Corriente Continua. Introducción.
La corriente continua (CC en español, en inglés DC, "Direct Current") es una corriente eléctrica que circula siempre en el mismo sentido entre dos puntos de distinto potencial, con el mismo valor a lo largo del tiempo.
Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con una corriente constante, es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad. También se dice corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el flujo se denomina corriente continua y va del polo positivo al negativo.
Ley de Ohm. Análisis de un circuito elemental.
La corriente continua (CC en español, en inglés DC, "Direct Current") es una corriente eléctrica que circula siempre en el mismo sentido entre dos puntos de distinto potencial, con el mismo valor a lo largo del tiempo.
Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con una corriente constante, es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad. También se dice corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el flujo se denomina corriente continua y va del polo positivo al negativo.
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| Representación de la Corriente Continua a 24 V o 24 A. |
La Ley de Ohm, es una ley fundamental de la electricidad, establece que la corriente eléctrica que circula por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial que existe entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia que ofrece el conductor al paso de la corriente eléctrica.
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| Triangulo de la Ley de Ohm. |
Teniendo en cuenta la Ley de Ohm, el circuito eléctrico elemental (Circuito eléctrico y sus elementos, click aquí) está compuesto por una fuente, ya sea de tensión o intensidad o elemento activo, una resistencia o elemento pasivo y unos conductores que unen a los anteriores para cerrar el circuito y permitir el paso de la intensidad en el circuito.
En el circuito siguiente se determina el análisis de un circuito elemental:
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| Ejemplo aplicación Ley de Ohm. |
Análisis de los circuitos eléctricos en corriente continua.
A continuación se exponen una serie de leyes, herramientas y métodos para la simplificación, resolución y análisis de los circuitos de corriente continua.
Leyes de Kirchhoff.
Las Leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de energía y la carga de los circuitos eléctricos.
1ª Ley de Kirchhoff.
También denominada Ley de nodos, propone que la suma de las corrientes que entran en un nodo es igual a las corrientes que salen de ese mismo nodo. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por un nodo es igual a cero.
2ª Ley de Kirchhoff.
También denominada Ley de malla, propone que en una malla, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De igual forma, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en una malla es igual a cero.
Asociación de Resistencias.
En un circuito cualquiera se puede reducir todas las resistencias que éste contiene a una sola, denominada resistencia equivalente, "Req".
Resistencia equivalente. Definición.
Se denomina resistencia equivalente a la asociación respectos de dos puntos "A" y "B", a aquella que conectada a la misma diferencia de potencial, "UAB"demanda la misma intensidad, "I".
Asociación de resistencias en serie.
Dos o más resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, todas ellas son recorridas por la misma corriente.
Para determinar la resistencia equivalente en resistencias conectadas en serie, las resistencias se suman.
Asociación de resistencias en paralelo.
Dos o más resistencias se encuentran en paralelo, cuando tienen dos terminales comunes de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas las resistencias tienen la misma caída de tensión, UAB.
Para determinar la resistencia equivalente en una asociación en paralelo, es igual a la inversa de la suma de las inversas de cada una de las resistencias.
Ejemplo de simplificación de circuitos asociación serie y paralelo.
Divisor de tensión.
Aplicando la 2ª Ley de Kirchhoff o Ley de mallas, donde en un circuito eléctrico de resistencias conectadas en serie, la tensión total aplicada es igual a la suma de todas las tensiones parciales de cada una de las resistencias.
En el divisor de tensión podemos utilizar la siguiente expresión para calcular la caída de tensión existente en cada una de las resistencias.
Divisor de intensidad.
Teniendo en cuenta y aplicando la 1ª Ley de Kirchhoff o Ley de nodos, en un circuito de resistencias en paralelo, utilizando el divisor de intensidad se puede calcular las intensidades de cada una de las ramas donde se encuentran dichas resistencias.
Método o análisis de malla o de Maxwell.
