INSTITUTO UNIVERSITARIO SANTIAGO MARIÑOEXTENSION – PORLAMAR

CIRCUITO ELECTRICO

CIRCUITO ELECTRICO SAIA 2013YULLY CALDERON

Prof. Julián Carneiro

HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD

ORIGEN DE LA ELECTRICIDAD

La electricidad es una forma de energía que sólo se puede apreciar por los efectos que produce.

La electricidad existe en todo: en nuestro cuerpo, en el aire que respiramos, en el libro que leemos, en los objetos, etc.

El estudio de la electricidad en reposo recibe el nombre de electrostática y el estudio de la electricidad en movimiento se llama electrodinámica.

CONCEPTO

Esta palabra deriva de la voz griega elektron, que significa ámbar. Toda sustancia se compone de pequeñísimas partículas denominadas átomos.

HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD

Thales de Miletus (630−550 AC) fue el primero, que cerca del 600 AC, conociera el hecho de que el ámbar, al ser frotado adquiere el poder de atracción sobre algunos objetos.

Sin embargo fue el filósofo Griego Theophrastus (374−287 AC) el primero, que en un tratado escrito tressiglos después, estableció que otras sustancias tienen este mismo poder, dejando así constancia del primer estudio científico sobre la electricidad.

En 1600, la Reina Elizabeth I ordena al Físico Real Willian Gilbert (1544−1603) estudiar los imanes para mejorar la exactitud de las Brújulas usadas en la navegación, siendo éste trabajo la base principal para la definición de los fundamentos de la Electrostática y Magnetismo.

En 1752, Benjamín Franklin (1706−1790) demostró la naturaleza eléctrica de los rayos.

Desarrolló la teoría de que la electricidad es un fluido que existe en la materia y su flujo se debe al exceso odefecto del mismo en ella. Invento el pararrayos.

En 1780 inventa los lentes Bifocales.

En 1776, Charles Agustín de Coulomb (1736−1806) inventó la balanza de torsión con la cual, midió con exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas y corroboró que dicha fuerza era proporcional al producto de las cargas individuales e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Coulomb es la unidad de medida de Carga eléctrica.

En 1835, Simule F.B. Morse (1791−1867), mientras regresaba de uno de sus viajes, concibe la idea de un simple circuito electromagnético para transmitir información, El Telégrafo.

En 1835 construye el primer telégrafo.

En 1837 se asocia con Henry y Vail con el fin de obtener financiamiento del Congreso de USA para su desarrollo, fracasa el intento, prosigue solo, obteniendo el éxito en 1843, cuando el congreso le aprueba el desarrollo de una línea de 41 millas desde Baltimor hasta el Capitolio en Washington D.C. La cual construye en 1844.

En 1840−42, James Prescott Joule (1818−1889) Físico Inglés, quien descubrió la equivalencia entre trabajo mecánico y la caloría, y el científico Alemán HermannLudwig Ferdinand Helmholtz (1821−1894), quien definió la primera ley de la termodinámica demostraron que los circuitos eléctricos cumplían con la ley de la conservación de la energía y que la Electricidad era una forma de Energía.

ELECTRICIDAD EN LA ACTUALIDAD

El uso de la electricidad en la vida moderna es imprescindible. Difícilmente una sociedad puede concebirse sin el uso de la electricidad.La industria eléctrica, a través de la tecnología, ha puesto a la disposición de la sociedad el uso de artefactos eléctricos que facilitan las labores del hogar, haciendo la vida más placentera.Las máquinas o artefactos eléctricos que nos proporcionan comodidad en el hogar, ahorro de tiempo y disminución en la cantidad de quehaceres, se denominan electrodomésticos.Entre los electrodomésticos más utilizados en el hogar citaremos: cocina eléctrica, refrigerador, tostadora, microonda, licuadora, lavaplatos, secador de pelo, etc.Existe también otro tipo de artefactos que nos proporcionan entretenimiento, diversión, y que son también herramientas de trabajo y fuentes de información como: el televisor, el equipo de sonido, los video juegos, las computadoras, etc.

