Circuitos electricos I

1. ANALISIS DE CIRCUITOS
ELECTRICOS I

2. LOS ÁTOMOS
• Elementos básicos de la
materia.
• Compuesto de núcleo y
electrones.
• Se distinguen por la
estructura del núcleo y el
número de electrones
La Materia y la Electricidad

3. LAS MOLÉCULAS
• Combinación de átomos
para crear la materia.
Ej: El agua (H2O)
• Las moléculas pueden
agrupar pocos o
muchísimos átomos (Ej:
El plástico)
H H
OXÍGENO

4. Conductores y Aislantes
El núcleo y los electrones de un átomo están unidos por una fuerza de
atracción que evita que los electrones se desplacen libremente dentro de la
materia.
Núcleo
Límite del átomo
Electrón libre
Límite del átomo
Núcleo
Aislantes: materiales en los cuales debe aplicarse
un voltaje muy alto para producir un flujo de
corriente que se puede medir. Aislantes: Vidrio,
caucho, pastas, etc.
Conductor: Material que permite un flujo
generoso de electrones con una aplicación muy
pequeña de voltaje. Buenos conductores: Oro,
plata, cobre, hierro, aluminio (en general, todos
los metales son buenos conductores)

5. • Analice dos propiedades de la estructura atómica del cobre que lo
hagan un buen conductor
• Mencione dos materiales que sean buenos conductores de
electricidad.
• Explique los términos aislante y voltaje de conducción
• Liste tres de los usos de los aislantes.

6. La Corriente Eléctrica
• Consiste en el movimiento
continuo y ordenado de partículas
a lo largo de un conductor.
• Dentro de la materia sólida
conductora, los electrones ocupan
un lugar fijo.
• Al ser perturbados, los electrones
libres tienden a “viajar” dentro de
la materia y abandonan su núcleo
de origen.
• La corriente es representada por I,
y es calculada en amperios.
Movimiento de los electrones
Sentido de la corriente

7. Cuando de un punto a otro de un conductor se desplaza una o mas cargas
eléctricas diremos que circula por el una corriente eléctrica. Si la carga se
transfiere a una velocidad de 1 culombio por segundo (C/s) la corriente por
el conductor tiene una intensidad de 1 amperio (A); es decir, 1A = 1C/s. en
general, la intensidad de corriente instantánea i en un conductor es:
i(A) = dq (C) / dt (s)

8. La Corriente Eléctrica
• Su unidad de medida es el Amperio (A).
• El amperio (A) tiene como submúltiplos:
miliamperio (mA) 1 A = 1.000 mA 1 mA = 0,001 A
microamperio ( µA) 1 A = 1.000.000 µA 1 µA = 0,000001 V
• El aparato capaz de medir la intensidad de una corriente eléctrica se llama
amperímetro y se conecta en el circuito en serie, es decir, de manera que la corriente
eléctrica pase en su totalidad por él. El circuito debe estar funcionando.

9. • El amperaje es el flujo de los
electrones que circulan por un
conductor.
• Del mismo modo que el agua
necesita una presión que la
impulse a través de un tubo, el
amperaje necesita un voltaje
que lo impulse a través de un
conductor.
• A menor presión, menor flujo.
• A mayor presión, mayor flujo.

10. Existen 2 tipos de corriente eléctrica
Corriente continua ó Directa:
El flujo de corriente es constante y tiene
siempre el mismo flujo y sentido. Esta es la
corriente generada por un proceso químico
en la fuente o batería del vehículo,las pilas
etc.
Corriente Alterna:
Al contrario de la anterior, cambia tanto su
sentido como su valor en forma periódica y
cíclica.
Es muy utilizada en instalaciones industriales
y en nuestros hogares. Esta energia se
transporta a grandes distancias por la poca
perdida de energia

11. • Sin que se apliquen fuerzas externas,
el flujo de la carga neto en un
conductor en cualquier dirección es
cero.
UNIDADES DE CORRIENTE ELECTRICA (I)En el Sistema Internacional de
Unidades se expresa en C·s-1 (culombios sobre segundo), unidad que se
denomina amperio(A).
Fórmula: I= Q / t

12. El Voltaje
• El voltaje puede considerarse que es la “presión”
eléctrica. Del mismo modo que hace falta presión
para impulsar el agua a través de los tubos, hace
falta voltaje para impulsar los electrones a través
de un conductor.

