LA ENERGIA
CIRCUITOS
• ¿qué
es un circuito eléctrico? Se denomina así el
camino que recorre una corriente eléctrica. Este recorrido se inicia en una
de las terminales de una pila, pasa a través de un conducto eléctrico (cable de
cobre), llega a una resistencia (foco), que consume parte de la energía
eléctrica; continúa después por el conducto, llega a un interruptor y
regresa a la otra terminal de la pila.
•Los elementos básicos de un
circuito eléctrico son: Un generador de corriente eléctrica, en este caso una
pila; los conductores (cables o alambre), que llevan a corriente a una
resistencia foco y posteriormente al interruptor, que es un dispositivo de control.
•Todo circuito eléctrico requiere,
para su funcionamiento, de una fuente de energía, en este caso, de una
corriente eléctrica.
•¿Qué es la corriente eléctrica? Recibe
este nombre el movimiento de cargas eléctricas (electrones) a través de un
conducto; es decir, que la corriente eléctrica es un flujo de electrones.
•¿Qué es un interruptor o apagador? No
es más que un dispositivo de control, que permite o impide el paso de la
corriente eléctrica a través de un circuito, si éste está cerrado y que, cuando
no lo hace, está abierto.
•Existen otros dispositivos
llamados fusibles, que
pueden ser de diferentes tipos y capacidades. ¿Qué
es un fusible? Es un dispositivo de
protección tanto para ti como para el circuito eléctrico.
•Sabemos que la energía eléctrica se
puede transformar en energía calorífica. Hagamos una analogía, cuando hace
ejercicio, tu cuerpo está en movimiento y empiezas a sudar, como consecuencia
de que está sobrecalentado. Algo similar sucede con los conductores cuando
circula por ellos una corriente eléctrica (movimiento de electrones) y el
circuito se sobrecalienta. Esto puede ser producto de un corto circuito, que es
registrado por el fusible y ocasiona que se queme o funda el listón que está
dentro de el, abriendo el circuito, es decir impidiendo el paso de corriente
para protegerte a ti y a la instalación.
•Recuerda que cada circuito presenta
Características Particulares. Obsérvalas, compáralas y obtén conclusiones sobre
los circuitos eléctricos.
•Los circuitos eléctricos pueden
estar conectados en serie, en paralelo y de manera mixta, que es una
combinación de estos dos últimos.
CIRCUITO SENCILLO
Un circuito sencillo consta de tres
elementos: una fuente de electricidad (pila), un trayecto
o conductor por el cual fluya la
electricidad (alambre) y un resistor eléctrico (lámpara) que
puede ser cualquier dispositivo que
requiera electricidad para funcionar. La
siguiente
ilustración muestra un circuito sencillo
que consta de una pila, dos alambres y una
bombilla de bajo voltaje. El flujo de electricidad es causado por el
exceso de electrones
en el extremo negativo de la pila que
fluye hacia el extremo positivo, o terminal, de la
batería.
Cuando se completa el circuito, los electrones fluyen desde el terminal
negativo a
través del alambre conductor, y luego por
la bombilla (encendiéndola), y finalmente de
regreso al terminal positivo en un flujo
continuo.
Diagrama esquemático de un circuito sencillo
El siguiente es un diagrama esquemático
del circuito sencillo que muestra los
símbolos electrónicos de la pila,
interruptor y bombilla.
CIRCUITOS EN SERIE
•Hasta
ahora hemos considerado los circuitos con un solo receptor, pero lo cierto es
que es más común encontrar varios receptores en el mismo circuito.
•Cuando
se instalan varios receptores, éstos pueden ser montados de diferentes maneras:
•En
serie
•En
paralelo
•Mixtos
Circuitos en serie
En un circuito en serie los receptores
están instalados uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma
que la corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que
atraviesa el último. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito
tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados
conectarlos al receptor.
- Para Generadores
- Para Resistencias
- Para Condensadores
- Para Interruptores
Interruptor A Interruptor B Interruptor C Salida Abierto Abierto Abierto Abierto Abierto Abierto Cerrado Abierto Abierto Cerrado Abierto Abierto Abierto Cerrado Cerrado Abierto Cerrado Abierto Abierto Abierto Cerrado Abierto Cerrado Abierto Cerrado Cerrado Abierto Abierto Cerrado Cerrado Cerrado Cerrado
Otra configuración posible, para la disposición de componentes eléctricos, es el circuito en paralelo. En el cual, los valores equivalentes se calculan de forma inversa al circuito en serie.
