tema 8. circuÍtos elÉctricos de corrente … • supercondutores . son materiais, descubertos a...

24
Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE CONTINUA Índice 1. O CIRCUÍTO ELÉCTRICO............................................................................................................2 1.1 Concepto de corrente eléctrica...................................................................................................2 1.1 Concepto de corrente eléctrica...................................................................................................2 1.2 Características dun circuíto de corrente continua......................................................................3 1.2 Características dun circuíto de corrente continua......................................................................3 1.3 Símil hidráulico..........................................................................................................................4 1.3 Símil hidráulico..........................................................................................................................4 2. MAGNITUDES ELÉCTRICAS......................................................................................................5 2.1 Intensidade de corrente..............................................................................................................5 2.2 Resistencia eléctrica ................................................................................................6 2.3 Voltaxe, tensión ou diferencia de potencial...............................................................................7 2.4 Lei de Ohm ...............................................................................................................................8 2.5 Enerxía e potencia eléctrica. Efecto Joule.................................................................................8 3. ELEMENTOS DUN CIRCUÍTO.....................................................................................................9 3.1 Xenerador de corrente eléctrica...............................................................................................10 3.2 Acumuladores de corrente eléctrica.........................................................................................11 3.3 Elementos de control e manobra..............................................................................................13 3.4 Elementos de protección de circuítos......................................................................................13 3.5 Receptores................................................................................................................................16 4. RESOLUCIÓN DE CIRCUÍTOS COMPLEXOS.........................................................................19 4.5 Leis de Kirchhoff.....................................................................................................................19 Boletín 7.............................................................................................................................................20

Upload: trankien

Post on 22-Nov-2018

216 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE CONTINUAÍndice1. O CIRCUÍTO ELÉCTRICO............................................................................................................2

1.1 Concepto de corrente eléctrica...................................................................................................2

1.1 Concepto de corrente eléctrica...................................................................................................2

1.2 Características dun circuíto de corrente continua......................................................................3

1.2 Características dun circuíto de corrente continua......................................................................3

1.3 Símil hidráulico..........................................................................................................................4

1.3 Símil hidráulico..........................................................................................................................4

2. MAGNITUDES ELÉCTRICAS......................................................................................................5

2.1 Intensidade de corrente..............................................................................................................5

2.2 Resistencia eléctrica ................................................................................................6

2.3 Voltaxe, tensión ou diferencia de potencial...............................................................................7

2.4 Lei de Ohm ...............................................................................................................................8

2.5 Enerxía e potencia eléctrica. Efecto Joule.................................................................................8

3. ELEMENTOS DUN CIRCUÍTO.....................................................................................................9

3.1 Xenerador de corrente eléctrica...............................................................................................10

3.2 Acumuladores de corrente eléctrica.........................................................................................11

3.3 Elementos de control e manobra..............................................................................................13

3.4 Elementos de protección de circuítos......................................................................................13

3.5 Receptores................................................................................................................................16

4. RESOLUCIÓN DE CIRCUÍTOS COMPLEXOS.........................................................................19

4.5 Leis de Kirchhoff.....................................................................................................................19

Boletín 7.............................................................................................................................................20

Page 2: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

1. O CIRCUÍTO ELÉCTRICO

Un circuíto eléctrico é un conxunto de elementos empregados para a transmisión e

control da enerxía eléctrica dende o xenerador (lugar onde se xenera) ata o receptor

(lugar onde se consume).

Existen dous tipos de corrente eléctrica: continua (c.c) e alterna (c.a). Neste tema vas

estudar a corrente continua, que é a proporcionada por dinamos, pilas e baterías.

1.1 Concepto de corrente eléctrica A materia está formada por elementos químicos denominados átomos . Cada átomo

consta dun núcleo formado por protóns (con carga eléctrica positiva) e neutróns

(partículas sen carga eléctrica). Arredor do núcleo xiran os electróns (partículas con carga

eléctrica negativa) ocupando diferentes órbitas ou niveis enerxéticos (fig.1).

Figura 1. Composición dun átomo.

En estado natural, todos os átomos son neutros, é dicir, teñen o mesmo número de

protóns que de electróns. Se por calquera causa un átomo perde un electrón, quedará

cargado positivamente, denominándose ion positivo ou catión . Se o gaña, o átomo

quedará cargado negativamente, chamá ndose ion negativo ou anión (fig.2).

