Circuitos eléctricos: elementos, estados y conceptos básicos

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos empleados para la transmisión y control de la energía eléctrica desde el generador hasta el receptor. Se puede definir como una corriente de electrones y puede ser de corriente continua (cc) y corriente alterna (ca).

Diferentes métodos para producir electricidad:

• Dinamo/Mediante fricción: al frotar una barra de ámbar contra un trozo de lana, uno de estos elementos robará electrones al otro, quedando ambos cargados eléctricamente.
• Pilas de hidrógeno o combustible: se produce electricidad cuando se hace reaccionar hidrógeno y oxígeno.
• Pilas eléctricas: transforman energía química en eléctrica mediante un electrolito.
• Placas fotovoltaicas.
• Conversores termoeléctricos: cuando se calienta la zona entre dos metales, se produce una diferencia de tensión eléctrica entre ambos.

Estados de los circuitos:

• Circuitos cerrados: la corriente circula a lo largo del circuito, atravesando el receptor y llegando al generador.
• Circuitos abiertos.
• Corto circuito: se produce cuando se ponen en contacto directamente los dos polos del generador sin que exista ningún elemento receptor, la corriente aumenta la temperatura y puede llegar a fundir los cables.

La intensidad de corriente es la cantidad de electrones que circula por un punto del circuito en un segundo (1A = 1C/s).

El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la energía necesaria para transportar la unidad de carga (culombio) desde un punto a otro del circuito.

La fuerza electromotriz (FEM) es la energía consumida por un generador para transportar un culombio desde el punto positivo al negativo.

La resistencia eléctrica es la oposición de un cuerpo al paso de la corriente, dependiendo de su comportamiento los materiales pueden ser: materiales aislantes, conductores, superconductores (materiales de última generación que no ofrecen ninguna resistencia) y semiconductores (permiten el paso de la corriente dependiendo de diversos factores externos).

La energía eléctrica consumida por un receptor es el producto de la cantidad de carga que lo atraviesa multiplicado por el voltaje que hay entre sus bornes.

Polímetro: aparato que se usa para medir diferentes magnitudes eléctricas. Para medir tensiones eléctricas debe colocarse en paralelo, para medir intensidades se coloca en serie y para medir el valor de alguna resistencia se debe establecer contacto entre sus extremos y las puntas de prueba, para realizar la medición sin riesgo la resistencia deberá estar aislada.

Elementos de un circuito genérico:

• Energía.
• Conversor.
• Transformador.
• Elementos de protección.
• Elementos de control.
• Receptores.

Elementos de un circuito eléctrico:

• Energía (viento, sol, agua).
• Generador (hélices).
• Transformador.
• Acumulador de energía (pilas, baterías).
• Elementos de protección (fusibles y diferenciales).
• Elementos de control (interruptores, conmutadores).
• Receptores (lámparas, motores).

Generadores de corriente eléctrica son aquellas máquinas que transforman cualquier tipo de energía en electricidad.

Tipos de generadores:

• De corriente continua: se caracteriza porque la intensidad siempre va en un mismo sentido. Los más importantes son: dinamos (aprovechan la energía mecánica de rotación) y placas fotovoltaicas (aprovechan la energía lumínica del sol).
• De corriente alterna: se caracterizan porque los electrones se mueven a lo largo del circuito en ambos sentidos, ya que la polaridad del generador cambia constantemente.

Acoplamientos de generadores:

• Serie.
• Paralelo.
• Mixto.

Acumuladores de corriente son dispositivos eléctricos que sirven para almacenar energía eléctrica:

• Condensadores: constan de dos placas conductoras separadas entre sí mediante un material aislante. Cuando se cargan, se comportan como un receptor y al descargarse como un generador.
• Pilas y baterías: son acumuladores que transforman la energía eléctrica en química. Su rendimiento es superior al 90%. Características: resistencia interna, capacidad y fuerza electromotriz.

Elementos de control y maniobra:

• Interruptor: unipolar y bipolar.
• Conmutador: simple y doble.
• Relé.

Receptores:

• Baterías y pilas.
• Motores (transforman energía eléctrica en energía mecánica de rotación).
• Electroimanes (energía eléctrica en magnética).
• Resistencias fijas (valor fijo).
• Resistencias ajustables (permite variar su resistencia al girar una barra).
• Resistencias variables LDR (su valor depende de la luminosidad que incide sobre ellas).
• Resistencias variables NTC y PTC (valor varía con la temperatura, NTC disminuye).

Acoplamiento en serie, en paralelo y mixto.

Los transformadores eléctricos son máquinas que se emplean para transformar la energía eléctrica primaria en secundaria, elevando o reduciendo la intensidad de la corriente alterna. Constan de tres partes: núcleo, bobinado primario y bobinado secundario.