ÍNDICE

1.Elementos de un Circuito. Activos y Pasivos.

2.Resistencias Comerciales: Fijas, Variables (Potenciómetros y reóstatos) y dependientes (fotoceldas, termistores y RTD’s).

3.Código de Colores en Resistores.4.Carga, Corriente, Voltaje,

Potencia Eléctrica y Efecto Joule.5.Leyes de Kirchhoff y ejercicios de

aplicación usando fuentes independientes y dependientes de voltaje y corriente.

Un equipo eléctrico se representa mediante un circuito o esquema constituido por elementos de dos terminales en series y en paralelos el cual permite conocer el comportamiento del equipo eléctrico. Se representa mediante una figura grafica constituida por el rectángulo y terminada en sus dos extremos de conexión (A y B).

B

A

Se divide en 2 clases:

Elementos ACTIVOS

Elementos PASIVOS

Son fuente de tensión o intensidad capaces de proporcionar energía a una red, si su energía total es suministrada al resto de circuitos será siempre no negativa. Son aquellos que suministran energía.

Fuentes Independientes

Fuentes Dependientes

Fuentes

Toman energía de las fuentes para transformarlas en otro tipo de energía o acumularla en forma de campo magnético, en otras palabras es capaz de generar energía. Son aquellos que absorben energía.

Las resistencia consumen energía eléctrica y la transforma en calor, pero en los circuitos electrónicos no es asa la función recomendada. Suelen utilizarse resistencias de pequeño tamaño como elementos auxiliares de componentes activos para limitar el consumo de corriente y lograr los valores de tensión de polarización deseados. Las resistencias comerciales las podemos clasificar en dos grandes grupos: Fijas o Variables.

Dada la importancia que tiene el funcionamiento correcto de este componente dentro del circuito, ha de cumplir unas determinadas características tales como:

De composición

De carbón depositado De óxido metálico De alambre

Utilizan polvo de carbón como material resistivo aglutinado con un aglomerante formando una barra, la que es encapsulada con una resina fenólica.

Utilizan polvo de carbón aglutinado depositado sobre un cilindro cerámico, su resistencia es función del espesor de la capa de carbón depositada y en algunos casos según el valor resistivo buscado, se deposita el carbón formando un espiral, por lo que su valor resistivo es función del espesor de la capa de carbón y del ancho de las espiras de la helicoide formada. Son protegidas por una capa de pintura epoxídica.

Ciertos óxidos metálicos son depositados a alta temperatura sobre un tubo cerámico. Son protegidas por una capa de pintura epoxídica o por una cubierta cerámica.Son prácticamente iguales a las anteriores salvo que el carbón se sustituye por un metal. Tienes mayor estabilidad que los dos tipos anteriores. Como muestra la figura

Están formadas por un alambre de niquelina, níchrom, etc. es arrollado sobre un cilindro cerámico. Son protegidas por un encapsulado cerámico.Se constituye mediante un hilo devanado sobre un soporte cerámico en forma de cilindro, sobre el que se han hecho hendiduras para fijar el hilo; posteriormente se recubren con una capa de esmalte verificado. Son resistentes de gran precisión y con buena capacidad de disipación de calor. Como muestra la figura

Son una variante de los potenciómetros ajustables, en los que el contacto central posee una hendidura que permite la regulación de la resistencia mediante un destornillador.

También conocidas como potenciómetros o reóstatos, han de cumplir las características enumeradas para las fijas más una específica de ellas que es la ley e variación del valor óhmico, que puede ser: lineal, algorítmico y antilogaritmo.Estas resistencias variables tienes tres terminales, dos fijos y uno móvil denominado cursor: este último es accionado por medio de un eje.

Son resistencias variables que se introducen en un circuito con el fin de variar la intensidad de la corriente. Existen diversos tipos.

• Reóstato de Curso.- está constituido por un hilo de resistividad bastante grande enrollado en hélices sobre un cilindro de porcelana. Una barra de cobre aislada (CD), lleva un cursor (F), que frotar sobre el hilo y puede ser fijado mediante un tornillo. Los bordes del aparato están en (A) y (B).

