Tema 02.-
El Circuito ElĂŠctrico
INDICE. 1.- EL CIRCUITO ELECTRÓNICO. DEFINICIÓN …………………………….3 2.- ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELECTRÓNICO…………………..……3 2.2.- Elementos de protección. 2.3.- Elementos de control. 2.4.- Conductores. 2.5.- Receptores. 3.- SIMBOLOGÍA BÁSICA…………………………………………………….……6 4.- TIPOS DE CIRCUITOS…………………………………………………….…..7 5.- TIPOS DE CONEXIONES DE COMPONENTES EN UN CIRCUITO….7 5.1.- Conexión en serie. 5.2.-Conexión en paralelo. 5.3.- Conexión mixta. 6.- RESISTENCIAS Y BOBINAS…………………………………………………9 6.1.- Asociación serie.
|
6.2.- Asociación paralelo. 6.3.- Conexión mixta de resistencias. 7.- ASOCIACIÓN DE FUENTES DE ALIMENTACIÓN………………….…13 7.1.- Asociación serie. 7.2.- Asociación en paralelo. 8.- ASOCIACIÓN DE INTERRUPTORES Y PULSADORES…………….….14 8.1.- Conexión en serie. 8.2.- Conexión en paralelo. Prof: Roberto Lajas
Circuitos Electrónicos Analógicos
Roberto Lajas
2.1.- Generador.
1
Circuitos Electrónicos Analógicos
9.- DIVISOR DE TENSIÓN……………………………………………….….....15 9.1.- Definición.
10.- DIVISOR DE CORRIENTE…………………………………………………17 10.1.- Definición.
|
Circuitos Electrónicos Analógicos
10.2.- Formula del divisor de Intensidad.
Roberto Lajas
9.2.- Formula del divisor de Tensión.
Prof: Roberto Lajas
2
Circuitos Electrónicos Analógicos
TEMA 02.- El circuito Eléctrico. 1.- El circuito electrónico. Definición.
Los elementos fundamentales son: 1.- Generador. 2.- Elementos de protección. 3.- Elementos de control. 4.- Conductor (cables). 5.- Receptor.
2.1.- Generador.
Proporciona la energía necesaria para poner en movimiento los electrones. Ejemplo: pila, acumulador, Fuente de alimentación. El generador produce corriente eléctrica a expensas de cualquier otro tipo de energía. Se distinguen dos tipos fundamentalmente: A.- PILAS Y ACUMULADORES (o baterías). B.- DINAMOS Y ALTERNADORES. A.- Se obtiene electricidad a partir de la conversión de energía química en eléctrica. B.- Transforman energía mecánica en eléctrica.
Prof: Roberto Lajas
3
Circuitos Electrónicos Analógicos
|
2.- Elementos de un Circuito Electrónico.
Circuitos Electrónicos Analógicos
Roberto Lajas
Un circuito electrónico es un conjunto de elementos que, unidos entre sí, permiten una circulación de electrones (corriente eléctrica) desde un punto de partida (fuente), recorre un camino y vuelve a ese mismo punto.
2.2.- Elementos de protección.
Son los elementos que protegen a los circuitos de sobrecargas (cortocircuitos) y protegen también a las personas de posibles accidentes.
Estos accidentes suelen ser provocados por un error en el montaje del circuito. Ejemplo: Cuando se unen eléctricamente mediante un conductor los dos terminales de la batería (negativo – positivo) se produce un cortocircuito.
2.3.- Elementos de control.
Controlan el paso de la corriente a través del circuito. Ejemplo: -Interruptores. Sirven para realizar las operaciones de apertura o cierre de un circuito. -Pulsador. Son operadores que cierran el circuito cuando se presiona sobre él (timbres, cerraduras eléctricas, etc.) -Conmutador. Su forma exterior es igual a los interruptores. Su función consiste en cambiar (conmutar) la conexión de contacto entre un polo llamado común y cualquiera de los otros dos.
Prof: Roberto Lajas
4
Circuitos Electrónicos Analógicos
|
El cortocircuito es cuando la corriente atraviesa por el circuito sin ningún tipo de resistencia ni oposición. Es decir, es el choque de 2 polos: negativo - positivo.
Circuitos Electrónicos Analógicos
Roberto Lajas
Ejemplos: Fusibles, Automáticos y Diferenciales.
2.4.- Conductores.
Une los diferentes componentes y transportan los electrones. -Por cable. -Placas. Tipos: A.- Protoboard. C.- Placa de circuito impreso.
