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Circuitos Eléctricos

Circuitos Eléctricos

Si miras a tu alrededor, podrás ver multitud de aparatos electrónicos. Y si levantas la cabeza probablemente encontrarás las luces, que fácilmente puedes apagar o encender con el interruptor. Todo esto, desde el ordenador o la televisión, porque hasta las luces funcionan gracias al uso de circuitos eléctricos.

Un circuito eléctrico es un conjunto de componentes electrónicos que están conectados. Las fuentes, las resistencias y otros dispositivos conforman un circuito eléctrico. Un circuito es un recorrido por el que viajan los electrones en un cable, formando un bucle cerrado de una red eléctrica.

Componentes de un circuito eléctrico

Los componentes básicos de un circuito incluyen:

  • Resistencias.
  • Transistores.
  • Inductores.
  • Diodos.
  • Interruptores.
  • Condensadores.
  • Tierra.
  • Otras fuentes más.

Los cables eléctricos conectan todos los componentes entre sí y forman un bucle por el que fluye la corriente.

Componente
Descripción
TransistorComponente electrónico que es semiconductor y que puede utilizarse para amplificar, generar o conmutar señales eléctricas o energía en los circuitos.
Inductor También conocido como bobina o reactor, está formado por una bobina de alambre aislado. Se utiliza habitualmente en los sistemas de alimentación conmutada para crear corriente continua (CC).
DiodoDispositivo semiconductor que funciona como interruptor unidireccional de la corriente. Permite que la corriente fluya libremente en una dirección, mientras restringe significativamente el flujo de corriente en la otra dirección.
InterruptorComponente que gestiona el flujo de corriente eléctrica dentro de un circuito. Permite cortar el flujo o abrirlo al antojo.
CondensadorTipo de componente electrónico que almacena energía potencial en forma de electricidad. Los condensadores almacenan energía potencial, manteniendo energía positiva y negativa en dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico. Esto produce una diferencia de potencial entre las dos placas.
TierraPunto de referencia a partir del cual se miden las tensiones. En el punto de tierra, el valor de la tensión es cero.
FuentesLas fuentes son los componentes que suministran corriente, tensión o potencia.
ResistorComponente electrónico pasivo de dos terminales, que actúa como elemento del circuito implementando una resistencia eléctrica.
Componentes de medición

Se denominan, principalmente, voltímetros y amperímetros.

  • El voltímetro es un dispositivo que mide las diferencias de tensión entre dos puntos de un circuito eléctrico.
  • El amperímetro es un componente que mide la corriente eléctrica en amperios, ya sea continua o alterna.

Tabla 1: tipos de componentes

Fuente: StudySmarter Originals

Elementos y símbolos en los circuitos

Resistencias en los circuitos

Una resistencia es un componente electrónico pasivo de dos terminales, que actúa como elemento del circuito implementando una resistencia eléctrica. Las resistencias se utilizan en los circuitos electrónicos para varios propósitos, incluyendo:

  • La reducción del flujo de corriente
  • El ajuste de los niveles de señal
  • La división de tensiones
  • La polarización de los componentes activos
  • La terminación de las líneas de transmisión.

Circuitos Símbolos de una resistencia StudySmarterFig. 1: Los dos símbolos de una resistencia en un circuito.

La ley de Ohm para calcular la resistencia a partir de la diferencia de potencial y la intensidad de corriente es:

donde,

  • representa la tensión en voltios ()
  • es la corriente en amperios ()
  • la resistencia en ohmios ( )

La resistencia variable es otro componente que nos permite controlar la cantidad de corriente que circula por un circuito.

Circuitos Símbolo de una resistencia variable StudySmarterFig. 2: El símbolo de una resistencia variable en un circuito.

Fuentes en los circuitos

En los circuitos eléctricos se utilizan tres tipos de fuentes: fuente de corriente, fuente de tensión de CA (corriente alterna) y fuente de tensión de CC (corriente continua).