C DF

AB

Según su funcionamiento, las resistencias pueden ser: a). Fijas; b). Variables; c). Dependientes. A su vez las dependientes se dividen en:

Dependientes de la luz (LDR) o Fotorresistencias Dependientes de la temperatura (PTC o NTC) o

Termistores Dependientes de la tensión (VDR) o Varistores

Son resistencias cuyo valor varía según la iluminación que reciben. La resistencia disminuye cuando aumenta la iluminación. Se fabrican con sulfuro de cadmio y se presentan en forma cápsula transparente. Sus características principales son:

Resistencia en la oscuridad: Valor de la resistencia sin recibir iluminación.

Intensidad máxima admisible: Máxima intensidad de corriente que puede circular por ella sin deteriorarla.

Potencia máxima admisible: Máxima potencia que puede disipar sin deteriorarse.

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Son resistencias cuyo valor depende de la temperatura. Pueden ser:

Resistencias PTC (coeficiente positivo de temperatura). Su resistencia, dentro de un intervalo determinado de temperaturas, aumenta al aumentar la temperatura.

Resistencias NTC (coeficiente negativo de temperatura). Su resistencia disminuye rápidamente al aumentar la temperatura. Resistencia nominal: Resistencia a la temperatura de 25°C sin disipación apreciable de potencia.

Temperatura máxima de funcionamiento: Máxima temperatura a la que conserva la estabilidad de sus características en funcionamiento continúo.

Potencia máxima: Potencia que disipa cuando se eleva la temperatura del termistor desde 25°C hasta su temperatura máxima de funcionamiento.

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Estos son resistencias cuyo valor depende de la tensión aplicada. La resistencia del varistor disminuye cuando la tensión aumenta. Se fabrican con carburo de silicio y se suelen presentar en forma de disco. Sus características principales son:

Característica tensión-intensidad: Curva que relaciona la tensión aplicada al varistor y la intensidad de corriente que pasa por él.

Potencia Nominal: Máxima potencia de disipación en funcionamiento continúo.

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Los resistores son fabricados en una gran variedad de formas y tamaños. En las más grandes, el valor del resistor se imprime directamente en el cuerpo del mismo, pero en los más pequeños no es posible. Para poder obtener con facilidad el valor de la resistencia / resistor se utiliza el código de colores

Sobre estos resistores se pintan unas bandas de colores. Cada color representa un número que se utiliza para obtener el valor final del resistor. Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor, la tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para obtener el valor final del resistor. La cuarta banda nos indica la tolerancia y si hay quinta banda, ésta nos indica su confiabilidad.

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La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiestan mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas. Esto constituye el principio subyacente que explica todos los fenómenos eléctricos, además la cantidad más básica en un círculo eléctrico es la carga eléctrica.

Se dividen en:ProtonesNeutrones

Ley de cargasSignos iguales se repelenSignos diferentes se atraen• Una carga positiva es cuando tienen más protones.• Una carga negativa es cuando tienen más electrones• Una carga neutral es cuando tienen la misma cantidad

de electrones y neutrones.

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La corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM).

Inducción: si acercamos dos objetos con cargas aun sin contacto físico existirá un movimiento de las cargas sobre la superficie del objeto.

Conducción: es el movimiento de las partículas eléctricas a través de un conductor (cable).

Corriente continua: se origina cuando el campo eléctrico permanece constante y su sentido es inalterado lo que hace que los electrones se muevan siempre en el mismo sentido. Es decir de negativo a positivo.

Corriente alterna: se origina cuando el campo eléctrico cambia alternativamente de sentido, por lo que los electrones oscilan de un lado a otro del conductor, es así que en un instante el polo positivo cambia y viceversa.

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También llamado tensión o diferencia de potencial, el voltaje es la diferencia que hay entre dos puntos en el potencial eléctrico, refiriéndonos a potencial eléctrico como el trabajo que se realiza para trasladar una carga positiva de un punto a otro.De esta manera, el voltaje no es un valor absoluto sino una diferencia entre las cargas eléctricas, que se mide en voltios, según el Sistema Internacional de Unidades.Para hallar el voltaje se utiliza la ley de OHM: V=I*R

El sentido del voltaje se indica mediante un par de signos algebraicos más y menos. Si una corriente positiva está entrando a la terminal A del elemento y una fuente externa debe gastar energía para establecer tal corriente, entonces la terminal A es positiva respecto a la terminal B.