Por el material del que están hechas, podemos clasificarlas en Baquelita y Fibra de vidrio.
2.5.- Receptores.
Son los elementos que reciben la energía eléctrica y la transforman en otros tipos de energía. Ejemplo:
|
-Bombillas.- Que transforman energía eléctrica en luminosa.
Circuitos Electrónicos Analógicos
Roberto Lajas
B.- De Matriz de puntos.
-Motores que transforman energía eléctrica en mecánica de rotación. -Componentes Electrónicos: Resistencia.
Prof: Roberto Lajas
Bobina.
5
Condensador
Circuitos Electrónicos Analógicos
3.- Simbología básica. NOMBRE GENERADOR DE CC PILA BATERIA
SIMBOLO
Roberto Lajas
GENERADOR DE CA FUSIBLE INTERRUPTOR CONMUTADOR
Circuitos Electrónicos Analógicos
PULSADOR CONDUCTOR CRUCE SIN CONEXIÓN CRUCE CON CONEXIÓN TOMA DE TIERRA
|
MASA RESISTENCIA
CONDENSADOR
BOBINA
Prof: Roberto Lajas
6
Circuitos Electrónicos Analógicos
4.- Tipos de circuitos. Un circuito eléctrico puede presentarse en dos situaciones: A.- ABIERTO.
B.- CERRADO. Un circuito eléctrico es cerrado cuando hay paso de electrones, ya que el circuito queda conectado, cerrado, a través del interruptor.
5.- Tipos de Conexiones de componentes en un circuito. Si se tienen varios generadores, elementos de control y/o receptores, es posible disponerlos de tres maneras diferentes:
5.1.- Conexión en serie.
|
Cuando la salida de un componente está conectada con la entrada de la siguiente, y así sucesivamente. Ejemplo: Conexión de dos bombillas en serie.
Circuitos Electrónicos Analógicos
Roberto Lajas
Un circuito eléctrico es abierto cuando no hay paso de electrones por estar interrumpido el circuito a través del interruptor.
Prof: Roberto Lajas
7
Circuitos Electrónicos Analógicos
5.2.-Conexión en paralelo.
|
Circuitos Electrónicos Analógicos
Roberto Lajas
Cuando todas las salidas están conectadas a un punto común y todas las entradas a otro, de forma que sólo hay dos bornes que se conectan a la tensión de alimentación.
5.3.- Conexión mixta.
Un circuito con componentes en serie y en paralelo.
Prof: Roberto Lajas
8
Circuitos Electrónicos Analógicos
6.- Resistencias y bobinas. 6.1.- Asociación serie.
1.- RESISTENCIA TOTAL SERIE (RT). Es la suma de los valores de todas las resistencias.
2.- INTENSIDAD TOTAL SERIE (IT): La corriente eléctrica es la misma en todos los puntos del circuito.
3.- TENSIÓN TOTAL SERIE (VT): La tensión del generador se reparte proporcionalmente al valor de cada resistencia. Esto quiere decir que cuanto mayor sea el valor óhmico de la resistencia, mayor será la caída de tensión en él.
4.- POTENCIA TOTAL (PT): De modo análogo a lo que ocurre con los voltajes, sucede con las potencias.
Prof: Roberto Lajas
9
Circuitos Electrónicos Analógicos
|
RESOLUCIÓN DEL CIRCUITO SERIE:
Circuitos Electrónicos Analógicos
Roberto Lajas
En el siguiente esquema, se han representado varias resistencias (R1, R2, R3, …, Rn) conectadas en SERIE.
EJERCICIO: CIRCUITO SERIE.
En el siguiente esquema, se han representado varias resistencias (R1, R2, R3, …, Rn) conectadas en PARALELO.
RESOLUCIÓN DEL CIRCUITO PARALELO. 1.- RESISTENCIA TOTAL (RT). El valor equivalente es la inversa de la suma de las in versas de todas las resistencias.
Si se tienen sólo dos resistencias, se puede calcular con otra expresión más fácil:
|
2.- TENSIÓN TOTAL (VT). La tensión del generador es la misma en todas las resistencias.
3.- INTENSIDAD TOTAL (IT). La corriente eléctrica se reparte por cada una de las ramas de la asociación, es decir, se divide y circula por varios caminos.
4.- Potencia total (PT). La potencia total es la suma de las potencias individuales en cada resistencia.
Prof: Roberto Lajas
10
Circuitos Electrónicos Analógicos
6.2.- Asociación paralelo.
