Circuito.

En telecomunicaciones, electrónica y electricidad el término circuito tiene los siguientes significados:

1. El trayecto completo entre dos terminales sobre los que se pueden establecer comunicaciones en unidireccionales o bidireccionales.

2. Un trayecto electrónico entre dos o más puntos, capaz de proporcionar un número de canales.

3. Un número de conductores enlazados con el propósito de transportar corriente eléctrica.

4. Un trayecto en bucle cerrado entre dos o más puntos, usado para la transferencia de señales.

5. Una serie de elementos eléctricos y/o electrónicos, tales como resistencias, inductancias, capacidades, transistores y fuentes de alimentación, interconectados en uno o más bucles cerrados.

6. Conjunto de componentes conectados eléctricamente entre si con el propósito de generar, transportar o modificar señales eléctricas.

7. Cuando los conductores están formados por láminas de material conductor depositado sobre una placa aislante, el conjunto se denomina circuito impreso.

Reglas de Kirchhoff

Existen dos reglas, llamadas reglas de Kirchhoff, que se aplican a cualquier circuito en estado estacionario:

1. La suma algebraica de las variaciones de potencial a lo largo de cualquier bucle o malla del circuito debe ser igual a cero.

2. En un punto o nudo de ramificación de un circuito en donde puede dividirse la corriente. La suma de las corrientes que entran en el nodo debe ser igual a la suma de las corrientes que salen del mismo.

La regla 1, llamada regla de las mallas, se deduce a partir del simple hecho de que en el estado estacionario la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera es constante. En estado estacionario, el campo eléctrico en cualquier punto (fuera de una fuente fem) es debido a la carga acumulada sobre superficies de los bornes de la batería, resistencia, cables, u otros elementos del circuito. Como el campo eléctrico es conservativo, existe una función potencial en cualquier punto del espacio (excepto en el interior de una fuente de fem). Según nos desplazamos a lo largo de la malla del circuito, el potencial puede aumentar o disminuir en función que encontremos con una resistencia o una batería, pero una vez recorrida la malla y se ha llegado al punto desde el que se comenzó, la variación neta de potencial debe ser igual a cero. Esta regla es una consecuencia directa del principio de conservación de la energía. Si tenemos una carga q en un punto donde el potencial es V, la energía potencial de la carga es qV. Cuando la carga recorre un bucle en un circuito, pierde o gana energía al atravesar resistencia, baterías u otros elementos, pero cuando vuelve a su punto de partida, su energía deber ser de nuevo qV.

Circuito simple en el que no pueden sustituirse las resistencias en serie o en paralelo por su resistencia equivalente. Las diferencias de potencial a lo largo de las resistencias R1 y R2 no son iguales debido a la existencia de la fem ε2 y por tanto, no están en paralelo. Obsérvese también que estas resistencias no están conectadas entre sí por los extremos. Las resistencias no soportan la misma corriente y, por tanto, tampoco están en serio.

La segunda regla de Kirchoff, llamada regla de los nudos, se deduce de la conservación de la carga. Esta regla es necesaria para circuitos de múltiples mallas que contienen puntos en los que la corriente puede dividirse. En estado estacionario no hay posterior acumulación de carga eléctrica en ningún punto del circuito, de tal modo que la cantidad de carga que entra en un punto debe ser igual a la que sale de dicho punto. La figura 5.4 muestra la unión o mudo de tres conductores que transportan las corrientes I1, I2 e I3. En un intervalo de tiempo Δt , la carga I1 Δt fluye entrando en la unión por la izquierda. En el mismo intervalo de tiempo las cargas I2 Δt e I3 Δt salen de la unión hacia la derecha. Puesto que noexiste ninguna causa para que se creen o se destruyan cargas en este punto, la conservación de la carga implica la regla de los nudos que nos da:

Ilustración de la regla de los nudos de Kirchhoff. La corriente I1 en el punto a es igual a la suma I2 + I3 de las corrientes que salen del punto a.

Fuentes

Es un dispositivo o subsistema electrónico que convierte la corriente alterna de la red en otro tipo de corriente adecuada para aplicación que se le vaya a dar.

La fuente de energía se específica por el voltaje que aplica al equipo y por la corriente que puede suministrar, así como la naturaleza del voltaje, que puede ser: de corriente directa (CD), o de corriente alterna (CA).

