1. Circuitoreléctricos
Introducción:
EstaunidadexplicalaLeydeOhm,elusodelaterminologíaeléctrica,
losprefijosmétricos,laconstruccióndecircuitosvarios yla
utilizacióndelmultímetrodigital
paradiagnosticarproblemasen
circuitoseléctricos.
Objetivosdelaunidad:
Despuésdecompletarestalección,elestudiantepodrá:
1.
Explicarlarelaciónentrevoltajeeléctrico,corriente,resistenciay
potencia,usandolaLeydeOhm.
2.
Calcularyhallarlosvalorespedidosenloscircuitosenserie,
paraleloyenserie-paralelo.
3. DibujaryexplicarloscircuitosequivalentesparaloscircuitosCC.
4. Realizarmedicioneseléctricasusandounmultímetrodigital.
5.
Solucionarfallaseléctricasbásicasenelequipodecapacitaciónen
circuitoseléctricos.
Referencias:
Ninguna
Herramientas:
9U7330Multímetrodigital (osuequivalente)
7X1710Juegodesondasdelmultímetro
Equipodecapacitaciónencircuitoseléctricos,modelo18002(ATech)
Mazodecables confallasincorporadas.
Unidad2:CircuitosEléctricos
UNIDAD2

2. NOTAS

3. Introducción:
En1827,GeorgeSimon
Ohmestablecióunrazonamientomatemático
deelectrónica(LeydeOhm).LaLeydeOhmesunaleyfundamental
delaelectricidadquerelacionalascantidadesdevoltaje,decorriente
yderesistenciadeuncircuito.Estalecciónproveeelestudiodela
LeydeOhmquelepermitirácalcularelvoltajeylacorrientedeun
circuitodado.Ustedverátambiénenestalecciónelusodelsistema
métrico.
Objetivos:
Despuésdecompletarestalección,elestudiantepodrá:
1.
Dadounvalorconunprefijo delsistemamétrico,convertirel
valorala(s)unidad(es)métrica(s)equivalente(s).
2.
Dadouncircuitoeléctricobásico,calcularlacorrienteconociendo
elvoltajeylaresistencia.
3.
Dadouncircuitoeléctricobásico,calcularelvoltajeconociendo
lacorrienteylaresistencia.
4.
Dadouncircuitoeléctricobásico,calcularlaresistencia
conociendoelvoltajeylacorriente.
Referencias:
Ninguna
Herramientas:
Ninguna
Lección1:LeydeOhm
Lección1:LeydeOhm

4. Unidad2
Lección1
Tierra
2-1-2
Fuente
FundamentosdelosSistemasEléctricos
Protección
Control
Carga
Tierra
Fig.2.1.1Elementosdeloscircuitoseléctricosbásicos
Elementosdeuncircuitodecorrientecontinuabásico
Circuitoesunpasodecorrienteeléctrica.Lacorrientefluyedeun
extremodelcircuitoalotrocuandoestánconectadosacargas
opuestas(positivaynegativa).Nosotrosgeneralmentenosreferimosa
estosextremoscomo“energía”y“tierra”.Lacorrientefluyesóloen
uncircuitocerradoocompleto.Sihayunrompimientoencualquier
puntodelcircuito,lacorrientenopuede
fluir.Cadacircuitoeléctrico
debecontenerlossiguientescomponentes:
Unafuente deenergía
Undispositivodeprotección(fusibleodisyuntor)decarga,
ejemplo,unaluz.
por
Undispositivodecontrol(interruptor).
Estosdispositivosestánconectadosconconductoresparaformarun
circuitoeléctricocompleto.
ReglasgeneralesdelaLeydeOhm
LaLeydeOhmdeterminaqueelflujodecorrientedeuncircuitoes
directamenteproporcionalalvoltajedelcircuitoeinversamente
proporcionalalaresistenciadelcircuito.
Estosignificaquelacantidaddeflujodecorrientedeuncircuito
dependedelacantidaddevoltajeoresistenciadelcircuito.
Como
lamayoríadeloscircuitoseléctricosdelosequiposmóviles
Caterpillarfuncionanconunafuente
deenergíade12Vo24V,la
corrienteestádeterminadaporlaresistenciadelcircuito.
Recuerde:elflujodecorrienterealiza
eltrabajo.Elvoltajeessólola
presiónquemueve
lacorriente,ylaresistenciaeslaoposiciónal
flujodecorriente.