A

B

+

-

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El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva q desde la referencia hasta ese punto, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica.

BB

++

--

AA

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En Física, el efecto de Joule-Thomson o efecto Joule-Kelvin, es el proceso en el cual la temperatura de un sistema disminuye o aumenta al permitir que el sistema se expanda libremente manteniendo la entalpía constante.Fue descrito por James Prescott Joule y William Thomson, el primer Barón Kelvin, quienes establecieron el efecto en 1852 modificando un experimento previo de Joule en el que un gas se expandía manteniendo constante su energía interna.

Cuando circula corriente eléctrica en un conductor, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor y eleva la temperatura de este, con el cual se origina un fenómeno que recibe el nombre de Efecto Joule.

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LEY DE KIRCHHOFFLey de corriente de Kirchhoff (1ra Ley)

En todo punto de interconexión eléctrico (nodo) se cumple que la corriente de la fuente es igual a la suma de las corrientes que salen por la conducción. También establece que la suma algebraica de los voltajes alrededor cualquier bucle cerrado es igual a cero.

La corriente entrante a un nodo es igual a la suma de las corrientes salientes. Del mismo modo se puede generalizar la primera ley de Kirchoff diciendo que la suma de las corrientes entrantes a un nodo son iguales a la suma de las corrientes salientes.

I entran= 0

I salen = 0 I entran = I salen

Ley de voltaje de Kirchhoff (2da Ley)

En todo circuito eléctrico se cumple que el voltaje de la fuente es igual a la suma de sus caídas de voltaje en resistencias.Cuando un circuito posee más de una batería y varios resistores de carga ya no resulta tan claro como se establecen las corrientes por el mismo. En ese caso es de aplicación la segunda ley de Kirchhoff, que nos permite resolver el circuito con una gran claridad.

FUENTES INDEPENDIENTESSuministran energía a un circuito y es independiente de otra

variables.

FORMULA: V = I * R CORRIENTE:El valor y dirección de la I que circula es independiente del valor y polaridad del voltaje en sus terminales.

VOLTAJE:

Es independiente de la corriente que pasa través de ella.

FUENTES INDEPENDIENTESEn un generador de voltaje o corriente cuyos valores dependen de otra variable del circuito.

FUENTES INDEPENDIENTES DE VOLTAJEFUENTES INDEPENDIENTES DE VOLTAJE

Mantienen un voltaje específico independientemente de la corriente que pase por sus terminales.

Mantienen una corriente específica Independientemente del voltaje a través de sus terminales.

En referencia al circuito de la figura, halle los voltajes v1 y v2.

Solución:Para hallar v1 y v2, se aplica la ley de Ohm y la ley de voltajes de Kirchhoff. Supóngase que la corriente i fluye a través del lazo como se muestra en la figura.

Halle v1 y v2 en el circuito de la figura

Solución:Para hallar v1 y v2, se aplica la ley de Ohm y la ley de voltajes de Kirchhoff. Supóngase que la corriente i fluye a través del lazo como se muestra en la figura.

1.Divisores de Voltaje y Divisores de Corriente

2.Reducción y Transformación de una Fuente

3.Métodos de resolución de redes4.Mallas y Supermallas5.Nodos y Supernodos6.Circuito equivalente de Thévenin

La división de voltaje se usa para expresar el voltaje en una o varias resistencias en serie, en términos del voltaje de la combinación.En la figura, el voltaje en R2 se determina por medio de la LVK y de la ley de Ohm:

Si se generaliza la red de la figura mediante la eliminación de R2 y se la sustituye por la combinación en serie R2, R3, . . . , RN, entonces se tiene el resultado general de la división de voltaje en una cadena de N resistencias en serie

lo cual nos permite calcular el voltaje vk que aparece entre los extremos de una resistencia arbitraria Rk de la serie.

El complemento de la división de voltaje es la división de corriente. En este caso se tiene una corriente total que se alimenta a varias resistencias en paralelo, como en el circuito de la figura.