La manera de producir energía eléctrica puede ser por medios químicos para las fuentes de voltaje de CD, o bien por medios electromecánicos para las fuentes de CA; aunque también por medios electrónicos se puede construir una fuente de voltaje de CD (comúnmente llamado eliminador de batería), o fuente de voltaje de CA denominada generador de señales.

Las fuentes electrónicas de CD (eliminador de batería) se fabrican a partir de una fuente de CA y componentes electrónicos y eléctricos que convierten el voltaje de CA a voltaje de CD.

Las pilas o baterías es un ejemplo claro de un medio químico para producir energía eléctrica de CD.

La red que alimenta a las industrias, casas, etc., es una fuente de energía eléctrica de CA. Es producida por medios electromecánicos y es transferida por equipos o componentes eléctricos a través de una red de distribución.

Para las fuentes de voltaje de CD, se denotará esta variable eléctrica por la letra E, mientras que, para las fuentes de voltaje de CA se denotará por la letra e.

Teniendo en cuenta los conceptos de variables eléctricas descritos anteriormente de corriente y voltaje, entonces una fuente de energía eléctrica se utiliza, para hacer funcionar a un aparato o equipo eléctrico o electrónico, al aplicarle un voltaje y suministrarle una corriente.

Fuente de Voltaje de CD

La fuente de voltaje de CD, se denomina así, porque la fuerza eléctrica produce un movimiento de electrones en un solo sentido. Debido a esta característica, la fuerza eléctrica tiene un polo positivo en un terminal de la fuente y un polo negativo en el otro terminal. El sentido de la corriente en este tipo de fuentes siempre será de menos a más.

Si se gráfica la señal de voltaje con respecto al tiempo, se obtiene una línea horizontal al eje t (tiempo). Una buena fuente de voltaje de CD es aquella que mantiene el nivel de voltaje dentro de una tolerancia aceptable, así como ciertas ondulaciones de voltaje que se generan específicamente en las fuentes electrónicas de CD, ya que las baterías, por su naturaleza, no las producen.

El efecto de la ondulación, se genera porque el voltaje de la fuente CD es obtenido de una de CA, convirtiendo el voltaje por medio de dispositivos eléctricos y electrónicos a voltaje de CD, haciendo imposible eliminar algunas variaciones de voltaje de CA. La fuente de voltaje de CD se especifica, tanto por su voltaje, como por la corriente que puede suministrar.

Fuente de Voltaje de CA

Se denomina de esta manera, porque la fuerza eléctrica que impulsa a los electrones cambia de polaridad en forma alternada, de manera que en un instante de tiempo, los extremos de la fuente tendrán una polaridad y un instante después, la polaridad en los extremos se invertirá. Este fenómeno se repite indefinidamente, de manera que, si la fuente esta energizando a un equipo, la corriente que fluye por el equipo cambia de sentido en forma alternada, pero siempre el sentido de la corriente será, del terminal que tenga en ese instante la polaridad negativa al otro terminal que por supuesto tiene polaridad positiva. Debido a esto, las fuentes varían su amplitud de voltaje con respecto al tiempo y también a la forma de generación que tengan, siendo las más usuales: la forma de onda senoidal y la onda cuadrada.

Las fuentes de CA de tipo senoidal, son denominadas así, porque las variaciones del voltaje con respecto al tiempo, esta representan por la gráfica de la función seno. Este tipo de fuente es la que proporcionan las empresas de energía para el suministro de luz eléctrica.

Para las fuentes de este tipo, la unidad de medida de voltaje el llamado voltaje eficaz o R.M.S. porque es el voltaje efectivo de la señal y se referencia como e(rms).

Para las fuentes de CA de onda cuadrada el concepto de voltaje eficaz se refiere al valor máximo.

El símbolo para una fuente de CA es un círculo y dentro de él se dibuja que tipo de forma de voltaje tiene:

Las fuentes de voltaje de CA, además del voltaje también se especifican la corriente y la frecuencia que tiene la señal de voltaje.

Conexión de una Fuente de Energía a un Equipo.

Cuando una fuente de energía se conecta a un equipo, debe cumplir con:

a) El voltaje que requiere el equipo sea el mismo que el que proporciona la fuente.

b) La corriente que requiera el equipo la pueda suministrar la fuente, pues de lo contrario la fuente se dañará.