Electrónica: Magnitudes, leyes y aplicaciones.
UNIDAD 2 Circuito Eléctrico
UNIDAD 2 – Circuito eléctrico
Tabla de contenidos
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Presentación El circuito eléctrico. o Clasificación Características y componentes que lo integran: Elementos básicos del circuito eléctrico. o Circuito abierto y circuito cerrado. o o Circuitos serie. circuitos paralelo. o Circuito a tierra. o Corto circuito o Repaso de la unidad. Referencias. Créditos.
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Presentación
Esta semana se podrá analizar, ensamblar y conocer el funcionamiento de un circuito eléctrico básico. La complejidad de la electrónica consiste precisamente en el número y tipo de circuitos que se interrelacionan para cumplir una de las tantas funciones que actualmente mejoran la calidad de vida de las personas. Así, la gama de posibilidades se extiende desde la presencia de dispositivos muy simples con circuitos sencillos, como por ejemplo: El de una linterna o lámpara portátil, hasta aparatos muy complejos que en su interior comprenden una amplia e intrincada circuitería, como por ejemplo un reproductor de DVD o un computador. Así entonces, el desarrollo completo de todas las actividades de aprendizaje propuestas, permitirá: 1. Ensamblar circuitos eléctricos básicos interpretando los bloques funcionales y simbologías que lo conforman. 2. Analizar los diferentes fenómenos eléctricos que aparecen en los circuitos eléctricos. 3. Conocer la aplicación objetiva de los elementos que protegen, un circuito eléctrico. 4. Conectar circuitos en serie y paralelo aplicando pruebas de funcionalidad.
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Resultados de aprendizaje • •
Comprender el funcionamiento de un circuito eléctrico. Comprender el funcionamiento de un circuito eléctrico, junto con sus componentes y funciones.
Conocimientos de concepto y principios •
Componentes de un Circuito Eléctrico, Funciones y Características
Conocimientos de proceso •
Analizar el circuito identificando características, de acuerdo con el tipo de elementos y sistemas conexionado
Criterio de evaluación • •
Comprende el funcionamiento de un circuito eléctrico. Comprende el funcionamiento de un circuito eléctrico, junto con sus componentes y funciones.
Tiempo estimado de estudio: 4 horas
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El Circuito Eléctrico
Es hora de preguntar: ¿ cómo la electricidad se transforma en servicios para el mejoramiento de la calidad de vida de las personas?, o dicho de otra forma, cómo se logra “esclavizar” a los electrones para que “sin descanso ni consideración alguna” se obliguen a trabajar continuamente. Es entonces cuando aparece el concepto de circuito, el cual se trabajará en el siguiente texto: Ya es sabida, la relación que existe entre la energía eléctrica y el movimiento de electrones libres de la última órbita (de valencia) en el átomo. También es sabido que son posibles varios métodos para producir energía tales como: fricción, magnetismo, calor, luz, reacción química, presión y otros. La cuestión ahora consiste en entender, como ese flujo de electrones, se ubica dentro de una configuración de circuitos para desempeñar los diferentes trabajos y funciones que caracterizan los servicios de los aparatos y equipos electrónicos. El circuito eléctrico, entonces, es un complejo dispositivo de elementos interconectados entre sí, de tal manera que en conjunto, cumplan una función útil. Los electrones circulan por cada elemento del circuito y dicha circulación es la que, en la práctica, se transforma en función. En términos de José Gómez Campomanes (1990) “ Se conoce con el nombre de circuito eléctrico a todo conjunto formado por resistencias, bobinas, condensadores, transformadores, generadores, etc., conectados entre sí y en los cuales cuando se produce una excitación de tensión, corriente, etc, se origina una respuesta de tensión, corriente, etc.” (p. 3)
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Clasificación
Los circuitos eléctricos tienen una infinidad de modos de clasificarse: “Los circuitos eléctricos pueden clasificarse, atendiendo a las características de los componentes que los configuran, en: Lineales y Alinéales o No Lineales, Invariantes o Variantes, Activos y Pasivos” (Gómez, 1990, p. 3)
O pueden clasificarse: Por el tipo de señal De corriente continua o De corriente alterna o o Mixtos Por el tipo de régimen Periódico o Transitorio o o Permanente Por el tipo de componentes o Eléctricos: Resistivos, Inductivos, Capacitivos y Mixtos Electrónicos: Digitales, Analógicos y Mixtos o Por su configuración o Serie o Paralelo o Mixto Siendo estos últimos de los cuales se ocupará la presente unidad. •
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Características y Componentes que lo integran Al hablar de circuitos eléctricos, se puede decir que para que éste exista o sea denominado como tal, debe contar con tan sólo tres elementos esenciales: Una fuente, un medio de transporte y un receptor. Una linterna de una sola pila es un ejemplo de este tipo de circuitos. Los electrones abandonan el extremo negativo de la pila, se mueven a través de unos conductores o muelles, para finalmente ir al extremo positivo de la pila. (Ejemplo Tomado de Fowler, 1992). Copyright SENA ©, 2012.