Figura 2. Catións e anións.

Imaxínate que se dispón dun grupo de catións (ions positivos), que tenderán á

captación de electróns con obxecto de quedar en estado neutro, e que, por outro lado, hai

Page 3: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

un grupo de anións (ions negativos), que tratarán de desprenderse dos electróns

sobrantes. Se unimos ambos grupos de átomos mediante un cable (condutor), haberá

unha transferencia de electróns dos anións (que teñen exceso de electróns) aos catións

(aos que lle faltan electróns) ata que queden coa mesma carga eléctrica. Esta

transferencia ou movemento de electróns a través do condutor denomínase corrente

eléctrica .

Actualmente, coñécense diferentes métodos para producir electricidade, é dicir, para

extraer electróns dun corpo e almacenalos noutros. Os máis importantes son:

1. Xerador de corrente continua ou dinamo, cun funcionamento baseado nos

efectos do electromagnetismo. O movemento relativo entre un bobinado e un campo

magnético (por exemplo, o xerado por un imán) conleva a aparición dunha corrente

continua no condutor (bobinado).

2. Pilas de hidróxeno ou pilas de combustible, nelas obtense corrente eléctrica

facendo reaccionar hidróxeno e osíxeno.

3. Placa fotovoltaicas, baseadas no efecto fotoeléctrico. Cando os fotóns

(partículas que compoñen a luz) inciden sobre determinados materiais semicondutores

liberan electróns, é dicir, xerase corrente eléctrica.

1.2 Características dun circuíto de corrente contin ua Para que un receptor (bombilla, motor, resistencia, etc.) poida funcionar é necesario

que a corrente eléctrica xenerada (corrente de electróns) chegue a ese receptor a través

dun condutor (cable). Despois terá que atravesalo, cedendo a súa enerxía, e voltar de

novo ao xerador. Polo tanto, será necesario que tanto o xerador coma o receptor posúan

dúas tomas de corrente.

Importante! O sentido convencional da corrente eléctrica é contrario ao que levan os electróns na realidade. Os electróns móvense do polo negativo (exceso de electróns) ao polo

positivo (falta de electróns). Sen embargo, a intensidade de corrente considérase, na teoría de circuítos, que sae do polo positivo do xerador.

Page 4: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

Figura 3. E1 >E2 debido ás perdas no transporte.

Tal e como se aprecia na figura 3, necesítase unha enerxía externa (xeralmente

mecánica), que se transforme en enerxía eléctrica mediante o xerador (arrastranso

electróns dun borne á outro). Estes electróns, que teñen un nivel de enerxía determinado,

diríxense polo cable ata o receptor, onde ceden a súa enerxía (transformándoa noutro tipo

de enrerxía, nun motor en mecánica ou nunha bombilla en lumínica). Finalmente os

electróns regresan oa borne positivo do xerador. Atendeno a isto, os circuítos poden

atoparse en dous estados (fig.4):

Circuítos pechados. A corrente de electróns circula ao longo do circuíto,

atravesando o receptor e regresando ao xerador.

Circuítos abertos. Non hai circulación de electróns (corrente eléctrico); polo

tanto, non hai transmisión nin conversión de enerxías. O receptor non funciona.

Figura 4. Estados dun circuíto.

1.3 Símil hidráulico O compotamento da electricidade é moi parecido ao da auga nun circuíto hidráulico.

Imos establecer unha analoxía entre ambos tipos de circuítos.

Na táboa 1 podes observar as similitudes.

Page 5: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

Táboa 1. Símil hidráulico dun circuíto eléctrico de corrente continua.

2. MAGNITUDES ELÉCTRICAS Existen tres magnitudes fundamentais: intensidade, resistencia e voltaxe, que convén

entender ben antes de pasar ao estudo doutras magnitudes derivadas (enerxía e

potencia).

