APUNTE DE ANALISIS DE LOS CIRCUITOS ELECTRICOS PARA QUINTO AÑO ELECTRICIDAD

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MARZO de 2021 
 
 
APUNTE DE 
ANÀLISIS DE LOS 
CIRCUITOS 
ELÈCTRICOS 
Para 5to año ELECTRICIDAD 
 
 
 
MAGNITUDES ELÈCTRICAS BÀSICAS 
ASPECTOS TEÒRICOS BÀSICOS 
 
 
Christian G. MORALES 
 
ESCUELA TECNICA RAGGIO - ELECTRICIDAD 
 
 
0 
 
ESCUELA TECNICA 
RAGGIO 
 
ANÀLISIS DE LOS CIRCUITOS 
ELÈCTRICOS 
AREA 
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MAGNITUDES ELECTRICAS BASICAS 
 
Christian G. MORALES (Uso exclusivamente interno en la Escuela Técnica RAGGIO - 1 - 
La electricidad se utiliza en la mayoría de las actividades realizadas cotidianamente. Entendida 
como un fenómeno físico, está presente en la naturaleza. Es decir, no es un invento del 
hombre, sino una FORMA DE ENERGÍA que ha existido siempre y que a través del estudio y 
experimentación se ha aplicado al desarrollo de máquinas y dispositivos que posibilitan su 
generación, transformación, control, etc. 
 
Toda esta serie de fenómenos y sus efectos son inicialmente difíciles de comprender, ya que 
se suceden en el interior de partículas muy pequeñas que el hombre no puede visualizar de 
una manera simple. 
 
La electricidad presenta la particularidad de convertirse instantáneamente en diferentes formas 
de energía, por ejemplo: 
 
 Calórica (estufa eléctrica, horno eléctrico). 
 Lumínica (lámparas). 
 Mecánica (motor eléctrico). Etc. 
 
Además, la energía eléctrica se puede transportar económicamente a grandes distancias. 
 
En el ámbito de trabajo del TECNICO ELECTRICISTA es utilizada para el movimiento de 
maquinarias, la iluminación, ventilación, refrigeración, etc. Por ello, en estos ámbitos se 
necesita de una fuente de electricidad y los elementos necesarios para su distribución, control y 
posterior utilización. Una instalación eléctrica puede tener diferentes grados de complejidad 
que dependen del tamaño y utilización de la embarcación. 
 
El estudio de los fenómenos eléctricos comienza a partir del análisis del comportamiento de las 
partes más pequeñas de un elemento. 
 
Composición de la materia. 
 
Todo lo que ocupa lugar en el espacio y que se puede ver, tocar, etc. está formado por 
MATERIA. Experimentalmente se descubrió que los cuerpos están formados por la unión de un 
gran número de partes pequeñas llamadas comúnmente partículas. 
 
Experimentalmente se descubrió que todos los cuerpos están formados por la unión de muchas 
partes pequeñas (partículas). Dependiendo del grado de unión entre partículas, los cuerpos 
pueden presentarse en tres estados diferentes: 
 
 Estado sólido: cuando el contacto entre partículas es muy fuerte. Este estado se 
caracteriza por tener forma y volumen definidos. 
 
 Estado líquido: cuando el contacto es muy débil. En este estado los materiales cambian 
constantemente de forma para adaptarse al recipiente que los contiene. 
 
 Estado gaseoso: cuando no existe contacto entre las partículas. Este estado se 
caracteriza porque los materiales cambian su volumen y forma para adaptarse a 
cualquier espacio. 
 
 
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Estructura atómica. 
 
Las moléculas pueden dividirse en partes más pequeñas aún llamadas ÁTOMOS. El átomo es 
la menor porción de materia conocida y está formado por tres tipos de partículas: protones, 
neutrones y electrones. Para el estudio teórico, se representan los átomos con forma esférica. 
En el centro de dicha esfera se agrupan los protones y neutrones en la región denominada 
núcleo. Los electrones giran en torno al núcleo, agrupados en capas u órbitas (similar a un 
sistema planetario). 
 
Cada capa tiene limitado el número de electrones que puede contener. A medida que aumenta 
la distancia al núcleo, se incrementa el límite de electrones por capa y por tal motivo, la capa 
exterior es la que puede contener mayor número de electrones. 
 
 
Carga eléctrica. 
 
Los electrones y protones presentan una propiedad que se denomina carga eléctrica. Esta 
propiedad se manifiesta a través de fuerzas en todas las direcciones. Esta fuerza puede ser de 
atracción (entre electrones y protones) o de repulsión (entre electrones o entre protones). 
Convencionalmente se estableció carga eléctrica negativa para el electrón y carga eléctrica 
positiva para el protón. 
 