  • Una fuente de corriente es un componente electrónico que proporciona o absorbe electricidad. Hay dos tipos de fuentes de corriente: la fuente de corriente independiente y la fuente de corriente dependiente. Mientras que una fuente de corriente independiente suministra una corriente continua, una fuente de corriente dependiente genera una corriente proporcional a otra tensión o corriente en el circuito.
  • Una fuente de corriente alterna es un dispositivo capaz de suministrar potencia y frecuencia alternas a una carga. El gráfico de una fuente de CA tiene la forma de una onda sinusoidal, en la que la amplitud es la tensión máxima en voltios y la frecuencia se mide por el período por segundo.
  • La fuente de tensión continua es un dispositivo capaz de suministrar tensiones y corrientes constantes al circuito. Son las más sencillas y las que se utilizan habitualmente en problemas matemáticos de instituto.

Circuitos Símbolos de las fuentes de corriente StudySmarterFig. 3: Los símbolos de una fuente de corriente, una fuente de alimentación de CA y una fuente de tensión de CC.

Mientras que los valores que ves junto a la fuente de corriente y la fuente de tensión de CC son constantes, el valor que ves junto a la fuente de alimentación de CA es el valor de la amplitud de la onda sinusoidal.

Circuitos eléctricos básicos

Hay cinco tipos principales de circuitos básicos: circuito cerrado, circuito abierto, cortocircuito, circuito en serie y circuito en paralelo. Cada uno de ellos está diseñado para crear un camino conductor para el flujo de corriente.

  • En un circuito abiertono circula corriente. La continuidad del circuito se interrumpe y, por tanto, la corriente no fluye. Un circuito abierto es cualquier circuito por el que no pasa corriente cuando se crea una diferencia de potencial, y su resistencia es infinita.
  • Un circuito cerrado es una conexión eléctrica completa por la que fluye o circula la corriente. Un circuito cerrado se forma cuando una sucesión de cables eléctricos se conecta entre sí y completa un circuito, permitiendo que la electricidad fluya de un extremo a otro de este.
  • Un cortocircuito es una conexión incorrecta entre dos nodos con tensiones que se supone que son diferentes, pero no lo son. En un cortocircuito ideal, esto implica que no hay resistencia ni caída de tensión a través del enlace. El resultado en los circuitos reales es una conexión con casi ninguna resistencia. Cuando casi no hay resistencia, toda la corriente que pasa por el cable conductor viaja a través del cortocircuito y alcanza niveles elevados. Esto puede hacer que el cable conductor se queme.

Circuito eléctrico en serie

Un circuito en serie es un circuito en el que toda la corriente pasa por todos los componentes sin dividirse.

Circuitos Circuitos eléctricos en serie StudySmarterFig. 4: Diagrama de ejemplo de un circuito en serie simple.

Cálculo de la tensión total en un circuito en serie

La misma cantidad de corriente pasa por todos los componentes, sin dividirse en un circuito en serie. Para calcular la tensión total en el circuito en serie de la imagen, utilizamos esta ecuación:

es el valor de la tensión de la fuente de tensión continua; , y son los valores de tensión de las resistencias. En conclusión, la diferencia de potencial total es la suma de las diferencias, a través de todos los componentes que ofrecen resistencia en un circuito.

En circuitos simples, se suele considerar que los cables son ideales y no ofrecen resistencia, aunque en la realidad no sea así. A pesar de ello, la resistencia que ofrecen los cables suele ser despreciable, en comparación con el resto de resistencias del circuito.

Cálculo de la resistencia total en un circuito en serie

Esta es la ecuación para calcular la resistencia total del circuito de la imagen:

es el valor total de la resistencia en ohmios. , y son los valores de la resistencia en ohmios. En conclusión: en un circuito en serie, la resistencia total es la suma de todas las resistencias.

Cálculo de la corriente total en un circuito en serie.

La corriente total en los circuitos en serie es el mismo valor que la corriente individual de todos los componentes. Se puede definir como:

, e son los valores de la corriente que pasa por , y , en amperios.

Circuito en paralelo

Un circuito en paralelo tiene ramas que dividen la corriente de manera que solo una parte de ella viaja a través de cada rama. En un circuito paralelo, la tensión (o diferencia de potencial) entre cada rama es la misma, pero las corrientes pueden variar.

Circuitos Circuito paralelo StudySmarterFig. 5: Diagrama de un circuito en paralelo.

Cálculo de la tensión total en un circuito en paralelo

La tensión total en los circuitos en paralelo es el mismo valor que la tensión individual de todas las ramas. Se puede definir para el circuito de la imagen como:

es el valor de la tensión de la fuente de tensión continua. , y son los valores de la tensión de las resistencias de las distintas ramas.