2.1 Intensidade de corrente

Coma os electróns son unha unidade de medida moi pequena, emprégase un

culombio. Un culombio ( C ) é igual á carga eléctrica duns 6,24.1018 electróns . A

fórmula, segundo a definición, para o cálculo da corrente eléctrica é:

I=Q

t

I= Intensidade de corrente (en amperios)

Q= Carga (en culombios)

t= Tempo (en segundos)

A unidade da intensidade de corrente é o amperio (A), que se define coma a

intensidade de corrente que circula por un punto do circuíto cando por ese punto pasa un

culombio nun segundo (1A = 1C/s ). O amperio é unha unidade moi grande, polo que ás

veces úsanse submúltiplo, coma o miliamperio e o microamperio (táboa 2).

Submúltiplo Símbolo Equivalencia

Miliamperio mA 1mA = 10-3A

Intensidade de corrente é a cantidade de electróns que circulan por un punto calquera

do circuíto na unidade de tempo, é dicir, nun segundo.

Page 6: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

Microamperio µA 1µA = 10-6A Táboa 2. Submúltiplos do amperio máis utilizados.

A intensidade da corrente mídese cun aparato denominado amperímetro. O

amperímetro sempre se coloca en serie no circuíto, de xeito que toda a corrente pase por

el.

2.2 Resistencia eléctrica

Represéntase coa letra R e exprésase en ohmios ou ohms (Ω). A resistencia eléctrica

depende do tipo de material empregado como condutor, da súa lonxitude e da súa

sección, segundo a fórmula:

R= p LS

R = Resistencia do material (en Ω).p = Resistividade (en Ω.mm2/m ou en Ω.m)L = Lonxitude do cable (en metros)S = Sección do condutor (en mm2 ou en m2)

Os múltiplos do ohmio (non se adoita empregar submúltiplos) son megaohmio e kilohmio (táboa 3).

Múltiplo Símbolo Equivalencia

Megaohmio MΩ 1 MΩ = 106Ω

Kiloohmio kΩ 1 kΩ = 103ΩTáboa 3. Múliplos do ohmio máis habituais.

A resistencia eléctrica mídese cun aparato denominado óhmetro ou ohmnímetro,

estando a resistencia non conectada a ningún xerador. Atendendo ao seu comportamento

fronte á corrente eléctrica, os materiais pódense clasificar en:

• Materiais aillantes . Non conducen ou son malos condutores da electricidade.

Algúns exemplos son a cerámica, os plásticos ou o vidro.

• Materiais condutores . Conducen ben a electricidade, aínda que ofrecen certa

resistencia ao paso dos electróns.

• Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non

ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente. O único incoveniente, ata agora,

é que necesitan ser enfriados para ofrecer resistencia nula. Un exemplo de

supercondutor é un óxido de cobre (Ca2Ba2Cu3HgO8) que é supercondutor a

Resistencia eléctrica é a oposición que ofrece un corpo ao paso da corrente eléctrica.

Page 7: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

-143ºC.

• Semicondutores . Permiten o paso da corrente soamente cando son alimentados

cunha voltaxe mínima determinada. Son moi empregados en componentes

electrónicos.

2.3 Voltaxe, tensión ou diferencia de potencial

O aparato encargado de proporcionar a voltaxe no circuíto é o xerador .

Tanto a forza electromotriz coma a voltaxe mídense en voltios (V) cun aparato

denominado voltímetro , en paralelo co elemento do circuíto do que queremos coñecer a

diferencia de potencial. O múltiplo e o submúltiplo da voltaxe e a fem máis empregados

son o kilovoltio e o milivoltio.

Figura 6. Medición da intensidade nun circuíto. Figura 7. Medición da voltaxe nun circuíto.

2.4 Lei de Ohm É unha fórmula que relaciona as tres magnitudes eléctricas fundamentales estudiadas

anteriormente.

I=VRI = Intensidade de corrente (en amperios, A)V = Voltaxe (en voltios, V)

Denomínase voltaxe , tensión ou diferencia de potencial (ddp ) á enerxía necesaria

para transportar a unidade de carga (Q) dende un punto a outro dun circuíto eléctrico.

Denomínase forza electromotriz (fem) á enerxía consumida por un xerador de corrente

para transportar a unidade de carga (Q) dende o polo positivo ao negativo, polo interior

do xerador, para manter nos seu bornes unha tensión determinada.