Electricidad en la comunidad La electricidad en la comunidad se manifiesta, entre otros, a través de: alumbrado público en plazas, parques, autopistas, túneles, carreteras, etc., con el fin de proporcionar seguridad y visibilidad a los peatones y mejor desenvolvimiento del tráfico automotor en horas nocturnas; los semáforos en la vía pública permiten regular y controlar el flujo de vehículos.

También en los medios de comunicación apreciamos la importancia de la electricidad, ya que el funcionamiento de la radio, televisión, cine, la emisión de la prensa, etc. depende en gran parte de este tipo de energía.

Desde que la electricidad fue descubierta, siempre estuvo al servicio de la medicina a través de los distintos instrumentos y máquinas usadas en esta área (equipos para radiaciones de cobalto, equipos de rayos X, equipos para tomografías, equipos para electrocardiogramas, etc.), y ha contribuido a numerosos avances en la ciencia e investigación.

Diversas herramientas y maquinarias que funcionan con electricidad son empleadas en nuestra comunidad para reparar o acondicionar nuestras urbanizaciones.

Electricidad en la industriaLa necesidad de aumentar la producción de bienes a un mínimo costo obligó a reemplazar la mano de obra por maquinarias eficientes. Esto pudo llevarse a cabo en forma masiva a raíz del desarrollo de los motores eléctricos.En una empresa de bebidas gaseosas podemos observar como las correas transportadoras llevan las botellas a las máquinas llenadoras tapadoras para ser llenadas y luego son transportadas para ser empacadas, estas máquinas necesitan energía eléctrica para su operación.

Fuentes de energía en la naturaleza

En la naturaleza encontramos la electricidad atmosférica, manifestándose a través del rayo. Este fenómeno natural contiene gran carga eléctrica y al acercarse a la tierra se transforma en energía calórica y luminosa.Energía hidroeléctrica. Ya conocemos que las nubes están formadas por un número inmenso de pequeñas gotas de agua, que forman grandes masas suspendidas en el aire.

El roce de una nube con otra, o con los picos de las grandes montañas, puede hacer que éstas adquieran una carga eléctrica extraordinaria.La nube cargada de electricidad puede ejercer sobre otras nubes, o sobre las porciones más elevadas del suelo, fenómenos de influencia, haciendo que la atracción entre cargas opuestas produzca una descarga violenta.De este modo se produce el rayo, con la consiguiente manifestación de luminosidad, que es el relámpago, y el ruido producido por la rotura de las capas de aire que constituye el trueno.En la naturaleza existen diversas fuentes de energía y para convertirlas en electricidad es necesario crear el sistema apropiado para cada fuente. Estas fuentes de energía son de dos tipos: No Renovables (petróleo, gas, carbón, uranio, plutonio, etc.) y Renovables (agua, luz solar, calor, viento, etc.)

El circuito eléctrico es el recorrido preestablecido por por el que se desplazan las cargas eléctricas.

Circuito elemental

Las cargas eléctrica que constituyen una corriente eléctrica pasan de un punto que tiene mayor potencial eléctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener permanentemente esa diferencia de potencial, llamada también voltaje o tensión entre los extremos de un conductor, se necesita un dispositivo llamado generador (pilas, baterías, dinamos, alternadores...) que tome las cargas que llegan a un extremo y las impulse hasta el otro. El flujo de cargas eléctricas por un conductor constituye una corriente eléctrica.

Tanto la corriente alterna (CA) como la continua (CC) son dos tipos de sistema de distribución de energía eléctrica. Los propulsores de cada sistema compitieron en la famosa "Batalla de las Corrientes" a fines del siglo XIX para determinar qué tipo de corriente dominaría el mercado estadounidense. Aunque ambos tipos de corriente aún se usan para distintas funciones, la corriente alterna ha demostrado ser el mejor sistema para la distribución generalizada a través de todo el país.

Corriente continua

Thomas Edison inventó la corriente continua a fines del siglo XIX. La corriente continua envía electrones en una única dirección, que es la razón por la cual Edison la llamó corriente continua. Aunque la corriente continua ya no se usa para la generación de potencia a largas distancias, aún tiene varios usos. Las baterías operan con corriente continua, ya que los electrones que aportan la energía fluyen en una sola dirección. Muchos tipos de artefactos electrónicos, como las computadoras, usan corriente continua y requieren de un adaptador especial de CA a CC para usar la electricidad de los enchufes comunes.

