Fundamentos de Circuitos Eléctricos: Componentes y Configuraciones

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos interconectados que permiten el flujo de electrones. Está compuesto por:

Componentes Esenciales de un Circuito Eléctrico

• Generador o Acumulador: Elementos capaces de mantener una diferencia de potencial entre los extremos de un conductor. Se clasifican en:
  • Primarios: De un solo uso, como las pilas.
  • Secundarios: Recargables, como las baterías o acumuladores.
• Hilo Conductor: Formado por un material conductor, que presenta baja resistencia al paso de la corriente eléctrica. Ejemplos incluyen cobre, oro y tungsteno.
• Receptor o Consumidor: Componentes que aprovechan la energía eléctrica. Ejemplos: motores, resistencias, bombillas.
• Elemento de Maniobra: Dispositivos para abrir o cerrar el circuito.
  • Pulsador: Actúa mientras se mantiene presionado.
  • Interruptor: Mantiene la posición (abierto o cerrado) hasta una nueva acción.
  • Conmutador: Permite controlar el circuito desde diferentes puntos. Un tipo especial es el conmutador de cruce, utilizado para invertir la polaridad y, por ende, el giro de motores.

El sentido real de la corriente eléctrica fluye del polo negativo al positivo. Sin embargo, por convención histórica, en el análisis de circuitos se considera que la corriente fluye del polo positivo al negativo.

Asociación de Resistencias

Las resistencias pueden agruparse de las siguientes maneras:

1. Asociación en Serie

Las resistencias se conectan una a continuación de la otra.

• La corriente es la misma en todas las resistencias: I = I₁ + I₂ + I₃ + ... + I_n
• La diferencia de potencial total (V) es la suma de las diferencias de potencial en cada resistencia: V = V₁ + V₂ + V₃ + ... + V_n
• La resistencia equivalente (R) es la suma de las resistencias parciales: R = R₁ + R₂ + R₃ + ... + R_n

2. Asociación en Paralelo (o Derivación)

Las resistencias se conectan por sus extremos a un mismo punto, denominado nodo.

• La intensidad total (I) es la suma de las intensidades que circulan por cada resistencia: I = I₁ + I₂ + I₃ + I₄ + ... + I_n
• La diferencia de potencial (V) es la misma en todas las resistencias: V = V₁ = V₂ = V₃ = ... = V_n
• El inverso de la resistencia equivalente es la suma de los inversos de las resistencias parciales: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ... + 1/R_n

3. Circuitos Mixtos

Son aquellos que combinan resistencias conectadas en serie y en paralelo.

Asociación de Pilas

Las pilas, al igual que las resistencias, pueden asociarse en serie y en paralelo.

1. Pilas en Serie

El polo positivo de una pila se conecta al polo negativo de la siguiente.

• Fuerza Electromotriz (FEM) Total: La FEM total es la suma de las FEM de cada pila. Si las pilas son iguales: ɛ_t = N ⋅ ɛ, donde N es el número de pilas y ɛ es la FEM de una pila.
• Resistencia Interna Total: La resistencia interna total es la suma de las resistencias internas de cada pila. Si las pilas son iguales: R_it = N ⋅ R_i, donde R_i es la resistencia interna de una pila.
• Intensidad de Corriente Total: I_t = V_total / (R_total + R_{interna_total})

2. Pilas en Paralelo

Los polos positivos se conectan entre sí y los polos negativos también.

• Fuerza Electromotriz (FEM) Total: La FEM total es igual a la FEM de una de las pilas: ɛ_t = ɛ₁ = ɛ₂ = ɛ₃.
• Resistencia Interna Total: El inverso de la resistencia interna total es la suma de los inversos de las resistencias internas de cada pila: 1/R_it = 1/R_i1 + 1/R_i2 + ...
• Intensidad de Corriente Total: I_t = V_total / (R_total + R_{interna_total})