Page 8: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

R = Resistencia (en ohmios, Ω)

Da fórmula dedúcese:• Se mantemos a voltaxe constante: a maior resistencia, menor intensidade de

corrente.• Se mantemos a resistencia constante: a maior voltaxe, maior intensidade de

corrente.

2.5 Enerxía e potencia eléctrica. Efecto Joule

É dicir:E=Q∗V

E = Enerxía suministrada (en julios)Q = Carga que atravesa o receptor (en culombios)V = Voltaxe que hai nos seus bornes (en voltios)

Segundo a definición de intensidade de corrente : I=Q

tSustituíndo:

E=Q∗V =I∗t∗V

I = Intensidade de corrente (en amperios, A)V = Voltaxe (en voltios, V)t = tempo de funcionamento (en segundos, s)

Defínese a potencia P = E / t = I. t. V /t = V. I

Efecto Joule. Cando unha corrente eléctrica atravesa un condutor parte da súa enerxía

transfórmase en calor. A cantidade de calor emitido dependerá da resistencia que ofreza o

cable ao paso da corrente. A este fenómeno coñécese co nome de efecto Joule.

Se queremos calcular a enerxía perdida en forma de calor:

E= I∗t∗V= I∗t∗I∗R= I 2∗R∗t

Sendo R a resistencia do cable.

3. ELEMENTOS DUN CIRCUÍTO Todo circuíto, sexa do tipo que sexa (neumático, eléctrico, hidráulico, etc.), consta dos

seguintes elementos: conversor (xenerador), acumulador, elementos de protección,

elementos de control e receptores.

Defínese coma enerxía eléctrica consumida por un receptor ao produto da carga que

o atravesa multiplicado pola voltaxe que hai entre os seus bornes (nivel de enerxía que

posúe ese carga).

Page 9: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

Na táboa 4 pódese ver un circuíto xenérico cos seus elementos e, de xeito máis

detallado, os dun circuíto eléctrico, que se estudarán a continuación.

Táboa 4. Elementos presentes en todo circuíto e propios dos circuítos eléctricos.

3.1 Xenerador de corrente eléctrica

Todos os xeneradores están consituídos internamente por un circuíto que ofrece unha

certa resitencia ao paso de electróns que se denomina resistencia interna e se designa

pola letra minúscula r. Este valor é moi pequeño e en moitos casos adóitase desprezar.

Nesta resistencia, unha parte moi pequena da enerxía eléctrica transfórmase en calor (Er)

polo efecto Joule. O seu valor é:

Er = I2. r. t

Os xeneradores de corrente eléctrica son todas aquelas máquinas que transforman

Calquera tipo de enerxía en electricidade.

Page 10: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

Desprezando este valor, a forza electromotriz (fem) do xerador é igual á diferenza de

potencial (ddp) nos seus bornes.

Tipos de xeneradores. Segundo o tipo de enerxía eléctrica obtida existen dous tipos de

xeradores:

• Xeneradores de corrente continua . Caracterízanse porque a intensidade de

corrente que xeran sempre vai no mesmo sentido. Os máis importantes son:

Dinamos. Tradicionalmente empregadas en bibicletas, aproveitan a enerxía

mecánica de rotación da roda para producir electricidade.

Placas fotovoltaicas. Basean o seu funcionamento no efecto fotoeléctrico.

Aproveitan a luminosidade do sol para convertila en enerxía eléctrica.

Figura 8. Corrente alterna: comportamento da volatxe en función do tempo.

• Xeneradores de corrente alterna. Caracterízanse porque os electróns móvense

ao longo do condutor nun sentido e ao instante seguinte hacia o outro. Isto débese

a que a polaridade do xenerador está cambiando continuamente, pasando dun

valor positivo a un negativo, e viceversa.

Acoplamento de xeneradores . Ás veces adoita ocorrer que nun mesmo circuíto hai

acoplado máis dun xenerador. O resultado final dependerá da forma do acoplamento. Nun

circuíto eléctrico sinxelo, os xeneradores pódense acoplar de tres formas: en serie, en

paralelo e mediante acoplamento mixto (Táboa 5).

Page 11: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

Táboa 5. Acoplamentos de xeradores.

3.2 Acumuladores de corrente eléctrica

Os acumuladores máis empregados son os condesadores (con moi pouca

capacidade), pilas e baterías (que son pilas recargables).

