Este documento trata sobre conceptos básicos de electricidad como carga eléctrica, corriente eléctrica, tensión, resistencia y circuitos eléctricos. Explica que la carga eléctrica es una propiedad de las partículas subatómicas y que siempre se conserva en sistemas aislados. También define corriente continua, corriente alterna, voltio y ohmio. Describe leyes de Kirchhoff y tipos de circuitos como serie y paralelo.
1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO SANTIAGO MARIÑO
BARINAS ESTADO BARINAS
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
MARÍA GABRIELA BELLO
18559760
ING INDUSTRIAL
DICIEMBRE 2016
2. La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas
que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas por la mediación
de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es influida por los
campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada
interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro
interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la
carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar
fotones.
Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier proceso
físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma
algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo.
CARGA ELÉCTRICA
Tipo de interacción (atractiva o repulsiva)
entre cargas de igual y distinta naturaleza.
En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina
culombio o coulomb (símbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa por la
sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica
es de un amperio, y se corresponde con:
1 culombio = 6,25 x 10 18 electrones libres
UNIDADES:
3. Densidad de carga eléctrica
Se llama densidad de carga eléctrica a la cantidad de carga eléctrica por unidad de longitud, área o volumen que se
encuentra sobre una línea, una superficie o una región del espacio, respectivamente. Por lo tanto se distingue en estos tres
tipos de densidad de carga. Se representaría con las letras griegas lambda (λ), para densidad de carga lineal, sigma (σ), para
densidad de carga superficial y ro (ρ), para densidad de carga volumétrica.
Puede haber densidades de carga tanto positivas como negativas
La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de
tiempo que recorre un material.1 Se debe al movimiento de las cargas (normalmente
electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se
expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una
corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo
magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.
El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el
galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con
el conductor por el que circula la corriente que se desea medir.
corriente eléctrica
La corriente eléctrica está definida por convenio en
sentido contrario al desplazamiento de los electrones.
4. Se denomina corriente continua o corriente directa(CC en español, en inglés DC, de Direct Current) al flujo de
cargas eléctricas que no cambia de sentido con el tiempo. La corriente eléctrica a través de un material se
establece entre dos puntos de distinto potencial. Cuando hay corriente continua, los terminales de mayor y
menor potencial no se intercambian entre sí. Es errónea la identificación de la corriente continua con la corriente
constante (ninguna lo es, ni siquiera la suministrada por una batería). Es continua toda corriente cuyo sentido de
circulación es siempre el mismo, independientemente de su valor absoluto.
Se denomina corriente alterna (simbolizada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en
la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es
la de una onda senoidal. En el uso coloquial, "corriente alterna" se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los
hogares y a las empresas. La razón del amplio uso de la corriente alterna, que minimiza los problemas de trasmisión de
potencia, viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua. La energía
eléctrica trasmitida viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo. Dado que la sección de los
conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica depende de la intensidad, se puede, mediante un
transformador, modificar el voltaje hasta altos valores (alta tensión), disminuyendo en igual proporción la intensidad de
corriente. Esto permite que los conductores sean de menor sección y, por tanto, de menor costo; además, minimiza las
pérdidas por efecto Joule, que dependen del cuadrado de la intensidad. Una vez en el punto de consumo o en sus
cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para permitir su uso industrial o doméstico de forma cómoda y segura.
CORRIENTE CONTINUA
CORRIENTE ALTERNA
5. La tensión eléctrica o diferencia de potencial es una magnitud física
que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.
También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido
por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre
dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro,
unidad de medida es el voltio.
La tensión entre dos puntos A y B es independiente del camino
recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico
de dichos puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo
conservativo.
Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante
un conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que
crea el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al
punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa
(generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su
potencial eléctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce como
corriente eléctrica.
Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un sólo punto, o
potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y
algún otro donde el potencial se defina como cero.
En muchas ocasiones, se adopta como potencial nulo al de la tierra.
VOLTAJE
Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la
diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito
eléctrico.