Roberto Lajas
En el siguiente circuito SERIE calcula: la tensión, la intensidad y potencia totales y parciales de cada una de las resistencias.
Circuitos Electrónicos Analógicos
EJERCICIO: CIRCUITO PARALELO.
Se dice que un conjunto de resistencias está conectado de forma mixta cuando hay resistencias en serie y en paralelo. RESOLUCIÓN DEL CIRCUITOS MIXTOS. 1.- RESISTENCIA TOTAL (RT). Calculamos la Resistencia equivalente (RT) de la asociación, se hacen los cálculos independientemente en los montajes serie y paralelo, hasta obtener un circuito simple con una sola resistencia. Para ello, hay que dibujar sucesivamente los nuevos circuitos equivalentes obtenidos, indicando las magnitudes conocidas y desconocidas. Partimos de un circuito mixto y lo convertimos en un circuito paralelo:
|
Partimos de un circuito mixto y lo convertimos en un circuito serie:
Circuitos Electrónicos Analógicos
6.3.- Conexión mixta de resistencias.
Roberto Lajas
En el siguiente circuito Paralelo calcula: la tensión, intensidad y potencia parciales y totales de cada una de las resistencias.
Por tanto, a la hora de analizar los circuitos habrá que convertirlos a un circuito paralelo o serie, y así poder utilizar las fórmulas vistas anteriormente. 2.- INTENSIDAD TOTAL (IT). Cálculo de la Intensidad total (IT) en el circuito equivalente mediante la Ley de Ohm:
Prof: Roberto Lajas
11
Circuitos Electrónicos Analógicos
3.- TENSIÓN TOTAL (VT). Calcular las caídas de Tensión parciales (V1, V2, …, Vn) y las intensidades para cada rama (I1, I2, …, In) del circuito original.
Calcular la POTENCIA que hay en cada resistencia (P1, P2, …, Pn). EJERCICIO: CIRCUITO MIXTO.
|
Circuitos Electrónicos Analógicos
En el siguiente CIRCUITO MIXTO calcula: las intensidades, las tensiones y potencias parciales y totales.
Roberto Lajas
4.- Potencia total (PT).
Prof: Roberto Lajas
12
Circuitos Electrónicos Analógicos
7.- Asociación de fuentes de alimentación. 7.1.- Asociación serie.
La asociación de dos o más fuentes de tensión en serie, es equivalente a una única fuente de tensión, con un valor igual a la suma o diferencia de las fuentes originarias dependiendo de su polaridad.
7.2.- Asociación en paralelo.
Sólo se podrán conectar dos o más fuentes ideales en paralelo si su valor de tensión es igual, obteniendo una fuente equivalente de igual valor de tensión. El voltaje total es: VT = V1 = V2 = V3
La conexión de generadores en paralelo se utiliza cuando queremos aumentar la corriente de salida, manteniendo la tensión constante. La intensidad total es: IT = I1 + I2 + I3 Asociación en paralelo de generadores de 12 V. Todos los polos positivos están conectados entre sí y los negativos también.
Prof: Roberto Lajas
13
Circuitos Electrónicos Analógicos
|
Ejemplo: Asociación en serie de generadores de 12 V.
Circuitos Electrónicos Analógicos
Roberto Lajas
La conexión de generadores en serie se utiliza cuando queremos aumentar la tensión de salida.
8.- Asociación de interruptores y pulsadores. 8.1.- Conexión en serie.
Cuando se conectan varios interruptores o pulsadores NA (en reposo: contacto abierto) en serie, es necesario accionarlos todos para que el circuito esté cerrado.
-Pulsador Deja pasar corriente eléctrica mientras se mantiene presionado (NA).
8.2.- Conexión en paralelo.
Cuando hay varios interruptores o pulsadores conectados en paralelo, el circuito eléctrico se puede cerrar desde cualquiera de ellos.
Prof: Roberto Lajas
14
Circuitos Electrónicos Analógicos
|
preciso accionarlo de nuevo.
Circuitos Electrónicos Analógicos
-Interruptor Una vez accionado para que deje de pasar corriente eléctrica a través de él, es
Roberto Lajas
Basta con que haya uno sin accionar para que el circuito quede abierto.
9.- Divisor de tensión. 9.1.- Definición.
En electrónica y electricidad se usa para alimentar (proporcionar tensión de alimentación) a un aparato, con una tensión más pequeña que la que proporcionan las pilas o baterías disponibles. Ejemplo: Queremos alimentar una bombilla a 6V y solo disponemos de una pila de 10V. ¿Qué haremos?