5. Unidad2
Lección1
2-1-3
FundamentosdelosSistemasEléctricos
Lasreglas
necesariasparaentender,predecirycalcularel
comportamientodeloscircuitoseléctricosseagrupaneneltítulo
“LeydeOhm”.
DelaecuacióndelaLeydeOhmsepuedensacaren
conclusiónlassiguientesreglas generales.
1. Suponiendoquelaresistencianocambia:
Amedidaqueelvoltajeaumenta,lacorrienteaumenta.
Amedidaqueelvoltajedisminuye,lacorrientedisminuye.
2. Suponiendoqueelvoltajenocambia:
Amedidaquelaresistenciaaumenta,lacorrientedisminuye.
Amedidaquelaresistenciadisminuye,lacorrienteaumenta.
EcuacióndelaLeydeOhm
LaLeydeOhmpuede expresarsecomounaecuaciónalgebraicaenla cual:
“E”indica fuerza electromotriz(voltaje).
“I”indica intensidad(amperaje).
“R”indica resistencia(ohmios).
SiustedconocedosvariablesdelaecuacióndelaLeydeOhm,
calcularlaterceravariable.Porejemplo:
puede
Parahallarelvoltaje,multipliquelacorrienteporlaresistencia.
Parahallarlacorriente,divida elvoltajeporlaresistencia.
Parahallarlaresistencia,divida elvoltajeporlacorriente.
E
I
R
Fig.2.1.2Círculoparahallarlosvalores delaLeydeOhm
CírculoparahallarlosvaloresdelaLeydeOhm
ElcírculoparahallarlosvaloresdelaLeydeOhmfacilitarecordarlaoperació
nmatemáticaquesedebeusarparahallarcualquiervariabledelaecuación.Pa
rausarelcírculodelaLeydeOhm(figura
2.1.2),cubraconeldedolavariablequenecesitahallar.Lasletras
restantesleindicaránlaecuaciónquedeberá
usarparahallarla
variablepedida.

6. Unidad2
Lección1
2-1-4
FundamentosdelosSistemasEléctricos
E
E
6A
2Ω
E= IxR
E= 6Ax2Ω
E= 12V
I
R
Fig.2.1.3Paracalcularelvoltaje
Cómocalcularelvoltaje
Enelcircuitosenecesitacalcularelvalordelvoltajedelafuente.La
resistenciadelacargaesde2ohmios.Lacorrientequefluyeatravés
delcircuitoesde6amperios.Como
elvalorpedidoeselvoltaje,para
hallarlosemultiplicalacorriente(I)porlaresistencia(R).Así,
multiplicando6amperiospor2ohmios,equivalena12voltios.Por
tanto,lafuente devoltajedeestecircuitoesde12voltios.
12V
E
E=12V I
=6A
R=2Ω
6A
?Ω
R=
I
E
Fig.2.1.4Paracalcularlaresistencia
Cómocalcularlaresistencia
Enelcircuitodelafigura
2.1.4senecesitacalcularelvalordela
resistencia.Elflujodecorrienteatravés
delcircuitoesde6amperios
yelvoltajedelafuente
esde12voltios.Como
debemoscalcularla
resistencia,parahallarla,sedivide
elvoltaje(E)porlacorriente(I).
Así,12voltiosdivididospor6amperiossonigualesa2ohmios.Por
tanto,laresistenciadeestecircuitoesde2ohmios.

