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1. Circuitos eléctricos de corriente continua
2. 1 15.1. El circuito eléctrico A Concepto de energía eléctrica
3. 2
4. 3 Diferentes métodos para producir electricidad:
Generador de corriente continua o dinamo. Si se mueve rápidamente un cable en un campo magnético (próximo a un imán permanente), se establece una corriente de electrones a través del cable.
Mediante frotación. Al frotar una barra de ámbar contra un trozo de lana, uno de ellos robará los electrones del otro, quedando los dos cargados eléctricamente.
Pilas de hidrógeno o pilas de combustible (se hace reaccionar químicamente hidrógeno líquido y oxígeno).
Placas fotovoltaicas. Cuando inciden fotones (energía electromagnética) sobre ciertos semiconductores se origina corriente eléctrica.
Conversores termoeléctricos. Cuando se calienta la zona de contacto entre dos metales distintos, se produce un voltaje entre ambos. De momento, su eficiencia todavía es muy pequeña (alrededor del 7%).
5. 4 B Características de un circuito de corriente continua.
6. 5 C Símil hidráulico
7. 6 15.2. Magnitudes eléctricas A Intensidad de corriente
8. 7 La intensidad de corriente se mide con un aparato denominado amperímetro. El amperímetro siempre se coloca en serie en el circuito, de manera que toda la corriente pase por él. Su símbolo se muestra en la Figura.
9. 8 B Resistencia eléctrica
10. 9
11. 10 C Voltaje, tensión o diferencia de potencial
12. 11
13. 12
14. 13 D Ley de Ohm
15. 14
16. 15
17. 16 15.3. Elementos de un circuito
18. 17 A Generador de corriente eléctrica
19. 18 Tipos de generadores. Según el tipo de energía eléctrica obtenida, existen, principalmente, dos tipo de generadores:
Generadores de corriente continua: Se caracterizan porque la intensidad de corriente que generan siempre va en el mismo sentido. Los más importantes son:
Dinamos. Tradicionalmente empleadas en bicicletas, aprovechan la energía mecánica de rotación de la rueda para producir electricidad.
Placas fotovoltaicas. Aprovechan la luminosidad del Sol, par convertirla en energía eléctrica.
Generadores de corriente alterna.
20. 19 Acoplamiento de generadores. A veces suele ocurrir que en un mismo circuito hay acoplado más de un generador. El resultado final dependerá de la forma del acoplamiento. En un circuito eléctrico sencillo, los generadores se pueden acoplar de tres formas: en serie, en paralelo y mediante acoplamiento mixto.
21. 20 B Acumuladores de corriente eléctrica.
Condensadores.
22. 21
23. 22
24. 23 Pilas y baterías. Las pilas y baterías son acumuladores que transforman la energía eléctrica en energía química. Tienen la cualidad de trabajar también como generadores de corriente eléctrica, transformando la energía química en energía eléctrica. Su rendimiento supera el 90%.
Características de las pilas y baterías:
Resistencia interna. Las pilas internamente transportan electrones desde el polo positivo hasta el polo negativo (a través del electrólito), gracias a su energía interna. Este electrólito ofrece una resistencia al paso de la corriente, que se denomina resistencia interna (r). Este valor es constante para cada pila o batería.
Capacidad. Es la cantidad de electricidad que puede suministrar la pila o batería en una descarga completa. Se mide en amperios hora (Ah) o miliamperios hora (mAh). Además, 1Ah = 3.600 culombios (C). La capacidad depende de las dimensiones y materiales con los que esté fabricada.
Fuerza electromotriz (e). Es el voltaje que hay entre sus bornes cuando está en circuito abierto. Cuando el circuito al que está conectada está cerrado, la tensión en los bornes (V) disminuye y es igual a V = e – (r · I); donde la intensidad de corriente será igual a I = e / (R + r).
Acoplamiento de pilas y baterías. Igual forma que los condensadores.
25. 24 C Elementos de control y maniobra
26. 25 D Elementos de protección de circuitos.
27. 26 E Receptores.