Cálculo de la resistencia total en un circuito en paralelo

Para calcular la resistencia total en el circuito en paralelo de la imagen, utilizamos esta ecuación:

es el valor total de la resistencia en ohmios; , y son los valores de las resistencias en ohmios. En resumen, hay que calcular la resistencia total de cada rama, utilizando la fórmula de resistencias en serie y luego sumar sus inversas por cada rama.

Cálculo de la corriente total en un circuito en paralelo

Esta es la ecuación que utilizamos para calcular la corriente total en el circuito en paralelo de la imagen:

, e son los valores de la corriente que pasa por , y en amperios. Es decir, la corriente se divide equitativamente entre todas las ramas.

Cálculo de la corriente de una resistencia individual en un circuito paralelo

Si quieres calcular la corriente de una resistencia individual en un circuito paralelo, ¡hay una manera!: calcula la corriente de , a partir del diagrama anterior.

Digamos que la resistencia total de y es , que podemos encontrar como se muestra a continuación.

Podemos, entonces, poner este valor en nuestra ecuación abreviada y encontrar el valor de la corriente de . Esto también se conoce como divisor de corriente.

La corriente total en los circuitos en serie es el mismo valor que la corriente individual de todos los componentes.

La tensión total en los circuitos en paralelo es el mismo valor que la tensión individual de todas las ramas.

Circuitos - Puntos clave

  • Un circuito eléctrico es un conjunto de componentes electrónicos interconectados.
  • Los componentes básicos de un circuito eléctrico son las fuentes, la tierra, las resistencias, los inductores, los diodos, los condensadores, los interruptores y los transistores.
  • Los cinco tipos principales de circuitos eléctricos son los circuitos cerrados, los circuitos abiertos, los cortocircuitos, los circuitos en serie y los circuitos en paralelo.
  • Un circuito abierto es un circuito por el que no circula corriente, debido a una interrupción de este.
  • Un circuito cerrado es una conexión eléctrica completa por la que fluye o circula la corriente.
  • La principal diferencia entre un circuito en serie y uno en paralelo es que, mientras que la corriente no se divide en el circuito en serie, sí se divide en ramas en un circuito en paralelo. Esto nos lleva a diferentes fórmulas matemáticas para describir la resistencia, intensidad y voltaje de cada rama.

Preguntas frecuentes sobre Circuitos Eléctricos

Hay cinco tipos principales de circuitos básicos: circuito cerrado, circuito abierto, circuito corto, circuito en serie y circuito en paralelo

Un circuito eléctrico es un conjunto de componentes electrónicos que están conectados. Algunos ejemplos de circuito eléctricos son los circuitos eléctricos en paralelo y en serie. 

Para hacer un circuito eléctrico hay que conectar componentes como resistencias, transistores, inductores, diodos, interruptores, condensadores, tierra y otras fuentes, mediante el uso de cables eléctricos. 

Los elementos de un circuito pueden variar de uno a otro. Como norma, deberemos tener una fuente, un elemento conductor (como los cables), y un elemento receptor. 

Generalmente, hablamos de dos tipos de circuitos: los circuitos en serie y los circuitos en paralelo. En los primeros, la corriente pasa por los componentes sin dividirse, mientras que sí que lo hace en los segundos. Además, existen otras clasificaciones de circuito como los circuitos abiertos, cerrados o cortocircuitos. 

Cuestionario final de Circuitos Eléctricos

Pregunta

Enuncia la ley de Ohm.

Mostrar respuesta

Answer

Para un conductor a temperatura constante, la corriente que lo atraviesa es proporcional a la diferencia de potencial a través de él.

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Pregunta

Escribe la fórmula de la ley de Ohm.

Mostrar respuesta

Answer

V=I·R.

Show question

Pregunta

¿Cómo podemos encontrar la resistencia en una curva característica corriente-voltaje?

Mostrar respuesta

Answer

Estudiando el gradiente/la pendiente de la curva.

Show question

Pregunta

Describe, en líneas generales, las curvas características de corriente-voltaje de un conductor óhmico

Mostrar respuesta

Answer

La curva característica corriente-voltaje de un conductor óhmico es una línea recta cuya pendiente es la inversa de la resistencia

Show question

Pregunta

Describe, en líneas generales, las curvas características corriente-voltaje de un diodo.

