Este documento resume las leyes y conceptos básicos de los circuitos eléctricos. Explica la Ley de Ohm, las Leyes de Kirchhoff, y los diferentes tipos de circuitos como serie, paralelo y mixtos. También proporciona fórmulas para calcular la resistencia y capacitancia equivalente en cada tipo de circuito.
2. Ley de Ohm
Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un
tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y corriente
que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que
contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuación
un poco más compleja que la mencionada anteriormente para
explicar sus resultados experimentales
Esta ley se cumple para circuitos y tramos de circuitos pasivos
que, o bien no tienen sin cargas inductivas ni capacitivas
(únicamente tiene cargas resistivas), o bien han alcanzado un
régimen permanente. También debe tenerse en cuenta que el
valor de la resistencia de un conductor puede ser influido por la
temperatura.
3. La ecuación matemática que describe esta relación es:
Donde:
I = es la corriente que pasa a través del objeto en amperios
G = es la conductancia en siemens
V = es la diferencia de potencial de las terminales del objeto
en voltios
R = es la resistencia en ohmios (Ω).
Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación
es constante, independientemente de la corriente.
4. Al circular la corriente, los electrones que la componen colisionan
con los átomos del conductor y ceden energía, que aparece en la
forma de calor. La cantidad de energía desprendida en un circuito
se mide en julios. La potencia consumida se mide en vatios;
1 vatio equivale a 1 julio por segundo.
La potencia "P" consumida por un circuito determinado puede
calcularse a partir de la expresión:
Donde:
P: potencia eléctrica, Watios
V: diferencia de potencial o voltaje aplicado a la resistencia, Voltios
I: corriente que atraviesa la resistencia, Amperios
R: resistencia, Ohmios
Para cuantificar el calor generado por una resistencia eléctrica al
ser atravesada por una corriente eléctrica, se usa el siguiente
factor de conversión:
1 Watt = 0,2389 calorías / segundo
5. Las Leyes de Kirchoff
Las dos primeras leyes establecidas por Gustav R.
Kirchhoff, son indispensables para los cálculos de
circuitos, estas leyes son:
1. La suma de las corrientes que entran, en un nudo o punto
de unión de un circuito es igual a la suma de las corrientes
que salen de ese nudo. Si asignamos el signo más (+) a las
corrientes que entran en la unión, y el signo menos (-) a las
que salen de ella, entonces la ley establece que la suma
algebraica de las corrientes en un punto de unión es cero:
(suma algebraica de I) Σ I = 0 (en la unión)
6. 2. Para todo conjunto de conductores que forman un
circuito cerrado, se verifica que la suma de las caídas de
tensión en las resistencias que constituyen la malla, es igual
a la suma de las f.e.ms. intercaladas. Considerando un
aumento de potencial como positivo (+) y una caída de
potencial como negativo (-), la suma algebraica de las
diferencias de potenciales (tensiones, voltajes) en una malla
cerrada es cero:
(suma algebraica de E) Σ E - Σ I*R = 0 (suma algebraica
de las caídas I*R, en la malla cerrada)
7. Como consecuencia de esto en la práctica para aplicar esta ley,
supondremos una dirección arbitraria para la corriente en
cada rama. Así, en principio, el extremo de la resistencia, por
donde penetra la corriente, es positivo con respecto al otro
extremo. Si la solución para la corriente que se resuelva,
hace que queden invertidas las polaridades, es porque la
supuesta dirección de la corriente en esa rama, es la
opuesta.
8. Circuitos
Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más
componentes, tales como resistencias, inductores,
condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que
contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que
contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores,
condensadores, inductores), y elementos de distribución lineales
(líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos
algebraicos para determinar su comportamiento en corriente
directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene
componentes electrónicos es denominado un circuito
electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y
requieren diseños y herramientas de análisis mucho más
complejos.
10. Circuito serie
Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o
elementos del circuito están dispuestos de tal manera que la
totalidad de la corriente pasa a través de cada elemento sin
división ni derivación . Cuando en un circuito hay dos o más
resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando
los valores de dichas resistencias.
12. Circuito en paralelo
El circuito eléctrico en paralelo es una conexión
donde los puertos de entrada de todos los
dispositivos
(generadores, resistencias, condensadores, etc.)
conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus
terminales de salida.
En función de los dispositivos conectados en
paralelo, el valor total o equivalente se obtiene con
las siguientes expresiones:
13. Existen varios tipos de circuitos en paralelo pero nos
enfocaremos en:
los condensadores
14.
15. Circuito mixtos
Como se puede intuir, este tipo de circuitos son combinaciones de
los circuitos tratados anteriormente, de tal forma que podamos
obtener una resistencia equivalente realizando, igual que antes,
algunos cálculos previos. Una forma fácil de resolverlos es hacer
cuentas parciales, es decir, series y paralelos parciales hasta que
se obtenga el circuito equivalente más simple que sea posible,
para obtener el valor resistivo equivalente al circuito.
Este tipo de circuitos se suele utilizar cuando no disponemos de
una resistencia específica, pero que, con la ayuda de otros
valores, si nos es posible lograrlo.
16. PROBLEMAS en serie
C1 2.50x10-13 F
C2 1.50x10-13 F
FORMULA:
C3
1/CT=1/C1+1/C2+1
1.800x10-13 F
/C3
PROCEDIMIENTO:
1/CT=1/2.50+1/1.50+1/1.80=.04+.066+0.55=1.61
1/CT=.06x10-12
17. PROBLEMAS en paralelo
3.000x10-13 F
C2 FORMULA:
C1 CT=C1+C2+C3
C3
1.00x10-13 F
1.000x10-13 F
PROCEDIMIENTO:
CT=1.00x10-13F+3.00x10-13+1.00x10-13=5x10-13F
18. Leyes y Circuitos
Ley de OHM Las Leyes de Kirchoff
Σ E - Σ I*R = 0
Red eléctrica que
contiene al menos una
red cerrada
19. conclusión
Como conclusión podemos decir que los circuitos aquí
vistos tienen una diferencia en su estructura, pero
una similitud, el que funcionan con capacitor y sobre
las leyes podemos decir que las dos fueron creadas
para poder dar explicación y saber el calculo de los
circuitos