13. • Su unidad de medida es el Voltio.
El Voltaje
• El voltio (V) tiene como múltiplo:
Megavoltio (MV) 1 MV = 1.000.000 V
Kilovoltio (KV) 1 KV = 1.000 V
• Como submúltiplos:
milivoltio (mV) 1 V = 1.000 mV
microvoltio ( µV) 1 µV = 0,000001 V
• El aparato capaz de medir la tensión se llama voltímetro y se conecta en
derivación o en paralelo con el circuito cuya tensión se quiera conocer. Dicho
de otra forma, los bornes del voltímetro deben unirse a los dos puntos entre
los que existe la tensión que se quiere medir.

14. La energia es la capacidad para hacer un trabajo. Si se eleva una masa (m) a
cierta altura (h) sobre un plano de referencia, se obtiene una medida de la
energía potencial expresada en Joules (J) la cual se determina mediante:
W(energia potencial) = mgh
W= Q.V

15. o ¿Cuáles son las cargas que se repelen?
o Una regla de plástico cargada atrae a virutas de poliestireno ¿cuáles podrían
ser los signos de las cargas de la regla y del poliestireno?
o ¿Cómo se llama la partícula más pequeña de un elemento que todavía
presenta sus propiedades químicas?
o Explicar la diferencia entre los elementos y los compuestos químicos
o ¿Cuáles son los componentes de una molécula?
o Dibujar el esquema de un átomo de Helio
o Dibujar el esquema de un átomo de hidrogeno indicando las cargas y las
fuerzas

17. Glosario de términos:
• Potencial
• Diferencia de potencial
• Voltaje
• Diferencia de voltaje
• Fuerza electromotriz

18. La resistencia eléctrica
• Se llama resistencia a la oposición que presenta un cuerpo al paso de la corriente
eléctrica, es decir, la dificultad que encuentran los electrones para desplazarse.
• Su unidad de medida es el Ohmio ().
• El aparato utilizado para medir resistencias
es el Ohmímetro.
• Conexión: en paralelo cuando se vaya a
efectuar la medida de una resistencia, se
deberá aislar y dejar sin corriente el
circuito.
• Como múltiplo del Ohmio se emplea el kilohmio (K) y el megaohmio (M), como
submúltiplo se emplea el miliohmio (m) y el microhmio (µ).
1 M = 1.000.000 Ohmios 1  = 1.000 m
1 K = 1.000 Ohmios 1  = 0,000001 µ

19. ρ Resistividad
l Longitud de la muestra
A Área transversal
Donde ρ (rho) es una constante (conocida y que depende del material),
llamada resistividad.

21. El mils es una unidad de medición para la
longitud y esta relacionada con la pulgada
mediante:

22. Un conductor tiene una longitud de 4 metros y una sección de 2 mm2. Calcular
su resistencia, si su coeficiente de resistividad es de 0,017 Ω · mm2 / m.
L = 4 metros S = 2 mm2 ρ = 0,017 Ω · mm2 / m. R = ?

23. El coeficiente de resistividad de un conductor es de 0,02 Ω · mm2 / m. y su
longitud de 50 metros. Calcular su sección, si su resistencia es 10 ohmios ?

