CIRCUITOS ELECTRICOS

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1. Se le llamaresistencia elctricaa la igualdad de oposicin que tienen los electrones para desplazarse a travs de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (), en honor al fsico alemn George Ohm, quien descubri el principio que ahora lleva su nombre. 2. Convencionalmente, se han dividido los componentes electrnicos en dos grandes grupos: componentes activos y componentes pasivos, dependiendo de si ste introduce energa adicional al circuito del cual forma parte. Componentes pasivos son las resistencias, condensadores, bobinas, y activos son los transistores, vlvulas termoinicas, diodos y otros semiconductores. El objetivo de una resistencia es producir una cada de tensin que es proporcional a la corriente que la atraviesa; por la ley de Ohm tenemos que V = IR. Idealmente, en un mundo perfecto, el valor de tal resistencia debera ser constante independientemente del tiempo, temperatura, corriente y tensin a la que est sometida la resistencia. Pero esto no es as. Las resistencias actuales, se aproximan mejor a la resistencia "ideal", pero insisto, una cosa es la teora y otra muy diferente la vida real, en la que los fenmenos fsicos son mucho ms complejos e intrincados como para poder describirlos completamente con una expresin del tipo de la Ley de Ohm. Esta nos proporciona una aproximacin muy razonable, y vlida para la gran mayora de circuitos que se disean. 3. Por su composicin, podemos distinguir varios tipos de resistencias: De hilo bobinado (wirewound) Carbn prensado (carbn composition) Pelcula de carbn (carbn film) Pelcula xido metlico (metal oxide film) Pelcula metlica (metal film) Metal vidriado (metal glaze) Por su modo de funcionamiento, podemos distinguir: Dependientes de la temperatura (PTC y NTC) 4. Resistencias de hilo bobinado.-Fueron de los primeros tipos en fabricarse, y an se utilizan cuando se requieren potencias algo elevadas de disipacin. Estn constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hlice o espiral (a modo de rosca de tornillo) sobre un sustrato cermico. Resistencias de carbn prensado.-Estas fueron tambin de las primeras en fabricarse en los albores de la electrnica. Estn constituidas en su mayor parte por grafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo como el de la figura. Resistencias de pelcula de carbn.-Este tipo es muy habitual hoy da, y es utilizado para valores de hasta 2 watios. Se utiliza un tubo cermico como sustrato sobre el que se deposita una pelcula de carbn tal como se aprecia en la figura. 5. Resistencias de pelcula de xido metlico.-Son muy similares a las de pelcula de carbn en cuanto a su modo de fabricacin, pero son ms parecidas, elctricamente hablando a las de pelcula metlica. Se hacen igual que las de pelcula de carbn, pero sustituyendo el carbn por una fina capa de xido metlico (estao o latn). Estas resistencias son ms caras que las de pelcula metlica, y no son muy habituales. Se utilizan en aplicaciones militares (muy exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad, porque la capa de xido es muy resistente a daos mecnicos y a la corrosin en ambientes hmedos. Resistencias de pelcula metlica.-Este tipo de resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy da, con unas caractersticas de ruido y estabilidad mejoradas con respecto a todas las anteriores. Tienen un coeficiente de temperatura muy pequeo, del orden de 50 ppm/C (partes por milln y grado Centgrado). Tambin soportan mejor el paso del tiempo, permaneciendo su valor en ohmios durante un mayor perodo de tiempo. Se fabrican este tipo de resistencias de hasta 2 watios de potencia, y con tolerancias del 1% como tipo estndar. 6. Resistencias de metal vidriado.-Son similares a las de pelcula metlica, pero sustituyendo la pelcula metlica por otra compuesta por vidrio con polvo metlico. Como principal caracterstica cabe destacar su mejor comportamiento ante sobrecargas de corriente, que puede soportar mejor por su inercia trmica que le confiere el vidrio que contiene su composicin. Como contrapartida, tiene un coeficiente trmico peor, del orden de 150 a 250 ppm/C. Se dispone de potencias de hasta 3 watios. Se dispone de estas resistencias encapsuladas en chips tipo DIL. Resistencias dependientes de la temperatura.-Aunque todas las resistencias, en mayor o menor grado, dependen de la temperatura, existen unos dispositivos especficos que se fabrican expresamente para ello, de modo que su valor en ohmios dependa "fuertemente" de la temperatura. Se les denomina termistores y como caba esperar, poseen unos coeficientes de temperatura muy elevados, ya sean positivos o negativos. Coeficientes negativos implican que la resistencia del elemento disminuye segn sube la temperatura, y coeficientes positivos al contrario, aumentan su resistencia con el aumento de la temperatura. El silicio, un material semiconductor, posee un coeficiente de temperatura negativo. A mayor temperatura, menor resistencia. Esto ocasiona problemas, como el conocido efecto de "avalancha trmica" que sufren algunos dispositivos semiconductores cuando se eleva su temperatura lo suficiente, y que puede destruir el componente al aumentar su corriente hasta sobrepasar la corriente mxima que puede soportar. 