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ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA4. CORRIENTE CONTINUA Y ALTERNA.4.1. CORRIENTE CONTINUA.En electricidad existen dos tipos principales de corriente eléctrica: corriente continuay corriente alterna.La corriente continua es aquella cuyos valores instantáneos a lo largo del tiempo sonde la misma magnitud. Suele estar suministrado por pilas, baterías,dinamos, fuentes dealimentación de corriente continua etc.Unadelascaracterísticasfundamentales de la corriente continua esquetienepolaridad:Unodelosconductores es el positivo (de color rojo)y el otro el negativo (de color negro),también llamado éste último masa. Estoimplicaquelosreceptoresdebenconectarse de acuerdo a esa polaridad, de lo contrario podríamos obtener consecuencias nodeseadas, y en el mejor de los casos no funcionaran. Piensa por un momento en una radio,un juguete, una cámara de fotos etc., y seguro que caes en la cuenta que las pilas o fuentesde alimentación de esos elementos sólo se pueden conectar de una determinada manera.4.2. CORRIENTE ALTERNA.Una corriente que cambie de sentido a intervalos de tiempo recibe el nombre decorriente alterna.La corriente que tenemosen las bases de enchufe de casase denomina corriente alterna1senoidal .La forma de la ondasenoidal es periódica, ya que sereproduceidénticamenteenintervalos de tiempo iguales.1La corriente alterna senoidal es aquella cuyos valores absolutos instantáneosson proporcionales a los que toma una función matemática denominada senoentre 0 y 360º.I.E.S. ANDRÉS DE VANDELVIRA8

ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE INADentro de una corriente alterna senoidal se consideran los siguientes parámetrosfundamentales:Frecuencia.PeríodoValor instantaneo.Valor máximo.Valor eficaz.Valor medio.Frecuencia.- Es el número de veces que la señal alterna se repite en un segundo. La unidadde frecuencia es el hertzio (Hz), que equivale a un ciclo por segundo (c.p.s). Se representa porla letra f.En toda Europa la frecuencia de la corriente eléctrica de la red de alimentación aviviendas e industrias es de 50 Hz. En América esta frecuencia es de 60 Hz.Período.- Es el tiempo necesario para que una señal alterna se repita. (ver figura).El período se mide en segundos y se representa por la letra T.Nótese que período y frecuencia sondos cantidades inversas ya que, si en unsegundo se repite f veces la señal, el tiemponecesario para completarse una vez será:T 1ff 1TValor instantáneo.- Como se a dicho, una de las características dela corriente alterna es tomar valores diferentes en cada instante detiempo. Así pues, valor instantáneo es aquel que toma la señal encada instante.La unidad depende del valor instantáneo considerado:tensión, intensidad, etc. Suele estar representado en minúsculas. J. GarrigósI.E.S. ANDRÉS DE VANDELVIRA9

ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE INAValor máximo.- De todos los valores instantáneoscomprendidos en un período, se denomina valormáximo al mayor de ellos. También a este valor se ledenomina amplitud de la señal alterna y, otras veces,valor de cresta.Al igual que el valor instantáneo, su unidaddepende de la magnitud considerada.Se suele representar por letras mayúsculasseguidas del subíndice máx .En las señales alternas senoidales, el valor máximo coincide, en valor absoluto, con elvalor mínimo. A cualquiera de estos valores se les designa también con el nombre de valor depico.Interesante, a veces, en el tratamiento de la señal alterna, es el valor comprendidoentre dos picos consecutivos, denominado valor de pico a pico.Valor eficaz.- Es el valor más importante a considerar en el tratamiento de las señalesalternas, para poder operar con ellas, pues con él se obtiene matemáticamente el mismoresultado que operando con valores instantáneos continuamente variables.1A Tt 0 T f2(t )dtt0Físicamente, el valor eficaz de una corriente alterna es aquél que produce los mismosefectos caloríficos, a través de una resistencia, que una corriente continua del mismo valor.El valor eficaz de una corriente alterna senoidal es igual al valor de pico dividido entrela raíz cuadrada de dos.V Vmax25. LEY DE OHMLa ley de Ohm enuncia que la intensidad de un circuito es directamente proporcional ala diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo:I donde:VRΙ Intensidad de la corriente en amperios [A]R Resistencia en Ohmios [Ω]V Tensión, Voltaje o diferencia de potencial (d.d.p) en voltiosLa interpretación de la resistencia eléctrica la podemos definir como la dificultad que J. GarrigósI.E.S. ANDRÉS DE VANDELVIRA10

ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE INAofrece un elemento al paso de la corriente a través de él.Para el caso de la corriente eléctrica la podemos interpretar (en su analogía con lacorriente de agua) como el caudal o flujo de electrones que pasan por un determinadoelemento eléctrico.6.LEYES DE KIRCHOFF.6.1. 1ª LEY DE KIRCHOFF O LEY DE LOS NUDOS.En los circuitos eléctricos hay que añadir, a la Ley de Ohm, las formulas de lasecuaciones que se derivan de aplicarle las leyes de KirchoffPara entender las leyes de Kirchoff primero vamos a definir algunos términos:Nudo.- Es el punto de la red en que hay unión eléctrica entre tres o más conductores.Rama.- Es el tramo de circuito comprendido entre dos nudos.Lazo - Es la parte del circuito que puede recorrerse sin pasar dos veces por el mismo punto, yvolviendo siempre al punto de partida. Una malla es un caso particular de un lazo en el cual noexiste ninguna rama en su interior.Primera ley de KirchoffLa suma de las intensidades o corrientes que entran en un nudoes igual a la suma de las corrientes o intensidades que salen de él.A título de ejemplo, en la figura se cumple que:I1 I 2 I4 I5 I36.2. 2ª LEY DE KIRCHOFF “LEY DE LA MALLAS”Definición: La suma de cada una de las diferencias de potencial en cada uno delos elementos que componen un circuito cerrado es igual a cero.Convenios: A fin de adoptar un criterio para la aplicación de las distintas fórmulas enlos circuitos eléctricos, adoptaremos los siguientes criterios:A.- La corriente circula del punto más positivo al más negativo.B.- Para indicar la d.d.p. en bornes de un elemento del circuito, dibujaremos una flecha bajo elelemento cuyo sentido será del punto más positivo al más negativo.Ejemplo:IGV3HV3 es la tensión que mediría un voltímetro conectado a los extremos del receptor(bornes G y H), estando el polo positivo del voltímetro en el borne G (Punto por donde entra lacorriente al elemento), y el polo negativo en el borne H J. GarrigósI.E.S. ANDRÉS DE VANDELVIRA11

ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE INAEl siguiente circuito muestra la aplicación práctica de lo indicado y las ecuaciones quese pueden obtener de la aplicación de las dos leyes de Kirchoff. Nudo M :I I1 I 2 Nudo N:I1 I 3 I 5 Nudo O:I1 I 3 I 4 Nudo P:I4 I5 I Partiendo del nudo M, pasamos por R1, R4,R6, PilaV1 V4 V6 V 0 Partiendo del nudo M, pasamos por R2, R3,R4,R6 PilaV 2 V 3 V4 V6 V 0 Partiendo del nudo N, pasamos por R3, R4 y R5.V 3 V4 V5 07. ACOPLAMIENTO DE RECEPTORES EN SERIE.7.1. INTRODUCCIÓNR1Se dice que dos o más receptores estánV1R2R3V2V3acoplados en serie, cuando el final del primero seconecta al principio del segundo, el final - V J. GarrigósI.E.S. ANDRÉS DE VANDELVIRA12

ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE INAEn una definición más científica, decimos que varios receptores están conectadosen serie, cuando por ellos circula la misma corriente (no confundir con una corriente delmismo valor).Atendiendo a la figura anterior en la cual se encuentran tres resistencias conectadas enserie, se puede deducir las siguientes particularidades de un circuito serie: Sólo existe una corriente que atraviesa todos los receptores, o si se quiere, dosreceptores están conectados en serie si la corriente que los atraviesa es lamisma. En caso de que se interrumpa el circuito en cualquiera de sus puntos tanto lacorriente, como la tensión en bornes de receptores pasa a ser cero. La suma de las tensiones (caídas de tensión) en bornes de los receptores esigual a la suma del potencial de la alimentación del circuito.7.2. ACOPLAMIENTO DE RESISTENCIAS EN SERIEAplicando la segunda ley de Kirchhoff al circuito anterior obtenemos: V V1 V 2 V 3 0V V1 V2 V3La fórmula nos indica que la suma de las caídas de tensión en los receptores esigual a la tensión de alimentación del circuito.A efectos de cálculos, los circuitos eléctricos se suelen simplificar por otros mássencillos, pero cuyo comportamiento global es idéntico al circuito sin simplificar.En nuestro caso, vamos a calcular el valor que tendría una sola resistencia equivalente(Req) que sustituya a las tres que están conectadas en serie en el circuito que nos ocupa. Endefinitiva nuestro circuito a efectos de cálculo sería equivalente al de la siguiente figura:AR1V1R2R3V2BAReqBV3- V- VLógicamente la corriente I y la tensión de alimentación V será la misma en amboscircuitos.Partiendo de la fórmula anterior y aplicando la ley de Ohm tendremos: J. GarrigósI.E.S. ANDRÉS DE VANDELVIRA13

ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE INAV V1 V 2 V 3I * Re q R1 * I R 2 * I R 3 * II * Re q I * ( R1 R 2 R 3 )Re q R1 R 2 R 3Con carácter general:Re q R1 R2 R3 . RnEs decir, en un circuito en serie la resistencia equivalente de variasresistencias tendrá el valor resultante de la suma de los valores de cada una de ellas.8. ACOPLAMIENTO DE RECEPTORES EN PARALELO.8.1. INTRODUCCIÓNSe dice que dos o más receptores están acoplados en paralelo cuando, todos losprincipios están conectados a un mismo punto, y todos los finales lo están en otro.Otra forma de definir la conexión en paralelo sería aquella en la que los receptoresse encuentran sometidas a la misma tensión o diferencia de potencial (d.d.p.)R1I1V1AI2R2BV2I3IR3V3- VAtendiendo a la figura anterior en la cual se encuentran tres resistencias conectadas enparalelo, se puede deducir las siguientes particularidades de este tipo de circuitos: Las tensiones en bornes de cada uno de los receptores es la misma. La corriente que atraviesa cada uno de los receptores es inversamenteproporcional a su resistencia ( a mayor resistencia menor corriente). Si por alguna circunstancia anulamos uno de los receptores, el resto seguiráfuncionando correctamente. J. GarrigósI.E.S. ANDRÉS DE VANDELVIRA14

ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE INA8.2. ACOPLAMIENTO DE RESISTENCIAS EN PARALELO.Si aplicamos la primera ley de Kirchoff al circuito de la figura anterior, en el nudo AI I1 I 2 I 3tendremos:De la misma forma que en el circuito en serie, seguidamente vamos a calcular el valorque tendría una resistencia equivalente que sustituya a todas las que están conectadas enparalelo entre los nudos A y B.Si aplicamos la segunda ley de Kirchoff al circuito anterior llegamos a la conclusión deque la tensión en bornes de cada una de los receptores es la misma, y en este caso, igual a latensión de alimentación del circuito. V V1 0 ;V V1 V V2 0 ;V V2 V V3 0 ;V V3V V1 V 2 V 3Así aplicando la ley de Ohm a la fórmula anterior, y sustituyendo se obtiene:VVVV Re q R1 R2 R3Re q V* 1111 V * Re qRRR23 11111 R1 R2 R3Con carácter general:Re q 11111 . R1 R2 R3RnEs decir, en un circuito en paralelo la resistencia equivalente de variasresistencias tendrá el valor resultante de la inversa de la suma de las inversas delvalor de cada una de ellasNOTA: La resistencia equivalente de un circuito en paralelo siempre es menor que el valor máspequeño de las resistencias que lo componen9. POTENCIA ELÉCTRICA.La potencia eléctrica (P) es la cantidad de trabajo o energía desarrollada porunidad de tiempo.P Energía V * I * t V *I ; TiempotP V *Idonde:P Potencia en vatios (W)V Tensión o diferencia de potencial en voltios (V)I Intensidad de la corriente en amperios (A) J. GarrigósI.E.S. ANDRÉS DE VANDELVIRA15

ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE INASi consideramos la ley de Ohm, la potencia la podemos expresar de otras dos formas:P V * I V V2V2 ;P P V * VRRRI R P V * I 22 P R * I * I R * I ; P R * IV R* I NOTA: Si tomamos una lámpara incandescente estándar de las que utilizamos en casa, nossuelen dar los siguientes datos: Tensión de alimentación (generalmente 220/230V), Potencia(Por ejemplo: 100 W), Esto significa que si alimentamos la lámpara a 220 V la lámparaconsumirá 100 W y dará una iluminación proporcional a la potencia consumida. ¿Crees qué lalámpara consumiría también 100 W si le aplicáramos una tensión de 110 V?, acaso, ¿consumiría50 W? , o ninguna de las otras dos. Para dar respuesta a esta pregunta ten en cuenta que la únicamagnitud eléctrica que se puede considerar que no “varía” es la resistencia.10. RESOLUCIÓN DE CIRCUITOS SERIE Y PARALELO.10.1. RESOLUCIÓN DE CIRCUITOS SERIE.Procedimiento de cálculoCálculo de potenciasP1 V1.IResistencias en serieP2 V2.IP3 V3.IPg Vg.IResistenciaequivalenteCálculo de tensionesV1 I.R1V2 I.R2V3 I.R3ILey de OhmV I.RVCálculo de IReqI VRVeamos este procedimiento de cálculo con un ejemplo numérico:R1 3V1R2 2R3 4V2V3- IV 12 V J. GarrigósI.E.S. ANDRÉS DE VANDELVIRA16

ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE INA1º) Cálculo de resistencia equivalente:R1 3V1R2 2R3 4V2V3Req 9Req 9 ΩReq R1 R2 R3 3 2 4 9 ΩSe obtiene así el circuito elemental2º) Cálculo de I aplicando la ley de Ohm, al circuito elemental:Req 9V 12 1,33 AR9PT V * I 12 * 1,33 15,96 WI I3º) Cálculo de las tensiones a que se encuentran los receptores:R1 3V1R2 2R3 4V2V3-V I RV 12 V- IV 12 VV1 I R1 1,33 3 3,99 ΩV 2 I R 2 1,33 2 2,66 ΩV 3 I . R 3 1,33 4 5,32 ΩObsérvese que se cumple la 2ª ley de las mallas de Kirchoff:V V1 V 2 V3 3,99 2,66 5,32 11,97 12 V4º) Cálculo de potencias consumidas por los receptores y suministrada por el generador.PR 1 V1 I 3,99 1,33 5,31 WPR 2 V 2 I 2,66 1,33 3,54 WPR 3 V 3 I 5,32 1,33 7,08 Wy la suministrada por el generador o pila ya calculada: J. GarrigósI.E.S. ANDRÉS DE VANDELVIRA17

ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE INAPg V g I 12 1,33 15,96 Wpudiéndose comprobar que la potencia suministrada por la pila debe consumirse en todos losreceptores:Pg PR1 PR 2 PR 3 5,31 3,54 7,08 15,93 15,96 W10.2. RESOLUCIÓN DE CIRCUITOS EN PARALELO.Procedimiento de cálculoCálculo de potenciasP1 V1.IResistencias enparaleloP2 V2.IP3 V3.IPg Vg.IResistenciaequivalenteCálculo de corrientesI1 V/R1I2 V/R2VI3 V/R3ILey de OhmVV I.RCálculo de IReqI VRVeamos este procedimiento de cálculo con un ejemplo numérico:AI1R1 3I2R2 4I3BR3 2V- IV 12 V1º) Cálculo de la resistencia equivalente:R1R2ReqR3 J. GarrigósI.E.S. ANDRÉS DE VANDELVIRA18

ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE INALa resistencia equivalente se obtendrá del modo siguiente:11111 1 1 13Ω ReqR1 R 2 R 3 3 2 4 12R eq 12 0,923 Ω132º) Calculo de I aplicando la ley de Ohm, al circuito elemental:V12 13 AR 0,923pT V * I 12 * 13 156 WI I -V I RReq 0,923V 12 V3º) Calculo de las corrientes que atraviesan a cada receptorSabemos que cada uno de los receptores se encuentran a la misma tensión siendo éstala que proporciona el generador o pila.Por tanto:V V1 V2 V3 12 Vsiendo las intensidades que pasan por cada receptor:I1 V1V12 4A R1 R13I2 V2V12 6A RR22I3 V3V12 3A R3 R34pudiendose comprobar que se cumple la ley de los nudos de Kirchoff:I I 1 I 2 I 3 4 6 3 13 A4º) Cálculo de potencias consumidas por los receptores y suministrada por el generador.P1 V I 1 12 4 48 WP2 V I 2 12 6 72 WP3 V I 3 12 3 36 Wpudiéndose comprobar que la potencia suministrada por la pila debe consumirse en todos losreceptores: J. GarrigósI.E.S. ANDRÉS DE VANDELVIRA19

ELECTRICIDADDEPARTAMENTO DE INA11. CIRCUITOS MIXTOSConceptosbásicos:En este tipo de circuitos nos encontraremos receptores que están conectados en serie yotros que están conectados en paralelo.Por tanto el procedimiento será simplificar los receptores que están en paralelo(obteniéndose su equivalente) y aquellos que estén en serie (obteniéndose su equivalentetambién), y por último, se obtiene el circuito elemental (pila o generador, interruptor y receptorcuya resistencia sea la equivalente a la de todos los receptores del circuito original)Problema TipoI1Dado un generador (pila) conectado a unaasociación de receptores en mixto (paralelo y serie, delos cuales conocemos o podemos conocer su resistenciaeléctri

De todas las formas de energía que utilizamos hoy en día, la energía eléctrica es la más versátil, cómoda y limpia en su consumo, aunque no en su producción. La corriente eléctrica es fácil de manejar y se puede transportar de un lugar a otro fácilmente por medio de conductores eléctricos.