24. Una barra de carbono de radio 0.1 mm
se utiliza para construir una resistencia.
La resistividad de este material es 3.5
X10-5Ω.m. ¿Qué longitud de la barra de
carbono se necesita para obtener una
resistencia de 10Ω?
El tercer carril (portador de
corriente) de una vía de metro
está hecho de acero y tiene un
área de sección transversal de
aproximadamente 55 cm2. ¿Cuál
es la resistencia de 10 km de esta
vía? (Usa ρ para el hierro.)

25. Un conductor tiene una longitud de 4 metros y una sección de 2 mm2 . Calcular
su resistencia, si su coeficiente de resistividad es de 0,017 Ω . mm2 / m
El coeficiente de resistividad de un conductor es de 0,02 Ω . mm2/m y su
longitud de 50 metros. Calcular su sección, si su resistencia es 10 ohmios ?
Un conductor de 50 metros de longitud, tiene una resistencia de 10 ohmios y un
radio de 1 mm. Calcular su coeficiente de resistividad?
Un conductor de 600 metros de longitud tiene una resistencia de 20 ohmios y
una resistividad de 0,02 Ω . Mm 2/m. Calcular el diámetro del conductor ?
Un alambre de 4 metros de longitud, tiene un diámetro de 1 mm y una
resistividad de 0.02 Ω . Mm2 /m.. Si en sus extremos hay una diferencia de
potencial de 10 voltios, calcular la intensidad de la corriente que le atraviesa?

26. EFECTOS DE LA TEMPERATURA
Conductores: para los buenos conductores, un incremento en la temperatura
provoca un aumento en el nivel de resistencia. En consecuencia, los conductores tiene
un coeficiente positivo de temperatura.
Semiconductores: para los materiales semiconductores, un incremento en la
temperatura provocara una reducción en el nivel de resistencia. En consecuencia, los
semiconductores tiene coeficientes negativos de temperatura.
Aisladores: igual que con los semiconductores, un incremento en la temperatura
provocara una reducción en la resistencia de un aislador. El resultado es un coeficiente
negativo de la temperatura.

27. Para caracterizar un resistor hacen falta 3 valores: resistencia eléctrica,
disipación máxima y tolerancia. Estos valores van rotulados con un codigo de
franjas de colores.

31. Voltaje, amperaje y
resistencia
• La Resistencia es la oposición al flujo de la corriente (amperaje). Del mismo
modo que una restricción en un tubo limita el flujo de agua, la resistencia
en un circuito limita el amperaje.
• La resistencia puede utilizarse para controlar el flujo de corriente, generar
calor y luz y realizar tareas.

32. La resistencia depende de diferentes aspectos, como:
• Longitud
Un alambre largo ofrece más resistencia que un alambre corto
del mismo diámetro porque el voltaje de la fuente tiene que
mover los electrones a través de una distancia más larga.
• Tipo (estructura atómica)
Algunos materiales pierden electrones (para generar un flujo de
corriente) más fácilmente que otros materiales dependiendo de
su estructura atómica. Un material que pierde sus electrones
más fácilmente ofrece menos resistencia. (Ejemplo: platino, oro)

33. • Diámetro
Un alambre delgado tiene una superficie más pequeña que un
alambre grueso. Una superficie más pequeña significa más
resistencia a la corriente (flujo de agua). Esto produce más
resistencia.
• Temperatura
La resistencia aumenta cuando la temperatura aumenta.
• Condición
Una mala condición o un corte parcial del alambre producen
un aumento de la resistencia (siendo la resistencia comparable
con la de un alambre delgado).

