Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos
interconectados entre si mediente conductores eléctricos, por donde circula una
corriente eléctrica.
En un circuito eléctrico se identifican algunos elementos
básicos que se describen a continuación:
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Protección
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La fuente de voltaje es el elemento que entrega energía
eléctrica al circuito. La fuente es capaz de producir una diferencia de
potencial entre sus terminales, de forma tal que se produce un flujo de
corriente por el circuito eléctrico.
El elemento de protección es, como su nombre lo indica, encargado
de proteger el circuito en caso de presentarse una falla ( cortocircuito). Las
protecciones pueden ser de distintos tipos, siendo las más comunes los
interruptores termomagnéticos y los fusibles. En presencia de un cortocircuito
(intensidades de corriente muy superiores a las nominales del circuito), la
protección abre el circuito, para interrumpir el paso de corriente.
Se identifica así al elemento
que consume la energía suministrada por la fuente. En este curso, la carga
estará representada básicamente por resistores (R).
Es importante destacar el hecho de que la energía
entregada por la fuente debe ser igual a la energía demandada por el circuito,
y esta es sólo consumida en la carga. Los demás elementos del circuito no
consumen energía, pues se consideran ideales.
Los
conductores son los que transportan la corriente eléctrica por el circuito y
permiten la interconexión entre los distintos elementos. Si bien es cierto que
un conductor tiene una resistencia eléctrica, esta es despreciable frente a la
resistencia ofrecida por el resistor (carga). Desde este punto de vista, los
conductores representados en el circuito son ideales, es decir, se considera
que no tienen resistencia eléctrica.
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En
un circuito eléctrico se adoptan ciertas convenciones referentes al
sentido de circulación de la corriente y de las
polaridades de los voltajes en fuentes y cargas.
En
el circuito mostrado se ha omitido la protección eléctrica.
El sentido convencional de circulación de la corriente
eléctrica es de potenciales positivos (+) a potenciales negativos (-) en una
carga (resistencia) y de potenciales negativos a potenciales positivos en una
fuente.
Se dice que en una carga se produce una caída de
potencial ( o también caída de tensión) por el hecho de que la corriente
circula de (+) a (-) y que en una fuente se eleva la tensión por el hecho de
que la corriente circula de (-) a (+). En los conductores ideales no existe
caída de tensión pues no tienen resistencia.
Cuando se aplica una
diferencia de potencial V a una carga, por esta circula una corriente eléctrica
de intensidad I. Entre estas dos variables ( voltaje e intensidad) existe una
relación directamente proporcional, en donde la constante de proporcionalidad
es la resistencia eléctrica de la carga.
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Esta relación se conoce como Ley de Ohm y se expresa de la siguiente forma:
En donde:
I = intensidad de corriente en amperios (A). V = tensión en voltios (V).
R
= resistencia en ohm (i2).
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Como voltaje e intensidad son directamente proporcionales entonces su representación gráfica es una recta que pasa por el origen, en donde la pendiente de esta recta representa la constante de proporcionalidad, o sea la resistencia. Conocidos dos puntos de la recta se puede calcular la pendiente (m) y este será el valor de la resistencia.
Cuando una corriente
eléctrica circula por una resistencia, esta se calienta, y este calor es
disipado al medio ambiente. El efecto de calentamiento de una resistencia,
cuando por ella circula una corriente eléctrica, se conoce como efecto Joule.
El calor disipado por una resistencia o por un conductor
representan pérdidas de potencia por efecto Joule. Estas pérdidas de potencia
se expresan mediante la ecuación:
P = I2R
Dependiendo de las pérdidas I2Ren un conductor, del
tiempo total de operación y de las condiciones ambientales, la temperatura del
conductor puede fluctuar desde algunos grados hasta el punto de fundición del
material.
Un ejemplo muy conocido de pérdidas por calor en los
conductores es el calentamiento en extensiones de conexión y cables cuando
estos están sobrecargados (transportan una corriente superior a la nominal del
conductor)
La energía es una medida del trabajo eléctrico realizado
por una fuente para transportar la carga eléctrica por un circuito. La energía
depende de la potencia entregada por la fuente en el tiempo.
W = Pt
Donde:
W = energía eléctrica. Se expresa en Joules o en Watts seg
P = potencia eléctrica. Se expresa en Watts t = tiempo en segundos
Normalmente
se acostumbra a expresar la energía eléctrica en KWH (kilo watts hora), tal
como aparece en el recibo de electricidad que llega a nuestras casas.
Ejemplo:
Calcular la energía eléctrica
consumida por una plancha eléctrica durante dos horas de uso. La potencia de la
plancha es de 2000 W.
Solución
W = P t = 2000 x 2 = 4000 WH
= 4 KWH
1 MW ( megawatts) = 10 6 W
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