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Corriente y circuitos

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Por medio de la siguiente actividad, recordarás algunos conceptos básicos que se relacionan con la corriente eléctrica y los tipos de circuitos.

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Corriente y circuitosVersión en línea

Por medio de la siguiente actividad, recordarás algunos conceptos básicos que se relacionan con la corriente eléctrica y los tipos de circuitos.

por Luis Fernando Posada Martínez
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Corriente y circuitos

¿Qué es la energía eléctrica?

La energía eléctrica o electricidad es la energía que se origina de la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos determinados, cuando se los pone en contacto mediante un transmisor eléctrico. Este contacto provoca una corriente eléctrica que consiste en la transmisión de cargas negativas (electrones) a través de un material propicio para ello (como suelen ser los metales) desde el punto de su generación (y/o almacenamiento) hasta el punto de consumo. Usualmente la energía eléctrica es convertida en otras formas de energía: lumínica, mecánica o térmica.

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¿Cómo se produce la energía eléctrica?

Las instalaciones solares convierte la energía calórica del sol en energía eléctrica.

Existen diversas formas de generar energía eléctrica, proceso que normalmente se lleva a cabo en una central eléctrica, o en pequeñas cantidades en dispositivos especializados.

  • Centrales eléctricas. Producen electricidad a partir del giro de turbinas empujadas por vapor de agua calentada, por ejemplo, mediante combustiones de carbón o de hidrocarburos o mediante reacciones nucleares.
  • Recursos renovables. Existen también centrales eléctricas que aprovechan las caídas de agua (hidroeléctricas), o los fuertes vientos (eólicas) para movilizar sus turbinas y generar electricidad. Además, las instalaciones solares, convierten la energía solar en energía eléctrica mediante un sistema de paneles que reciben las radiaciones directamente.

Una vez producida esta electricidad, se transmite a través del tendido eléctrico a las ciudades e instalaciones que la requieran o es almacenada en diversos tipos de circuitos.

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Conductor metálico

Sabemos que en un conductor metálico, los electrones  se encuentran en movimiento desordenado y por lo tanto no tienen ninguna dirección definida a lo largo  del conductor, pues el número  de electrones que se desplazan en un sentido es igual al número de electrones que se desplazan en el otro sentido. Hemos visto que cuando entre  dos puntos  de un  campo eléctrico existe una diferencia de potencial (voltaje), las cargas  negativas tienden  a moverse  en sentido  contrario al campo eléctrico y las positivas en el mismo sentido. Si aplicamos un campo eléctrico en el interior del conductor, este  campo actuará  sobre las cargas  libres poniéndolas en movimiento y estableciendo una corriente eléctrica en el conductor. Se puede decir entonces que la corriente eléctrica  es el movimiento de cargas  eléctricas a través de un conductor. El sentido de  la corriente eléctrica se ha establecido en el de las cargas positivas, donde dicha corriente de cargas positivas se denomina CORRIENTE CONVENCIONAL.
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Corriente eléctrica

La unidad de la intensidad de la corriente eléctrica se denomina AMPERIO (A) en honor al físico Andrés Ampere y se define como la carga Q de un Coulomb que pasa a través  de una sección del conductor cada segundo,  es decir:     I = C/S.   La corriente eléctrica es un movimiento de electrones. Así de simple, si movemos electrones de un átomo a otro, generamos corriente eléctrica. La cantidad de electrones que se mueven por segundo sería la Intensidad de la Corriente Eléctrica (I) y se mide en Amperios (A). Para generar corriente eléctrica necesitamos mover electrones de un átomo a otro por el interior de un material conductor, como por ejemplo el cobre.
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Fuentes de corriente eléctrica

Para mantener  la corriente eléctrica en un conductor es necesario  conservar una diferencia de potencial o voltaje  entre dos puntos, esto se logra uniendo el conductor a una fuente generadora de corriente. Debemos entender que una fuente generadora de corriente es un dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor. Las fuentes de  corriente son generadoras de energía eléctrica, ya que  realizan un trabajo sobre las cargas que se introducen en ella. Para que la energía  eléctrica aparezca por intermedio  del generador  es necesario  que éste consuma otra energía; por ejemplo en una pila  se consume  energía química, en un dínamo  se consume  energía  mecánica etc. En forma general un generador tiene que consumir una energía para lograr mantener  una diferencia  de potencial.
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Corriente y circuitos

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Inducción magnética

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Fuerza electromotriz (FEM)

