Circuitos Electricos

UNIDAD: TEORÍA BÁSICA DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Un circuito eléctrico está compuesto normalmente por un conjunto de elementos activos -que generan energía eléctrica (por ejemplo baterías, que convierten la energía de tipo químico en eléctrica)- y de elementos pasivos -que consumen dicha energía (por ejemplo resistencias, que convierten la energía eléctrica en calor, por efecto Joule)- conectadosentre sí. El esquema siguiente presenta un circuito compuesto por una batería (elemento de la izquierda) y varias resistencias:






Las magnitudes que se utilizan para describir el comportamiento de un circuito son la Intensidad de Corriente Eléctrica y el Voltaje o caída de potencial. Estas magnitudes suelen representarse, respectivamente, por I y V y se miden en Amperes (A) y Volts (V)en el S.I. La intensidad de corriente eléctrica es la cantidad de carga que, por segundo, pasa a través de un cable o elemento de un circuito.
El voltaje es una medida de la separación o gradiente de cargas que se establece en un elemento del circuito. También se denomina caída de potencial o diferencia de potencial (d.d.p.) y, en general, se puede definir entre dos puntos arbitrarios de uncircuito.

El voltaje está relacionado con la cantidad de energía que se convierte de eléctrica en otro tipo (calor en una resistencia) cuando pasa la unidad de carga por el dispositivo que se considere; se denomina fuerza electromotriz (f.e.m.) cuando se refiere al efecto contrario, conversión de energía de otro tipo (por ejemplo químico en una batería) en energía eléctrica. La f.e.m. sueledesignarse por ε y, lógicamente, se mide también en Voltios. Los elementos de un circuito se interconectan mediante conductores. Los conductores o cables metálicos se utilizan básicamente para conectar puntos que se desea estén al mismo potencial (es decir, idealmente la caída de potencial a lo largo de un cable o conductor metálico es cero).

Según lo expuesto anteriormente, La energía que seconvierte en otro tipo de energía cuando pasa una cierta cantidad de carga Q por un elemento pasivo es [pic] si es V la d.d.p. entre los extremos del dispositivo. Al ser la corriente una medida de la cantidad de carga que pasa por segundo, la energía que por segundo se consumirá en el dispositivo será [pic]; esta energía por unidad de tiempo es la Potencia.
De igual forma, cuando consideramos elementosactivos, la potencia eléctrica que dan cuando suministran una cierta corriente I será: [pic]
Es de destacar que en un dispositivo pasivo la corriente va en el sentido de los potenciales decrecientes (de + a -) mientras que en una batería ocurre lo contrario, la corriente va en el sentido de los potenciales crecientes (de – a +). Esta distinción es la que determina que un elemento sea activo(produzca energía eléctrica) o sea pasivo (consuma energía eléctrica).

TERMINOLOGÍA UTILIZADA EN EL ESTUDIO DE LOS CIRCUITOS
Para facilitar el estudio de un circuito conviene definir los siguientes términos: Nudos, Ramas y Mallas.
Nudo o nodo: es la unión de más de dos cables: Los puntos A y B son los dos únicos existentes en el circuito que se esquematiza debajo; el punto C es la unión de doselementos, pero no es un nudo.
Rama es el recorrido a lo largo del circuito entre dos nudos consecutivos: Una rama del circuito es ACB, pero no es una rama BAC. En el esquema se distinguen 3 ramas: ACB, BDA y AB.

Malla es un recorrido cerrado. Por ejemplo ABDA (malla I) y ACBA (malla II). También lo es el recorrido exterior BDACB, pero es redundante con las anteriores (I y II) que ya cubren todoslos elementos recorridos por la última.
Previo a proceder al estudio de un circuito se identifican las corrientes que van por cada rama (también puede efectuarse el estudio en términos de las corrientes que circulan por las mallas). En nuestro circuito podemos distinguir 3 corrientes diferentes: I1, I2 e I3. Observe que los nombres y los sentidos de las corrientes se asignan arbitrariamente;...