Mostrar respuesta

Answer

La curva característica corriente-voltaje de un diodo crece abruptamente para valores positivos del voltaje y se vuelve una constante nula para valores negativos del voltaje.

Show question

Pregunta

Describe en líneas generales de curvas características corriente-voltaje de un termistor.

Mostrar respuesta

Answer

La corriente crece más abruptamente para valores del voltaje bajos y se ralentiza su crecimiento para valores más altos del voltaje, hasta alcanzar un valor máximo.

Show question

Pregunta

¿Cómo depende la resistencia de la temperatura?

Mostrar respuesta

Answer

La resistencia aumenta con la temperatura.

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Pregunta

¿Qué es un diodo?

Mostrar respuesta

Answer

Un dispositivo que se comporta como un conductor en una dirección de la corriente y como una resistencia casi infinita en la otra.

Show question

Pregunta

¿El diodo permite que la corriente fluya en ambas direcciones?  

Mostrar respuesta

Answer

La corriente fluye solo en una de las dos direcciones.

Show question

Pregunta

¿Qué es una célula fotovoltaica

Mostrar respuesta

Answer

Es un dispositivo que transforma la radiación electromágnetica del Sol en energía eléctrica.

Show question

Pregunta

¿Es la ley de Ohm siempre válida?

Mostrar respuesta

Answer

Sí, la ley de Ohm es válida para describir ciertos regímenes de la mayoría de conductores.

Show question

Pregunta

¿Gracias a qué efecto producen las células fotovoltaicas energía?

Mostrar respuesta

Answer

Gracias al efecto fotoeléctrico.

Show question

Pregunta

¿Cuál es la expresión matemática de la ley de Ohm?

Mostrar respuesta

Answer

V=I·R.

Show question

Pregunta

Elige la respuesta correcta:

Mostrar respuesta

Answer

La resistencia se mide en ohmios, la corriente en amperios y el voltaje en voltios.

Show question

Pregunta

Elige la respuesta correcta;

Mostrar respuesta

Answer

La resistencia es una función arbitraria de la corriente y el voltaje; se corresponde con la pendiente de la curva característica corriente-voltaje.

Show question

Pregunta

¿Qué es la resistencia? 

Mostrar respuesta

Answer

La resistencia es una magnitud que cuantifica la obstrucción de los materiales al movimiento de las cargas.

Show question

Pregunta

¿Cómo se mide la resistividad? 

Mostrar respuesta

Answer

La resistividad se mide en ohmios-metro (Ω·m).

Show question

Pregunta

Elige la afirmación correcta sobre la relación entre la tensión, la corriente y la resistencia:

Mostrar respuesta

Answer

La tensión, la corriente y la resistencia pueden relacionarse mediante una ecuación arbitraria.

Show question

Pregunta

Elija la afirmación correcta:

Mostrar respuesta

Answer

La plata es mejor conductora que el cobre.

Show question

Pregunta

Elija la afirmación correcta:

Mostrar respuesta

Answer

La resistividad es una propiedad característica de los materiales que está relacionada con su estructura microscópica y que depende de factores externos como la temperatura.

Show question

Pregunta

¿La resistencia crece con la longitud del conductor?

Mostrar respuesta

Answer

Sí, la resistencia crece con la longitud de un conductor. 

Show question

Pregunta

¿La resistencia crece con la sección del conductor?

Mostrar respuesta

Answer

No, la resistencia disminuye con la sección transversal de un conductor.

Show question

Pregunta

¿Aumenta la resistividad con la longitud del conductor?

Mostrar respuesta

Answer

La resistividad es una propiedad característica de los materiales que no depende de su longitud.

Show question

Pregunta

¿Disminuye la resistividad con la sección de los conductores?

Mostrar respuesta

Answer

La resistividad es una propiedad característica de los materiales que no depende de su sección.

Show question

Pregunta

¿Los materiales con menor resistividad son mejores o peores conductores?

Mostrar respuesta

Answer

Los materiales con menor resistividad son mejores conductores. 

Show question

Pregunta

¿La temperatura aumenta o disminuye la resistividad?

Mostrar respuesta

Answer

La temperatura aumenta la resistividad. 

Show question

Pregunta

¿Cómo se llaman los conductores que obedecen la ley de Ohm?

