Elementos de las telecomunicaciones

TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

1. CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA. La corriente continua (C.C.) no varia con el tiempo ni de magnitud ni de sentido. Circula únicamente por un circuito cerrado que proporcione a los e - un paso continuo desde el terminal negativo (-) al positivo (+).

2. LEY DE OHM. Entre dos puntos de un circuito, la intensidad de corriente que circula es directamente proporcional a la tensión existente entre los mismos e inversamente proporcional a la resistencia que existe entre dichos puntos:

•

Amperio: intensidad de corriente que circula por un conductor de un ohmio cuando en sus extremos se aplica un voltio.

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1

TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

•

Ohmio: Resistencia de un conductor cuando al aplicar entre sus extremos un voltio circula un amperio.

•

Voltio: tensión que debe existir entre extremos de un conductor de un ohmio para que circule un amperio.

Ejemplo 1: hallar la intensidad de la corriente que circula por un conductor de 0,08 Ω si entre sus extremos existe una tensión de 10 voltios.

0,08

-

2

10V

1

+

Ejemplo 2: hallar el valor de la resistencia de un conductor si al aplicarle entre sus extremos 10 V circula una corriente de 4 Amperios.

Ejemplo 3: ¿qué tensión hay que aplicar entre extremos de un conductor de 1 Kohmio para que por ella circule una corriente de 10 mA?.

3. CAIDA DE TENSIÓN. Dado el circuito:

2

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TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

1

2

150V

1

+

100 2

-

1

2

150V

1

+ V

2

-

100

150V

Con el conmutador abierto, medimos la tensión en los bornes del generador y obtenemos un valor de 150V.

A Si aplicamos la ley de Ohm para averiguar la intensidad que circula por R tenemos:

Sin embargo si cerramos el conmutador indicamos que el voltímetro indica 100V y el amperímetro 1 A. Por lo tanto ha habido una caída de tensión de 50V.

-

V

100

100V 2

150V

1

+

A •

1A Caída de tensión interna: la corriente también tiene que circular a través del generador y el interior del generador presenta una resistencia interna que no hemos tenido en cuenta: RG. Los 50V que han desaparecido han sido consumidos por la resistencia interna del generador.

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3

1

TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

2

1

RG

150V

100V

100 2

+

V

A 1A

La RG es difícil de medir, pero fácil de calcular: basta dividir la diferencia entre las tensiones a circuito abierto (CA) y a circuito cerrado (CC) por la intensidad de corriente a circuito cerrado:

•

Caída de tensión externa: por la ley de Ohm sabemos que para hacer circular por los 100Ω una corriente de 1ª:

se emplean en el circuito exterior.

Podemos comprobar que:

La caída de tensión entre dos puntos es la d.d.p. que debe existir entre dichos puntos para hacer circular una corriente por la porción de circuito considerado.

La suma de las caídas de tensión a lo largo de un circuito es igual a la f.e.m.

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TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

La tensión de los generadores se puede expresar de dos formas: •

Como f.e.m., que es la tensión a circuito abierto o sin carga.

•

Como d.d.p., entre bornas, tensión a circuito cerrado o bajo cargas que es la tensión entre dichas bornas con el circuito cerrado.

En la mayoría de los casos que se presentan en electrónica solo interesa lo que ocurre en el circuito en funcionamiento. Así que no hace falta conocer la RG del generador para hallar la tensión entre bornes del mismo y la corriente que circula. Puede determinarse de la siguiente forma: •

Si se dispone de un amperímetro que mide 1ª:

•

Si se dispone de un voltímetro que mide 100V:

4. CORTOCIRCUITO Y CIRCUITO ABIERTO. Dos puntos están en cortocircuito cuando la R que los une es extremadamente pequeña. La intensidad de corriente es muy grande cuando la R tiende a cero. En tal caso el calore desprendido por efecto Joule es muy grande y existe peligro de incendio por fusión de los conductores.

Para evitar accidentes, debido a la fusión de los conductores, se utilizan fusibles, que son hilos o laminas de aleación plomo-estaño con una

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TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

temperatura de fusiรณn baja. Se instalan en los circuitos en sitios convenientes y al fundirse abren el mismo evitando peligro de incendio.

F1

Si un circuito presenta alguna discontinuidad en uno de sus puntos que impide el paso de la corriente se dice que esta en circuito abierto.

5. CIRCUITOS SERIE. Un circuito serie es aquel en el que la corriente total, para cerrar su camino hacia el generador, ha de pasar por cada uno de los componentes del circuito.

R1

R2

+

BATTERY

-

R3

R4 โ ข

La resistencia total de todo el circuito es igual a la suma de las resistencias.

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TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

•

La corriente es la misma en cualquier punto del circuito.

•

La suma de las caídas de tensión entre las resistencias es igual a la tensión aplicada.

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TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

V3 R3 270

22V

+

R2

I=0,02A A

560

V2

R1 270 V1

La caída de tensión en cada una de ellas puede medirse conectando un voltímetro entre sus extremos o calcularse por la ley de Ohm: Sabemos que la resistencia total es:

Por lo tanto la intensidad que circula:

Aplicando la ley de Ohm a cada una de las resistencias:

Si sumamos las caídas de tensión parciales:

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TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

6. CIRCUITOS PARALELOS O EN DERIVACIÓN. La corriente del generador, I1 + I2, sale de A y se divide en D: I1 circula por R1 e I2 por R2 reuniéndose en C. Desde este punto hasta B, y por el interior del generador, entre B y A, circula de nuevo la corriente total. En la practica puede existir cualquier numero de caminos o ramas: tales ramas forman un circuito paralelo o en derivación.