7. Los aparatos de un circuito elctrico estn conectados en serie cuando dichos aparatos se colocan unos a continuacin de otros de forma que los electrones que pasan por el primer aparato del circuito pasan tambin posteriormente por todos los dems aparatos. 8. Los aparatos de un circuito estn conectados en paralelo cuando dichos aparatos se colocan en distintas trayectorias de forma que, si un electrn pasa por uno de los aparatos, no pasa por ninguno de los otros. La intensidad de la corriente en cada trayectoria depende de la resistencia del aparato conectado en ella. Por eso, cuanto ms resistencia tenga un aparato, menos electrones pasarn por l y, por tanto, la intensidad de la corriente en esa trayectoria ser menor. 9. Un circuito mixto es una combinacin de varios elementos conectados tanto en paralelo como en serie, estos pueden colocarse de la manera que sea siempre y cuando se utilicen los dos diferentes sistemas de elementos, tanto paralelo como en serie. Estos circuitos se pueden reducir resolviendo primero los elementos que se encuentran en serie y luego los que se encuentren en paralelo, para luego calcular y reducir un circuito nico y puro. 10. Existen unas leyes fundamentales que rigen en cualquier circuito elctrico. Estas son: Ley de corriente de Kirchhoff: La suma de las corrientes que entran por un nodo debe ser igual a la suma de las corrientes que salen por ese nodo. Ley de tensiones de Kirchhoff: La suma de las tensiones en un lazo debe ser 0. Ley de Ohm: La tensin en una resistencia es igual al producto del valor de dicha resistencia por la corriente que fluye a travs de ella. Teorema de Norton: Cualquier red que tenga una fuente de tensin o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de corriente en paralelo con una resistencia. Teorema de Thvenin: Cualquier red que tenga una fuente de tensin o de corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de tensin en serie con una resistencia. Si el circuito elctrico tiene componentes no lineales y reactivos, pueden necesitarse otras leyes mucho ms complejas. Al aplicar estas leyes o teoremas se producir unsistema de ecuaciones linealesque pueden ser resueltas manualmente o por computadora. 11. Soluciona los siguientes problemas en tu cuaderno: 1.Calcular la resistencia equivalente a dos resistencias de 20 y 30 , conectadas en serie. Calcular la intensidad que atravesar dicho circuito cuando se conecta a una pila de 4'5 V y la cada de tensin en cada bombilla. 2. Calcular el valor de la resistencia equivalente en un circuito compuesto por tres bombillas de 30 conectadas en serie Hallar el valor de la intensidad de corriente que atravesar el circuito sabiendo que est conectado a una fuente de alimentacin de 4'5 V y la cada de tensin en cada bombilla. 3. Dos operadores con resistencia de 30 cada uno se conectan en serie a una fuente de alimentacin Calcular la tensin que deber suministrar dicha fuente si la intensidad que debe atravesar a los citados operadores debe ser de 50 mA. Qu cada de tensin habr en cada operador?. 4. Necesitamos conectar un operador con una resistencia de 30 en un circuito con una pila de 9 V. La intensidad que debe atravesar dicho operador debe ser de 0'1 A. Hallar el valor de la resistencia que debemos conectar en serie al operador para conseguir aquel valor de la intensidad.. 12. Nombre y Apellidos________________________ Fecha__________ Resuelve los siguientes ejercicios: 1.Hallar la resistencia equivalente de un circuito con dos resistencias, una de 15 y otra de 30 conectadas en paralelo a una pila de 9V, as como la intensidad total y por rama. 2. Hallar la resistencia equivalente de un circuito con dos resistencias, una de 20 y otra de 30 conectadas en paralelo a una fuente de alimentacin de 48 V. Calcular las intensidades por rama y la total. 3. Conectamos a un circuito dos resistencias de 20 en paralelo Calcular su resistencia equivalente Calcular la intensidad total que recorrer el circuito y la que atravesar cada una de las resistencias, cuando se conectan a una pila de 9 V. 13. 4. Calcular la resistencia equivalente de un circuito paralelo compuesto por 4 bombillas de 80 de resistencia, a 220 V Calcular cul ser la intensidad que recorrer el circuito y la que atravesar cada una de las lmparas. 5. Un fusible es un elemento de proteccin que se funde cuando por l circula una intensidad de corriente superior a un lmite. Calcula cuntas lmparas de 200 se podrn conectar en paralelo a una pila de 9V, si la instalacin tiene un fusible de 1 A. 6. Un circuito est formado por 10 lmparas de 90 conectadas en paralelo, un interruptor y una pila de 4'5V Deseo instalar