• Condensadores. Constan de dúas placas condutoras separadas entre si mediante

un aillante. Os condensadores, cando se cargan, compórtanse coma un receptor

no que a placa conectada ao negativo do xenerador cárgase de electróns e a outra,

a conectada ao positivo, de catións. Cando se descargan, compórtanse como

xeneradores, mais non existe circuíto pechado xa que o condensador ten un

aillante no seu interior. A corrente cesa moi rapidamente.

Capacidade dun condensador. A cantidade de carga que pode almacenar un

condensador é igual a:

Q=C∗V

C = Capacidade do condensador (en faradios)

V = Voltaxe (en voltios)

Q = Carga do condensador (en culombios)

A unidade da capacidade é o faradio (F) . Coma é unha unidade

excesivamente grande adóitase empregar submúltiplos, coma o microfaradio

(µF = 10-6F), o nanofaradio (nF = 10-9F) ou o picofaradio (pF = 10-12).

Os acumuladores de corrente son dispositivos eléctricos que serven para almacenar

enerxía eléctrica.

Page 12: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

Acoplamento de condensadores. Existen as configuracións que se indican na

táboa 6.

Táboa 6. Acoplamentos de condensadores.

• Pilas e baterías. As pilas e baterías son acumuladores que transforman a enerxía

química en enerxía elécrica. Traballan, entón, como xeneradores de corrente

continua cun rendemento que supera o 90%.

Características das pilas e baterías.

Resistencia interna. As pilas internamente transportan electróns dende o

polo positivo ata o polo negativo (a través do electrólito), grazas a súa

enerxía interna. Este electrólito ofrece unha resistencia ao paso da corrente

que se denomina resistencia interna ( r ). Este valor é constante para cada

pila ou batería.

Capacidade. É a cantidade de electricidade que pode suministrar a pila ou

batería nunha descarga completa. Mídese en amperios hora (Ah) ou

miliamperios hora (mAh). A capacidade depende dos materiais e dimensións

da pila.

Forza electromotriz (e). É a volataxe que hai entre os seus bornes cando

está en circuíto aberto. Cando o circuíto ao que estea conectado está

pechado, a tensión entre os seus bornes (V) diminúe e é igual a:

V = e – ( r . I ) Importante!

Nas baterías adóitase indicar a súa capacidade en A.h (amperios por hora) ou mA.h (miliamperios por hora).

Para que unha batería suministre esa cantidade de enerxía é necesario que a súadescarga fágase lentamente.

Por exemplo, unha batería dun coche de 60 A.h pode suministrar 1A durante 60h. Sen embargo, non pode suministrar 60A durante 1h.

1Ah=3600C

Page 13: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

3.3 Elementos de control e manobra

Permiten a apertura e peche dun circuíto eléctrico a voluntade do ususario. Os máis

empregados son: interruptores, conmutadores, pulsadores e relés (táboa 7).

3.4 Elementos de protección de circuítos

Son elementos que permiten protexer ás persoas que están nas proximidades de

instalacións eléctricas.Os máis empregados son: fusibles, interruptores magnetotérmicos

e interruptores diferenciais (táboa 8).

Page 14: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

Táboa 7. Elementos de control e manobra.

Page 15: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

Táboa 8. Elementos de protección de circuítos.

Page 16: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

3.5 Receptores

Son os elementos do circuíto que transforman a enerxía eléctrica noutro tipo de enerxía

(calorífica, mecánica, química, etc.).

• Acoplamento de receptores. En corrente continua, todos os receptores poden ser

considerados, a efectos de cálculos, coma resistencias eléctricas.

Os receptores pódense conectar dos seguintes xeitos: en serie, en paralelo e

mediante acoplamento mixto (serie-paralelo).

1. Acoplamento serie. Os receptores están en serie cando a corrente que sae dun

deles pasa íntegramente por tódolos demais (fig. 8)

-Cálculo da intensidade que atravesa o circuíto.Todas as resistencias pódense

substituír por unha soa, denominada resistencia equivalente (Rt), que é igual á

suma de todas as resistencias Rt=R1+R2+R3+....

