Fundamentos de Circuitos Eléctricos: Serie, Paralelo y Ley de Ohm

Circuitos Eléctricos

Un circuito eléctrico es un camino cerrado que permite el flujo de corriente eléctrica. Los circuitos pueden ser de diferentes tipos, siendo los más comunes los circuitos en serie y en paralelo.

Circuito Paralelo

En un circuito paralelo, existen varias ramas por las que las cargas eléctricas se reparten independientemente a través de cada componente.

• Intensidad: Varía en función de la resistencia que atraviesan.
• Voltaje: Es el mismo en cada rama del circuito.
• Resistencia: La resistencia equivalente o total es la inversa de la suma de las inversas de las resistencias: 1/R_T = 1/R₁ + 1/R₂ + ...

Por lo tanto:

R_T: 1/R₁ + 1/R₂

V_T: V_R1 = V_R2

Circuito Serie

En un circuito serie, los componentes se conectan uno a continuación de otro.

• Intensidad: Es siempre la misma en cualquier punto del circuito.
• Voltaje: Es diferente en los diferentes elementos del circuito, ya que los electrones reparten su energía.
• Resistencia: La resistencia equivalente o total es la suma de las resistencias que tengamos en el circuito.

Cuando tengamos dos voltajes así: (+ - + -) se suman, y cuando tengamos: (+ - - +) se restan.

R_T: R₁ + R₂

V_T: V_R1 + V_R2

P: V x I

I_T: V / R_TOTAL

V: V_R1 + V_R2 + V_R3

V_R1: I_T x R₁

Ley de Ohm

La Ley de Ohm, formulada por Simon Ohm, establece que en cualquier elemento de un circuito eléctrico que tenga una resistencia eléctrica de R ohmios, al ser atravesada por una corriente de I amperios, tendrá una diferencia de potencial entre sus terminales de V voltios.

V = I x R

R = V / I

I = V / R

Unidades de Medida

• Voltaje o tensión: V (Voltios)
• Intensidad (I): Amperios (A) - Medido con un amperímetro
• Resistencia (R): Ohmios (Ω)
• Potencia (P): Vatios (W)
• Energía (E): Julios (J)
• Carga eléctrica (Q): Culombios (C)
• Tiempo (t): Segundos (s)

I = Q / T

P = E / T

Tipos de Corriente Eléctrica

Corriente Continua (CC)

Se mueve en un solo sentido, del polo negativo (-) al positivo (+), por convención. Es generada por baterías, pilas, etc.

Corriente Alterna (CA)

Los electrones cambian de sentido una y otra vez. Es generada por los alternadores.

Componentes de un Circuito Eléctrico

1. Generadores: Se encargan de producir la corriente eléctrica.
2. Receptores: Transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía.
3. Elementos de maniobra: Sirven para abrir o cerrar un circuito.
4. Conductores: Se encargan de unir distintas partes del circuito eléctrico.

Tipos de Materiales Eléctricos

1. Conductores: Aquellos que permiten el paso de la corriente eléctrica (cobre, aluminio).
2. Aislantes: Los materiales que impiden el paso de la corriente eléctrica (plástico).
3. Semiconductores: Los materiales que en determinadas ocasiones actúan como conductores y otras como aislantes (germanio o silicio).

Magnitudes Eléctricas Fundamentales

• Intensidad: Cantidad de carga eléctrica (Q) que atraviesa una sección de un conductor en un tiempo determinado.
• Resistencia: Es la oposición que presenta un elemento al paso de la corriente eléctrica.
• Resistividad (ρ): Característica de cada material, se mide en ohmios x metro (Ω·m).
• Longitud: Cuanto más largo sea el conductor, mayor es el recorrido efectuado por los electrones a través del material, lo que resulta en mayor resistencia. Se mide en metros (m).
• Superficie: Si la sección es alta, a los electrones les resulta más fácil atravesar el conducto. Si la sección es grande, la resistencia es baja.
• Voltaje o tensión: Es la energía transferida por la unidad de carga eléctrica para que pase la corriente a través de un circuito.

Magnitudes Eléctricas No Fundamentales

• Energía eléctrica: Todos los receptores de un circuito consumen energía al desplazar una carga (Q) entre dos puntos separados por una diferencia de potencial. E = Q x ΔV
• Potencia: Cantidad de energía que consume un aparato en una unidad de tiempo.