Conceptos Fundamentales de Circuitos Eléctricos

Un circuito eléctrico consiste en un conjunto de elementos conectados entre sí, de manera que permiten la circulación de la corriente eléctrica de modo permanente.

Componentes Principales de un Circuito Eléctrico

• Generador: Dispositivo encargado de transformar cualquier forma de energía en energía eléctrica.
• Conductores: Están constituidos por los cables que unen los distintos elementos del circuito y permiten la circulación de la corriente eléctrica.
• Receptores: Elementos fundamentales del circuito eléctrico. Transforman la energía eléctrica en otras formas de energía.
• Elementos de control y maniobra: Determinan de forma manual o bien automática, el modo de funcionamiento del circuito y de los receptores que este contenga.
• Elementos de protección: Protegen no solo a los elementos del circuito, sino también a las personas que los manipulan, frente a sobretensiones y sobreintensidades.

Tipos de Corriente Eléctrica

Corriente Continua (CC)

Aquella en la cual el sentido del movimiento de los electrones es siempre el mismo.

Corriente Alterna (CA)

La polaridad del generador varía en el tiempo de manera periódica. Es la utilizada habitualmente en nuestros hogares.

Magnitudes Eléctricas Fundamentales

• Intensidad (I): Es la cantidad de carga que atraviesa la sección de un conductor en la unidad de tiempo.
• Amperio (A): Es la unidad de intensidad de corriente. Un amperio es la intensidad de corriente que circula por un conductor cuando por este circula una carga de un culombio cada segundo.
• Diferencia de Potencial (V) o Tensión: Entre dos puntos es el trabajo necesario para transportar la unidad de carga eléctrica de uno a otro punto.
• Desfase (φ): Valor en que se diferencian las pulsaciones de la onda de tensión y la onda de intensidad en circuitos de corriente alterna.
• Resistencia Eléctrica (R): Magnitud que indica la mayor o menor dificultad que presenta un material al paso de la corriente eléctrica. A mayor sección del conductor, la resistencia es menor.
• Impedancia Equivalente (Z_eq): De un número cualquiera de impedancias en serie es la suma de las impedancias individuales, Z_i.

Leyes de Kirchhoff

Permiten simplificar sustancialmente el cálculo de las intensidades de corriente que circulan en un circuito.

Conceptos Clave

• Nudo: Es cualquier punto de un circuito donde concurren más de dos conductores.
• Rama: Cualquier conjunto de elementos de un circuito que estén comprendidos entre dos nudos consecutivos.
• Malla: Conjunto de ramas que forman un circuito cerrado y que no pueden subdividirse en otras mallas ni pasar dos veces por la misma rama.

Primera Ley de Kirchhoff o Ley de las Corrientes

La suma de todas las intensidades de corriente que llegan a un nudo debe ser igual a la suma de todas las intensidades que se alejan de él.

ΣI_entrada = ΣI_salida

Alternativamente, la suma algebraica de todas las intensidades de corriente que concurren en un nudo es igual a cero.

ΣI_i = 0

Segunda Ley de Kirchhoff o Ley de las Tensiones

La suma algebraica de todas las fuerzas electromotrices (FEM) en una malla debe ser igual a la suma algebraica de todas las caídas de tensión en sus resistencias.

ΣE = Σ(R_i * I_i)

Fuerza Electromotriz (FEM)

Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito cerrado.

En la aplicación de la Segunda Ley de Kirchhoff, la FEM de una fuente (como una pila) se considera positiva si la corriente de malla entra por el polo negativo y sale por el positivo; y negativa si entra por el polo positivo y sale por el negativo.