{"id":2688,"date":"2020-06-02T17:21:08","date_gmt":"2020-06-02T17:21:08","guid":{"rendered":"http:\/\/lash.utrng.edu.mx\/?p=2688"},"modified":"2020-06-03T05:41:19","modified_gmt":"2020-06-03T05:41:19","slug":"circuitos-electricos-voltaje-resistencia-corriente-y-potencia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lash.utrng.edu.mx\/?p=2688","title":{"rendered":"Circuitos El\u00e9ctricos: Voltaje, Resistencia, Corriente y Potencia"},"content":{"rendered":"\n

Diferencia de potencial, tensi\u00f3n, fuerza electromotriz<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Para que se establezca una corriente el\u00e9ctrica<\/strong> debe existir algo que impulse a los electrones para que se muevan. Por ejemplo, colocando iones negativos de un lado de un conductor e iones positivos del otro, se establecer\u00e1 una corriente el\u00e9ctrica que ser\u00e1 m\u00e1s grande cuanto mayor sea la \u00abdiferencia de cargas entre los iones<\/strong>\u00ab.<\/p>\n\n\n\n

Se dice que para que exista un flujo de electrones debemos aplicar \u00abenerg\u00eda al conductor\u00bb. Cuando la energ\u00eda proviene de una fuerza del tipo el\u00e9ctrico, se la denomina \u00abfuerza electromotriz<\/strong>\u00bb porque permite el desplazamiento de electrones al desprenderse de los \u00e1tomos.<\/p>\n\n\n\n

Esa fuerza electromotriz puede originarla una bater\u00eda. Ejemplo<\/strong>: el acumulador de un auto, una pila o un generador para alimentar una ciudad, como los que usan las compa\u00f1\u00edas de electricidad. Estas fuentes de energ\u00eda tienen 2 terminales o polos, uno negativo y otro positivo, y se dice que existe una tensi\u00f3n el\u00e9ctrica o diferencia de potencial, que produce la fuerza el\u00e9ctrica ya mencionada.<\/em><\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

Consideremos a una tensi\u00f3n <\/strong>o diferencia de potencial<\/strong> como un \u00abdesnivel\u00bb que debe existir entre 2 puntos de un conductor para que se produzca un movimiento de electrones y, entonces, una corriente el\u00e9ctrica. Si hay una diferencia de potencial en electricidad, \u00e9sta es comparable a una diferencia de presi\u00f3n entre 2 extremos de una ca\u00f1er\u00eda que lleva agua o cualquier fluido, y es producida por una bomba. La unidad denominada VOLT<\/strong>, se utiliza para medir la tensi\u00f3n el\u00e9ctrica<\/strong>; se abrevia \u00abV<\/strong>\u00ab. Una pila de carb\u00f3n genera entre bornes una tensi\u00f3n de 1.5 V, un acumulador de auto genera una tensi\u00f3n de 12 V y la que genera la compa\u00f1\u00eda de electricidad es de 127 V, en M\u00e9xico. Muchas veces, en electr\u00f3nica <\/strong>usaremos tensiones m\u00e1s peque\u00f1as que el VOLT<\/strong>, pero en electricidad industrial<\/strong> es com\u00fan hablar de KILOVOLT (kV)<\/strong>, que equivale a 1000V<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Corriente el\u00e9ctrica<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Un flujo de electrones en movimiento -como causa de la aplicaci\u00f3n de una fuerza electromotriz o fuente de tensi\u00f3n a un conductor el\u00e9ctrico-<\/em> es lo que llamamos corriente el\u00e9ctrica<\/strong>. El flujo est\u00e1 formado por electrones libres que, antes de aplicarles la tensi\u00f3n, eran electrones que estaban sujetos por la atracci\u00f3n de los n\u00facleos de los \u00e1tomos que constituyen el conductor.<\/p>\n\n\n\n