9.2.- Divisor de Tensión sin carga.
𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕 = 𝐕𝐕𝐕𝐕 En general:
Pasos para obtener la fórmula: Vs = I2 ·R2
𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕 = 𝐕𝐕𝐕𝐕
Circuitos Electrónicos Analógicos
Sea el circuito de la figura, la fórmula del divisor de tensión es:
𝐑𝐑𝐑𝐑 𝐑𝐑𝐑𝐑 + 𝐑𝐑𝐑𝐑 𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑 𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑
|
Al ser circuito Serie: I = I1 = I2 RT = R1 + R2 𝑉𝑉𝑉𝑉 𝑅𝑅1 + 𝑅𝑅2 Sustituyendo la I en la formula anterior (Vs = I2 ·R2) 𝐼𝐼 =
𝐕𝐕𝐕𝐕 = Prof: Roberto Lajas
𝐕𝐕𝐕𝐕 𝑹𝑹𝑹𝑹 𝐑𝐑𝐑𝐑 + 𝐑𝐑𝐑𝐑
Roberto Lajas
Un Divisor de Tensión o Divisor de Voltaje es un circuito que divide la tensión de entrada en el circuito en otras dos diferentes y más pequeñas de salida.
==> 15
𝐕𝐕𝐕𝐕 = 𝐕𝐕𝐕𝐕
𝐑𝐑𝐑𝐑 𝐑𝐑𝐑𝐑 + 𝐑𝐑𝐑𝐑
Circuitos Electrónicos Analógicos
9.3.- Divisor de Tensión con carga.
Calculadora de divisor de tensión. https://www.digikey.es/es/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-voltagedivider https://gzalo.com/divisor_resistivo/ EJERCICIO. Se dispone de una fuente de alimentación de 9 V y se desea alimentar un diodo LED Rojo.
Calcula los valores de las resistencias del divisor
de tensión para que el LED funcione correctamente.
9.4.- Divisor de Voltaje con Potenciómetro.
Una forma sencilla de construir un divisor de tensión que nos valga para varias tensiones de salida diferentes es simplemente poner un potenciómetro en donde colocábamos la R1. Ahora solo cambiando el valor del potenciómetro cambiaremos la tensión de salida. Aumentando o disminuyendo la resistencia del potenciómetro, aumentaremos o disminuiremos la tensión de salida. Ya tenemos nuestro divisor de tensión variable o regulador de tensión.
EJERCICIO. Sean Ve=6V R1=50kΩ y R2=10kΩ. Dibuja el esquema del enunciado del problema y encuentra la tensión de salida Vs. EJERCICIO.
Sean R1=90kΩ y R2=10kΩ y la Vs =1,5V. Dibuja el esquema del enunciado del problema y encuentra tensión de entrada Ve. Prof: Roberto Lajas
16
Circuitos Electrónicos Analógicos
|
Icarga =10 Ie
Roberto Lajas
𝐑𝐑𝐑𝐑//𝐑𝐑𝐑𝐑 (𝐑𝐑𝐑𝐑 + 𝐑𝐑𝐑𝐑//𝐑𝐑𝐑𝐑)
Circuitos Electrónicos Analógicos
Donde:
𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕𝐕 = 𝐕𝐕𝐕𝐕
EJERCICIO. Sean Ve=5V, R1=30kΩ y Vs=2V. Dibuja el esquema del enunciado del problema y encuentra R2.
10.- Divisor de Corriente. 10.1.- Definición.
Un Divisor de corriente es un circuito que divide la intensidad de entrada en el circuito en otras dos diferentes y más pequeñas de salida.
10.2.- Formula del divisor de Intensidad.
Sea el circuito de la figura, la fórmula del divisor de intensidad es:
𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑 𝐑𝐑𝐑𝐑
𝐈𝐈𝐈𝐈 = 𝐈𝐈
𝐑𝐑𝐑𝐑//𝐑𝐑𝐑𝐑 𝐑𝐑𝐑𝐑
|
𝐈𝐈𝐈𝐈 = 𝐈𝐈
Circuitos Electrónicos Analógicos
𝑽𝑽𝑽𝑽
Sean Ve=1V, 𝑽𝑽𝑽𝑽 = . Diseña un divisor de voltaje que disipe 10 µV y dibuja el 𝟐𝟐 esquema del enunciado del problema.
Roberto Lajas
EJERCICIO.
Prof: Roberto Lajas
17
Circuitos Electrónicos Analógicos