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.
- En este artículo hablaremos acerca de qué es un circuito eléctrico.
- Discutiremos los diferentes elementos de un circuito eléctrico.
- Veremos los símbolos de los circuitos eléctricos que utilizamos para hacer esquemas.
- Finalmente, estudiaremos los tipos de circuitos eléctricos.
¿Qué es un circuito eléctrico?
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.
Elementos de un circuito eléctrico
Los elementos de un circuito eléctrico 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 |
| Transistor | Componente 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). |
| Diodo | Dispositivo 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. |
| Interruptor | Componente que gestiona el flujo de corriente eléctrica dentro de un circuito. Permite cortar el flujo o abrirlo al antojo. |
| Condensador | Tipo 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. |
| Tierra | Punto de referencia a partir del cual se miden las tensiones. En el punto de tierra, el valor de la tensión es cero. |
| Fuentes | Las fuentes son los componentes que suministran corriente, tensión o potencia. |
| Resistor | Componente 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.
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Tabla 1: Tipos de componentes de un circuito eléctrico.
Símbolos de los circuitos eléctricos
Utilizamos diferentes símbolos en los circuitos eléctricos para dibujarlos de manera esquemática. Algunos de estos símbolos los podemos ver en la siguiente figura.
Resistencia 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.
En la siguiente figura podemos ver los símbolos de la resistencia.
Fig. 2: 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:
\[R=\dfrac{V}{I}\]
donde,
- \(V\) representa la tensión en voltios (\(\mathrm{V}\))
- \(I\) es la corriente en amperios (\(\mathrm{A}\))
- \(R\) la resistencia en ohmios (\(\mathrm{\Omega}\))
La resistencia variable es otro componente que nos permite controlar la cantidad de corriente que circula por un circuito.
Fig. 3: El símbolo de una resistencia variable en un circuito.
Condensadores 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.
Fig. 4: Los símbolos de una fuente de corriente, una fuente de alimentación de CA y una fuente de tensión de CC.
Mientras que los valores junto a la fuente de corriente y la fuente de tensión de CC son constantes, el valor junto a la fuente de alimentación de CA es el valor de la amplitud de la onda sinusoidal.
Tipos de circuitos eléctricos
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 abierto no 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.
Fig. 5: 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:
\[V=V_{R1}+V_{R2}+V_{R3}\]
\(V\) es el valor de la tensión de la fuente de tensión continua; \(V_{R1}\), \(V_{R2}\) y \(V_{R3}\) 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:
\[R_{Total}=R_1+R_2+R_3 .\]
\(R_{Total}\) es el valor total de la resistencia en ohmios. \(R_1\) , \(R_2\) y \(R_3\) 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:
\[I_{Total}=I_1+I_2+I_3\]
\(I_1\),\(I_2\) e \(I_3\) son los valores de la corriente que pasa por \(R_1\), \(R_2\) y \(R_3\) 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.
Fig. 6: 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:
\[V=V_1=V_2=V_3\]
\(V\) es el valor de la tensión de la fuente de tensión continua. \(V_1\), \(V_2\) y \(V_3\) 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:
\[\frac{1}{R_{Total}=\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}+\dfrac{1}{R_3}\]
\(R_{Total}\) es el valor total de la resistencia en ohmios; \(R_1\),\(R_2\) y \(R_3\) 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:
\[I_{Total}=I_1+I_2+I_3\]
\(I_1\),\(I_2\) e \(I_3\) son los valores de la corriente que pasan por \(R_1\),\(R_2\) y \(R_3\) 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 \(R_1\), a partir del diagrama anterior.
Digamos que la resistencia total \(R_{Total}\)![]()
de \(R_2\) y \(R_3\) es \(R_p\) , que podemos encontrar como se muestra a continuación.
\[\dfrac{1}{R_p}=\dfrac{1}{R_2}+\dfrac{1}{R_3}\]
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.
\[I_1=\dfrac{R_p}{R_1+R_p}\cdot I_{Total}\]
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.
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