LA CORRIENTE ALTERNA (C.A.)

Además de la existencia de fuentes de FEM de corriente directa o continua (C.D.) (como la que suministran las pilas o las baterías, cuya tensión o voltaje mantiene siempre su polaridad fija), se genera también otro tipo de corriente denominada alterna (C.A.), que se diferencia de la directa por el cambio constante de polaridad que efectúa por cada ciclo de tiempo.

Una pila o batería constituye una fuente de suministro de corriente directa, porque su polaridad se mantiene siempre fija.

La característica principal de una corriente alterna es que durante un instante de tiempo un polo es negativo y el otro positivo, mientras que en el instante siguiente las polaridades se invierten tantas veces como ciclos por segundo o hertz posea esa corriente. No obstante, aunque se produzca un constante cambio de polaridad, la corriente siempre fluirá del polo negativo al positivo, tal como ocurre en las fuentes de FEM que suministran corriente directa.

CORRIENTE Y RESISTENCIA

• Diferencia de Potencial

El concepto de energía potencial fue muy útil para describir el comportamiento dinámico de objetos masivos en un campo gravitacional. La existencia de una energía potencial única (en relación con un cero arbitrario) es consecuencia del hecho de que la fuerza gravitacional es conservativa. Esta es una característica de todas las llamadas fuerzas centrales, esto es, fuerzas que actúan radialmente hacia o alejándose de la fuente del campo de fuerza. Evidentemente, la fuerza electrostática satisface éste criterio, y es otro ejemplo de una fuerza a partir de la que se puede definir una energía potencia

• Diferencia de Potencial

El concepto de energía potencial fue muy útil para describirel comportamiento dinámico de objetos masivos en uncampo gravitacional. La existencia de una energía potencialúnica (en relación con un cero arbitrario) es consecuenciadel hecho de que la fuerza gravitacional es conservativa.Esta es una característica de todas las llamadas fuerzascentrales, esto es, fuerzas que actúan radialmente hacia oalejándose de la fuente del campo de fuerza.Evidentemente, la fuerza electrostática satisface éstecriterio, y es otro ejemplo de una fuerza a partir de la quese puede definir una energía potencia

• Energía y Potencia

La energía potencial (EP) es la capacidad de un sistema para hacer un trabajo deacuerdo de acuerdo a su posición o configuración.La fuerza que sostiene una masa contra la acción de la gravedad es mg. Si esta masase levanta una altura h, el trabajo hecho por esta fuerza de soporte es: W = mgh.Decimos que la energía potencial gravitacional de la masa m se ha aumentado enmgh, el trabajo hecho por la fuerza de soporte contra la fuerza de gravedad. Estetrabajo se puede aprovechar; si dejamos que la masa caiga libremente bajo la acciónde la gravedad, adquirirá energía cinética y, al pegar contra el suelo, puede romper unobjeto, clavar un clavo o tirar al piso algún conjunto ordenado.Aunque es más fácil visualizar la energía potencial en términos del trabajo hechocontra la fuerza de gravedad, la definición apropiada de la energía potencialgravitacional se da en términos de la fuerza gravitacional, que se dirige en sentidocontrario al de la fuerza que soporta la masa.La diferencia en la EP gravitacional de un objeto entre los puntos A y B es el trabajonegativo hecho por la gravedad al mover el objeto desde A hasta B:ðEPAB = EPB - EPA.

CIRCUITO PARALELO ,EN SERIE O MIXTO

Circuitos serie

Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente eléctrica solo

tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos

intermedios. En el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente

eléctrica es la misma en todos los puntos del circuito.

Circuitos Paralelo

Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente eléctrica

se bifurca en cada nodo. Su característica mas importante es el hecho de que el

potencial en cada elemento del circuito tienen la misma diferencia de potencial.

Circuito Mixto

Es una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la

solución de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se

encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a la un circuito puro, bien

sea en serie o en paralelo.