En sus trayectos, los electrones libres chocan contra los iones positivos del material y retroceden y vuelven a ser acelerados por la fuerza electromotriz. Los choques son el motivo por el cual el conductor se calienta<\/strong> cuando lleva corriente el\u00e9ctrica, ya que cualquier choque entre 2 cuerpos ocasiona un desprendimiento de energ\u00eda en forma de calor. La corriente el\u00e9ctrica por un conductor se define como \u00abel n\u00famero de electrones libres que pasa una secci\u00f3n cualquiera del conductor en un momento espec\u00edfico<\/strong>\u00ab<\/em>. Los electrones llevan una carga el\u00e9ctrica medida en COULOMB <\/strong>y podemos decir que la corriente el\u00e9ctrica es la carga el\u00e9ctrica transportada por esos electrones durante el intervalo de tiempo considerado. Si la carga el\u00e9ctrica es de 1 Cb y el tiempo es de l seg, se obtendr\u00e1 una corriente el\u00e9ctrica de 1A (inicial de AMPERE, por el f\u00edsico franc\u00e9s AMPERE), siendo la unidad de corriente el\u00e9ctrica<\/em><\/strong>. En electr\u00f3nica, esta unidad de medici\u00f3n resulta grande, por tal motivo se utilizan los subm\u00faltiplos del ampere.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Resistencia el\u00e9ctrica<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Definamos la resistencia el\u00e9ctrica de un conductor como una propiedad del material que representa la oposici\u00f3n del mismo frente al paso de la corriente el\u00e9ctrica<\/em>. La oposici\u00f3n se origina como consecuencia de los choques entre los electrones libres de la corriente y los iones positivos del metal. La causa de estos choques es el calentamiento del conductor, el que a su vez, lo transmite al medio ambiente. La resistencia<\/strong> se mide en OHM<\/strong>, llamado as\u00ed por el f\u00edsico alem\u00e1n que lo descubri\u00f3. La resistencia el\u00e9ctrica del material depender\u00e1 de tres factores: la longitud, la secci\u00f3n transversal y la resistividad del material<\/strong>. Veamos c\u00f3mo es la f\u00f3rmula matem\u00e1tica:<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

La resistividad <\/strong>del material (p)<\/strong> es un n\u00famero y su valor nos muestra si es bueno, o no, peque\u00f1o o grande; o sea, c\u00f3mo es el material como conductor de electricidad, y se mide en \u03a9 x m. Cabe aclarar que, normalmente, la resistividad de un metal aumenta con la temperatura.<\/p>\n\n\n\n

CONDUCTANCIA<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Se denomina as\u00ed a la inversa de la resistencia, se simboliza con la letra G y se mide en mho<\/strong> (al rev\u00e9s de ohm) o en SIEMENS<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

La unidad es: mho = SIEMENS<\/p>\n\n\n\n

1k\u03a9 = 1,000 \u03a9<\/p>\n\n\n\n

1M\u03a9 = 1,000,000 \u03a9 = 1, 000 k\u03a9<\/p>\n\n\n\n

Podemos agrupar a los resistores en:<\/p>\n\n\n\n

  1. Resistores de composici\u00f3n de carb\u00f3n.<\/li>
  2. Resistores de pel\u00edcula met\u00e1lica.<\/li>
  3. Resistores de alambre.<\/li><\/ol>\n\n\n\n

    1) <\/span><\/strong>Estos se fabrican mezclando polvo de carb\u00f3n y un aglomerante hasta darle forma de barrita, para fijar los terminales. El conjunto se encapsula con una resina fen\u00f3lica o baquelita para protegerlo de la humedad y la temperatura, tiene un rango de valores de resistencia entre 1 y 22 M\u03a9.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"\/<\/figure><\/div>\n\n\n\n

    2) <\/strong><\/span>Estos se fabrican depositando una pel\u00edcula met\u00e1lica, que est\u00e1 a alta temperatura, sobre un tubito de vidrio, al que se fijan los terminales y se los encapsula como dijimos anteriormente. Tienen un alto costo y se usan solamente cuando se necesita una gran exactitud en el valor de resistencia; ejemplo: instrumentos electr\u00f3nicos.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"\/<\/figure><\/div>\n\n\n\n

    3)<\/span><\/strong> Se fabrican arrollando un alambre hecho de aleaciones de cromo, n\u00edquel, etc., sobre un cilindro de cer\u00e1mica. El conjunto se recubrir\u00e1 de barniz, as\u00ed se protege el alambre de la influencia de la humedad y temperatura. Estos son grandes y se utilizan para la conducci\u00f3n de altas corrientes. El rango de valores de resistencia est\u00e1 entre 1 y 100 k\u03a9.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"\/<\/figure><\/div>\n\n\n\n