34. Conductancia
• Es la relación existente entre la conductividad del material y la
resistencia
• Tiene como símbolo G y se mide en Siemens (S)
G = 1/R
Es la medida de que tan bien conducirá electricidad el
material

35. Ejercicios:
• Encuentre la conductancia de cada una de las resistencias
siguientes:
1. 0.086Ω
2. 2.2 MΩ
3. 4 kΩ

36. LEY DE OHM

37. • La ley de Ohm describe la relación entre voltaje,
amperaje y resistencia.
• Se necesita un voltio (fuerza) para que un amperio
(flujo) supere un ohmio de resistencia
(restricción).
• Voltios = amperios multiplicados por ohmios.
E = I x R (Voltios = Corriente x Resistencia)
Ley de Ohm

38. Ley de Ohm
V = I x R
R = V / I
I = V / R

39. SIMBOLOS ELECTRICOS

40. Ley de Ohm
• Expresión matemática que relaciona el voltaje, la
corriente y la resistencia en un circuito.
I
V
R
V I R
R
V
I
=
= *
=

43. EJERCICIOS PRACTICOS

44. POTENCIA
La potencia es una señal de cuanto trabajo se realiza en una cantidad especificada
de tiempo, es decir la velocidad para hacer el trabajo.
Su medida es el Watt o Joules/segundos
Según la formula:
P = V . I
P = V2 / R
P = I2 . R
Energía eléctrica consumida: E= P . T ( Kw/h)

46. Cual es la máxima potencia en kilowatts que puede conducirse por una línea
para 120v que tiene un fusible de 20A?
Como el propósito de un fusible es limitar el valor de la corriente dentro de cierto
nivel de seguridad, la máxima potencia en este caso es:
P = IV = 20A X 120V = 2400 W = 2,4 KW

47. Calcula la potencia eléctrica de una bombilla alimentada a un voltaje de 220voltios y por
el que pasa una intensidad de corriente de 2 amperios. Calcula la energía eléctrica
consumida por la bombilla si ha estado encendida durante 1 hora.
Calcula la potencia eléctrica de una bombilla alimentada a un voltaje de 220voltios y que
tiene una resistencia de 10 ohmios. Calcula la energía eléctrica consumida por la
bombilla si ha estado encendida durante 2 horas.
Calcula la potencia eléctrica de un motor por el que pasa un intensidad de 4 A y que
tiene una resistencia de 100 ohmios. Calcula la energía eléctrica consumida por el motor
si ha estado funcionando durante media hora.
Calcula la potencia eléctrica de un calefactor eléctrico alimentado a un voltaje de 120
voltios y que tiene una resistencia de 50 ohmios. Calcula la energía eléctrica consumida
por el motor si ha estado funcionando durante 15 minutos
Calcula la potencia eléctrica de un motor eléctrico por el que pasa una intensidad de
corriente de 3 A y que tiene una resistencia de 200 ohmios. Calcula la energía eléctrica
consumida por el motor si ha estado funcionando durante 10 minutos.

48. • Si se disipan 420J de energía potencial mediante un resistor en 7 minutos,
cual será la potencia que ira a ese resistor.
• La energía para un dispositivo es 40 joules por segundo J/s, cuanto tiempo
se requerirá para proporcionar 640J?
• Cuantos joules de energía disipa una lámpara de noche de 2wtt en 8 horas
• Durante cuanto tiempo debe existir una corriente regular de 2 A que pasa
por un resistor de 3v para disipar 12 J de energía.
• La corriente a través de un resistor de 4Ω es de 7 miliamperios. Cual es la
potencia que se le proporciona al resistor?
• Si la entrada de energía eléctrica para un resistor de 4 Ω es 64 W, cual es
la corriente que pasa por el resistor
• Un resistor de 2.2 KΩ en un sistema estéreo disipa 42mW de energía
eléctrica. ¿Cuál es el voltaje que pasa por el resistor?

49. Circuitos básicos
• Un circuito es un camino para la corriente
eléctrica.
• Un circuito completo debe consistir en una
fuente de alimentación, un conductor que aporte
un camino completo entre positivo y negativo, y
un dispositivo consumidor.