El análisis de malla o también denominado Método de corrientes de malla o de Maxwell, es una técnica de análisis de circuitos para determinar las tensiones y las corrientes de cualquier elemento de un circuito plano. (un circuito plano, es aquel que ninguna rama queda por debajo o por arriba de ninguna de las mallas que lo configuran). Está basada en la 2ª Ley de Kirchhoff, presenta la ventaja que crea un sistema de ecuaciones para resolver el circuito, minimizando en algunos casos el proceso para hallar una tensión o una corriente del circuito.
En el uso de este método es importante plantear de forma correcta las ecuaciones. A continuación se exponen algunos criterios y un ejemplo de como plantear las ecuaciones correctamente.
Utilizando un software de análisis de circuitos (en este caso, Electronics Workbench), nos autocorregimos el ejercicio.
Las Leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de energía y la carga de los circuitos eléctricos.
1ª Ley de Kirchhoff.
También denominada Ley de nodos, propone que la suma de las corrientes que entran en un nodo es igual a las corrientes que salen de ese mismo nodo. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por un nodo es igual a cero.
También denominada Ley de malla, propone que en una malla, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De igual forma, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en una malla es igual a cero.
En un circuito cualquiera se puede reducir todas las resistencias que éste contiene a una sola, denominada resistencia equivalente, "Req".
Resistencia equivalente. Definición.
Se denomina resistencia equivalente a la asociación respectos de dos puntos "A" y "B", a aquella que conectada a la misma diferencia de potencial, "UAB"demanda la misma intensidad, "I".
Asociación de resistencias en serie.
Dos o más resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, todas ellas son recorridas por la misma corriente.
Para determinar la resistencia equivalente en resistencias conectadas en serie, las resistencias se suman.
Dos o más resistencias se encuentran en paralelo, cuando tienen dos terminales comunes de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas las resistencias tienen la misma caída de tensión, UAB.
Para determinar la resistencia equivalente en una asociación en paralelo, es igual a la inversa de la suma de las inversas de cada una de las resistencias.
Aplicando la 2ª Ley de Kirchhoff o Ley de mallas, donde en un circuito eléctrico de resistencias conectadas en serie, la tensión total aplicada es igual a la suma de todas las tensiones parciales de cada una de las resistencias.
En el divisor de tensión podemos utilizar la siguiente expresión para calcular la caída de tensión existente en cada una de las resistencias.
Teniendo en cuenta y aplicando la 1ª Ley de Kirchhoff o Ley de nodos, en un circuito de resistencias en paralelo, utilizando el divisor de intensidad se puede calcular las intensidades de cada una de las ramas donde se encuentran dichas resistencias.
Método o análisis de malla o de Maxwell.
El análisis de malla o también denominado Método de corrientes de malla o de Maxwell, es una técnica de análisis de circuitos para determinar las tensiones y las corrientes de cualquier elemento de un circuito plano. (un circuito plano, es aquel que ninguna rama queda por debajo o por arriba de ninguna de las mallas que lo configuran). Está basada en la 2ª Ley de Kirchhoff, presenta la ventaja que crea un sistema de ecuaciones para resolver el circuito, minimizando en algunos casos el proceso para hallar una tensión o una corriente del circuito.
En el uso de este método es importante plantear de forma correcta las ecuaciones. A continuación se exponen algunos criterios y un ejemplo de como plantear las ecuaciones correctamente.
- Identificar las mallas correctamente.
- Estudiar detenidamente la polaridad de las fuentes de tensión e intensidad, esto nos ayudará para establecer el sentido de giro de la intensidad dentro de la malla.
- Establecer un sentido de giro de la intensidad dentro de la malla.
- Plantear las ecuaciones teniendo en cuenta los sentidos de las intensidades, aplicando la 2ª Ley de Kirchhoff. Habrá tantas ecuaciones a resolver como mallas existentes en el circuito.
- Una vez establecido el sistema de ecuaciones, resolverlo.
