Tercera semana del cuarto periodo grado undécimo

Circuitos de CD y potencia eléctrica

 

Ecuaciones

¿Hay otras formas de escribir una ecuación para la potencia?

 

¡Sí! Podemos hacer sustituciones usando la ley de Ohm, $I = \dfrac{\Delta V}{R}$I, equals, start fraction, delta, V, divided by, R, end fraction:

Podemos sustituir $I$I y obtener:

 

$\begin{aligned}P &= I\Delta V\\\\ &=\dfrac{\Delta V}{R} \cdot \Delta V\\\\ &=\dfrac{\Delta V^2}{R}\end{aligned}$

Podemos sustituir $\Delta V$delta, V y obtener:

 

$\begin{aligned} P&=I\Delta V \\\\ &= I \cdot IR\\\\ &=I^2R\end{aligned}$

 

Definiciones y símbolos de los componentes de los circuitos

 

Resistor ($R$R)

Los resistores son componentes eléctricos que resisten la corriente y gastan voltaje dentro de un circuito.

 

Figura 1. El símbolo de un resitor

 

Batería ($\epsilon$\epsilon)

Las baterías son componentes eléctricos que proporcionan energía eléctrica.

 

Figura 2. El símbolo de la batería. El extremo corto es la terminal negativa y el extremo largo es la terminal positiva

 

Las baterías tienen terminales positivas y negativas. La terminal negativa se dibuja con una línea corta y la terminal positiva se muestra como una línea larga.

 

Interruptor ($S$S)

Los interruptores activan y desactivan el flujo de corriente a través de un camino del circuito. Cuando el interruptor está abierto no fluye corriente porque hay un hueco en el circuito (Figura 3).

 

Figura 3. El símbolo de un interruptor abierto. Ninguna corriente fluye por esta ubicación porque el camino del conductor tiene un hueco

 

Cuando el interruptor está cerrado, la corriente puede fluir porque el circuito es continuo (Figura 4).

 

Figura 4. El símbolo de un interruptor cerrado. La corriente pasa a través de esta ubicación porque el circuito es continuo

 

Nodo

Un nodo (o unión) es un lugar donde dos o más elementos del circuito se unen. La Figura 5 a continuación muestra un solo nodo (el punto negro) formado por la unión de cinco componentes eléctricos (representados de forma abstracta por rectángulos anaranjados). 

 

Figura 5. Un nodo (resaltado en verde) entre 5 componentes eléctricos diferentes 

 

Tipos de circuitos de CD

 

Circuito simple

Un circuito simple contiene la cantidad mínima de componentes que le permite ser un circuito eléctrico funcional: una fuente de voltaje $\epsilon$ (batería), un resistor $R$ y un lazo de alambre en el que la corriente $I$ fluye alrededor (consulta la Figura 6 a continuación). Por lo general, ignoramos cualquier resistencia de los cables.

Figura 6. Diagrama de un circuito simple

 

En un circuito simple, la tensión suministrada por la batería $\epsilon$ε es el voltaje gastado por el resistor $R$R, y hay solo una corriente $I$I en el circuito.

 

Circuito cerrado

Un circuito cerrado tiene un camino continuo por el que fluye la corriente. En otras palabras, no hay huecos en el circuito.

Figura 7. Diagrama de un circuito cerrado

 

Circuito abierto

Un circuito abierto tiene un hueco en el circuito que no permite que la corriente fluya. El hueco puede deberse a un interruptor abierto, un componente roto o un alambre roto.

 

Figura 8. Diagrama de un circuito abierto

 

Cortocircuito

Un cortocircuito es un camino de resistencia cero dentro de un circuito (ve el alambre azul en la Figura 9). Cuando hay un cortocircuito, toda la corriente fluye a través de este porque la corriente prefiere la ruta de menor resistencia.

Figura 9. El cable azul no tiene resistencia y hace un cortocircuito. Como no hay resistencia, toda la corriente $I$ fluye a través del cable azul en lugar de pasar por el resistor $R$R

 

La figura 10 a continuación muestra cómo al cerrar un interruptor $S$ se puede desviar toda la corriente del resistor $R_2$R, start subscript, 2, end subscript. Cuando el interruptor $S$S está abierto (ver Figura 10A), la corriente $I$I fluye desde la terminal positiva de la batería hacia el nodo $N$N. Como el interruptor está abierto, no fluye corriente a través de él y toda la corriente pasa por el resistor $R_2$R, start subscript, 2, end subscript. Cuando el interruptor está cerrado (ver Figura 10B), se forma un cortocircuito alrededor del resistor $R_2$R, start subscript, 2, end subscript. Ahora, una vez que la corriente $I$ llega a $N$N, pasa por $R_2$R, start subscript, 2, end subscript y fluye a través del interruptor.

 

Figura 10. Cuando el interruptor $S$S cambia de abierto (diagrama $A$A) a cerrado (diagrama $B$B), el resistor $R_2$R, start subscript, 2, end subscript hace cortocircuito y la corriente $I$I se desvía por el interruptor