Deste xeito circuíto transfoemase nun que soamente ten unha resistencia ao que

se pode aplicar a lei de Ohm:

I= VRt

- Cálculo da tensión entres os bornes de cada receptor. Aplícase a lei de Ohm:

V1=I.R1; V2= I.R2 …...

Ao desprezar as perdas por efecto Joule, a suma das voltaxes nos extremos de

cada receptor é igual a fem do xenerador.

2. Acoplamento paralelo. Os receptores están conectados entre sí polos seus

extremos.

- Cálculo da resistencia equivalente.

Rt=1

1R1

+1

R2

- Intensidade total que atravesa.

It= VRt

As diferencias de potencial nos extremos de cada receptor son as mesmas e iguais á

forza electromotriz que ten o xenerador (desprezando a súa resistencia interna). Polo

Page 17: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

tanto, V = V1= V2=.... Entón, I1=V/R1; I2=V/R2.... E a intensidade total: I=I1=I2=....

Figura 9. Circuíto serie. Figura 10. Circuíto paralelo.

3. Acoplamento mixto. Para determinar a resistencia equivalente hai que facelo

por partes, primeiro se calcula a resistencia equivalente dos receptores en serie e

logo se determina a resitencia total no circuíto paralelo.

Figura 11. Circuíto mixto.

• Tipos de receptores . Dependendo da enerxía obtida, temos diferentes tipos de

receptores que se amosan na táboa 9.

Page 18: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

Táboa 9. Tipos de receptores.

4. RESOLUCIÓN DE CIRCUÍTOS COMPLEXOS

Os circuítos eléctricos normalmente adoitan ser moito máis complexos que os estudados

en páxinas anteriores. Para resolvelos, un dos métodos empregados é o de Kirchhoff.

Page 19: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

4.5 Leis de Kirchhoff

Primeira lei de Kirchhoff. En calquera nodo do circuíto (punto da rede onde concorren

dous ou máis condutores) a suma das intensidades de corrente que chegan é igual á

suma das intensidades que saen (fig.12).

Figura 12. Primeira lei de Kirchhoff Figura 13. Circuíto dunha malla.

Segunda lei de Kirchhoff. En todo circuíto pechado (fig.13) a suma alxebraica das forzas

electromotrices (tensións que suministran os xeneradores) máis a suma alxebraica das

caídas de tensión (debida aos receptores) é igual a 0.

Σe = Σ R I

Resolución de problemas dunha malla.

Para averiguar a intensidade que atravesa o circuíto así coma as caídas de tensión en

cada unha das resistencias, os pasos a seguir son:

1. Establecer o sentido da intensidade de corrente (I). Elíxese ao azar. Se o final o

valor da intensidade sae negativo, quere dicir que ten sentido contrario ao elixido. A

continuación, ao lado de cada receptor escríbise a polaridade; por onde entra a

intensidade colócase un positivo (+) e por onde sae un negativo (-).

2. Aplicar a 2ª lei de Kirchhoff.

No exemplo da figura 3:

Un circuíto dunha malla é un circuíto pechado no que pode haber varios xeneradores e receptores. Nos circuítos dunha malla a intensidade de corrente é a mesma en todos os seus puntos

Page 20: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

e1= - e3 + I.R3+ I.R4 + e2 + I.R1

Resolución de problemas con varias mallas. Pasos a seguir:

1. Sinálanse os sentidos de todas as intensidades de corrente ao azar.

2. Aplícase a 1ª lei de Kirchhoff a todos os nodos menos a un.

3. Aplícase a 2ª lei de Kirchhoff a tantas mallas coma teña o circuíto menos a unha.

4. Resólvese o sistema de ecuacións resultantes.

Boletín 7

1. Calcula qué intensidade de corrente terá circulado por un cable se por el pasaron20C en 10 segundos.

2. A cantos miliamperios e microamperios equivalen 0,27A?

3. Canto tempo tardarán en pasar 36C se a intensidade é de 3A?

4. Que cantidade de electróns atravesaron un radiador se a intensidade foi de 8A eestivo funcionando 2 horas?

5. Determina a resitencia total que ofrece un cable de cobre de lonxitude 250m e tenun diámetro de 4mm. (ρ=0,0172Ω.mm2/m).