Sabemos que para mantener  una corriente eléctrica  se requiere de un generador que emplee algún  tipo de energía. Todos los conductores  presentan oposición a la circulación  de las cargas, por lo que para mantener  la corriente eléctrica hay que  realizar un trabajo w que obligue a las cargas a moverse en  contra  de los efectos de oposición que puede encontrar. La fuerza electromotriz FEM  de un generador se define como el trabajo por unidad de carga, se simboliza por FEM. La FEM tiene que ver con el trabajo (W) realizado por el generador por unidad de carga  Q, al mover cargas positivas  en un sentido contrario al campo eléctrico en el interior del generador.
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Resistencia eléctrica (R)

Se llama resistencia eléctrica a la oposición  que presenta un conductor  al paso de la corriente eléctrica. A los conductores que presentan resistencia eléctrica (oposición) se les llama  RESISTORES. Para que en un ¨ circuito eléctrico ¨ exista una corriente  se necesita  un generador  que proporcione energía  y la presencia  de un alambre  conductor. La corriente que circula  dependerá  de varios  factores relacionados con el conductor como: el largo, el área de la sección y el material que constituye el conductor.
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Resistencias y circuitos

La resistencia eléctrica se puede representar en forma gráfica, esta forma gráfica se llamará circuito eléctrico. Si un conductor  tiene una resistencia R casi despreciable, se representa por líneas rectas, por ejemplo en la figura las secciones AB y CD tienen resistencias  muy pequeñas. Si la resistencia es muy grande, se representará  por una línea quebrada, por ejemplo la sección BC.
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Ley de Ohm

Esta ley dice lo siguiente:¨ Para muchos materiales la RESISTENCIA es constante, independientemente  del voltaje aplicado al RESISTOR o de la corriente que pasa a través de un conductor. ¨ En otras palabras la corriente que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje que tiene aplicada, e inversamente proporcional a la resistencia que ofrece a su paso la carga que tiene conectada.
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Ley de Ohm

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Ley de Ohm

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Circuitos. ¿Qué son?

Recordemos que un circuito eléctrico es la esquematización  del movimiento  de las cargas eléctricas dentro del conductor y la resistencia que puede presentar este conductor. Un circuito está en serie cuando la corriente eléctrica I tiene la misma intensidad en cada una de las resistencias, ya que solamente tiene un único camino para fluir. En las siguientes figuras se puede observar tres resistencias R1, R2 y R3 conectadas  en serie, la corriente que pasa  por cada una de ellas tiene la misma intensidad.
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Circuitos en serie

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Circuitos en paralelo

Un circuito se encuentra en paralelo cuando la corriente eléctrica total tiene más de un camino para fluir. En la figura se puede observar que las resistencias  se encuentran conectadas en paralelo, pues todas están sometidas a la misma diferencia de potencial (V) por estar unidas entre los puntos A y B. Podemos ver que la corriente I, toma caminos diferentes. Se observa que cada bombillo, representa  una resistencia R.
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Circuitos en paralelo

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Circuitos en serie-paralelo

Un circuito puede estar en serie, en paralelo o en una combinación serie-paralelo. La siguiente figura muestra una conexión en SERIE-PARALELO, donde R1 y R2 se encuentran en paralelo, su combinación R equi se encuentra en serie con R3. Se puede observar que el circuito es la combinación de los circuitos en SERIE y en PARALELO.
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Circuito mixto

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Leyes de Kirchhoff

Cuando en una conexión eléctrica, una de las ramas del circuito paralelo contiene una batería (FEM), usaremos las leyes de KIRCHHOFF para su análisis, porque no existe una resistencia equivalente (R equi) a la combinación de una resistencia y una FEM.
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leyes de Kirchhoff

Primera Ley de Kirchhoff

La primera ley de Kirchhoff se basa en el principio de conservación de la carga eléctrica, esta ley dice lo siguiente:   ¨ En todo punto donde la corriente eléctrica se divide (nodo), la suma  de las intensidades de las corrientes  que se dirigen hacia él, menos la suma de las intensidades  que salen es igual a cero.¨  En otras palabras la intensidad de la corriente que entra  al NODO es igual a la intensidad de la corriente que sale. 

Segunda Ley de Kirchhoff

Esta ley se basa en el principio  de la energía, dice lo siguiente:¨ A lo largo de toda malla (camino cerrado) la suma de todos los cambios de potencial (Voltaje) es igual a cero. ¨
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Leyes de Kirchhooff

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leyes de Kirchhoff

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