Una transformación de fuente permite sustituir una fuente de voltaje en serie con una resistencia por una fuente de corriente en paralelo con la misma resistencia, o viceversa.

La flecha de doble sentido indica que la transformación de fuentes es bidireccional, es decir, que podemos comenzar con cualquiera de las dos configuraciones y determinar la otra.

Al usar las transformaciones de fuente, una meta común consiste en terminar con todas las fuentes de corriente o con todas las fuentes de voltaje en el circuito final, siempre que sea posible.

Súper MallasSe crea a partir de dos

mallas que tienen una fuente de corriente como un elemento común: la fuente de corriente está en el interior de la súper malla.

Se dibuja nuevamente para destacar el hecho de que sólo hay tres nodos, numerados de manera correspondiente.

El objetivo será determinar el voltaje en cada elemento. Se designa un nodo como nodo de referencia; en este caso será la terminal negativa de los voltajes nodales N – 1 = 2 como se muestra en la figura

Las ecuaciones son las dos deseadas con dos incógnitas, y además se pueden resolver con facilidad. Los resultados son v1 = 5V y v2 = 2V.A partir de este punto, se determina de manera directa el voltaje en la resistencia de 5 Ω resistor: v5Ω = v1 – v2 = 3V.

Las fuentes de voltaje afectan la estrategia del análisis nodal. No hay manera de que se pueda expresar la corriente como una función del voltaje, ya que la definición de una fuente de voltaje señala precisamente que el voltaje es independiente de la corriente.

Circuito equivalente de ThéveninEl teorema de Thévenin establece que un circuito lineal de dos terminales puede remplazarse por un circuito equivalente que consta de una fuente de voltaje Vth en serie con un resistor Rth, donde Vth es el voltaje de circuito abierto en las terminales y Rth es la entrada o resistencia equivalente en las terminales cuando las fuentes independientes se apagan.

1. Simbología de Instrumentos de Medida.2. Medición de Voltaje y uso del Voltímetro.3. Medición de Corriente y uso del Amperímetro.4. Medición de Resistencia, continuidad y otros parámet

ros usando multímetros digitales.5. Enseñanza del uso del Protoboards.6. Definición y objeto a la puesta de tierra.7. Elementos usados en puesta a tierra.8. Características de conductores para los circuitos de p

uesta a tierra.9. Implementación de un sistema de puesta a tierra en r

esidencias y en edificios donde hay sistemas de Telecomunicaciones y Redes

Para medir el voltaje es necesario disponer de un instrumento de medición llamado voltímetro. La unidad básica de medición del voltímetro es el Voltio (V).Uso del voltímetro:

• Es necesario conectarlo en paralelo con el circuito, tomando en cuenta la polaridad si es CC.

• Se debe tener un aproximado de voltaje a medir con el fin de usar el voltímetro apropiado.

• Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada.

• Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.

Para medir la corriente es Cada instrumento tiene marcado necesario disponer de un instrumento de medición llamado amperímetro. La unidad básica de medición del amperímetro es el Amperio (A).Uso del amperímetro:

•Es necesario conectarlo en serie con el circuito.•Se debe tener un aproximado de corriente a medir ya que si es mayor de la escala del amperímetro, lo puede dañar.•Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada.•Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.•Nunca se debe conectar un amperímetro con un circuito que este energizado.

1. Botón de puesta en marcha.2. Toma para la medida de condensadores.3. Toma para la medida de temperatura.4. Pantalla LCD5. Toma para la prueba de transistores.6. Selector de alcances.7. Tomas de entrada.

1. Conecte la punta de prueba negra a la toma COM y la punta de prueba roja a la toma V/Ω/HzF. (NOTA: La polaridad de la conexión de la punta de prueba roja es positiva "+")2. Ajuste el selector giratorio en la posición de escala Ω que se va a utilizar y conecte las puntas de prueba en paralelo con la resistencia que se está midiendo.

1. Conecte la punta de prueba negra a la toma COM y la punta de prueba roja a la toma V /Ω/ F (NOTA: La polaridad de la conexión de la punta de prueba roja es positiva “+”).2. Ajuste el selector giratorio en la posición

A. Canal central. Es la región localizada en el medio del protoboard, se utiliza para colocar los circuitos integrados.

B. Buses. Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se representan por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión física entre ellas. La fuente de poder generalmente se conecta aquí.