Es importante conocer que para realizar la suma de las magnitudes, solo en corriente alterna, debe ser sumado en forma fasorial (vectorial), para ser sumado en forma de módulo cada rama debe tener a lo más un elemento.
CIRCUITO EN PARALELO
En un circuito en paralelo cada receptor
conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto;
cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a
todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea
conectada a los terminales de las líneas que ya hay en el circuito.
CIRCUITO MIXTO
Es una combinación de elementos tanto en
serie como en paralelos. Para la solución de estos problemas se trata de
resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo
para finalmente reducir a la un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo.
Caída de tensión en un receptor
Aparece un concepto nuevo ligado a la tensión. Cuando tenemos más de un receptor conectado en serie en un circuito, si medimos los voltios en los extremos de cada uno de los receptores podemos ver que la medida no es la misma si aquellos tienen resistencias diferentes. La medida de los voltios en los extremos de cada receptor la llamamos caída de tensión.
La corriente en los circuitos serie y paralelo
Una manera muy rápida de distinguir un circuito en seria de otro en paralelo consiste en imaginala circulación de los electrones a través de uno de los receptores: si para regresen a la pila atravesando el receptor, los electrones tienen que atravesar otro receptor, el circuito está en serie; si los electrones llegan atravesando sólo el receptor seleccionado, el circuito está en paralelo.
Pulsa sobre los circuitos de abajo para ver el movimiento de los electrones
Características de los circuitos serie y paralelo
Serie | Paralelo | |
Resistencia | Aumenta al incorporar receptores | Disminuye al incorporar receptores |
Caida de tensión |
Cada receptor tiene la suya, que aumenta con su resistencia.
La suma de todas las caídas es igual a la tensión de la pila. | Es la misma para cada uno de los receptores, e igual a la de la fuente. |
Intensidad |
Es la misma en todos los receptores e igual a la general en el circuito.
Cuantos más receptores, menor será la corriente que circule.
|
Cada receptor es atravesado por una corriente independiente, menor cuanto mayor resistencia.
La intensidad total es la suma de las intensidades individuales. Será, pues, mayor cuanto más receptores tengamos en el circuito. |
Cálculos |
EL USO PROTOBOARD
Las placas protoboard se utilizan en Electrónica para ensayar circuitos en la fase de diseño, antes
de construirlos de forma definitiva. Nos permite detectar errores de diseño, probar diferentes
componentes, etc.
La placa está constituida por una matriz de agujeritos donde se pueden insertar, por simple
presión, los terminales de los componentes, los cuales quedan pinzados. Estos agujeritos tienen
uniones eléctricas por la parte interior de la placa, de forma que los componentes que insertemos
en dos agujeritos unidos eléctricamente por la parte interior es como si los conectáramos entre sí.
Las formas de las placas protoboard pueden ser muy diversas. Una de las más habituales adopta la
forma de la figura:
Estructura del protoboard: Básicamente un protoboard se divide en tres regiones:
A) Canal central: Es la región localizada en el medio del protoboard, se utiliza para colocar los circuitos integrados.
B) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se representan por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión física entre ellas. La fuente de poder generalmente se conecta aquí.
C) Pistas: La pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan y conducen según las líneas rosas.
A) Canal central: Es la región localizada en el medio del protoboard, se utiliza para colocar los circuitos integrados.
B) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se representan por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión física entre ellas. La fuente de poder generalmente se conecta aquí.
C) Pistas: La pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan y conducen según las líneas rosas.
Los agujeros están agrupados en columnas de a 5, los cuales están unidos por la parte interior. Hay
dos bloques de columnas de 5 agujeros. En cada bloque, las columnas de agujeros están
numeradas, y cada fila suele estar designada por una letra, para facilitar la identificación de cada
agujero. Además, hay una o dos filas situadas en la parte inferior y en la parte superior de la
placa, que se suelen utilizar para conectar los dos polos de la fuente de tensión que alimenta el
circuito. Todos los agujeros de cada una de estas filas están unidos entre sí.
La separación entre los agujeritos es estándar, coincidiendo con la que se toma como patrón para
disponer los terminales de la mayoría de componentes electrónicos de terminales cortos, como
los circuitos integrados, relés, etc. Los componentes electrónicos con terminales largos, que
pueden separarse más o menos, pueden insertarse más fácilmente porque no hay que respectar
distancias fijas entre los agujeritos de inserción. Esto implica que a la hora de posicionar los
componentes en la placa, siempre hay que empezar por los componentes con terminales
cortos (y de posición fija) pues al no poder modificar las posiciones de dichos terminales son lo que
más problemas pueden dar para colocarlos. Los componentes con terminales largos, como las
resistencias, diodos, etc, al poder estirar más o menos dichos terminales pueden colocarse sin
problemas posteriormente.
