CURSO: CIRCUITOS ELÉCTRICOS


PRESENTACIÓN

En este primer curso se estudiarán los circuitos de corriente continua y alterna, básicos para el estudio de la Electrónica. En esta primera unidad, se estudiará la Ley de Ohm, las unidades de medición, los medidores como el multímetro, potencia eléctrica y tendrá ejemplos explicativos. Para el aprendizaje se tendrá la información teórica con algunos videos de soporte de Youtube, la simulación de circuitos usando el software Solve Elec que es muy sencillo libre y gratuito (open course) como laboratorio virtual y el laboratorio práctico para el desarrollo de los circuitos en protoboard. Terminada la unidad, el estudiante debe realizar la evaluación correspondiente.


PARTE I.  CORRIENTE CONTINUA  (Ver video)


UNIDAD 1:    LEY DE OHM  (Ver video)

Todos los elementos metálicos conducen la corriente eléctrica. La plata y el cobre son los mejores conductores de la electricidad, por el contrario el caucho, la madera son malos conductores. Entre mejor sea conductor, menor será su resistencia eléctrica, porque deja conducir muy bien la corriente. El producto de la resistencia (R) y la corriente (I) que pasa por el conductor se denomina voltaje (V) y esta relación es conocida  la Ley de Hom. Esta ley se escribe matemáticamente como:

V = I * R   

Para encontrar la corriente conociendo el voltaje y la resistencia se usa despejando la fórmula anterior:

I = V / R

Si se requiere encontrar la resistencia que tiene el conductor si se conoce el voltaje y la corriente, se usa:

R = V / R

UNIDADES


La unidad del voltaje es el voltio (V), la unidad de la corriente es el amperio (A) y la unidad de la resistencia es el 

ohmio (Ω).

O sea,  

voltio =amperio x corriente

amperio = voltio / ohmio

ohmio = voltio / amperio

 

Cuando las mediciones son muy grandes o pequeñas se usan los múltiplos o submúltiplos. Por ejemplo:

1 KV (Kilo voltio) = 1000 V;    1 mV (mili voltio) = 0.001 V ( 1 milésima de voltio)

1 V = 1000 mV

1 mA (miliamperio) = 0.001 A (1 milésima de amperio);  1uA (micro amperio) = 1 millonésima de amperio

1 A = 1000 mA,         1 mA = 1000 uA

1 KΩ (1 kilo ohmio) = 1000 ohmios

1 MΩ (1 mega ohmio) = 1 millón de ohmios = 1000 KΩ


FUENTE DE VOLTAJE

La corriente es generada por una fuente de voltaje (E) que puede ser una batería para el caso de la corriente continua. Su valor es constante con el tiempo.

 

                                                         

Las fuentes de voltaje se conectan en serie y su valor final depende de la suma algebraica. Por ejemplo:

      


MEDIDORES   (Ver video)


El aparato eléctrico que mide el voltaje es el voltímetro y el que mide la corriente es el amperímetro. El voltímetro por tener una resistencia interna muy alta, idealmente infinita, se conecta en paralelo y el amperímetro por tener una resistencia interna casi cero, idealmente cero, se conecta en serie, como se indica a continuación:


En el circuito se tiene una fuente de voltaje de 12 V conectada a una resistencia de 100 ohm. Aplicando la Ley de Ohm:

I = V/R = 12 V / 100 ohm = 0.12 A = 0.12 * 1000 = 120.0 mA


POTENCIA


La potencia suministrada por una fuente de voltaje es igual al producto de su voltaje por la corriente producida o entregada..


P = Ex I

La potencia consumida por una resistencia (potencia disipada) es igual a:

 P = R . I2  o también    P= V2 / R


La unidad de potencia eléctrica es el vatio.

1 vatio = 1 voltio x 1 amperio

1mW (milivatio) = 0.001 W

1 W = 1000 mW

1Kw (kilovatio) = 1000 W

EJEMPLOS

1)    Para el circuito siguiente, determinar: 
       
       a) La corriente  
       b) La potencia  suministrada por la fuente, 
       c) La potencia disipada en la  resistencia.

                       

En el circuito de la figura se puede definir: E = 10 V,  R = 1 Kohm = 1000 ohm. Aplicando las fórmulas anteriores:

Para los cálculos puede utilizar la calculadora del computador:

a)    I = E/R = 10V / 1000 ohm = 0.01 A = 0.01*1000 = 10 mA


b)    P = EI = 10V * 0.01 A = 0.1 W = 0.1*1000 = 100 mW


c)    P = R . I2 =  (1000 ohm)*(0.01A)= (1000)(0.0001) = 0.1 W= 100 mW

Se hace en la calculadora usando las teclas en círculo verde:

 1000 * 0.01 x^2 =  da como respuesta 0.1 * 1000 = 100


2)    En el siguiente circuito hallar:

       a) El valor de R, 

       b) La potencia suministrada y disipada.


         


Del circuito se puede definir:  E = 20 V,    I = 100 mA = 0.1 A. Aplicando las fórmulas:


a)    R = E/ I = 20 V / 0.1 A= 200 ohm

b)    P = E.I = 20V x 0.1 A = 2 W
       P = R . I2 =  (200 ohm)(0.1A)= (200)(0.01) = 2 W     


DISEÑO:

Se tiene una fuente de CC de 12V y se quiere que circule una corriente de 50 mA, de qué valor se debe escoger el valor y potencia de su resistencia.

             

R=E/R=12V / 50 mA=0.24 kohms = 240 ohms. 

No es un valor comercial, se escoge entre 220 y 270 ohms. El más cercano es 220 ohms.  

La nueva corriente es entonces,  I=E/R= 12/220 = 0.0545A= 0.0545*1000 = 54.5 mA

La potencia  P=E*I = (12V)(54.5 mA) = 654 mW, 

Se debe escoger una resistencia de mayor potencia para que no se recaliente o queme, se escoge una de 1W

Respuesta: La resistencia es de 220 ohms a 1 W

Terminada la teoría relacionada con la unidad 1, se debe pasar al tema de simulación de esta unidad, para que posteriormente realice el laboratorio correspondiente.