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EL CIRCUITO ELÉCTRICO ELEMENTAL.
El circuito eléctrico es el recorrido preestablecido por el que se desplazan las cargas eléctricas.
Circuito elemental
Las cargas eléctricas que constituyen una corriente eléctrica pasan de un punto que tiene mayor
potencial eléctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener permanentemente esa diferencia
de potencial, llamada también voltaje o tensión entre los extremos de un conductor, se necesita un
dispositivo llamado generador (pilas, baterías, dinamos, alternadores...) que tome las cargas que llegan a
un extremo y las impulse hasta el otro. El flujo de cargas eléctricas por un conductor constituye una
corriente eléctrica.
Se distinguen dos tipos de corrientes:
Corriente continua: Es aquella corriente en donde los electrones circulan en la misma cantidad y sentido,
es decir, que fluye en una misma dirección. Su polaridad es invariable y hace que fluya una corriente de
amplitud relativamente constante a través de una carga. A este tipo de corriente se le conoce como
corriente continua (cc) o corriente directa (cd), y es generada por una pila o batería.
Este tipo de corriente es muy utilizada en los aparatos electrónicos portátiles que requieren de un voltaje
relativamente pequeño. Generalmente estos aparatos no pueden tener cambios de polaridad, ya que
puede acarrear daños irreversibles en el equipo.
Corriente alterna: La corriente alterna es aquella que circula durante un tiempo en un sentido y después
en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante. Su polaridad se invierte
periódicamente, haciendo que la corriente fluya alternativamente en una dirección y luego en la otra. Se
conoce en castellano por la abreviación CA y en inglés por la de AC.
Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y sin ella no podríamos utilizar nuestros
artefactos eléctricos y no tendríamos iluminación en nuestros hogares. Este tipo de corriente puede ser
generada por un alternador o dinamo, la cual convierten energía mecánica en eléctrica.
El mecanismo que lo constituye es un elemento giratorio llamado rotor, accionado por una turbina el cual
al girar en el interior de un campo magnético (masa), induce en sus terminales de salida un determinado
voltaje. A este tipo de corriente se le conoce como corriente alterna (a).
PILAS Y BATERÍAS:
Las pilas y las baterías son un tipo de generadores que se utilizan como fuentes de electricidad.
Las baterías, por medio de una reacción química producen, en su terminal negativo, una gran cantidad
de electrones (que tienen carga negativa) y en su terminal positivo se produce una gran ausencia de
electrones (lo que causa que este terminal sea de carga positiva).
Ahora si esta batería alimenta un circuito cualquiera, hará que por éste circule una corriente de
electrones que saldrán del terminal negativo de la batería, (debido a que éstos se repelen entre si y
repelen también a los electrones libres que hay en el conductor de cobre), y se dirijan al terminal positivo
donde hay un carencia de electrones, pasando a través del circuito al que está conectado. De esta
manera se produce la corriente eléctrica.
CLASES DE CIRCUITOS
Hasta ahora hemos considerado los circuitos con un solo receptor, pero lo cierto es que es más
común encontrar varios receptores en el mismo circuito.
Cuando se instalan varios receptores, éstos pueden ser montados de diferentes maneras:



En serie
En paralelo
Mixtos
Circuitos en serie
En un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro en la línea
eléctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que
atraviesa el último. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el
cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor.
Circuito en paralelo
En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma
independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea
común a todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea conectada
a los terminales de las líneas que ya hay en el circuito.
Caída de tensión en un receptor
Aparece un concepto nuevo ligado a la tensión. Cuando
tenemos más de un receptor conectado en serie en un
circuito, si medimos los voltios en los extremos de cada uno
de los receptores podemos ver que la medida no es la misma
si aquellos tienen resistencias diferentes. La medida de los voltios en los extremos de cada receptor
la llamamos caída de tensión.
