Circuitos eléctricos

El circuito eléctrico es  un sistema por el cual fluye la corriente a través de un conductor en una trayectoria completa debido a una diferencia de potencial o voltaje. En cualquier circuito eléctrico identificamos tres elementos: voltaje, intensidad de corriente y resistencia. Se dice que un circuito está cerrado cuando la corriente eléctrica circula por todo el sistema, y abierto cuando no circula por él. Si deseamos cerrar o abrir un circuito, utilizamos un interruptor.

Como ejemplo consideramos el foco de tu cuarto, cuando esta encendido el circuito está cerrado y cuando se apaga el circuito está abierto, el interruptor viene siendo el apagador, la resistencia el foco.

Ejemplos de circuitos eléctricos 

Para que una corriente eléctrica circule por un circuito es necesario que se disponga de 3 factores.

1.    

Una fuente de fuerza electromotriz (FEM) Como por ejemplo una batería, un generador o cualquier otro dispositivo capaz de bombear o de poner en movimiento las cargas eléctricas negativas cuando se cierre el circuito.

2.    

Un camino que permita a los electrones fluir interrumpidamente desde el polo negativo de la fuente de energía hasta el polo positivo de la propia fuente. En la práctica este camino lo constituye el conductor o cable metálico generalmente el cobre.

3.    

Una carga o un consumidor conectado al circuito que ofrezca resistencia al paso de la corriente eléctrica por ejemplo, una bombilla o una lámpara, una motor, la resistencia de un secador de pelo, un televisor o cualquier otro equipo que funcione con corriente eléctrica.

Cuando las cargas eléctricas circulan normalmente por un circuito sin encontrar en su camino nada que interrumpa el paso de los electrones decimos que estamos ante un circuito eléctrico cerrado.

Si en la circulación de la corriente se interpone por cualquier motivo y la carga conectada deja de recibir corriente entonces hablamos de un circuito eléctrico abierto normalmente en casa podemos abrir y cerrar ese circuito a voluntad utilizando un interruptor que se instala en el camino de la corriente eléctrica.

Los circuitos eléctrico pueden estar conectados en serie, en paralelo y mixtos que son la combinación de los dos primeros.

Los circuitos eléctricos en serie tienen las siguientes características: los elementos se conectan uno después del otro, si la corriente tiene una misma trayectoria; el circuito se interrumpe si se abre en cualquier punto, esto se aprovecha para proteger y controlar sistemas eléctricos; los fusibles y centros de carga se conectan en serie. En este tipo de circuitos existe la misma cantidad de corriente en todos los elementos del circuito, el voltaje se distribuye entre todos sus elementos, la suma de la caída de voltaje de cada elemento es igual al voltaje aplicado (ley de Kirchhoff).

A continuación te presentamos un circuito en serie con sus elementos simbolizados.

Circuito eléctrico con tres resistencias conectadas en serie.

Al conectar en un circuito dos o más resistencias en serie, podemos calcular la resistencia equivalente de la combinación de ellas, utilizando la siguiente expresión matemática:

El voltaje del circuito se calcula con la suma de las caídas de voltaje que hay en cada resistencia, como la corriente es igual en cada una de ellas, calculamos cada voltaje con la ley de ohm, así tenemos que:

V_T = V₁ + V₂  + V₃ +… + V_n

Como V = IR tenemos:

V_T = IR₁ + IR₂  + IR₃ +… + IR_n

Los circuitos eléctricos en paralelo o también llamados circuitos de conexiones en derivación, presentan las siguientes características: los elementos se conectan entre dos alambres conductores que conducen hacia la fuente de voltaje; la corriente se divide entre los elementos conectados al circuito; el voltaje permanece con la misma cantidad en todos los elementos del circuito; si el valor de la resistencia es pequeño, la intensidad de la corriente será grande.

A los alambres conductores y elementos del circuito se les llama ramales, mientras más ramales hay en el circuito más trayectorias habrá para la corriente, por lo que disminuye la resistencia total. Gracias a esto se presenta la siguiente propiedad: La resistencia total de un circuito siempre tendrá menor valor que la del ramal con la resistencia de menor valor.

Un ejemplo en donde podemos encontrar la utilización de este tipo de circuito es en el la instalación eléctrica de nuestras casas, ya que gracias a sus características podemos conectar los aparatos eléctricos a los enchufes para que funciones correctamente, al tener el mismo voltaje cada enchufe. Te presentamos un ejemplo de un diagrama de circuito en paralelo.

Circuito eléctrico con tres resistencias conectadas en paralelo

Para calcular la resistencia total del circuito utilizamos la siguiente expresión matemática:

Como la intensidad de la corriente se divide en cada resistencia. Para calcular la intensidad de la corriente en cada una de ellas, nos ayudamos de la ley de ohm, con este podemos encontrar la intensidad de la corriente en todo el circuito, con la siguiente formula:

Problema

Encuentra la resistencia total y la intensidad de corriente del circuito eléctrico de la figura anterior

Los circuitos mixtos son aquellos en los que se conectan las resistencias agrupadas tanto en serie como en paralelo. La forma de resolver este tipo de circuitos en calcular las resistencias equivalentes parte por parte de cada conexión, ya sé que se encuentre en serie o en paralelo, con esto simplificamos el circuito hasta encontrar la resistencia equivalente de todo el sistema eléctrico. Por lo general se empieza a resolver en la parte contraria a la entrada de voltaje al circuito eléctrico. Te presentamos un ejemplo resuelto a continuación para que observes como se resuelve.

Problema

En el siguiente circuito de conexiones mixtas de resistencias, calcula la resistencia total o equivalente del circuito la intensidad de la corriente total que circula por el mismo.