 
 
La unidad de medida de la carga eléctrica es el Coulomb (C). 
+ 
 
 - 
LÍNEAS DE CAMPO 
ELÉCTRICO DEL 
PROTÓN 
LINEAS DE CAMPO 
ELECTRICO DEL 
ELECTRÓN 
 
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Clasificación de los materiales. 
 
La ganancia o pérdida de electrones se manifiesta en la última órbita del átomo. Los electrones 
ubicados en esta órbita reciben el nombre de ELECTRONES DE VALENCIA y son los que 
determinan las propiedades físicas y químicas de los elementos. 
 
De acuerdo al número de electrones de valencia que tengan los átomos de un elemento, desde 
el punto de vista eléctrico, permite clasificar a los materiales en: 
 
 Conductor: cuando los átomos de un material tienen menos de cuatro electrones de 
valencia, los que tienden a perder dichos electrones para lograr su equilibrio. Estos 
materiales forman parte del grupo de los metales y son los más apropiados para producir 
fenómenos eléctricos. 
 
 Aislante: cuando sus átomos tienen más de cuatro electrones de valencia por haberlos 
ganado para lograr su equilibrio. Pertenecen al grupo de los metaloides y por ser 
químicamente muy estables presentan una gran dificultad para producir fenómenos 
eléctricos. 
 
 Semiconductor: son los materiales que tienen en sus átomos cuatro electrones de 
valencia y según características externas pueden comportarse como conductores o 
como aislantes. 
 
Para que un elemento se encuentre en equilibrio, los átomos tienen la particularidad de 
relacionarse entre sí por medio de uniones (o enlaces) empleando los electrones de valencia; 
compartiéndolos (unión covalente) o cediéndolos (unión iónica). 
 
Cuando un electrón de valencia se escapa de su órbita se convierte en un electrón libre. Dicho 
electrón puede entrar en la última órbita de un átomo que ha perdido un electrón. Al mismo 
tiempo el electrón de un segundo átomo se libera y entra en la última órbita de otro átomo. Este 
MOVIMIENTO DE ELECTRONES se realiza desordenadamente en el interior de los elementos 
conductores. 
 
Este movimiento de electrones es el que permite que la electricidad sea aprovechada de 
manera útil. 
 
 
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MAGNITUDES ELÉCTRICAS BÁSICAS 
 
En todo circuito eléctrico, sin importar la complejidad del mismo o la cantidad y tipo de 
componentes asociados a él, se manifiestan determinadas variables eléctricas que mediante 
instrumentos adecuados pueden ser medidas. Las magnitudes básicas de todo circuito 
eléctrico son: 
 
✓ Tensión eléctrica. 
✓ Intensidad de corriente eléctrica. 
✓ Resistencia eléctrica. 
 
Una cuarta magnitud de importancia es la potencia eléctrica, la que será desarrollada en un 
capítulo aparte. 
 
TENSIÓN ELÉCTRICA. 
 
La diferencia de potencial se denomina habitualmente TENSIÓN ELÉCTRICA E y se define 
como la fuerza capaz de de originar el movimiento de los electrones libres de un material 
conductor en una determinada dirección. 
 
En base a esta definición se puede establecer que una “fuente de tensión” es un dispositivo 
que presenta entre sus terminales una diferencia de potencial o tensión eléctrica. Esta fuente 
de tensión normalmente es una pila, una batería o un generador. Los puntos de conexión de la 
fuente de tensiónreciben el nombre de terminales o bornes. Para el análisis de circuitos, estos 
dispositivos se representan mediante símbolos: 
 
Dependiendo de los puntos de análisis, la tensión eléctrica recibe distintas denominaciones: 
 
 Fuerza electromotriz e: cuando es medida entre los terminales de una fuente de tensión. 
 Caída de tensión U: cuando es medida entre los terminales de una carga. 
 Diferencia de potencial: cuando es medida entre dos puntos cualesquiera. 
 
La unidad de medida de la tensión eléctrica es el VOLT (V). 
 
La tensión eléctrica se mide con un instrumento llamado voltímetro. 
G 
FUENTE 
O PILA BATERIA GENERADOR 
 
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Formas de obtener tensión eléctrica. 
 
La tensión eléctrica aplicada sobre cualquier circuito eléctrico cotidianamente se produce 
mediante efectos electromagnéticos que ocurren en máquinas eléctricas llamadas 
generadores eléctricos. Estas máquinas eléctricas están acopladas mecánicamente a una 
máquina primaria que le imprime un movimiento giratorio a través de un eje. 
 
La energía eléctrica se obtiene cuando los conductores (bobinas) alojados en el interior del 
generador se mueven en el interior de un campo magnético que reside, también, en el interior 
de la máquina eléctrica. 
 
