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Fundamentos de circuitos
eléctricos de corriente continua
Fundamentos de los Circuitos Eléctricos de
Corriente Continua
Fundamentos Físicos
La materia está constituida por partículas infinitamente pequeñas llamadas moléculas, y estas a su vez están divididas en átomos. Los átomos están formados por protones y neutrones en el núcleo, y electrones que se mueven describiendo órbitas elípticas formando la corteza. Un protón tiene carga eléctrica positiva (+), y un electrón carga eléctrica negativa (-). Los metales tienen la propiedad de que los átomos que los forman tienden a perder uno o varios electrones de su última capa, llamándoseles electrones libres, los cuales crean huecos que pueden ser ocupados por otros electrones libres. Algunos electrones de la capa externa de los átomos pueden escapar por el choque de un electrón libre que se acerca a ellos a gran velocidad, convirtiendo al átomo en un ión positivo. La envoltura o capa externa de electrones puede captar adicionalmente electrones libres, convirtiendo al átomo en un ión negativo.
Conductores
En los átomos de los conductores no son necesarios todos los electrones para formar el enlace o red, quedando algunos electrones poco sujetos a los núcleos atómicos, con lo que pueden pasar fácilmente de unos átomos a otros por los espacios libres de la red. A estos electrones se les da el nombre de electrones libres y son la causa de que los metales sean buenos conductores de calor y de electricidad.
Aislantes
Estas sustancias, al contrario que los metales, no disponen de electrones libres, debido a que necesitan todos los electrones de valencia para el enlace de los átomos.
Semiconductores
Se convierten a determinadas temperaturas en conductores. La conducción de la electricidad depende del número de electrones libres por unidad de volumen en cada cuerpo.
Energía Potencial Eléctrica
Los cuerpos que poseen carga eléctrica pueden tener carga positiva o negativa, por ejemplo, un electrón tiene carga eléctrica negativa y un protón positiva. Cuando un cuerpo tiene carga eléctrica genera una región de espacio a su alrededor (campo eléctrico) donde si introducimos otra carga eléctrica, esta se verá afectada por la primera. Cualquier carga que introduzcamos en el campo de una carga eléctrica se verá sometida a una fuerza debida al campo eléctrico de esta carga. Esta fuerza será mayor cuanto más cerca esté una carga de la otra, es decir, depende de la posición dentro del campo eléctrico. La dirección de la fuerza a la que se verá sometida la carga que pongamos dentro del campo va a depender del tipo de carga que sea (cargas iguales o diferentes). Si somos capaces de dejar inmóvil la carga que introducimos en el campo, esta no generará trabajo, pero sí tendrá energía, ya que al soltarla se moverá por la acción de la fuerza a la que se ve sometida. Esta energía que tendrá la carga dentro del campo se llamará energía potencial eléctrica, ya que es producida por el campo eléctrico.
Cargas Eléctricas
Cuando dos cargas eléctricas se encuentran, pueden ejercer fuerzas de atracción o repulsión entre ellas, dependiendo del signo de las cargas.
Ley de Coulomb
La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales (cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia r que las separa) es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. La constante de proporcionalidad K en el Sistema Internacional de Unidades de Medida vale 9·10^9 Nm^2/C^2.
Resistor
Se denomina resistor o resistencia al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. La corriente máxima en un resistor viene condicionada por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Los valores más comunes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W. También existen resistencias de valor variable, que reciben el nombre de potenciómetros.
Código de Colores para Resistores
Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y precisión o tolerancia.
Analogía con el Circuito Hidráulico
En términos simples, la intensidad de corriente eléctrica corresponde en el circuito hidráulico a la cantidad de agua que pasa por la turbina (produciendo un trabajo) en una unidad de tiempo, es decir, el caudal.
Submúltiplos del Amperio
Los submúltiplos del amperio son el miliamperio (mA) y el microamperio (μA). 1 A = 1,000 mA 1 mA = 0.001 A 1 A = 1,000,000 μA 1 μA = 0. A
Medición de la Intensidad de Corriente
El aparato capaz de medir la intensidad de una corriente eléctrica se llama amperímetro y se conecta en el circuito en serie, es decir, de manera que la corriente eléctrica pase en su totalidad por él.
Tipos de Corriente Eléctrica
Corriente Continua
La corriente continua es una corriente eléctrica que circula siempre en el mismo sentido y con la misma intensidad.
Corriente Alterna
La corriente alterna es la que cambia periódicamente de sentido e intensidad.
Corriente Mixta
La corriente mixta es la superposición de una corriente continua y una corriente alterna.
Resistencia Eléctrica
Definición de Resistencia Eléctrica
La resistencia eléctrica se define como la oposición que presenta un cuerpo al paso de la corriente eléctrica, es decir, la dificultad que encuentran los electrones para desplazarse.
Unidad de Medida de la Resistencia
La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el ohmio (Ω).
Medición de la Resistencia
El aparato utilizado para medir resistencias es el óhmetro. La conexión para medir la resistencia debe ser en paralelo, con el circuito aislado y sin corriente.
Múltiplos y Submúltiplos del Ohmio
Como múltiplos del ohmio se emplean el kiloohmio (kΩ) y el megaohmio (MΩ), y como submúltiplo se emplea el miliohmio (mΩ) y el microohmio (μΩ). 1 MΩ = 1,000,000 Ω 1 kΩ = 1,000 Ω 1 Ω = 1,000 mΩ 1 Ω = 0. μΩ