7. Unidad2
Lección1
2-1-5
FundamentosdelosSistemasEléctricos
12V
E
?A
2Ω
E=12V
I = 6A
R=2Ω
R
EI
=R
Fig.2.1.5Parahallarlacorriente
Cómocalcularlacorriente
Enelcircuitodelafigura
2.1.5senecesitacalcularelvalordela
corriente.Laresistenciadelacargaesde2ohmiosyelvoltajedela
fuente
esde12voltios.Como
debemoscalcularlacorriente,
dividimoselvoltaje(E)porlaresistencia(R).Así,12voltios
divididospor2ohmiossonigualesa6amperios.Portanto,elflujo
decorrientedeestecircuitoesde6amperios.
Sistemamétricodemedición
Cuandomedimosalgo,determinamosunnúmeroparaexpresarel
tamañoolacantidaddelelementomedido.Losnúmerosseusanpara
expresarlosresultadosdecálculossencillos.Además,parausarlos
números,siemprehayunaunidadoexpresiónqueindica
loque
significan.Ennuestroestudiodesistemaseléctricos,estasunidades
sonpartedeunsistemademediciónconocidocomosistemamétrico.
Cuandosetrabajaconelsistemamétricohaysólounaspocas
unidadesbásicasconlasquedebemosfamiliarizarnos.Básicamente,
enelsistemamétricosiustednecesitaunaunidaddemediciónmás
grandeomáspequeña,simplementesemultiplicaosedivide
unidadbásica porfactoresde10.Estosfactoresde10,omúltiplosde
10,seindicanconnombresespecialesenelsistemamétrico.Estos
nombresseusancomoprefijosdelasunidadesbásicas.
la
Elsiguienteesunejemplodeunprefijo
métrico:1.500voltiosde
electricidadpuedenexpresarseenlanotaciónmétricacomo1,5kV.
3
Elvalorexpresadocomopotenciadediezsería:1,5x10
ó1,5x
1.000=1.500.Elprefijo
kesiguala1.000,asíque1.500voltiosson
equivalentesa1,5kV.
Cuandosetrabajaenaplicacioneseléctricasyelectrónicasseusan
indistintamentecantidadesmuypequeñasomuygrandes,loquehace
fundamentalelusodelosprefijosmétricos.

8. Unidad2
Lección1
2-1-6
FundamentosdelosSistemasEléctricos
Elsistemamétricodeunidadesconformaunsistemademedida
reconocidointernacionalmenteyusadoentodoelmundo.Éstese
llamaSistemaInternacionaldeUnidades(SI).Lasunidadesmás
comunesenelestudiodelateoríaeléctricabásica
son:mega
(millón),kilo(mil),mili(milésimo)ymicro (millonésimo).
Lasiguientetablaindica
algunosdelosprefijoscomunes,sus
abreviaturasestándarysuspotenciasde10.
Prefijo
mega
Símbolo
Potenciade10
106
M
kilo
k
103
milli
m
10-3
micro
µ
10-6
Fig.2.1.6Tabla deprefijosmétricos
Enestecursonoseveráelsistemamétricocompleto,sinoaquellos
prefijosmétricosusadosmáscomúnmentealmedir
propiedades
eléctricasyelectrónicas.
Unidadesbase
Lasunidadesbasesonunidadesestándaralasquenosehaaplicado
unprefijo.Losvoltios,losohmiosylosamperiossonlasunidades
baseusadasenelectrónica.Losprefijosseañadenalasunidadesbase
paramodificarlaunidaddemedida.
Mega
Megaindica unmillón yseindica conlaletra“M”mayúscula.Un
megaohmioesigualaunmillón
deohmios.Paraconvertir
megaohmiosaohmios,mueva
elpuntodecimalseislugaresala
derecha.Porejemplo:3,5megaohmiosequivalena3´500.000 ohmios.
Kilo
Kiloindica
milyseindica
conlaletra“k”minúscula.Unkiloohmio
esiguala1.000ohmios.Paraconvertirkiloohmiosaohmios,mueva
elpuntodecimaltreslugaresaladerecha.Porejemplo,0,657
kiloohmiosequivalena657ohmios.
Mili
Miliindica
milésimoyseindica
conlaletra“m”minúscula.Un
miliamperioesunmilésimodeamperio.Paraconvertirmiliamperios
aamperios,mueva
elpuntodecimaltreslugaresalaizquierda.Por
ejemplo:0,355miliamperiosequivalena0,000355amperios.

9. Unidad2
Lección1
2-1-7
FundamentosdelosSistemasEléctricos
Micro
Micro
indica
unamillonésimayseindica
conelsímboloµ.Un
microamperioesigualaunamillonésimadeamperio.Paraconvertir
microamperiosenamperios,mueva
elpuntodecimalseislugaresala
izquierda.Porejemplo:355microamperiosequivalena0,000355
amperios.
NOTA:Enestepunto,realicelosejercicios2.1.1y2.1.2.

