Introduccion a la electricidad y electronica industrial

INTRODUCCIÓN

Los circuitos eléctricos son utilizados en cada uno de los aparatos eléctricos que se utilizan diariamente por todas las personas.

Muchos de estos circuitos son muy complejos y disponen de una gran variedad de elementos que en conjunto, hacen funcionar equipos  tales como electrodomésticos u otros aparatos. Antes de trabajar proyectos de circuitos complejos, debe comenzarse por el fundamento, que es comprender los conceptos básicos de voltaje, corriente eléctrica, resistencia eléctrica, etc.

CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Básicamente, un circuito eléctrico es un camino completo para el flujo de electrones desde el terminal negativo al positivo de una fuente de energía. En la práctica, el circuito está compuesto por una fuente (E) conectada a una carga (R) mediante conductores.

Al conectar dos cargas eléctricas diferentes mediante un conductor se crea un camino para el flujo de corriente. También hemos visto que esa corriente fluye del negativo al positivo con una intensidad que depende de la diferencia de potencial (voltaje) existente entre ambas cargas. Igualmente, descubrimos que la corriente encuentra resistencia a su paso a través del conductor, tanto por efecto de su longitud, como de su grosor, como por el tipo de material empleado.

Un circuito es un camino completo para el flujo de electrones entre una fuente de alimentación y una carga

Cuando el circuito está cerrado, la corriente mantiene una trayectoria completa, fluyendo no sólo a través del conductor y de la carga a la que esté conectada la fuente, sino que también circula por dentro de la propia fuente, en este caso del terminal positivo al negativo. Si el circuito se corta en alguno de sus puntos se interrumpe el flujo de corriente y se convierte en un circuito abierto.

¿CÓMO FUNCIONA UN CIRCUITO ELÉCTRICO?

Todo inicia con el voltaje, tensión o diferencia de potencial (V) que suministra la fuente de fuerza electromotriz (FEM), posteriormente cuando la corriente de electrones logra vencer la resistencia (R) que ofrece a su paso el consumidor o carga conectada al circuito, retorna a la fuente de fuerza electromotriz por su polo positivo

En dependencia de la mayor o menor resistencia en ohm () que encuentre el flujo de corriente de electrones al recorrer el circuito, así será su intensidad en ampere (A).

ELEMENTOS FÍSICOS

En cualquier circuito eléctrico sencillo podemos distinguir diferentes tipos de elementos que cumplen una función determinada:

Ø  Fuente de fuerza electromotriz:

Es un dispositivo que convierte energía química, mecánica u otras formas de ella en la energía eléctrica necesaria para mantener un flujo continuo de carga eléctrica.

Ø  Conductores:

Son materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica, por lo que se utilizan como unión entre los distintos elementos del circuito. Generalmente son cables formados por hilos de cobre trenzado y recubiertos por un aislante plástico.

Ø  Receptores:

Son los componentes que reciben la energía eléctrica y la transforman en otras formas más útiles para nosotros como: movimiento, luz, sonido o calor.

Algunos receptores muy comunes son: las lámparas, motores, estufas, altavoces, electrodomésticos, máquinas, etc.

Ø  Interruptor:

Elemento que permite abrir o cerrar un circuito.

SIMBOLOGÍA

Para trabajar con circuitos eléctricos y realizar análisis y cálculos, es necesario utilizar símbolos gráficos y numéricos que permitan expresar magnitudes y simbolizar los diferentes componentes empleados.

ELEMENTOS TEÓRICOS

Ø  Tensión eléctrica:

El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.

A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.

En otras palabras, el voltaje, tensión o diferencia de potencial es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico cerrado. Este movimiento de las cargas eléctricas por el circuito se establece a partir del polo negativo de la fuente de FEM hasta el polo positivo de la propia fuente.

Ø  Corriente eléctrica:

La corriente eléctrica es la tasa de flujo de carga que pasa por un determinado punto de un circuito eléctrico, medido en Coulombs/segundo, denominado Amperio.

Ø  Potencia eléctrica:

Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”.

Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica.

La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la letra “W”.

Ø  Resistencia eléctrica:

Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.

CIRCUITO ABIERTO

Un circuito abierto es un circuito eléctrico en el cual no circula la corriente eléctrica por estar éste interrumpido o no comunicado por medio de un conductor eléctrico. El circuito al no estar cerrado no puede tener un flujo de energía que permita a una carga, o a un receptor de energía, aprovechar el paso de la corriente eléctrica y poder cumplir un determinado trabajo. El circuito abierto puede ser representado por una resistencia eléctrica o impedancia infinitamente grande.

Un Circuito Abierto (c.a.), es simplemente la no unión de dos conexiones, es decir, si por ejemplo tenemos un cable donde pasan unos 5 V, si lo cortáramos tendríamos dos cables, uno donde aún siguen pasando los 5 V y el otro extremo donde no existe ninguna tensión, es decir el cable está abierto.

CIRCUITO CERRADO

Es la interconexión de dos o más componentes con, al menos, una trayectoria cerrada. Gracias al circuito cerrado, el flujo de corriente eléctrica circula entre los componentes. Por lo general, un circuito de este tipo presenta aparatos productores o consumidores de la corriente de manera intercalada, en otras palabras, un circuito cerrado es cuando la energía fluye por todo el circuito y no se ve interrumpida en su trayecto.

CIRCUITO CORTO

Un cortocircuito es una conexión entre dos terminales de un elemento de un circuito eléctrico, lo que provoca una anulación parcial o total de la resistencia en el circuito, lo que conlleva un aumento en la corriente que lo atraviesa.

Realizar un cortocircuito de masa a cualquier potencial por pequeño que sea, como la resistencia es pequeña o casi cero, la corriente que pasa por este estará cercana a infinito y por lo tanto la conexión, normalmente, no lo resistirá y se quemará o estallará. Un corto circuito es equivalente a utilizar una resistencias de valor 0, que es lo mismo que un trozo de cable o mediante bobinas, donde estas, en corriente continua, tienen un muy bajo valor de resistencia, cercano a 0 ohmios.

La corriente tiende a infinito cuando la resistencia tiende a 0 debido a que la única resistencia que se presenta para el circuito en este caso es la correspondiente a los conductores, sin embargo, la batería solo puede entregar una cierta cantidad de corriente por lo que la corriente será entonces la máxima que pueda entregar la fuente.