque para analizarlos es mejor considerarlos por separado.
Aunque esta página no tiene como misión aprender hacer cálculos en circuitos de c.a., os dejamos un resumen de como sería un circuito RLC.
Los circuitos en c.a. se calculan mediante números complejos, en lugar de resistencia tendrán lo que se llama la impedancia, que sería
Z2 = R2 + (Xl-Xc)2
La impedancia la podemos poner como un número imaginario o complejo Z = R + (Xl-Xc)j.
Xl es la impedancia inductiva (se mide en Henrios) y Xc (se mide en faradios, normalmente en microfaradios) es la impedancia capacitiva. Es como la resistencia pero en bobinas y en condensadores. R es la Resistencia del receptor.
V = Z x I, la tensión del receptor es la impedancia total por la intensidad.
Aquí os dejamos un circuito RLC en serie de ejemplo.
Aquí tienes un resumen de los tipos de circuitos eléctricos más importantes:
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:
Características Circuito Un Receptor
El receptor quedará conectado a la misma tensión que el generador, por el receptor circulará una intensidad de corriente igual a la del circuito total y la única resistencia del circuito será la del receptor. Aquí tienes las fórmulas para este tipo de circuitos:
It = I1; Vt = V1; Rt = R1
Si quieres aprender a calcular este tipo de circuito vete a este enlace: Calcular Circuitos de 1 Receptor.
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:
Características Circuitos en Serie
Este tipo de circuitos tiene la característica 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 total del circuito es la suma de todas las resistencias de los receptores conectados en serie. Rt = R1 + R2.
La tensión total es igual a la suma de las tensiones en cada uno de los receptores conectados en serie. Vt = V1 + V2.
Podemos conectar 2, 3 o los receptores que queramos en serie.
Si desconectamos un receptor, todos los demás receptores en serie con el, dejaran de funcionar (no puede pasar la corriente).
Puedes ver como se calculan en este enlace: Circuitos en Serie
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.
Característica de los Circuitos en Paralelo
Las tensiones de todos los receptores son iguales a la tensión total del circuito. Vt = V1 = V2.
Las suma de cada intensidad que atraviesa 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 trabajando a la misma tensión que tenga el generador.
Si quitamos un receptor del circuito los otros seguirán funcionando.
Puedes ver como se calculan en este enlace: Circuitos en Paralelo
Aquí te dejamos un ejemplo de conexión real en serie y en paralelo de 2 bombillas con cables. Fíjate sobre todo en el circuito paralelo que no hace falta hacer ningún empalme en los cables, se unen en los bornes (contactos) de las propias lámparas.
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.
En este tipo de circuitos hay que combinar los receptores en serie y en paralelo para calcularlos. Puedes ver como se calculan en este enlace: Circuitos Mixtos Eléctricos.
En cuanto a las potencias en los circuitos, si te interesa saber como se calculan, te dejamos este enlace:Potencia Eléctrica
Conmutadas
Las conmutadadas son circuitos eléctricos cuya misión es poder encender una o varias lámparas, pero desde 2 o más puntos diferentes.
Un ejemplo claro es en los pasillos largos en los que podemos encender la lámpara desde 2 sitios o más diferentes (al principio y al final del pasillo, por ejemplo).
Ojo estos circuitos llevan conmutadores. Los conmutadores por fuera son igual que los interruptores, pero por dentro tienen 3 bornes (contactos) en lugar de 2 que tendría un interruptor normal. Veamos un conmutador de 3 bornes:
Los conmutadores de 4 bornes se llaman conmutadores de cruzamiento, necesario para instalaciones donde podemos encender un punto de luz desde 3 o más sitios diferentes y tienen 4 bornes en lugar de 3 como los conmutadores simples..
Vemos como son los circuitos de conmutadas
Conmutada desde 2 Puntos
Podemos encender o activar un receptor desde 2 sitios diferentes.
Conmutada desde 3 Sitios diferentes (cruzamiento)
Podemos encender o activar un receptor desde 3 o más sitios diferentes. Veamos la conexión.
Como has podido ver aquí ya necesitamos un conmutador de cruzamiento. Si queremos desde 4 sitios solo tendríamos que colocar otro conmutador de cruzamiento en el medio. Así, colocando más conmutadores de cruzamiento, podemos encender un receptor desde tantos puntos diferentes como queramos.
CIRCUITOS ELÉCTRICOS EN CORRIENTE ALTERNA
Los circuitos con corriente alterna (c.a.) se calculan y analizan de diferente manera que los de c.c. aunque son circuitos en serie, paralelo o mixtos igualmente. Si quieres aprender a calcular circuitos en c.a. visita este enlace: Circuitos de Corriente Alterna.
Los receptores en c.a. se dividen en 3 tipos diferentes, y el circuito al que se conectan queda establecido en función del receptor o receptores:
- Circuitos Resistivos: Solo tienen resistencia puras. Se llaman circuitos R.
- Circuitos Inductivos: Solo tienen bobinas puras. Se llaman L.
- Circuitos Capacitivos: Solo tienen condensadores puros. Se llaman C.
La mayoría de los receptores en c.a. son resistivos y además inductivos o capacitivos. Por ejemplo, un motor eléctrico tiene un bobinado (L) pero esta bobina tiene una resistencia (R), por ser un cable, por lo tanto será un receptor RC o incluso, si tiene una parte capacitiva, puede ser un receptor RLC (con los 3 componentes).
Circuitos puros no existen en realidad ya que no hay ningún receptor que sea R, L o C puro, aunque para analizarlos es mejor considerarlos por separado.
Aunque esta página no tiene como misión aprender hacer cálculos en circuitos de c.a., os dejamos un resumen de como sería un circuito RLC.
Los circuitos en c.a. se calculan mediante números complejos, en lugar de resistencia tendrán lo que se llama la impedancia, que sería
Z2 = R2 + (Xl-Xc)2
La impedancia la podemos poner como un número imaginario o complejo Z = R + (Xl-Xc)j.
Xl es la impedancia inductiva (se mide en Henrios) y Xc (se mide en faradios, normalmente en microfaradios) es la impedancia capacitiva. Es como la resistencia pero en bobinas y en condensadores. R es la Resistencia del receptor.
V = Z x I, la tensión del receptor es la impedancia total por la intensidad.
Aquí os dejamos un circuito RLC en serie de ejemplo.
Aquí tienes un resumen de los tipos de circuitos eléctricos más importantes:
http://www.areatecnologia.com/electricidad/circuitos-electricos.html
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