Tipos de receptores
28. 27
29. 28 Acoplamiento de receptores. En corriente continua (c.c.), todos los receptores pueden ser considerados, a efectos de cálculos, como resistencias eléctricas. Los receptores se pueden acoplar o conectar de las siguientes maneras: en serie, en paralelo y mediante acoplamiento mixto (serie-paralelo).
Acoplamiento en serie. Dos receptores están acoplados en serie cuando la corriente que sale de uno de ellos pasa íntegramente por el otro. Los métodos para determinar las magnitudes estudiadas anteriormente son:
Cálculo de la intensidad total que atraviesa el circuito. Todas las resistencias se pueden hacer equivalentes a una, denominada resistencia equivalente. Cuyo valor es: Req = R1 + R2 + …
De esta manera, el circuito se transforma en uno que solamente tiene un receptor, al que se le puede aplicar la ley de Ohm.
I = V / Req
Cálculo de la tensión entre los bornes de cada receptor. Se aplica la ley de Ohm a ese tramo del circuito.
I = V1 / R1; I = V2 / R2;… V1 = I · R1; V2 = I · R2
Al despreciar las pérdidas por efecto Joule, la suma de los voltajes o diferencias de potencial en los extremos de cada receptor es igual a la fem del generador y, por tanto, se considera que no tiene resistencia interna.
30. 29 Acoplamiento en paralelo. Aquí, la corriente que atraviesa uno de los receptores ya no pasa por ningún otro.
Cálculo de la resistencia equivalente. Viene dado por la expresión:
Donde R1, R2, R3,… son cada una de las resistencias en paralelo de que consta el circuito.
Intensidad total que atraviesa el circuito e intensidades parciales:
I = V / Req
Las diferencias de potencial en los extremos de cada receptor son las mismas e iguales a la fuerza electromotriz que tiene el generador (despreciando su resistencia interna). Por tanto,
V1 = V2 = V3 = … = V.
Luego, I1 = V/R1; I2 = V/R2; I3 = V/R3.
Y la intensidad total: I = I1 + I2 + I3 + …
31. 30 Acoplamiento mixto de receptores.
Se da cuando hay receptores acoplados en serie y en paralelo.
Para determinar la resistencia equivalente, se hace por partes. En nuestro ejemplo, primero se calcula la resistencia equivalente de los dos receptores que están acoplados en serie y luego se determina la resistencia equivalente total en el circuito en paralelo.
La intensidad total se calcula mediante la ley de Ohm.
Por último, quedará por resolver las intensidades y tensiones en cada uno de los elementos.
32. 31
33. 32 15.4. Leyes de Kirchhoff A Primera ley de Kirchhoff
34. 33 B Segunda ley de Kirchhoff
35. 34
36. 35
37. 36 15.5. Distribución de energía eléctrica A Transformadores eléctricos (c.a)
38. 37
39. 38 B Caída de tensión en el transporte de electricidad
40. 39 C Cálculo de líneas.
41. 40 15.6. Simbología, esquemas eléctricos y planos
42. 41 15.7. Circuitos eléctricos domésticos A Densidad de corriente y cálculo de secciones.
43. 42
44. 43 15.8. Montaje y experimentación de circuitos de c.c. Puente de Wheatstone.
45. 44 Medida de intensidades mediante shunt.
46. 45 15.9. Normas de seguridad en instalaciones eléctricas Características de los conductores (cables).
Aislamiento. Tipo V (PVC) hasta 750 V los conductores rígidos y 440V los flexibles.
Identificación de colores (corriente monofásica).
- Amarillo-verde (a rayas) para las tomas de tierra.
- Azul, negro y marrón para las fases.
Secciones mínimas.
- 1,5mm2 para alumbrado.
- 2,5mm2 para enchufes.
- 4mm2 para lavadoras y calentador eléctrico.
- 6mm2 para cocina, horno, aire acondicionado, etc.
Caída de tensión máxima.
- Desde el origen al punto de consumo de 1,5%.
47. 46 Situación de los conductores en las paredes.