•

Cuando varias resistencias están conectadas en paralelo, la tensión aplicada a cada una de ellas es la misma. Podríamos comprobarlo conectando un voltímetro a cada una de las resistencias y al generador.

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TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

•

La corriente total que circula por un circuito con varias resistencias en paralelo es igual a la suma de las que circulan por cada una de las resistencias.

•

La resistencia efectiva o equivalente del circuito puede calcularse por la ley de Ohm. Es siempre menor que la menor de las resistencias. Para una tensión aplicada de 9v y una corriente de 0,2A tenemos:

v

A

+ -

B

9V

A

RT

45

IT=0,2A

7. CALCULO DE LA RESISTENCIA EFECTIVA. Si necesitamos conocer la resistencia efectiva de un circuito paralelo sin conocer la tensión o la corriente: 10

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TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

•

Método de desiguales:

•

Método del producto partido por la suma de dos resistencias desiguales:

•

Método de las resistencias iguales. La resistencia efectiva de varias resistencias iguales agrupadas en paralelo se obtiene dividiendo el valor de una por el numero de las mismas:

las

inversas

para

varias

resistencias

8. POTENCIA Y ENERGIA ELECTRICA. Potencia es el trabajo realizado en un segundo:

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TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

Se define el vatio como la potencia consumida entre dos puntos cuando al aplicarles una tensión de un voltio circula una corriente entre los mismos de un amperio.

Ejemplo: ¿qué intensidad puede circular por una resistencia de 100Ω de 4w de potencia?

Se emplean también:

Como potencia es la velocidad con que se realiza un trabajo, la energía total consumida vendrá dada por:

Comercialmente se utiliza el kilovatio × hora, que es la energía consumida en una hora a razón de un kilovatio cada segundo:

12

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TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

ACTIVIDADES: 1.

2.

3.

4.

¿Qué es la resistencia eléctrica?.

Señala algunos factores que influyan en la resistencia eléctrica. ¿Qué es la resistividad?. ¿Cuanto vale la resistencia de un hilo de aluminio de 2 Km. de longitud y 2mm 2 de sección?. Resistividad del aluminio = 0,0283Ω × mm2/ m.

5. La resistencia de un conductor de cobre es de 100Ω a 0ºC, ¿cuál es su resistencia a 50ºC?.acobre=0,00427 6. ¿Qué colores utilizaríamos para indicar las siguientes resistencias: • • • • • • • • •

100Ω 10Ω 1MΩ 500Ω 180Ω 1kΩ 390Ω 6k8 4k7

7. ¿Qué corriente circula por un conductor que tiene una resistencia de 6Ω si se le aplica una tensión de 48v?.

8. ¿Cuál es la resistencia de una lámpara eléctrica por la que circula una corriente de 1A cuando se aplica una tensión de 110v?.

9. ¿Cuántos voltios son necesarios para producir una corriente de 1,5A a través de un timbre eléctrico cuya resistencia es de 6Ω?.

10. ¿Qué se entiende por caída de tensión entre dos puntos?.

11. ¿Por qué la tensión entre bornas de un generador no es la misma a circuito abierto que a circuito cerrado?.

12. ¿De cuantas formas se puede expresar la tensión de un generador?.

13. ¿Cuándo existe cortocircuito entre dos puntos de un circuito eléctrico?.

14. Hallar los valores de las magnitudes que se indican en los circuitos siguientes: •

RT, I1, I2, E2, suma de las caídas de tensión

+ 12V

R1

E

120

R2 470 •

E1, E3, I3, R2, R3.

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TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

R1 100 + 60V

R3

ET -

IT=0,5A R2

E2=2V 15. En la figura siguiente aparecen 3 lámparas y una batería. Conecta las lámparas en serie con la batería. Si cada filamento tiene una resistencia de 20Ω y están fabricados para que circule por ella una corriente de 0,3A , ¿cuál debe ser la tensión de la batería?.

LAMP1 LAMP2 LAMP3

+

-

16. Deducir en el circuito de la figura la resistencia que conectada al generador produzca el mismo efecto que las tres que aparecen en el circuito.

+

R1 120

16V

R2 150

R3 100

17. Deducir del esquema el valor de las corrientes que circulan por cada resistencia, las caídas de tensión en las mismas y el valor de la resistencia equivalente del conjunto.

+

R2 180

10V -

R3 180

R1 10

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TEMA 2: CIRCUITOS RECORRIDOS POR CORRIENTE CONTINUA (1).

18. En la figura siguiente aparecen 3 lámparas y una batería. Conecta las lámparas en paralelo con la batería. Si cada filamento tiene una resistencia de 20Ω y están fabricados para que circule por ella una corriente de 0,3A , ¿cuál debe ser la tensión de la batería?.

LAMP1 LAMP2 LAMP3

+

-

19. Deducir de la figura reproducida los siguientes valores: • Caída de tensión en RA. • RA. • RE. • Caída de tensión en RC. • Corriente que circula por RD. • RC. • Corriente que circula por RB.

20. Deducir para cada uno de los circuitos siguientes los valores que se indican: •

RT, IT, IA, IB, IC, ID, caída de tensión en cada rama.

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RA 68

+ E=12V

RB 47

RC 82

-

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•

RT, IB, IC, ID, RD, RA, I3.

•

EA, EB, ED, IB, ID, RC.

•

EA, EC, RB, IC, IE, EE, ED, RD.

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RD 56

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