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Elementos Básicos en todo Circuito
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Fuente de
Transporte de
Alimentación
Energía
3 Receptor de Energía o Carga
Eléctrica
El bloque 1 expresa la planta generadora de energía que puede ser de CC o AC, dependiendo de lo que se va a alimentar o utilizar como receptor. Esta fuente puede estar conformada por: pilas, un generador de motor AC, dinamos o generadores de CC, fuente electrónica, etcétera. El bloque 2 hace alusión a los conductores o cables que, dependiendo de la cantidad de electrones, la distancia de transmisión y la cantidad de presión o voltaje, serán de diferente tipología. El bloque 3 representa cualquiera de las funciones de las que se sirve a la humanidad en una labor determinada, desde un simple bombillo hasta una compleja computadora.
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Funcionamiento del Circuito Cerrado
Observe detalladamente el siguiente circuito:
Gráfica 2: Circuito cerrado.
La corriente de cargas eléctricas positivas, salen por polo o borne (+) de la batería; son llevadas por el conductor (A), y entran al borne o punto de conexión #1 del interruptor tipo cuchilla, que está cerrado. La corriente sale del contacto de la cuchilla por el borne #2, viaja por el conductor (B), entrega energía por uno de los terminales de la carga o bombilla, y circula por la resistencia interna de la misma, la fricción de los electrones por el filamento de tungsteno de la lámpara produce un gran calor hasta hacerlo brillar tanto, que se ilumina, cumpliendo el propósito objetivo de una lámpara, dar luz. La corriente sale de la carga, y regresa al polo negativo ( - ) de la batería a través del conductor (C), cumpliéndose así, la ley de cargas contrarias y la transformación de la energía eléctrica en calor y luz.
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Circuito Abierto
Analizar lentamente el conexionado del siguiente circuito:
Gráfica 2.1: Circuito abierto.
Funcionamiento del Circuito Abierto : La corriente de energía positiva, sale del borne (+) y llega al punto de conexión #1 del interruptor; en éste, se bloquea o interrumpe la circulación de energía necesaria para prender la bombilla.
Observando la ilustración anterior, se nota, que el único lazo de conexión que tienen los conductores: (A) y (B) es el interruptor, y está abierto. Se dice entonces que el circuito está apagado. La lámpara L1, no enciende, ya que la batería seca no tiene por donde suministrar energía electrónica.
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Circuito Serie y Paralelo
Cuando varios elementos están conectados consecutivamente uno detrás de otro, se dice que están en serie, por ejemplo:
Gráfica 2.2: Circuito Serie y paralelo.
Un circuito en paralelo es un circuito que tiene dos o más caminos independientes para el tránsito de la corriente desde un terminal de la fuente de tensión al otro. En este tipo de circuito los elementos están conectados entre los mismos terminales de la fuente, por lo que tendrán la misma tensión.