VOLTIMETRO
6. Se le denomina resistencia eléctrica a la reducción que tienen los electrones al
moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema
Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en
honor al físico alemán Georg Simon Ohm, quien descubrió el principio que
ahora lleva su nombre. Para un conductor de tipo cable, la resistencia está dada
por la siguiente fórmula:
𝑅 = 𝜌
𝐿
𝑆
RESISTENCIA ELECTRICA
7. LEY DE OHM
La Ley de Ohm establece que "la
intensidad de la corriente eléctrica que
circula por un conductor eléctrico es
directamente proporcional a la diferencia
de potencial aplicada e inversamente
proporcional a la resistencia del mismo".
La resistencia que un material opone al
paso de la electricidad es el cociente
entre la tensión aplicada en sus extremos
y la intensidad que lo atraviesa.
V: RI I:V/R R:V/I
FORMULAS
Donde:
I – Intensidad de la corriente que recorre el
circuito en ampere (A)
V – Valor de la tensión, voltaje o fuerza
electromotriz en volt (V)
R – Valor de la resistencia del consumidor o
carga conectado al circuito en ohm ().
8. CIRCUITO EN SERIE
Se define un circuito en serie
como aquel circuito en el que la
corriente eléctrica solo tiene un
solo camino para llegar al punto
de partida, sin importar los
elementos intermedios. En el
caso concreto de solo arreglos
de resistencias la corriente
eléctrica es la misma en todos
los puntos del circuito.
CIRCUITO PARALELO
Se define un circuito paralelo como
aquel circuito en el que la corriente
eléctrica se bifurca en cada nodo. Su
característica mas importante es el
hecho de que el potencial en cada
elemento del circuito tienen la misma
diferencia de potencial.
9. LEYES DE KIRCHHOFF
Son dos igualdades que se
basan en la conservación de la
energía y la carga en los
circuitos eléctricos. Fueron
descritas por primera vez en
1846 por Gustav Kirchhoff. Se
utilizan para resolver circuitos
más complejos, donde
intervienen varios generadores
y varios receptores
interconectados entre sí
formando una malla simple o
varias
CONCEPTOS BÁSICOS
RED: Conjunto de conductores, resistencias y
generadores, unidos entre sí de forma arbitraria,
de manera que por ellos circulan corrientes de
distintas intensidades.
NUDO: Punto de la red donde concurren más de
dos conductores.
RAMA: Parte de la red comprendida entre dos
nudos consecutivos y recorrida por la misma
intensidad de corriente.
MALLA: Todo circuito conductor cerrado que se
obtiene partiendo de un nudo y volviendo a él,
sin pasar dos veces por una misma rama.
10.
11. DEFINICIÓN DE POTENCIA ELÉCTRICA
Se define potencia eléctrica como la
capacidad que tiene un receptor
eléctrico para transformar la energía
en un tiempo determinado. Se mide
en vatios (w) aunque es muy común
verla en Kilovatios (Kw). 1.000w es
1Kw de potencia.
ENERGÍA ELÉCTRICA
La Energía Eléctrica, definida desde su punto
de vista Físico, es la manifestación de una
corriente eléctrica que es generada por una
diferencia de Potencial Eléctrico entre dos
puntos específicos, uno de los fenómenos del
Magnetismo, permitiéndose su
aprovechamiento mediante la utilización de
un soporte que es justamente un conductor
eléctrico (sea una red de cables eléctricos,
como también los circuitos eléctricos de un
dispositivo electrónico)
CALCULO DE LA POTENCIA ELECTRICA
POTENCIA DE UNA CARGA ACTIVA (RESISTIVA)
La forma más simple de calcular la potencia que
consume una carga activa o resistiva conectada a un
circuito eléctrico es multiplicando el valor de la tensión
en volt (V) aplicada por el valor de la intensidad (I) de la
corriente que lo recorre, expresada en Amper. Para
realizar ese cálculo matemático se utiliza la siguiente
fórmula: P = V x I
El resultado de esa operación matemática para un
circuito eléctrico monofásico de corriente directa o de
corriente alterna estará dado en watt (W). Por tanto, si
sustituimos la “P” que identifica la potencia por su
equivalente, es decir, la “W” de watt, tenemos que: P =
W
W = V x I