10. Unidad2
Lección1
2-1-8
FundamentosdelosSistemasEléctricos
Potencia
NOTAPARAELINSTRUCTOR:Presentelapotenciacomootraforma
demedicióndelcircuito
eléctrico.ExpliquealosestudiantesquelafórmuladepotenciaessimilaralaecuacióndelaLey deOhm.
Potenciaesunamedidadelavelocidadalacualseproduceoseconsumelaenergía.Enunmotor,
la
potenciaesunamedidadesucapacidadpararealizaruntrabajomecánico.Enelectrónica,lapotencia
esunamedidadelavelocidadalacuallaenergíaeléctricaseconvierteencalor,graciasalos
elementosresistivosdentro
deunconductor.Enuncircuitoeléctrico,laresistenciausalapotencia
eléctrica.Esdenotar,sinembargo,
quelamayoríadelosdispositivospuedentenerresistencia.Entre
losdispositivosqueofrecenresistenciaeléctricaseincluyenlosconductores,losaisladores,las
resistencias,lasbobinasylosmotores.Algunosdispositivoseléctricosseclasificandeacuerdoconla
cantidaddepotenciaeléctricaqueconsumen,másqueconlacantidaddepotenciaqueproducen.El
consumodepotenciaseexpresaenvatios.
746vatios =1caballodefuerza
Launidaddemedidadelapotenciaeléctricaeselvatio.Lapotenciaeléctricaeselproductodela
corrientemultiplicadaporelvoltaje.Unvatioesigualaunamperioporunvoltio.
Enuncircuito,siel
voltajeolacorrienteaumentan,lapotenciaaumenta.Silacorrientedisminuye,lapotenciadisminuye.
Larelaciónentrelapotencia,elvoltajeylacorrientesedeterminaporlafórmuladepotenciaeléctrica.
Laecuaciónbásica delafórmuladepotenciaes:
P=IxE,oVatios=AmperiosxVoltios
Ustedpuede
multiplicarelvoltajeporlacorrienteencualquiercircuitoyencontrarlapotencia
consumida.Porejemplo,unsecadordecabellopuede
utilizarcasi10amperiosdecorriente.Siel
voltajedesucasaesdeaproximadamente120voltios,almultiplicar10por120encontramosquela
potenciaproducidaporelsecadordepelodebeserdeaproximadamente1.200vatios.
Laaplicaciónmáscomúndelaclasificacióndelosvatios
esprobablementelabombilla.Lasbombillas
seclasificanporelnúmerodevatios
queconsumen.Ejemploscomunesdeelementoscon
clasificacionesdevatiaje sonlosparlantesdesonido,algunosmotoresylamayoríadelos electrodomésticos.
Clasificacióndelasresistencias
Lasresistenciasseclasificanporlacantidaddeohmiosderesistenciaquecreanyporlacantidadde
quepuedenmanejar.Lasclasificacionescomunesdelasresistenciasdecomposicióndecarbono
son1/4devatio,1/2vatio,1vatioy2vatios.
vatios
Unaresistenciaconviertelaenergíaeléctricaencalor.Amedidaquelaresistenciatrabaja,genera
algo
decalor.Siunaresistenciautiliza
másvatios
delosespecificados,secalentaráenexceso.Cuandouna
resistenciasesobrecarga,puede fallarantesdeltiempoprevisto.
NOTA:Enestepunto,realiceelejercicio2.1.3.

11. Unidad2
Lección1,Hoja1
-1-
FundamentosdelosSistemasEléctricos
LEYESDELOSCIRCUITOSELÉCTRICOSYTERMINOLOGÍA
LECCIÓN1,HOJA1
PREFIJOSELÉCTRICOS:
Ejemplo:8Mžx1.000.000=8.000.000ž
Ejemplo:16kVx1.000=16.000V
Ejemplo:400mV÷1.000=.4V
Ejemplo:36µ÷1.000.000=0,000036 A
MEGA=(x1.000.000)
KILO=(x1.000)
MILI=(÷1.000)
MICRO=(÷1.000.000)
LEYDEOHM:
Voltaje
E=Ix Rendonde Eindica voltaje,
E
Iindica corriente,y
Fuerzaelectromotriz
Rindica resistencia.
Voltaje=AmperajeXOHMIOS
Intensidad
delflujodecorriente
I
Amperaje=Voltaje/OHMIOS
OHMIOS=Voltaje/Amperaje
Amperios
Resistencia
alflujo
R
Ohmios
LEYDELOSVATIOS:
P=E xIdonde Pindica losvatios
Vatios=VoltajexAmperaje
LEYESDELOSCIRCUITOSENSERIE:
1.Enuncircuitoenserie,lacorrientequefluyeenelcircuitoeslamisma encualquierpunto.
2.Laresistenciatotaldelcircuitoeslasumadelasresistenciasindividualesdelcircuito.
3.Enuncircuitoenserie,lasumadelascaídas
devoltajeindividualesesigualalvoltaje
aplicadooalvoltajedelafuente.
LEYESDELOSCIRCUITOSENPARALELO:
1.Enuncircuitoenparalelo,elvoltajeesigualencadaderivación.
2.Lacorrientetotaldeuncircuitoenparaleloesigualalasumadelascorrientesdelas
derivacionesindividuales.
3.Laresistenciaefectivatotaldenuncircuitoenparaleloessiempremenor
pequeñaresistenciaenunaderivación.
quelamás
CÁLCULOSDELOSCIRCUITOSENPARALELO
Reff = R1xR2
R1+R2
parasólo2cargasen
paralelo
Reff=
1
1 1 1
R1+R2+R3
paratodaslascargasen
paralelo

