Circuitos eléctricos

En primer lugar, mientras no se indique lo contrario, supondremos que estamos trabajando con corriente continua.

A continuación, vamos a definir lo que es un circuito eléctrico como un conjunto de dispositivos eléctricos conectados entre sí mediante cables por los que circula corriente eléctrica.

Ejemplo:

 

 

 

 

 

 

 

 

donde:

E_ representa la fuente de alimentación o batería y los signos + y - señalan el terminal positivo y negativo

R_ , R_ y  R_ representan cada uno una resistencia distinta

 

Magnitudes fundamentales

A continuación se van a definir las magnitudes* fundamentales con las que se trabajará:

 

Intesisdad (I): la intesidad eléctrica se define como la cantidad de carga que atraviesa la sección del conductor en cuestión por unidad de tiempo. Se mide en el sistema internacional (SI) en amperios (A). Matemáticamente queda definida por:

 

 

donde:

I es la intensidad (A)

q es la carga que circula por el conductor (C)

t es el tiempo (s)

 

Caída de potencial (u): a cada carga que circula por el circuito (electrones) se le asocia una energía. El potencial es un indicador de la energía que tienen los electrones en cada punto del circuito. Luego, la caída de potencial es la diferencia de potencial entre un punto y otro del circuito. En el SI se mide en voltios (V).

 

Resistencia (R): es lo que se opone al paso de la intensidad eléctrica. Si aumenta la resistencia, la intesidad disminuye proporcionalmente. En el SI se mide en ohmios (    ).

 

Ley de Ohm

La ley de Ohm relaciona las tres magnitudes antes mencionadas:

 

 

donde:

u es la caída de potencial (V)

R es la resistencia (    )

I es la intesidad (A)

Ejemplo:

La intesidad eléctrica circula a través de los circuitos eléctricos por los cables. Los cables se consideran conductores ideales, es decir, elementos con resistencia nula, sin embargo siempre hay una pequeña resistencia que, si bien en algunos casos se puede despreciar, en otros no. Supongamos un circuito eléctrico por donde circula una intesidad de 5 A y en el que, tras completar el circuito, ha tenido que a travesar una resitencia total debida al cable de 10    . ¿Cuál será la caída de potencial al final del circuito?

Aplicamos la ley de Ohm:

 

 

Se esta forma se obtiene que la caída de potencial es igual a 50 V.

 

Símil eléctrico

Para comprender mejor el mecanismo de los circuitos eléctricos se pueden imaginar los cables como tuberías por las que los electrones se desplazan, éstos electrones representan en la práctica a la intensidad eléctrica. La resistencias se pueden interpretar como elementos que dificultan el paso de los electrones, consecuentemente, los electrones que las atraviesan emplean una energía extra que pierden al finalizar este proceso. Esta pérdida de energía es lo que mide la caída de potencial, a mayor resistencia, mayor caída de potencial. Finalmente, la batería o fuente de alimentación, es lo que proporciona a los electrones suficiente energía para completar el circuito.

 

 

* Magnitud: es lo que se puede medir. Por ejemplo, la temperatura. Con un termómetro se pueden determinar los grados de temperatura que hay en un punto del espacio, las unidades en las que se mide son los grados Kelvin, centígrados... Sin embargo, la felicidad de una personano es una magnitud, hoy por hoy no es posible medir el grado de felicidad de ninguna persona, al menos de una forma suficientemente precisa.