Circuito eléctrico
1. Elementos de un circuito eléctrico
Se denomina circuito eléctrico al conjunto de elementos eléctricos conectados entre sí que permiten generar, transportar y utilizar la energía eléctrica con la finalidad de transformarla en otro tipo de energía como, por ejemplo, energía calorífica (estufa), energía lumínica (bombilla) o energía mecánica (motor). Los elementos utilizados para conseguirlo son los siguientes:
- Generador. Parte del circuito donde se produce la electricidad, manteniendo una diferencia de tensión entre sus extremos.
- Conductor. Hilo por donde circulan los electrones impulsados por el generador.
- Resistencias. Elementos del circuito que se oponen al paso de la corriente eléctrica .
- Interruptor. Elemento que permite abrir o cerrar el paso de la corriente eléctrica. Si el interruptor está abierto no circulan los electrones, y si está cerrado permite su paso.
2. Resistencias de los conductores eléctricos
La resistencia es la oposición que encuentra la corriente eléctrica para pasar por los materiales y esta depende de tres factores:
- El tipo de material. Cada material presenta una resistencia diferente y unas características propias, habiendo materiales más conductores que otros. A esta resistencia se le llama resistividad [ρ] y tiene un valor constante. Se mide [Ω·m].
- La longitud. Cuanto mayor es la longitud del conductor, más resistencia ofrece. Se mide en metros [m].
- La sección. Cuanto más grande es la sección, menos resistencia ofrece el conductor. Por lo tanto, presenta más resistencia un hilo conductor delgado que uno de grueso. Se mide en [m 2].
- La resistencia de un conductor se cuantifica en ohmios (Ω), y se puede calcular mediante fórmula:R = ρ • l / s
3. Interpretación del código de colores de una resistencia
Las resistencias comerciales (las que se acostumbran a usar para hacer prácticas de circuitos eléctricos) tienen 4 anillos pintados que sirven para identificar su valor.
El primer anillo corresponde a la primera cifra, el segundo anillo a la segunda cifra, el tercer anillo al número de ceros y el cuarto anillo al límite de tolerancia de la resistencia.
El código de colores de las resistencias es el siguiente:
Resistencia (Ω)
Color
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1 a Cifra
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2 a Cifra
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3 a Cifra
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4 a Cifra
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ninguno
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-
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-
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-
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±20%
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Plata
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-
|
-
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10 -2
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±10%
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Oro
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-
|
-
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10 -1
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±5%
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Negro
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-
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0
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10 0
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Marrón
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1
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1
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10 1
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Rojo
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2
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2
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10 2
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Naranja
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3
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3
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10 3
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Amarillo
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4
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4
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10 4
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Verde
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5
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5
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10 5
| |
Azul
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6
|
6
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10 6
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Lila
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7
|
7
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10 7
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Gris
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8
|
8
|
10 8
| |
Blanco
|
9
|
9
|
10 9
|
4. Asociación de resistencias
Las resistencias (y otros elementos del circuito)pueden conectarse de dos formas diferentes:
- Asociación en serie. Los elementos asociados se colocan uno a continuación del otro. La corriente eléctrica tiene un único camino por recorrer, habiendo así la misma intensidad en todo el circuito.Por ejemplo, en caso de tener cuatro resistencias conectadas en serie, la resistencia equivalente se puede calcular como:R eq = R1 + R2 + R3 + R4
- Asociación en paralelo. Se crean derivaciones en el circuito. La corriente eléctrica que sale del generador tiene distintos caminos por recorrer.Por ejemplo, en caso de tener cuatro resistencias asociadas en paralelo, la resistencia equivalente del circuito se calcula como:1/R eq = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4
Para entender y poner en práctica, dispones de un juego interactivo sobre la asociación de resistencias.
Todos los componentes de un circuito eléctrico son representados graáficamente mediante símbolos elementalesaceptados por normas internacionales. Los esquemas de los circuitos eléctricos son dibujos simplificados que se utilizan para ver de forma clara y rápida como están conectados los circuitos.
6. La Ley de Ohm
Son varias las leyes que han estudiado los circuitos eléctricos. Entre ellas destaca la del año 1827 cuando, de forma experimental, Georg Simon Ohm encontró la relación que se podía expresar de forma matemática entre las tres magnitudes más importantes de un circuito eléctrico: diferencia de potencial, intensidad de corriente y resistencia.
La ley de Ohm es la ley fundamental de la corriente eléctrica que dice:
"En un circuito eléctrico, la intensidad de la corriente que lo recorres directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia que este presenta".
Y se expresa de la siguiente manera:
V=R • I
En el siguiente juego interactivo puedes entender de una manera más gráfica la ley de Ohm.
7. La Ley de Joule
Cuando por un conductor circula corriente eléctrica, este se calienta y produce calor. Esto es debido a que parte del trabajo que se realiza para mover las cargas eléctricas entre dos puntos de un conductor se pierde en forma de calor.
El año 1845, James Prescott Joule fue capaz de encontrar la ley que permite calcular este efecto, viendo que este trabajo disipado en forma de calor es:
- Proporcional al tiempo durante el que pasa la corriente eléctrica.
- Proporcional al cuadrado de la intensidad que circula.
- Proporcional a la resistencia del conductor.
Se expresa de la siguiente manera:
W = R • I 2 • t
El efecto Joule limita la corriente eléctrica que pueden transportar los cables de las conducciones eléctricas. Este límite asegura que la temperatura que pueden conseguir los cables no pueda producir un incendio. Una manera de asegurar que no supere el límite es utilizando un fusible: un dispositivo formado por un hilo de metal que va conectado en serie al circuito general de la instalación eléctrica.
