Principios Básicos de Circuitos Eléctricos y Componentes Electrónicos

Magnitudes Eléctricas Fundamentales

Voltaje o Tensión (V)

Es la energía necesaria para transportar la unidad de carga eléctrica entre dos puntos de un circuito. Su unidad es el voltio (V), aunque también se utiliza el milivoltio (mV). Se mide con un voltímetro conectado en paralelo.

Intensidad de Corriente Eléctrica (I)

Es la cantidad de carga eléctrica que circula por un circuito por unidad de tiempo. Se calcula como I = Q / t (Carga / Tiempo). Su unidad es el amperio (A), pero es muy frecuente utilizar el miliamperio (mA). Se mide con un amperímetro conectado en serie.

Resistencia Eléctrica (R)

Es la oposición que todo material ofrece al paso de la corriente eléctrica. Su unidad es el ohmio (Ω). Se mide con un ohmímetro.

Energía Eléctrica (E)

Es el trabajo necesario para transportar una carga eléctrica entre dos puntos de un circuito. Se puede calcular con las fórmulas E = Q · V o E = V · I · t. Su unidad en el Sistema Internacional es el julio (J), que equivale a un vatio por segundo (W·s). Comercialmente, se utiliza el kilovatio-hora (kW·h).

Potencia Eléctrica (P)

Es la energía consumida o generada por unidad de tiempo. Se calcula como P = E / t o, más comúnmente, P = V · I. Su unidad es el vatio (W) y su múltiplo más usado es el kilovatio (kW).

Componentes y Circuitos Eléctricos

El Relé

Es un elemento de control electromecánico que, mediante un electroimán, actúa sobre uno o varios conmutadores para abrir y cerrar circuitos. Tiene dos partes principales:

• Electroimán: Un hilo de cobre enrollado alrededor de un núcleo ferromagnético. Cuando se conecta a un generador, la corriente eléctrica crea un campo magnético que atrae una palanca, haciendo cambiar de posición los conmutadores. Cuando la bobina está conectada, se dice que el relé está activado.
• Conmutadores: Uno o varios interruptores que son accionados por el electroimán.

Tipos de Circuitos

Circuitos en Serie

En un circuito en serie:

• El voltaje total se reparte entre todas las resistencias: V_T = V₁ + V₂ + ...
• La intensidad es la misma en todos los componentes: I_T = I₁ = I₂ = ...

El circuito en serie equivale a un circuito con una sola resistencia, denominada resistencia total o equivalente.

Circuitos en Paralelo

En un circuito en paralelo:

• El voltaje es el mismo para todas las resistencias: V_T = V₁ = V₂ = ...
• La intensidad total se reparte entre todas las resistencias: I_T = I₁ + I₂ + ...

El circuito en paralelo equivale a un circuito con una sola resistencia, denominada resistencia total o equivalente.

Circuitos Mixtos

Son aquellos que combinan resistencias conectadas tanto en serie como en paralelo. Las posibilidades de conexión son múltiples.

Componentes Electrónicos Básicos

Resistores o Resistencias

Son componentes que ofrecen oposición al paso de los electrones. Se utilizan en los circuitos para controlar la intensidad de la corriente eléctrica (si aumenta la resistencia, disminuye la intensidad). Las resistencias pueden ser fijas o variables.

Resistencias Fijas

Tienen un valor óhmico constante. Suelen tener forma cilíndrica y un código de bandas de color. En el código de 4 bandas, las tres primeras indican el valor en ohmios y la cuarta es la tolerancia, que indica el margen de error (valores +/-) que puede tener la resistencia respecto a su valor nominal.

Resistencias Variables: Potenciómetro

Es una resistencia que puede tener cualquier valor comprendido entre 0 y su valor máximo de referencia. El valor se cambia de forma manual o con la ayuda de un destornillador. Tiene tres terminales, pero solo se suelen conectar dos de ellos: uno de los extremos y el común, que corresponde a un cursor móvil. Dependiendo de la posición del cursor, el potenciómetro tendrá un valor u otro. Permite cambiar la intensidad de corriente en un circuito al modificar el valor de la resistencia.

Aplicaciones

Se utiliza para cambiar el volumen de una radio o regular la intensidad luminosa de una lámpara.

LDR (Light Dependent Resistor) o Fotorresistencia

Es una resistencia variable cuyo valor depende de la cantidad de luz que incide sobre ella.

• A más luz, menor resistencia y, por tanto, mayor intensidad circulará por el circuito.
• A menos luz, mayor resistencia y, por tanto, menor intensidad circulará por el circuito.

Aplicaciones

Se usan como sensores de luz que hacen que un dispositivo funcione o no dependiendo de la luz. Por ejemplo, en un despertador solar o en sistemas para subir y bajar persianas automáticamente.

Termistor

Es una resistencia variable cuyo valor depende de la temperatura. Existen dos tipos:

• NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo): A más temperatura, menor es su resistencia.
• PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo): A más temperatura, mayor es su resistencia.

Aplicaciones

Se emplean como sensores de temperatura, por ejemplo, en alarmas contra incendios o en sistemas que protegen equipos del sobrecalentamiento.

Diodo

Es un componente electrónico fabricado con material semiconductor (como el silicio) que permite el paso de la corriente eléctrica solamente en un sentido. Tiene dos terminales: el cátodo (-) y el ánodo (+). Para que la corriente pueda circular, el terminal negativo del diodo (cátodo) debe estar conectado hacia el polo negativo de la pila y el terminal positivo (ánodo) hacia el polo positivo.

Aplicaciones

Se utilizan en fuentes de alimentación y en instalaciones fotovoltaicas, donde impiden la descarga de la batería hacia el panel fotovoltaico cuando no hay sol.

LED (Diodo Emisor de Luz)

Es un diodo que emite luz cuando pasa a través de él la corriente eléctrica. Existen de diferentes colores. El terminal negativo (cátodo) suele ser la patilla más corta. Soportan tensiones bajas, por eso es necesario conectar una resistencia en serie para protegerlos.