12. NOTAS

13. Unidad2
CopiadelEstudiante-Ejercicio2.1.1
-1-
FundamentosdelosSistemasEléctricos
LEYDEOHM
EJERCICIO2.1.1
ElcírculodelaLeydeOhmesunmodosencillodecalcularlosvalores
pedidosdelcircuito.Abajo seindicantresproblemas.Cadaproblema tienen
unvalorquedebecalcularse.Calculeelvaloryrespondala
preguntaenlasunidadespedidas.Pidaalinstructorquerevise
todoslos
cálculos
E
I
R
Problema1
Realiceloscálculosaquí.
A
100mA
+
240Ω
-
E=
Voltios
Fig.2.1.7a.Encuentreelvalor
Problema2
Realiceloscálculosaquí.
A
2,4 kΩ
+
-
24 Voltios
I=
Amperios
Fig.2.1.7cEncuentreelvalorde
lacorriente
Problema3
Realiceloscálculosaquí.
600mA
A
R=
+
Ω
-
12Voltios
Fig.2.1.7eEncuentreelvalor
delaresistencia
Copia delEstudiante-Ejercicio2.1.1
Nombre

14. NOTAS

15. Unidad2
CopiadelEstudiante-Ejercicio2.1.2
-1-
FundamentosdelosSistemasEléctricos
EQUIVALENTESMÉTRICOS
EJERCICIO2.1.2
Indicaciones:Conviertalossiguientesvaloresenlasunidadeseléctricaspedidas.
NOTA:M=Mega, k=kilo,m=miliyµ=micro
Ejemplo:3.500ohmios=3,5kohmios(3,5x1.000=3.500)
1.1.200Ω=
2.120kΩ=
kΩ
Ω
3.3.500.000Ω=
MΩ
4.6,03MΩ=
Ω
5.0,000355A=
µAmps
6.0,000355A=
mAmps
7.863mV=
Voltios
8.657Ω=
kΩ
9.35µA=
Amperios
Ω
10.10kΩ+1.000Ω=
Hallelosvalorespedidosdelcircuito:(UselaLeydeOhm)
1.E=12V;R=12Ω;I=
amperio
2.R=120Ω;I=0.1A;E=
voltios
3.E=100V;R=10Ω;I=
amperios
4.E=50V;I=50A;R=
Ω
5.R=30Ω;I=0.001A;E=
voltios
6.E=40V;I=0,0005A;R=
ohmios
7.E=12V;R=1KΩ;I=
mA
Ω
8.E=12V;I=24mA;R=
9.R=12KΩ;I=12mA;E=
10.E=12V;I=3A;R=
voltios
Ω
Copia delEstudiante-Ejercicio2.1.2
Nombre

16. NOTAS

17. Unidad2
CopiadelEstudiante-Ejercicio2.1.3
-1-
FundamentosdelosSistemasEléctricos
Nombre
Copia delEstudiante-Ejercicio2.1.3
CÁLCULODEPOTENCIA
EJERCICIO2.1.3
Calculelapotenciadeuncircuitoeléctrico
A
100mA
+
-
240Ω
P=
Vatios
24Voltios
Indicaciones:Completelassiguientesoraciones:
1.
¿Quépotenciaseconsumeenelcircuitodelafiguradearriba?
2.
Elconsumodepotenciaseexpresaen
3.
EscribalafórmulaparacalcularlapotenciadeuncircuitoCC.
4.
Enuncircuitoeléctrico,lapotenciaeslamedidadelavelocidadalacuallaenergíaeléctricase convierteen
.
5.
Enunacasacon120voltios,¿cuántacorrientefluyeenelcircuitocuandoseusauntostadorde
1.000vatios?
.
o
.