C. Pistas. Las pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan y conducen según las líneas rosas.

Una instalación de puesta a tierra es aquella instalación eléctrica que tiene como misión derivar corriente hacia la tierra, o bien, establecer contacto con ella; las corrientes involucradas pueden ser de naturaleza estacionaria, casi estacionaria, de alta frecuencia o electromagnética en forma de impulsos, corrientes que pueden ser originadas durante el funcionamiento de un sistema técnico hecho por el hombre o causado por un fenómeno natural.

• Conductor o conjunto de conductores enterrados, que sirven para establecer una conexión con tierra. Los conductores no aislados, colocados en contacto con tierras, para la conexión al electrodo, se considerarán parte de este.

• Línea de tierra.- Es el conductor o conjunto de conductores que unen el electrodo de tierra con una parte de la instalación que se haya de poner a tierra, siempre y cuando los conductores estén fuera del terreno o colocados en él pero aislados del mismo.

• Punto de puesta a tierra.- Es un punto, situado generalmente fuera del terreno, que sirve de unión de las líneas de tierra con el electrodo, directamente o a través de líneas de enlace con él.

• Línea de enlace con el electrodo de puesta a tierra.- Cuando existiera punto de puesta a tierra, se denomina línea de enlace con el electrodo de tierra a la parte de la línea de tierra comprendida entre el punto de puesta a tierra y el electrodo, siempre que el conductor esté fuera del terreno o colocado aislado del mismo.

El conductor de puesta a tierra es el encargado de la comunicación del sistema exterior con la barra equipotencial, para de ahí distribuir a los equipos.La selección de los cables, se realiza teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:•Magnitud de la corriente inicial asimétrica de falla a tierra.•Duración de la corriente de falla a tierra.•Elevación máxima permisible de temperatura.

En las industrias de telecomunicaciones, la técnica que se utiliza para las conexiones a tierra es diferente a los sistemas de CA. Para los sistemas de telecomunicaciones, se utiliza una barra de tierra principal como referencia a tierra para varios sistemas en un edificio, como las tierras del equipo de telefonía, la tierra de las baterías, tierras RF, tierras halo y las tierras aisladas del equipo electrónico.

La barra de tierra principal se ubica fuera del equipo de servicio, para quedar de forma accesible, de esta manera la tierra de telecomunicaciones y tierras CD se pueden conectar fácilmente sin la intervención de un electricista. Una de las razones de esta barra de tierra principal, es la cantidad de conexiones, requiriendo para ello numerosos agujeros. Además debe existir un punto central para remover los terminales.

Los sistemas de telecomunicaciones utilizan bancos de baterías para no ver interrumpido el suministro de energía, eliminando así problemas de transitorios e interrupción.

• Fundamentos Circuitos Eléctricos, Charles K. Alexander- Mathew M.O Sadiku, Pagina 13-14

• Física tomo 2 de: Resnick• Circuitos en ingeniería de: Hayt- Kemerly• http://www.fv.uan.edu.mx/mod/resource/view.php?id=1841• http://www.autocity.com/manuales-reparacion/index.html?

nivelAcceso=3&codigo=183&cat=• http://www.cisa.com• http://www.equipoautomotrizjavaz.com/datos_tecnicos/

resistencia_electrica2.pdf• http://es.wikipedia.org/wiki/Reostato• http://www.unicrom.com/Tut_resistenciavariable.asp• electronicacompleta.com/lecciones/leyes-de-kirchhoff/• http://www.mastermagazine.info/termino/7158.php• http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_corriente_electrica/

ke_corriente_electrica_1.htm• Física general • Autores: Beatriz Alvarena – Antonio Máximo• Curso práctico de electrónica tomo 4 y5• Circuitos Eléctricos 7ma Edición Autor: James W. Nilsson y Susan A. Riedel• Análisis en Circuitos en Ingeniería 5ta Edición Autor: William H. Hayt. Jr. Y

Jack E. Kemmerly.• Circuitos Eléctricos 6ta Edición Autor: Dorf – Svoboda