    C\u00d3DIGO DE COLORES PARA RESISTORES<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Por el c\u00f3digo de colores se lee el valor de resistencia, que est\u00e1 impreso sobre el cuerpo del resistor. Cada color representa un d\u00edgito decimal: las 2 primeras bandas de colores, que est\u00e1n ubicadas m\u00e1s cercanas de un extremo, representan el valor en \u03a9; la 3\u00aa banda representa el n\u00famero por el que hay que multiplicar el valor anterior para obtener el valor final de resistencia; la 4\u00aa banda representa la tolerancia, cuyo valor se explicar\u00e1 m\u00e1s adelante.<\/p>\n\n\n\n

    <\/p>\n\n\n\n

    La correspondencia entre un color y su valor se muestra en la tabla de abajo. La tolerancia<\/strong> de un resistor es un n\u00famero expresado en porcentaje<\/strong>, que representa el margen superior o inferior que puede tomar un valor nominal (por el c\u00f3digo de colores) del resistor. Ejemplificando, diremos que para resistores de carb\u00f3n se tienen tolerancias del \u00b15%, \u00b110% y \u00b1 20%.<\/p>\n\n\n\n

    Si el valor nominal es de 100 y la tolerancia de \u00b110%, el valor real estar\u00e1 comprendido entre 100 y 90; finalmente, para una tolerancia de \u00b1 20%, el valor real ser\u00e1 entre 120 y 80.<\/p>\n\n\n\n

    COLOR DE LA TOLERANCIA 4\u00aa BANDA<\/p>\n\n\n\n

    DORADO \u00b15 %<\/p>\n\n\n\n

    PLATEADO \u00b110 %<\/p>\n\n\n\n

    SIN COLOR \u00b1 20 %<\/p>\n\n\n\n

    <\/p>\n\n\n\n

    La potencia de un resistor no viene impresa en el resistor,<\/strong> pero se reconoce por su tama\u00f1o. Esa potencia tiene un significado de la m\u00e1xima cantidad de calor que puede dar el resistor por el paso de corriente y, si \u00e9sta excede, se quemar\u00e1 por la alta temperatura obtenida. Se mide en watt (W)<\/strong>. Los resistores de carb\u00f3n se fabrican de 1\/8W; 1\/4W; 1\/2W; 1W; 2W,<\/strong> y el tama\u00f1o aumenta gradualmente con la potencia. Para mayores potencias se utilizan resistores de alambre; los de pel\u00edcula met\u00e1lica pueden disipar hasta 1W. Los resistores de composici\u00f3n de carb\u00f3n se fabrican con valores nominales de resistencia ya normalizados y el n\u00famero depender\u00e1 del valor de la tolerancia. Para una tolerancia del 20%.<\/p>\n\n\n\n

    \n\n\n\n

    \u00bfQu\u00e9 es un circuito el\u00e9ctrico?<\/strong>
    <\/span> Para que en un conductor haya corriente el\u00e9ctrica, los electrones libres deber\u00e1n moverse constantemente en una misma direcci\u00f3n, lo que se consigue por medio de una fuente de energ\u00eda para aplicar las cargas de signo contrario a los extremos del conductor; las cargas negativas ser\u00e1n atra\u00eddas por las cargas positivas del otro extremo. Por cada electr\u00f3n que d\u00e9 la fuente al conductor por el lado negativo, existir\u00e1 otro en el lado positivo; entonces la corriente fluir\u00e1 de manera constante mientras se mantengan aplicadas al conductor las cargas el\u00e9ctricas de la fuente de energ\u00eda, llam\u00e1ndose, as\u00ed, circuito cerrado o completo. <\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

    Un claro ejemplo de fuentes de energ\u00eda el\u00e9ctrica son las bater\u00edas y las pilas. Para que haya flujo constante de corriente, el circuito deber\u00e1 estar cerrado o completo<\/strong>. Ahora, si un circuito se interrumpe en cualquier punto, la corriente dejar\u00e1 de fluir y se dice que es un circuito abierto<\/strong>; \u00e9ste puede abrirse deliberadamente por medio de un interruptor, u ocurrir como consecuencia de fallas o desperfectos en un cable o una resistencia quemada, por ejemplo. Por lo general se usan fusibles como protecci\u00f3n del circuito contra excesos de corrientes que puedan perjudicar la fuente de tensi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

    La Ley de Ohm<\/span><\/strong>
    Una de las leyes m\u00e1s importantes de la electricidad es la Ley de Ohm.
    Para enunciarla, conectemos a la fuente de energ\u00eda el\u00e9ctrica que establezca tensiones diferentes, un cable conductor que presente cierta resistencia y midamos las corrientes correspondientes.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