Mostrar respuesta

Answer

Los materiales óhmicos son conductores que obedecen la ley de Ohm.

Show question

Pregunta

¿Qué cantidad capta mejor las propiedades microscópicas de los materiales: la resistencia o la resistividad?

Mostrar respuesta

Answer

La resistividad capta mejor las propiedades microscópicas de los materiales.

Show question

Pregunta

¿Para los conductores no óhmicos, un aumento de la resistencia implica una disminución de la corriente eléctrica?

Mostrar respuesta

Answer

Sí, esta disminución es independiente de la forma exacta de la relación matemática.

Show question

Pregunta

¿Cuál es la definición de la corriente eléctrica?

Mostrar respuesta

Answer

La corriente eléctrica es el número de cargas que atraviesan la sección transversal de un material por unidad de tiempo.

Show question

Pregunta

¿Cuáles son los dos principales dispositivos de medición en los circuitos eléctricos?

Mostrar respuesta

Answer

Voltímetros y amperímetros.

Show question

Pregunta

El valor de la tensión en un punto de tierra es ___.


Mostrar respuesta

Answer

Cero.

Show question

Pregunta

¿Cuál es el símbolo para la corriente eléctrica?


Mostrar respuesta

Answer

I.

Show question

Pregunta

¿Cuál es el principal uso de un interruptor en los circuitos eléctricos?


Mostrar respuesta

Answer

Dar paso o detener el flujo de corriente.

Show question

Pregunta

Por un circuito abierto no circula corriente. ¿Verdadero o falso?

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

Show question

Pregunta

Por un circuito cerrado no circula corriente. ¿Verdadero o falso?

Mostrar respuesta

Answer

Falso.

Show question

Pregunta

El corriente total en los circuitos en serie es el mismo que el corriente individual en todos los componentes. ¿Verdadero o falso? 

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

Show question

Pregunta

¿Qué es un transistor? 

Mostrar respuesta

Answer

Es un componente semiconductor que puede utilizarse para amplificar, generar o conmutar energía.

Show question

Pregunta

¿Qué es un cortocircuito? 

Mostrar respuesta

Answer

Una conexión incorrecta entre dos nodos con tensiones que se supone que son diferentes, pero no lo son. 

Show question

Pregunta

¿Cómo se llama el valor de la temperatura cuando un conductor alcanza la superconductividad? 

Mostrar respuesta

Answer

Temperatura crítica.

Show question

Pregunta

Cuando la temperatura de un superconductor desciende por debajo de la temperatura crítica, ¿qué ocurre con la resistencia del conductor?

Mostrar respuesta

Answer

La resistencia cae repentinamente a cero.

Show question

Pregunta

¿Cómo se llama el valor de la densidad de corriente que debe pasar por un conductor para lograr la superconductividad?


Mostrar respuesta

Answer

Densidad de corriente crítica.

Show question

Pregunta

¿Cuál de las siguientes no es una de las propiedades que afectan a la superconductividad?

Mostrar respuesta

Answer

La intensidad del campo magnético.

Show question

Pregunta

¿Cuál de las siguientes no es una de las aplicaciones de los superconductores?

Mostrar respuesta

Answer

Escáneres de rayos X. 

Show question

Pregunta

¿Cómo se llama el dispositivo que tiene una supercorriente que fluye continuamente a través de él?


Mostrar respuesta

Answer

La unión Josephson (JJ).

Show question

Pregunta

¿Cómo se llama la corriente que fluye a través de los materiales superconductores sin ningún tipo de disipación?


Mostrar respuesta

Answer

La supercorriente.

Show question

Pregunta

¿Por qué no se utilizan superconductores en todos los dispositivos/sistemas?

Mostrar respuesta

Answer

Las condiciones para la superconductividad no son tan fáciles de conseguir, y conductores comunes como el cobre, el oro o la plata no presentan superconductividad. 

Show question

Pregunta

¿Cuál es el nombre abreviado del dispositivo de interferencia cuántica superconductora?

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Answer

SQUID.

Show question

Pregunta

¿Para qué sirve el SQUID?

Mostrar respuesta

Answer

Para medir campos magnéticos muy pequeños. 

Show question

Pregunta

¿Cuál es el efecto de la exclusión de los campos magnéticos?

Mostrar respuesta

Answer

Efecto Meissner.

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