50. El circuito eléctrico
Cuáles son los tres componentes necesarios para
un circuito eléctrico?
• Alimentación
• Camino
• Carga

51. Circuito básico

52. La batería de la figura, por virtud de la diferencia de potencial
entre sus terminales, tiene la habilidad de causar, que la carga
fluya a través del circuito simple. La terminal positiva atrae los
electrones a través del cable al mismo ritmo con que estos son
proporcionados por la terminal negativa. Siempre que la batería
se encuentre conectada dentro del circuito y mantenga sus
características terminales, la corriente (cd) a través del circuito no
cambiará en magnitud ni en dirección.

53. Los tres tipos en que se clasifican los circuitos
dependen del camino o caminos que sigue la
corriente entre positivo y negativo.
En serie
En paralelo
En serie-paralelo
Tipos de circuitos

54. Circuitos en Serie
Dos elementos están en serie si:
• Solo tienen una terminal en común
(por ejemplo, un cable de uno esta
conectado a un cable del otro).
• El punto en común entre los dos
elementos no esta conectado a otro
elemento que transporte corriente.

55. Circuitos en Serie
• Ley de la resistencia
La ley de la resistencia en un circuito en serie dice que:
“La resistencia total es la suma de todas las resistencias
individuales”
• Diferencia de potencial
La diferencia de potencial es igual a la suma de la diferencia de
potencial en cada elemento
• Ley de la corriente
La ley de la corriente en un circuito en serie dice que:
“La corriente que atraviesa cada resistencia es la misma”

56. Los componentes se encuentran arreglados de tal
modo que están colocados uno tras otro.
Rt= R1+R2+R3.....
Vt= V1+V2+V3....
It= I1= I2 = I3......
Pt= P1+P2+P3…..

57. Ejercicio:
+
-
20 V
R1 = 2Ω
R2 = 1Ω
R3 = 5Ω
+ v1 -
- v3 +
+
v2
-
• Encuentre la resistencia total
para el circuito en serie.
• Calcule la corriente fuente
• Determine los voltajes V1, V2, V3
• Calcule la potencia disipada
mediante R1, R2, R3
I

58. Determine Rt, I y V2 para el circuito de la figura.

59. Dados Rt e I, calcule R1 y V para el circuito de la figura.

61. • Corto-Circuito
Si la resistencia toma valor de cero
entonces la corriente tiende a infinito



I
R 0
• Circuito Abierto
Si la resistencia tiende a infinito entonces
la corriente toma valor de cero
0



I
R

62. Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887),
físico alemán, nació en Königsberg
(actualmente Kaliningrado, Rusia) y
estudió en la universidad de esa ciudad.
Fue profesor de física en las universidades
de Breslau, Heidelberg y Berlín. Con el
químico alemán Robert Wilhelm Bunsen,
desarrolló el espectroscopio moderno para
el análisis químico. En 1860 los dos
científicos descubrieron el cesio y el
rubidio mediante la espectroscopia.
Kirchhoff dirigió importantes
investigaciones sobre la transferencia de
calor y también expuso dos reglas,
actualmente conocidas como leyes de
Kirchhoff, con respecto a la distribución de
corriente en circuitos eléctricos.
Biografía de Kirchhoff

63. 0
0
0
10
10
0
5
2
3
10
0
3
2
1










 V
V
V
Vf
 
 
A
I
R
V
I
RI
V
f
f
1
10
10
5
2
3
10








64. Determine los voltajes desconocidos para las redes de la figura.
1. 2.

65. Al utilizar la dirección de las
manecillas del reloj para el otro lazo
que contiene a R2 y a R3, se
obtendría el siguiente resultado:

66. Para el circuito de la figura:
Determine V2 utilizando la LVK
Determine I
Calcule R1 y R2

70. REGLA DEL DIVISOR DE VOLTAJE
El voltaje de los elementos resistivos se dividirá en función de a
magnitud de los niveles de resistencia.
El voltaje de un resistor en un circuito en serie es igual al valor de ese
resistor multiplicado por el voltaje total en los elementos en serie, dividido
entre la resistencia total de los elementos en serie.