Existen otras formas de producir energía eléctrica, pero la cantidad obtenida por estos medios 
es muy pequeña para ser aprovechada para el consumo a gran escala. Por ejemplo: 
 
✓ Por reacción química: esto ocurre en las pilas y baterías cuando dos elementos diferentes 
como el cobre y el zinc se introducen en una solución ácida originando pequeñas 
cantidades de energía eléctrica. 
 
✓ Por acción del calor: conocido como efecto termoeléctrico, la unión de dos metales o 
aleaciones metálicas diferentes, por ejemplo níquel y alumel, sometidos a una variación de 
temperatura originan valores de tensión eléctrica proporcionales a la variación térmica. Este 
efecto se utiliza en las termocuplas. 
 
✓ Por acción de la luz: al incidir los rayos de la luz solar sobre un material de características 
especiales como el selenio o el silicio se produce en los extremos de este una tensión 
eléctrica que puede ser utilizada para alimentar pequeños consumos. Este es el caso de 
las fotovoltaicas o fotoeléctricas. 
 
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Corriente eléctrica. 
 
Para aplicar una tensión eléctrica sobre un elemento es necesario el uso de conductores. 
Cuando esto ocurre las cargas eléctricas presentes en el conductor tienden a desplazarse 
desde un terminal hasta el otro pasando por el elemento receptor. Este desplazamiento de 
cargas eléctricas recibe el nombre de corriente eléctrica. 
 
INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA. 
 
A la cantidad de electrones libres que pasan o “circulan” por la sección de un elemento 
conductor en un determinado tiempo se la denomina INTENSIDAD DE CORRIENTE 
ELÉCTRICA. Esta magnitud eléctrica se simboliza con la letra I. 
 
Al inicio del estudio de los primeros fenómenos eléctricos se estableció que la intensidad de 
corriente eléctrica, es decir el movimiento de electrones, circulaba desde el polo positivo de la 
fuente de tensión hacia el polo negativo de esta. 
 
Con el desarrollo de la teoría electrónica, se estableció que los electrones libres se mueven 
desde el polo negativo al polo positivo de la fuente. 
 
En el primer caso, hablaremos del sentido convencional de circulación de la intensidad de 
corriente; y en el segundo caso llamaremos sentido de circulación electrónico. 
 
La unidad de medida de la intensidad de corriente eléctrica es el AMPERE (A). 
 
La intensidad de corriente eléctrica se mide con un instrumento llamado amperímetro. 
 
 
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RESISTENCIA ELÉCTRICA. 
 
Al aplicar una tensión eléctrica a un circuito, si este se encuentra cerrado, se producirá la 
circulación de una intensidad de corriente eléctrica a través de los conductores. 
 
Todo material, conductor o aislante, ofrece una oposición a esta circulación de corriente. Este 
fenómeno se conoce como RESISTENCIA ELÉCTRICA y se simboliza con la letra R. 
 
En los circuitos eléctricos, la resistencia eléctrica se representa con el símbolo: 
 
 
 
La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el OHM (Ω). 
 
La resistencia eléctrica se mide con un instrumento llamado óhmetro. 
 
 
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ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS 
 
1. Conexión de resistencias en serie: 
 
Dos o más resistencias están en serie cuando se conectan una a continuación de la otra. 
 
 
El conjunto presenta una resistencia total o equivalente de valor igual a la suma de todas las 
resistencias conectadas: 
321 RRRRT ++= 
 
Ejemplo: 
 
Calcular la resistencia equivalente o total que ofrecen tres resistores, de 40Ω, 20Ω y 70Ω 
respectivamente, conectados en serie. 
 
=
++=
++=
130
702040
321
T
T
T
R
R
RRRR
 
 
2. Conexión de resistencias en paralelo: 
 
Asociar dos o más resistencias en paralelo consiste en conectar los extremos de ellas a dos 
puntos comunes. 
 
El conjunto de dos resistencias conectadas en paralelo presenta una resistencia total o 
equivalente de valor igual a: 
21
21
RR
RR
RT
+

= 
 
Si hubiera 3 o más resistencias conectadas en paralelo, la resolución se realizará por partes. 
 
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Ejemplo: 
 
Tres resistencias de 60Ω, 40Ω y 24Ω respectivamente están conectadas en paralelo. ¿Cuál es 
el valor de resistencia equivalente que presenta el conjunto? 
=


=

++
=

+

+

=
++
=
12
2400
200
1
2400
1006040
1
24
1
40
1
60
1
1
111
1
2
2
321
T
T
T
T
T
R
R
R
R
RRR
R
 
 
En todos los casos de conexión en paralelo de resistencias, el valor total o equivalente es 
menor que el valor de la resistencia más pequeña conectada. 
 
La combinación de las conexiones serie y paralelo, permite armar circuitos mixtos de 
resistencias. La determinación del valor de resistencia equivalente que presenta una asociación 
mixta de resistores se realiza a través de la resolución parcial de cada asociación.