6. Que lonxitude deberá ter un fío de cobre se o seu diámetro é de 0,3mm equeremos que ofreza unha resistencia de 7Ω.

7. Pode ocorrer que a diferencia de potencial (ddp) nos extremos dun receptor teñaun valor superior á fem do xenerador? Por que? E ao revés?

8. Calcula a enerxía consumida, en W.h, por un braseiro eléctrico que se conecta aunha tensión de 230V se a súa resistencia é de 17Ω e está funcionando 8horas.Averigua tamén a enerxía calorífica producida en kcal.

9. Calcula a carga almacenada nun condensador de capacidade 10µF que estáconectado a unha batería de 12V.

10. Determina a fem xenerada por tres dinamos, conectadas en serie, cando a fem (encircuíto aberto) de cada unha delas é: e1=9V; e2=6V; e3=4,5V. Se a resistenciainterna de cada unha delas é de 1Ω e se atopan conectadas a un receptor de200Ω, cal será a enerxía perdida (por efecto Joule) ao cabo de 12 horas nosxeneradores?

11. Dispoñemos de dúas pilas conectadas en serie para alimentar un electroimán.Sabendo que a resistencia interna do electroimán é de 6Ω e as fem son de 4,5V e12V, determina a potencia perdida, debida ao efecto Joule, e a tensión en bornesde saída se a resitencia interna de cada pila é de 1Ω.

12. Hai catro receptores en paralelo nun circuíto, de valores resistivos: 7,3,9 e 6Ω. Se atensión de alimentación é de 6V, determina a enerxía total consumida ao cabo de24h e a ddp nos extremos do receptor de 9Ω.

13. Calcula a intensidade de corrente que atravesará dúas lámpadas conectadas enserie se as súas resistencias son R1=4Ω e R2=7Ω. Ambas están conectadas a unhapila de 12V. Determina, tamén, a ddp nos extremos de cada lámpada.

14. Averigua o tempo que tardará en recargarse unha batería se a súa capacidade é

Page 21: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

de 60Ah e se suministra unha intensidade constante de 13A. Que capacidade, enculombios, terá a batería unha vez cargada?

15. Unha batería de 12V cárgase durante 25horas cunha corrente de 2A. Cal será acarga que adquire a batería en A.h, mA.h e C. Cal será a enerxía almacenada polabatería?

16. Calcula a intensidade de corrente que percorre o circuíto así coma a caída detensión nos extremos de cada resistencia e as potencias que disipan cada unhadelas.

17. Calcula as tensións nos dous voltímetros do circuíto da figura.

18. Calcula a resitencia total, correntes, tensións e potencias do seguinte circuíto.

19. Calcula a resistencia total, correntes e tesións do seguinte circuíto.

Page 22: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

20. No circuíto da figura sábese que a potencia consumida por cada unha daslámpadas é: 45W, 10W e 5W. Calcula as correntes que circulan polo mesmo.

21. Calcula as intensidades que circulan polo seguinte circuíto.

22. Calcula as intensidades que circulan polo seguinte circuíto.

23. Calcula a tensión entre os puntos A e B do seguinte circuíto.

Page 23: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

24. Calcula a tensión entre os puntos A e B do seguinte circuíto. Cal seráo rendementodo xenerador de 50V?

Page 24: Tema 8. CIRCUÍTOS ELÉCTRICOS DE CORRENTE … • Supercondutores . Son materiais, descubertos a finais do século vinte, que non ofrecen ningunha resistencia ao paso da corrente

Información complementariaPilas de combustible

Unha pila de combustible pódese definir coma un dispositivo electroquímico que transformadirectamente e, o que é máis importante, de forma continuada, a enerxía química almacenada porun combustible en enerxía eléctrica. O seu principio de funcionamento é inverso ao da electrólise.Por exemplo, na electrólise da auga sepárase este composto nos seus dous compostos, hidróxeno eosíxeno, mentres que nunha pila de combustible obteríase unha corrente eléctrica por medio dareacción entres estes dous gases.

As pilas de combustible están constituídas por un conxunto de celdas apiladas, cada unha delas posúe un ánodo (electrodo negativo) e un cátodo (electrodo positivo), separados por un electrolito que facilita a transferencia iónica entre os electrodos.

Electrólise

Hidróxeno + Osíxeno Electricidade + Auga

Pilas de combustible