3. ELECTRICIDAD
01. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
02. CIRCUITOS ELÉCTRICOS
RECURSOS
ACTIVIDADES
EVALUACIÓN
2. CIRCUITOS ELÉCTRICOS
2. 1. CIRCUITOS EN SERIE
Exactamente, un circuito en serie es un tipo de circuito eléctrico en el cual los componentes están conectados uno después de otro, formando una cadena. Esto significa que la corriente eléctrica que fluye a través del circuito solo tiene un camino para recorrer, desde el polo positivo de la batería hasta el polo negativo. La intensidad de corriente es la misma a través de todos los componentes del circuito ya que los electrones solo tienen un camino para circular. Además, el voltaje total en el circuito se divide entre los componentes.
CÁLCULO DE LA RESISTENCIA TOTAL O EQUIVALENTE
En un circuito en serie la resistencia equivalente se calcula como suma de cada uno de los valores de resistencias individuales. En el ejemplo de arriba el cálculo sería así:
RT = R1 + R2
CÁLCULO DEL VOLTAJE
La intensidad de la luz emitida por una bombilla depende del voltaje que la alimenta. Cuanto mayor sea el voltaje, mayor será la luminosidad. Es importante tener en cuenta que el voltaje es una medida de la cantidad de energía por carga.
En un circuito en serie, el voltaje proporcionado por la batería se distribuye entre los componentes del circuito. Si sumamos el voltaje de cada componente, deberíamos obtener el voltaje de la batería. Por lo tanto, si agregamos más bombillas en serie, cada una emitirá menos luz, ya que el voltaje se divide entre todas ellas.
V1 = R1 · I1
V2 = R2 · I2
El voltaje total quedaría de la siguiente manera:
VT = V1 + V2
CÁLCULO DE LA INTENSIDAD
La corriente eléctrica que fluye a través de un circuito en serie es la misma en todos los componentes. Esto se debe a que los electrones solo tienen un camino para circular. Por lo tanto, la intensidad de corriente en cada resistencia (bombilla) es igual a la intensidad total del circuito. En otras palabras, la corriente en cada bombilla es la misma. Esto se puede expresar matemáticamente como:
I = I1 = I2 = I3 … = In
donde I es la intensidad total de corriente en el circuito y I1, I2, I3, …, In son las intensidades de corriente en cada bombilla.
IT = I1 = I2
CÁLCULO DE LA POTENCIA
PT = VT·IT
Se cumple lo mismo que en el caso el voltaje, que la potencia total es suma de las potencias individuales de cada resistencia.
P1 = V1 · I1
P2 = V2 · I2
CÁLCULO DE LA ENERGÍA
La unidad de la energía en el sistema internacional es el Julio (J), pero en circuitos eléctricos la unidad más empleada es el Kilovatio-hora (kWh).
La expresión que se emplea para calcular la energía eléctrica consumida es:
E = P · t
La potencia debe estar expresada en kilovatios (kW) – (1 kW son 1000 W)
El tiempo debe estar expresado en horas (h).
La potencia se obtendrá en kilovatiohoras (kWh).
2. 2. CIRCUITOS EN PARALELO
Un circuito está en paralelo cuando los componentes están conectados de tal manera que tienen múltiples caminos para que la corriente eléctrica pueda fluir. En un circuito en paralelo, los componentes están conectados a través de un punto común llamado nodo, y cada componente está conectado a éste a través de un camino separado. En esta configuración, la corriente eléctrica puede fluir a través de cualquiera de los componentes, y no está limitada a un solo camino. Además, la corriente en cada componente es diferente, pero el voltaje es el mismo en todos ellos.
CÁLCULO DE LA RESISTENCIA EQUIVALENTE
En un circuito paralelo la resistencia equivalente se calcula aplicando la siguiente fórmula:
1/R = 1/R¹+1/R²+1/R³
Es importante mencionar que, para obtener el valor de la resistencia equivalente en un circuito en paralelo, debemos calcular el inverso del valor obtenido con la expresión anterior, es decir, cambiando el numerador por el denominador. Además, para comprobar que el cálculo se realizó correctamente, el valor de la resistencia equivalente debe ser mayor que cualquiera de los valores de resistencia individuales presentes en el circuito.
CÁLCULO DE LA INTENSIDAD
En un circuito en paralelo, la intensidad de corriente se distribuye entre las ramas en proporción inversa a la resistencia de cada una. Esto significa que, a medida que la resistencia aumenta, la intensidad de corriente disminuye. La suma de las intensidades de corriente en cada rama es igual a la intensidad total del circuito.
En el ejemplo anterior, se observa que la intensidad de corriente que fluye a través de R1 es diferente a la que fluye a través de R2, pero la suma de ambas intensidades es igual a la intensidad total que sale de la batería (It).
IT = I1 + I2
CÁLCULO DEL VOLTAJE
En un circuito en paralelo, el voltaje que circula por cada rama es igual al voltaje suministrado por la batería. Esto significa que todos los componentes del circuito reciben la misma cantidad de voltaje.
Los circuitos en paralelo tienen la ventaja de que todos los componentes, como las bombillas, funcionan con la misma intensidad, ya que reciben el mismo voltaje. Sin embargo, tienen la desventaja de que la batería se agota más rápidamente en comparación con los circuitos en serie.
Vpila = V1 = V2
CÁLCULO DE LA POTENCIA
Igual que en los circuitos en serie.
CÁLCULO DE LA ENERGÍA
Igual que en los circuitos en serie.
La energía eléctrica es la cantidad de energía consumida por los electrodomésticos y dispositivos en un hogar, y se mide en kilovatio-horas (KWh). La factura de la luz refleja el consumo de energía eléctrica en un periodo de dos meses. La energía eléctrica se produce en centrales de energía, donde se transforma otra forma de energía en energía eléctrica.
La potencia eléctrica es la cantidad de energía eléctrica que circula por un circuito en un momento dado, se mide en vatios (W) o kilovatios (kW). La potencia eléctrica de un receptor (bombilla, motor, resistencia) se calcula multiplicando el voltaje (V) por la corriente (I) en un instante dado, es decir P=V*I.
La potencia eléctrica es importante en el diseño de los circuitos eléctricos ya que determina la cantidad de energía que se consume y, por lo tanto, el costo del consumo.
El voltaje y la intensidad son magnitudes directamente proporcionales, de modo que manteniendo constante la resistencia si se dobla el voltaje, la intensidad se duplica; si el voltaje se triplica, la intensidad también lo hará.
Esta relación se conoce como ley de Ohm y se expresa como:
V = R·I
V es voltaje medido en voltios (V)
R es la resistencia medida en ohmios (Ω)
I es la intensidad medida en amperios (A)
ACTIVIDADES DE INVESTIGACIÓN
P3. Investiga las diferentes formas de reducir el consumo de energía eléctrica en el hogar, como la utilización de dispositivos de bajo consumo y la optimización de la eficiencia energética en los electrodomésticos.