De todas formas, por bien que distribuyamos los componentes, será inevitable tener que hacer
conexiones por el exterior. Para ello se utilizan trocitos de cable rígido del grosor adecuado para
que queden pinzados en la placa. El grosor de los cables de unión utilizados y los terminales de los
componentes deben ser adecuados: ni tan gruesos que no entren en los agujeritos ni tan delgados
que no queden bien pinzados y provoquen un mal contacto.
IES Bellavista 1/3 El uso de placas protoboard para ensayar circuitos
Los circuitos integrados o los relés, que llevan terminales a ambos lados, deben insertarse en la
parte central (ver figura anterior), a caballo entre los dos bloques de grupos de 5 agujeros. Una fila
de terminales del componente se insertará en el bloque de agujeritos superior y la otra fila de
terminales en el bloque de agujeritos inferior.
Prácticas: ensaya los siguientes circuitos en placa protoboard. Sobre una imagen de la placa protoboard o bien en papel de cuadritos, puedes hacer previamente un replanteo de los montajes.
Resistencias Eléctricas
Cualquier material natural ofrece oposición al paso de la corriente eléctrica a través de ella. Este efecto se llama resistividad.
Los materiales conductores presentan una resistividad casi nula, los aislantes no permiten el flujo de corriente y los resistivos presentan cierta resistencia. Las resistencias son componentes eléctricos pasivos en lo que la tensión que se les aplica es proporcional a la intensidad que circula por ellos.
Generalmente la resistencia de un material aumenta cuando crece la temperatura. También la resistencia de conductor es proporcional a la longitud de ésta e inversamente proporcional a su sección.
Hay que puntualizar, para que no haya malos entendidos, que a veces llamarlas resistencias se le denominan resistores.
La medición en resistencias se hace en ohmios, su símbolo que es este
Características de la Resistencias
Todas las resistencias tienen una tolerancia, esto es el margen de valores que rodean el valor nominal y en el que se encuentra el valor real de la resistencia. Su valor viene determinado por un porcentaje que va desde 0.001% hasta 20% el más utilizada es el de 10% . Esta tolerancia viene marcada por un código de colores.
La resistencias tienen un coeficiente de temperatura, este valor dependerá de la temperatura que alcance la resistencia cuando empiece a circular el flujo de electrones. Como cualquier elemento eléctrico y electrónico tiene un rango de trabajo y por tanto un límite de funcionamiento que vendrá determinado por su capacidad de disipar calor, la tensión y por su temperatura máxima; por tanto será la temperatura máxima con la cual podrá trabajar sin deteriorarse.
Tiene también un coeficiente de tensión que limitará el paso del corriente eléctrica entre sus dos extremos que será la variación relativa de cambio de tensión al que se someta.
Un factor también importante es el ruido que se debe a los cambios repentinos de aumento y disminución de corrientes continuos. La capacidad de la resistencia es la capacidad de mantener enel transcurso del tiempo el valor nominal de la resistencia será sometido a los cambios ambientales, largos periodos del funcionamiento que no deberá afectarla para nada.
Los materiales empleados para la fabricación de las resistencias son muy variados pero los más comunes son aleaciones de cobre, níquel y zinc en diversas proporciones de cada uno lo que hará variar la resistividad. Quien determinará un aumento de esta resistividad será el níquel, ya que si la aleación lleva porcentaje anto de éste, la resistencia tendrá gran resistividad.
Las aleaciones de cobre níquel y níquel-hierro tiene una resistividad de 10 a 30 veces mayor que el cobre y las aleaciones de níquel-cromo serán de 60 a 70 veces mayor que las de cobre y con un gran comportamiento en temperaturas elevadas.
También se puede utilizar el carbono ya que su resistividad entre 400 y 2.400 veces la del cobre, por este motivo se utiliza en las escobillas de los motores eléctricos.
Código de Colores
Hay varios tipos de resistencias vienen determinados por una representación de códigos de colores. Esto se realiza por medio de la estampación de unos anillos de colores en el cuerpo de la resistencia.
Estos anillos son cuatro o cinco y vienen especificados según se muestra en las ilustraciones.
Tipos de Resistencias
Hay varios tipos de resistencias pero en definitiva se agrupan en fijas y variables. Las fijas se denominan de esta forma:
Bobinadas.