La corriente en los circuitos serie y paralelo
Una manera muy rápida de distinguir un circuito en serie de otro en paralelo consiste en imaginar la
circulación de los electrones a través de uno de los receptores: si para que regresen a la pila
atravesando el receptor, los electrones tienen que atravesar otro receptor diferente del circuito, el
circuito está en serie; si los electrones llegan atravesando sólo el receptor seleccionado, el circuito
está en paralelo. Esto no nos servirá cuando se trate de circuitos mixtos.
En un circuito en serie, la corriente que atraviesa los receptores es la misma.
En un circuito paralelo, la corriente que atraviesa cada receptor es diferente y dependerá de la
resistencia de los mismos: a mayor resistencia, menor corriente lo atravesará y viceversa.
Pulsa sobre los circuitos de abajo para ver el movimiento de los electrones
Características de los circuitos serie y paralelo
Serie
Resistencia Aumenta al incorporar receptores
Caida de
tensión
Intensidad
Cada receptor tiene la suya, que
aumenta con su resistencia.
La suma de todas las caídas es
igual a la tensión de la pila.
Paralelo
Disminuye al incorporar receptores
Es la misma para cada uno de los receptores,
e igual a la de la fuente.
Es la misma en todos los
receptores e igual a la general en el
circuito.
Cuantos más receptores, menor
será la corriente que circule.
Cada receptor es atravesado por una
corriente independiente, menor cuanto
mayor sea la resistencia.
La intensidad total es la suma de las
intensidades individuales. Será, pues,
mayor cuantos más receptores tengamos
en el circuito.
CIRCUITOS MIXTOS
Los circuitos mixtos son una combinación de los circuitos en serie y paralelo, es decir, un circuito mixto,
es aquel que tiene circuitos en serie y paralelo dentro del mismo circuito.
Recordemos, para poder aplicar la ley de Ohm siempre tendremos que reducir el circuito a
UNA sola resistencia. Antes de hacerlo o calcularlo, es muy importante hacer el análisis para identificar
las partes del circuito donde identificaremos que resistencias se encuentran en paralelo o serie, y
buscaremos simplificarlas por separado, es decir, sacando la resistencia total de cada una, al final debe
quedar un circuito serie con todas las resistencias totales. Bastara con sumarlas y listo.
En las siguientes gráficas veremos las diferencias de diseño de cada uno de los circuitos existente. Entre
ellos ya conocemos los circuitos en serie y en paralelo.
Circuito en serie
Circuito en paralelo
Circuito mixto
INTRODUCCIÓN. MATERIALES CONDUCTORES
Todos los cuerpos o elementos químicos existentes en la naturaleza poseen características
diferentes, agrupadas todas en la denominada “Tabla de Elementos Químicos”. Desde el
punto de vista eléctrico, todos los cuerpos simples o compuestos formados por esos
elementos se pueden dividir en tres amplias categorías:

Conductores

Aislantes
Semiconductores
Los materiales conductores ofrecen una baja resistencia al paso de la corriente
eléctrica. Los semiconductores se encuentran a medio camino entre los
conductores y los aislantes, pues en unos casos permiten la circulación de la
corriente eléctrica y en otros no. Finalmente los cuerpos aislantes ofrecen una alta
resistencia al paso de la corriente eléctrica. En la foto superior se muestran
algunos de esos materiales: A) Conductor de alambre de cobre. B) Diodos
y C) transistor (dispositivos semiconductores en ambos casos). D) Aislantes de
porcelana instalados en un transformador distribuidor de energía eléctrica de bajo
voltaje y E) Aislantes de vidrio soportando cables a la intemperie montados en un
poste para distribución de energía eléctrica de media tensión. Los aislantes, al
contrario de los conductores, constituyen materiales o cuerpos que ofrecen una
alta resistencia al paso de la corriente eléctrica.
MATERIALES CONDUCTORES
En la categoría “conductores” se encuentran agrupados todos los metales que en mayor o
menor medida conducen o permiten el paso de la corriente eléctrica por sus cuerpos. Entre
los mejores conductores por orden de importancia para uso en la distribución de la energía
eléctrica de alta, media y baja tensión, así como para la fabricación de componentes de todo
tipo como dispositivos y equipos eléctricos y electrónicos, se encuentran el cobre (Cu),
aluminio (Al), plata (Ag), mercurio (Hg) y oro (Au).