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Gráfica 2.3: Circuito Serie y paralelo.
¿Qué es un Corto Circuito?
Es posible también que por un error de diseño, configuración o descuido al trabajar dentro del circuito se genere un corto, cuyos efectos son destructivos. Se pude expresar también así: cto cxto. Para entender en qué consiste un corto circuito, se contrastarán con los estados normales de operación cerrado y abierto, gracias a los cuales se logra la función de energizar y apagar el receptor o carga. Sin embargo, en los circuitos eléctricos, es posible un tercer estado que es conocido como corto circuito, el cual es anormal y desastroso para la fuente de alimentación, pues tiende a absorber toda la energía estableciendo una condición general de colapso. En los circuitos eléctricos donde se produce un corto circuito, los dos terminales de una fuente se conectan a través de un conductor sin que haya ninguna resistencia o carga entre ellos.
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Gráfica 2.4: Generador.
Otro efecto en el circuito consiste, en el recalentamiento (Degeneración térmica) o destrucción en muchos de los casos, de los conductores eléctricos, estropeando sus propiedades de conductancia “G”, (propiedad que tienen los conductores de permitir sin dificultad, el paso de los electrones).
¿Qué es una Sobre Carga?
Las instalaciones eléctricas domiciliarias se configuran en circuitos paralelos. Es posible también que por un error de diseño, configuración o descuido al trabajar dentro del circuito, se genere una sobre carga, cuyos efectos son también como en el corto circuito, destructivos. Cada carga hace, por decirlo así, una exigencia a la fuente de alimentación del circuito, a sus conductores e interruptores. Si se multiplican las cargas será mayor la exigencia, en especial a la fuente de alimentación, es decir, el consumo se incrementa.
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Ahora bien, si a la fuente durante su trabajo, se le exige demasiada corriente y no tiene la capacidad suficiente para proporcionarla (número de amperios) ésta, comienza a sufrir una degeneración térmica que finaliza con su destrucción. Igual efecto podría suceder a los conductores principales e interruptores.
Protecciones Eléctricas
Son elementos diseñados, precisamente, para evitar grandes destrozos y pérdidas económicas por causa de corto circuitos o sobrecargas. Estas protecciones se autodestruyen o se disparan automáticamente, desconectando el circuito afectado por el corto. Los más típicos son: Los fusibles y los Breakers, que se activan por orden de la alta temperatura en la fricción excesiva de los electrones en el material sensible de diseño en el protector. Circuito a tierra: Utilizando el chasis metálico como conductor, se economiza gran cantidad de cable y se simplifica el diseño. A los circuitos que utilizan este tipo de conexión se les llama típicamente: • • • •
Circuito Circuito Circuito Circuito
de retorno a tierra. a masa. a chasis. a punto común.
Este tipo de conexión se utiliza generalmente en los vehículos, en las tarjetas electrónicas de tamaño considerado, en montajes que utilicen mueble metálico etc.
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Gráfica 2.5: Circuito a tierra.
Símbolos más usados en Conexión a Masa o Tierra:
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Repaso de la unidad
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Referencias
Escobar, E. & Acosta, J.E. (1999). Electrónica para Audio y Video. Documento para electrónica desescolarizada. Cartillas FAD. Publicaciones SENA. Fowler, R. (1992). Electricidad, Principios y Aplicaciones. Barcelona: Editorial Reverté. S.A. Gómez, J. (1990). Circuitos Eléctricos. Universidad de Oviedo.
Créditos
Experto Temático: Wilmar Urrutia Martínez
Asesor Pedagógico: Mónica Patricia Osorio Martínez
Guionista: Oscar Iván Pineda Céspedes
Equipo de Diseño: Leonardo Stiglich Campos Gabriel David Suárez Vargas Jhonny Ronald Narváez Olarte
Equipo de Programación: Diego Rodríguez Ortegón Julián Mauricio Millán Bonilla
Líder de Proyecto: Jairo Antonio Castro Casas
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