Cálculos básicos con circuitos de corriente contínua para la asignatura de Tecnología Industrial I

1. Circuitos eléctricos
TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I

2. Índice
• Introducción
• Magnitudes eléctricas
–
–
–
–
–
Carga
Intensidad
Resistencia
Voltaje
Energía y potencia
• Circuitos
– Asociaciones en serie, paralelo y mixtos
– Redes de Kirchhoff

3. El átomo: definiciones
Mínima cantidad de materia que experimenta cambios
químicos
Formado por: - núcleo, con: protones
neutrones
- corteza electrónica con electrones en
niveles energéticos

4. La molécula: definiciones


Mínima cantidad de materia que conserva las propiedades
Formada por átomos unidos por enlace químico
- Enlace iónico
- Enlace covalente

5. Enlace metálico

Elementos metálicos (ceden electrones)

Se comparten todos los electrones

Nube electrónica

Núcleos ordenados

6. Corriente eléctrica
• Movimiento ordenado de electrones

7. Corriente eléctrica
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8. Circuito eléctrico
• Conjunto de elementos para establecer una corriente
eléctrica
• Circuito abierto
• Circuito cerrado

9. Elementos de un circuito eléctrico
•
•
•
•
•
Generador o acumulador
Receptor
Conductores (de ida y de vuelta)
Elementos de control
Elementos de protección

10. Intensidad
• Cantidad de electrones que pasan durante 1 s
• I = Q/t
• 1 A = 6,24·1018 e-/s

11. Resistencia eléctrica
• Oposición al paso de electrones
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12. Voltaje
• Energía que se da a una unidad de carga

13. Voltaje
• Voltaje creado = Fuerza electromotriz (f.e.m.)
• Voltaje que se pierde = Caída de tensión (e)
fem
e

14. Ley de Ohm
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15. Energía y potencia
• Energía eléctrica
E = Q · V = (I · t) · V
EELÉCTRICA
=V·I·t
• Energía generada
E = fem · I · t
• Energía gastada
E=e·I·t

16. Cálculos en circuitos
3A
9V
9V
3A
V
I=
R
9V
I = =3A
3
e= I · R= 3 A · 3 =9 V

17. Circuitos en serie
La corriente que pasa por todos los elementos es la misma
IPILA = I1 = I2 = …
Los electrones van atravesando resistencias y perdiendo energía
V = e1 + e2 + …

18. Cálculos en circuitos en serie
RTOTAL=3   2 =5 
10 V
2A
2A
2A
V
I=
R
10 V
I=
=2A
5

19. Cálculos en circuitos en serie
RTOTAL=3   2 =5 
10 V
6V
4V
2A
V =I · R
V
I=
R
10V
I=
=2A
5
e1 =I 1 · R1 =2A · 3 =6V
e 2= I 2 · R2 =2A · 2 =4V

20. Circuitos en paralelo
Varios elementos están en serie cuando están conectados al mismo voltaje
V = e1 = e2 = …
Los electrones se separan para pasar por cada resistencia
IPILA = I1 + I2 + …

21. Cálculos en circuitos en paralelo
12 V
12 V
12 V
e 1=12 V
e 2=12 V

22. Cálculos en circuitos en paralelo
e 1=12 V
2A
e 2=12 V
12 V
3A
5A
V 1 12V
I 1= =
=2A
R1 6 
V 2 12V
I 2= =
=3A
R2 4 
I =I 1 I 2 =2A  3A=5A

23. Resistencia equivalente
2A
12 V
12 V
3A
5A
5A
1
1 1
= +
R EQ R1 R 2
1 1 1 4 6 10
24
= + = + =
R EQ = =2,4 Ω
R EQ 6 4 24 24 24
10

24. Resumen
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Calcular intensidades y caídas de tensión:
I=
V
R
e=I · R
Calcular potencias generadas y consumidas:
PGENERADA= fem · I
PCONSUMIDA =e · I

25. Resumen
CIRCUITO EN SERIE CIRCUITO PARALELO
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La misma intensidad por cada
resistencia
R EQ =R1 + R 2
Calcular caída de tensión en cada
resistencia
e i=I · Ri
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El mismo voltaje en cada resistencia
1
1 1
= +
R EQ R1 R 2
Calcular intensidad por cada resistencia
Ii =
V
Ri

26. Circuitos mixtos
Pulsa para ver la animación
•
•
Por los elementos en serie pasa la misma intensidad
Los elementos en paralelo tienen la misma caída de tensión

27. Circuitos mixtos
Pulsa para ver la animación
•
•
Por los elementos en serie pasa la misma intensidad
Los elementos en paralelo tienen la misma caída de tensión

28. Circuitos mixtos
I1
12 V
e1
I2
e2
I3
e3
I1=2,2 A
I2+ I3 = 2,22 A
2,22 A
e2=e3
e1+ e2 = e1+ e3 =12 V

29. Cálculo en circuitos mixtos: simplificar
1
1 1
= +
R EQ R1 R 2
12 V
12 V
12 V

30. Cálculo en circuitos mixtos: resolver
e1
12 V
e2
2,22 A
2,22 A
e 1=I · R=2, 22 A · 3 Ω=6, 66 V
e 2=I · R=2, 22 A · 2,4 Ω=5,328 V
V 12 V
I= =
=2, 22 A
R 5,4 Ω
12 V
2,22 A
2,22 A

31. Cálculo en circuitos mixtos: resolver
5,328 V
12 V
2,22 A
6,66 V
12 V
2,22 A
5,328 V
2,22 A

32. Cálculo en circuitos mixtos: resolver
I2
5,328 V
12 V
2,22 A
I3
V 5,328 V
I 2= =
=0,88 A
R
6Ω
V 5,328 V
I 3= =
=1,332 A
R
4Ω

33. Cálculo en circuitos mixtos: resolver
0,88 A
6,66 V
12 V
2,22 A
5,328 V
1,332 A
I1 = 2,22 A
I2 = 0,88 A
I 2 + I3 = I 1
I3 = 1,332 A
0,88 A + 1,332 A ≈ 2,22 A
e1 = 6,66 V
e2 = 5,328 V
e1 + e2 = e1 + e3 = V
e3 = 5,328 V
6,66 V + 5,328 V ≈ 12 V

34. Resumen
Paso
Elementos en
serie
Elementos en
paralelo
SIMPLIFICAR
1
1 1
= + + ...
R EQ R1 R 2
R EQ =R1 + R 2 + .. .
SE CONOCE
I 1 =I 2 =. ..
e 1=e2 =. . .
CALCULAR
e1 =I 1 · R 1
e2 =I 2 · R2
⋯
e1
I 1=
R1
e2
I 2=
R2
⋯

35. REDES DE
KIRCHHOFF

36. Redes eléctricas
Circuitos simplificables
Circuitos no simplificables

37. Redes
• Nodo
• Rama
• Malla
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38. Resolución de redes
• Localizar nodos, ramas y mallas
• Asignar una intensidad en cada rama
• Buscar tantas ecuaciones como intensidades
I1
I2
I3
3 ecuaciones

39. Primera ley de Kirchhoff
• Todo lo que entra a un nodo es igual
a todo lo que sale
I1 + I2 + I4 = I3

40. Segunda ley de Kirchhoff
• La suma de voltajes a lo largo de una malla
es igual a la suma de caídas de tensión
I1
V1 - V2 = e 1 + e 2
e 1 = I1 · R 1
e 2 = I2 · R 2
I2

41. FIN
José Ramón López - 2014