Esta vez, veremos los fundamentos de los circuitos eléctricos, los componentes electrónicos, las leyes que componen los fundamentos y conceptos básicos de como tener una conexión correcta.
Los circuitos eléctricos son una combinación de componentes electrónicos y eléctricos, como las resistencias, capacitores, chips, bobinas, entre otros. Los circuitos eléctricos transportan una corriente para un uso específico en un sistema cerrado.
Ley de Ohm.
La clásica ley de ohm compete toda estructura en circuitos eléctricos, ya que describe la impedancia y admitancia dentro del mismo.
La impedancia es la resistencia aparente de un circuito al flujo de una corriente eléctrica alterna, equivalente a la resistencia efectiva cuando la corriente es continua.
La admitancia por el contrario es la facilidad con la que un conductor o circuito permite el paso de la corriente..
En el estudio de la teoría de los circuitos eléctricos, Ohm comprobó que un material conductor se cumplía la siguiente relación: Va – Vb = K * i(t).
Es importante destacar que Va > Vb, de esta manera queda descrito como, ΔV= Z * i, donde “Z” se le conoce como impedancia.
Recordemos que para obtener la admitancia es la inversa de la impedancia, entonces la admitancia denotada con la letra “Y” sería igual a 1/Z.
Elementos básicos de un circuito eléctrico (I)
La resistencia denotada como “R” se define como aquel elemento que cumple con lo siguiente:
ΔV = R * I Siendo R una constante en cuyos casos límites R = 0 , R = ∞. En el primer caso siendo un cortocircuito, y en el segundo un circuito abierto.
Condensador
Consiste en dos conductores separados por un material no conductor que recibe el nombre de dieléctrico. Estos condensadores almacenan “cargas” o diferenciales de potencial eléctrico para ser mas precisos, esto se describe de la siguiente manera:
Q = C * ΔV
Donde Q es la carga almacenada, C es una constante positiva que recibe el nombre de capacidad y cura unidad son los faradios, y ΔV la diferencial de tensión entre terminales de dicho dispositivo.
Recordemos la definición de admitancia e impedancia, se obtienen las siguientes relaciones:
donde la inversa del operador D hace referencia a la operación de integración.
Cabe mencionar que hay una gran variedad de condensadores al igual que sus usos cambian dependiendo del estado de la naturaleza con la que se manejen los circuitos, corriente alterna o directa, e incluso en circuitos de respuesta rápida, de los cuáles hablaremos en otro momento con mas detalle.
Bobina
Son dispositivos cuya relación entre el voltaje y la intensidad viene dada por la siguiente expresión:
Donde a “L” se le conoce como inductancia y cuyas unidades son los henrios.
Para una bobina la impedancia y admitancia queda descrita de la siguiente manera:
Las bobinas actúan de una manera muy curiosa, pues a diferencia de los capacitores que son dispositivos que se oponen a la descarga súbita de un circuito algo que se conoce como reactancia capacitiva (Xc) y se puede calcular con la ley de Ohm XC = V/I, y con la fórmula: XC = 1/(2πfC), donde:
– XC = reactancia capacitiva en ohmios
– f = frecuencia en Hertz (Hz)
– C = capacidad en Faradios (F)
En el caso de las bobinas la oposición se presenta al cargar o descargar un circuito, pues este produce un campo magnético produciendo un efecto de reactancia inductiva y se representa por: XL y se puede calcular con: la Ley de Ohm: XL = V / I y por la fórmula: XL = 2π x f x L, donde:
– XL: reactancia inductiva en ohmios
– V: voltaje en voltios
– I: corriente en amperios
– π: constante (pi): 3.1416
– f : frecuencia en hertz
– L: inductancia en henrios
Resumen de los circuitos eléctricos
Los circuitos eléctricos son un conjunto de dispositivos conectados entre sí por los que circula una corriente eléctrica, recordemos que los circuitos eléctricos son sistemas cerrados, es decir, no interactúa de manera dependiente de un agente externo.
Partes de un circuito eléctrico
Fuente de voltaje: Todo circuito necesita de una fuente de energía, esta puede ser corriente continua como la que ofrecen las baterías, o corriente alterna como la que ofrece nuestro toma-corriente de la casa.
Conductores: Los conductores son los medios por donde haremos la conexión de un dispositivo a otro, estos pueden ser cables, alambres, entre otros. Cada circuito deberá respetar normas para que estos conductores sean los más adecuados para evitar sobrecalentamiento y un corto circuito.
Receptores: Estos elementos son los que se encargan de aprovechar la energía que se esta suministrando, puede ser un bombillo un motor, etc.
Elementos de control: Esta parte es interesante, un circuito simple puede tener uno o mas elementos de control, estos pueden ser desde interruptores (switches, conmutadores, botones de anclaje, etc) hasta sistemas mas complicados como relevadores u otos dispositivos de conexión automatizada.
Bibliografía
Estos son algunos de los títulos que te pueden ayudar a reforzar tus apuntes.
Introducción a los Circuitos Eléctricos
Teoría de Circuitos: Emilio Soria Olivas
Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos: Robert L. Boylestad
Análisis de Circuitos Teoría y Práctica: Allan H. Robbins
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