Los conductores de cobre son los materiales más utilizados
en los circuitos eléctricos por la baja resistencia que
presentan al paso de la corriente.
En general el núcleo de los átomos de cualquier elemento que forman todos los cuerpos
sólidos, líquidos y gaseosos que conocemos se encuentran rodeados por una nube de
electrones que giran su alrededor, distribuidos en una o en varias órbitas, capas o niveles de
energía. Al átomo de cada elemento contemplado en la “Tabla de Elementos Químicos” le
corresponde un número atómico que sirve para diferenciar las propiedades de cada uno de
ellos. Ese número coincide también con la cantidad total de electrones que giran alrededor
del núcleo de cada átomo en particular. No obstante, independientemente de la cantidad total
de electrones que le corresponda a cada elemento, en la última capa u órbita sólo pueden
girar de uno a ocho electrones como máximo.
MATERIALES AISLANTES O DIELÉCTRICOS
A diferencia de los cuerpos metálicos buenos conductores de la corriente eléctrica, existen
otros como el aire, la porcelana, el cristal, la mica, la ebonita, las resinas sintéticas, los
plásticos, etc., que ofrecen una alta resistencia a su paso. Esos materiales se conocen como
aislantes o dieléctricos.
Los cuerpos aislantes ofrecen una alta resistencia al paso de la corriente eléctrica. En la foto
izquierda.se pueden observar diferentes materiales aislantes de plástico utilizados
comúnmente en las cajas de.conexión y en otros elementos propios de las instalaciones
eléctricas domésticas de baja tensión, así.como el PVC (PolyVinyl Chloride – Policloruro de
Vinilo) empleado como revestimiento en los cables.conductores. En la foto de la derecha
aparece, señalado con una flecha roja, un aislante de vidrio.utilizado en las torres externas de
distribución eléctrica de alta tensión.
MATERIALES SEMICONDUCTORES
Los primeros semiconductores utilizados para fines técnicos fueron pequeños detectores
diodos empleados a principios del siglo 20 en los primitivos radiorreceptores, que se conocían
como “de galena”. Ese nombre lo tomó el radiorreceptor de la pequeña piedra de galena o
sulfuro de plomo (PbS) que hacía la función de diodo y que tenían instalado para sintonizar
las emisoras de radio. La sintonización se obtenía moviendo una aguja que tenía dispuesta
sobre la superficie de la piedra. Aunque con la galena era posible seleccionar y escuchar
estaciones de radio con poca calidad auditiva, en realidad nadie conocía que misterio
encerraba esa piedra para que pudiera captarlas.
Los "semiconductores" como el silicio (Si), el germanio (Ge) y el selenio (Se), por ejemplo,
constituyen elementos que poseen características intermedias entre los cuerpos conductores
y los aislantes, por lo que no se consideran ni una cosa, ni la otra. Sin embargo, bajo
determinadas condiciones esos mismos elementos permiten la circulación de la corriente
eléctrica en un sentido, pero no en el sentido contrario. Esa propiedad se utiliza para rectificar
corriente alterna, detectar señales de radio, amplificar señales de corriente eléctrica,
funcionar como interruptores o compuertas utilizadas en electrónica digital, etc.
Incremento de la conductividad en un elemento semiconductor
La mayor o menor conductividad eléctrica que pueden presentar los materiales
semiconductores depende en gran medida de su temperatura interna. En el caso de los
metales, a medida que la temperatura aumenta, la resistencia al paso de la corriente
también aumenta, disminuyendo la conductividad. Todo lo contrario ocurre con los
elementos semiconductores, pues mientras su temperatura aumenta, la conductividad
también aumenta.
En resumen, la conductividad de un elemento semiconductor se puede variar aplicando
uno de los siguientes métodos:



Elevación de su temperatura
Introducción de impurezas (dopaje) dentro de su estructura cristalina
Incrementando la iluminación.
.