    1) Dividiendo la tensi\u00f3n<\/span><\/strong> por cualquier valor de la corriente<\/span><\/strong> obtenemos siempre el mismo n\u00famero:
    1\/0,2 = 5
    5\/1,0 = 5
    8\/1,6 = 5
    El \u00ab5\u00bb, valor constante, es justamente la resistencia<\/span><\/strong>. Podemos establecer la importante f\u00f3rmula que expresa la Ley de Ohm:<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n
    \"\"<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n
    \"\"<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n
    \n\n\n\n

    OHM dedujo: La relaci\u00f3n entre corriente, tensi\u00f3n y resistencia quienes constituyen la ley fundamental de la electricidad y se conoce como \u00abLEY DE OHM<\/strong>\u00ab, que se resume as\u00ed: \u00aben todo circuito el\u00e9ctrico, la corriente es directamente proporcional a la tensi\u00f3n aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del circuito\u00bb<\/em><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n

    Ejemplo, C\u00e1lculo de Corriente<\/span><\/strong><\/p>\n\n\n\n

    Se debe encontrar el valor de la corriente<\/span><\/strong> que circular\u00e1 en el circuito de la figura, formado por: una fuente de energ\u00eda de 200V<\/strong>, una resistencia de 40\u03a9<\/strong> y un fusible que soporta 6A m\u00e1ximo.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n

    Usaremos la ecuaci\u00f3n:
    <\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/a><\/figure>\n\n\n\n

    entonces:<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/a><\/figure>\n\n\n\n

    Teniendo como resultado que si la corriente es solamente de 5A<\/strong>, la capacidad del fusible no ser\u00e1 sobrepasada<\/strong> y \u00e9ste no se quemar\u00e1; pero, pensemos qu\u00e9 pasar\u00e1 si se usa una resistencia de 10\u03a9<\/strong> en el circuito. Hagamos el mismo c\u00e1lculo usando la misma ecuaci\u00f3n:<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/a><\/figure>\n\n\n\n

    La corriente de 20 ampere resultante exceder\u00e1 la capacidad del fusible, que es solamente de 6 ampere, y \u00e9ste se fundir\u00e1 al cerrar el interruptor:<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n

    Ejemplo, C\u00e1lculo de Resistencia<\/span><\/strong><\/p>\n\n\n\n

    \u00bfCu\u00e1l ser\u00e1 el valor de la resistencia del circuito si la bater\u00eda es de 30 volt?<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n
    \"\"<\/a><\/figure>\n\n\n\n

    La siguiente figura nos muestra que la corriente por el circuito es de 10A; \u00bfcu\u00e1l ser\u00e1 en este caso el valor de la resistencia?<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n
    \"\"<\/a><\/figure>\n\n\n\n

    Ejemplo, C\u00e1lculo de Tensi\u00f3n(voltaje)<\/span><\/strong><\/p>\n\n\n\n

    El foquito del circuito se\u00f1alado en la siguiente figura tiene una resistencia de 200\u03a9 y al cerrar el interruptor circula por \u00e9l una corriente de 1 ampere.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

    as\u00ed:<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Despu\u00e9s de estar encendido durante algunas horas, por el circuito del foco solamente circulan 0,5 ampere. La bater\u00eda se agot\u00f3,<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n
    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Ejercicios:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    1. Si una resistencia o resistor de 100\u03a9 se conecta a una fuente de 10V por medio de un fusible de 2A, \u00bfse quema el fusible? Demuestre porqu\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

    2. \u00bfCu\u00e1l es la corriente de un circuito alimentado con una tensi\u00f3n de 20V, cuando la resistencia total es de 40\u03a9?<\/p>\n\n\n\n

    3. Si por una resistencia de 20\u03a9 circula una corriente de 2A, \u00bfcu\u00e1l ser\u00e1 la tensi\u00f3n que mediremos entre sus bornes?<\/p>\n\n\n\n

    4. \u00bfCu\u00e1l es la resistencia de un circuito por el que circula una corriente de
    200mA cuando se lo alimenta con una tensi\u00f3n de 2V?<\/p>\n\n\n\n

    5. \u00bfEn qu\u00e9 clase de energ\u00eda se convierte la energ\u00eda el\u00e9ctrica en una resistencia?<\/p>\n\n\n\n

    6. \u00bfCu\u00e1l es la unidad de potencia el\u00e9ctrica?<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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