Suelen venir así para disipar potencia. Se fabrican sobre una base aislante en forma cilíndrica para enrollar un hilo de alta resistividad (wolframio, manganina, constatán). La longitud y sección del hilo darán su resistividad juntamente con la composición de éste. Suelen venir marcadas en la superficie y se utilizan para las grandes potencias pero con el inconveniente de ser inductivas.
Aglomeradas.
Están realizadas de una pasta con granos muy finos de grafito. Estas son de las más utilizadas. Sus valores vienen determinados por el código de colores.
Al igual que la bobinadas constan de un hilo enrollado pero se le somete a un proceso de vitrificación a alta temperatura (barniz especial) cuyo cometido es proteger el hilo resistivo y evitar que entren en contacto las espiras enrolladas. Es en este barniz donde se marca el código de colores.
Película de Carbono.
Se pone una fina capa de pasta de grafito encima de una base cilíndrica de cerámica. La sección y su composición determinarán el valor de la resistencia.
=
Código de colores |
Colores | 1ª Cifra | 2ª Cifra | Multiplicador | Tolerancia |
Negro | 0 | 0 | ||
Marrón | 1 | 1 | x 10 | 1% |
Rojo | 2 | 2 | x 102 | 2% |
Naranja | 3 | 3 | x 103 | |
Amarillo | 4 | 4 | x 104 | |
Verde | 5 | 5 | x 105 | 0.5% |
Azul | 6 | 6 | x 106 | |
Violeta | 7 | 7 | x 107 | |
Gris | 8 | 8 | x 108 | |
Blanco | 9 | 9 | x 109 | |
Oro | x 10-1 | 5% | ||
Plata | x 10-2 | 10% | ||
Sin color | 20% |
Ejemplo: Si los colores son: ( Marrón - Negro - Rojo - Oro ) su valor en ohmios es: 10x 1005 % = 1000 = 1K Tolerancia de 5% 5 bandas de colores También hay resistencias con 5 bandas de colores, la única diferencia respecto a la tabla anterior, es qué la tercera banda es la 3ª Cifra, el resto sigue igual. Descargue (CodRes.exe) Programa freeware para el cálculo de las resistencias, cortesía de Cesar Pérez. |
Codificación en Resistencias SMD En las resistencias SMD ó de montaje en superficie su codificación más usual es: |
1ª Cifra = 1º número 2ª Cifra = 2º número 3ª Cifra = Multiplicador | En este ejemplo la resistencia tiene un valor de: 1200 ohmios = 1K2 | |
1ª Cifra = 1º número La " R " indica coma decimal 3ª Cifra = 2º número | En este ejemplo la resistencia tiene un valor de: 1,6 ohmios | |
La " R " indica " 0. " 2ª Cifra = 2º número 3ª Cifra = 3º número | En este ejemplo la resistencia tiene un valor de: 0.22 ohmios |
E6 | 1.0 | 1.5 | 2.2 | 3.3 | 4.7 | 6.8 | ||||||||||||||||||
E12 | 1.0 | 1.2 | 1.5 | 1.8 | 2.2 | 2.7 | 3.3 | 3.9 | 4.7 | 5.6 | 6.8 | 8.2 | ||||||||||||
E24 | 1.0 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.5 | 1.6 | 1.8 | 2.0 | 2.2 | 2.4 | 2.7 | 3.0 | 3.3 | 3.6 | 3.9 | 4.3 | 4.7 | 5.1 | 5.6 | 6.2 | 6.8 | 7.5 | 8.2 | 9.1 |
E48 | 1.0 | 1.05 | 1.10 | 1.15 | 1.21 | 1.27 | 1.33 | 1.40 | 1.47 | 1.54 | 1.62 | 1.69 | ||||||||||||
1.78 | 1.87 | 1.96 | 2.05 | 2.15 | 2.26 | 2.37 | 2.49 | 2.61 | 2.74 | 2.87 | 3.01 | |||||||||||||
3.16 | 3.32 | 3.48 | 3.65 | 3.83 | 4.02 | 4.22 | 4.42 | 4.64 | 4.87 | 5.11 | 5.36 | |||||||||||||
5.62 | 5.90 | 6.19 | 6.49 | 6.81 | 7.15 | 7.50 | 7.87 | 8.25 | 8.66 | 9.09 | 9.53 | |||||||||||||
Tolerancias de las series :E6 20% - E12 10% - E24 5% - E48 2% | ||||||||||||||||||||||||
Valores de las resistencias en , K , M IEC = Comisión eléctrica Internacional |