Principios Esenciales de la Electricidad y Fundamentos de Circuitos Electrónicos

Fundamentos de Electricidad y Circuitos

Magnitudes Eléctricas Fundamentales

• Voltaje (V) o Tensión

  Indica la diferencia de energía potencial eléctrica entre dos puntos. Es la fuerza que impulsa las cargas eléctricas.

  • Unidad de medida: Voltio (V).
  • Generadores Eléctricos: Dispositivos que mantienen en el tiempo una diferencia de potencial entre dos puntos denominados bornes.
  • Fuerza Electromotriz (f.e.m.): $\text{f.e.m.} = \text{Energía} / \text{Carga eléctrica}$.
  • Equivalencia: 1 voltio = 1 julio / culombio.

• Resistencia (R)

  Mide la oposición al paso de la corriente eléctrica en un material.

  • Unidad de medida: Ohmio ($\Omega$).
  • Fórmula de la Resistencia: $R = \rho \cdot L / S$ (donde $\rho$ es la resistividad, $L$ es la longitud y $S$ es la sección).

• Intensidad de Corriente (I)

  Expresa la cantidad de carga eléctrica ($Q$) que circula en un segundo ($t$) a través de la sección del circuito.

  • Unidad de medida: Amperio (A).
  • Fórmula: $I = Q / t$.

Leyes y Conceptos Derivados

• Ley de Ohm

  La intensidad ($I$) que atraviesa un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial ($V$) entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia ($R$) del conductor.

  • Fórmulas: $V = R \cdot I$ o $I = V / R$.

• Energía Eléctrica (E)

  Los generadores eléctricos suministran energía a los electrones. Los receptores eléctricos transforman la energía eléctrica en otras formas de energía (calor, luz, movimiento).

  • Fórmula de la Energía Consumida: $E = V \cdot I \cdot t$.

• Potencia Eléctrica (P)

  Expresa la energía que suministra un generador o consume un receptor por unidad de tiempo (en cada segundo).

  • Fórmulas: $P = E / t = V \cdot I$.
  • Unidad de medida: Vatio (W).

Instrumentos de Medida Eléctrica

• Amperímetro: Mide la intensidad de corriente ($I$) que pasa por cualquier punto del circuito (se conecta en serie).
• Voltímetro: Mide el valor de la tensión ($V$) entre dos puntos cualesquiera del circuito (se conecta en paralelo).
• Ohmímetro: Mide el valor en ohmios ($\Omega$) de las resistencias eléctricas (se usa con el componente aislado).

Tipos de Conexión de Circuitos

• Circuitos en Serie

  Los receptores se conectan uno a continuación de otro, formando un único camino para la corriente.

  • Intensidad de Corriente: $I_{Total} = I_1 = I_2 = I_3$.
  • Voltaje Total: $V_{Total} = V_1 + V_2 + V_3$.
  • Resistencia Equivalente ($R_{eq}$): $R_{eq} = R_1 + R_2 + R_3$.

• Circuitos en Paralelo

  Los receptores están conectados de forma que todos ellos se encuentran sometidos a la misma tensión.

  • Voltaje: $V_{Total} = V_1 = V_2 = V_3$.
  • Intensidad de Corriente: $I_{Total} = I_1 + I_2 + I_3$.
  • Resistencia Equivalente ($R_{eq}$): Se calcula mediante la suma de las inversas de las resistencias: $1/R_{eq} = 1/R_1 + 1/R_2 + 1/R_3$.

Máquinas Eléctricas y Dispositivos de Protección

Motores y Generadores Eléctricos

• Motor de Corriente Continua (utiliza escobillas y delgas).
• Dinamo (Generador de Corriente Continua).
• Motor de Corriente Alterna.
• Alternador (Generador de Corriente Alterna).

Dispositivos de Protección en Instalaciones (Cuadro Eléctrico)

• Interruptor de Control de Potencia (ICP): Limita la potencia consumida.
• Interruptor General (IG): Permite cortar toda la corriente de la instalación.
• Interruptor Diferencial (ID): Protege contra fugas de corriente y contactos indirectos.
• Pequeños Interruptores Automáticos (PIA): Protegen los circuitos interiores (alumbrado, tomas de corriente) contra sobrecargas y cortocircuitos.

Estructura de Aparatos Electrónicos

La estructura y funcionamiento de los aparatos electrónicos se divide en componentes físicos y bloques funcionales:

Componentes Físicos

• Carcasa.
• Placas de Circuito Impreso (PCB) y Conexiones.
• Sistema de Alimentación.

Bloques Funcionales

• Dispositivos de Entrada (sensores, teclados).
• Dispositivos de Proceso (microcontroladores, CPU).
• Dispositivos de Salida (pantallas, actuadores).