Circuitos Eléctricos

Orlando José Molina

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Circuitos Eléctricos.

Temas I, II y III

Que es la Electricidad?

Forma de energía que produce efectos luminosos, mecánicos, caloríficos, químicos, etc., y que se debe a la separación o movimiento de los electrones que forman los átomos.

"antiguamente se consideraba que la electricidad era un fluido; la electricidad no se manifiesta igualmente en todos los cuerpos: la que se produce frotando un pedazo de resina tiene efectos contrarios a los de la que se produce frotando una barra de vidrio"

Reseña histórica de la evolución de la electricidad.

Como muchos de los descubrimientos de los seres humanos, estos ya estaban ahí desde el principio, aunque hayan tenido que pasar siglos hasta dar con ellos. Establecer relaciones entre cosas y sucesos que no tienen mucho que ver entre sí puede ser una de las vías. La electricidad ha existido siempre, es parte de la naturaleza. Esta electricidad natural se la denomina electricidad estática. Si seguimos una cronología de los observadores de este fenómeno, el primer lugar hay que dárselo al filósofo griego Tales de Mileto (600 años a.C.). Sus juegos con el ámbar le permitieron descubrir que si lo frotaba con un paño de lana éste atraía a pequeñas partículas como motas de polvo, ligeras plumas o hilos. El ámbar es una resina fósil de los árboles de hace millones de años e igual que los griegos no sabían esto, tampoco Mileto supo explicar por qué sucedían estos fenómenos cuando se entretenía con el ámbar. Pero a pesar de que sus conocimientos fueron por otros derroteros, como la astronomía, a Tales se le considera el primer científico de la historia e intentó dar respuesta a la pregunta que muchos otros científicos se harían más tarde: ¿De qué está hecho todo lo que hay en la naturaleza?

En el año 1747, Benjamín Franklin, frente a lo que habían mantenido alguno de sus colegas, propuso que no existían dos tipos de fluidos y creía que la electricidad era algo que estaba en todas las cosas y que ésta se podía presentar en exceso o en defecto, bautizando estas dos posibilidades su electricidad negativa como faltaba y electricidad positiva su exceso. Hoy día se mantienen estos términos, pero con una comprensión distinta del fenómeno. Se utiliza en las pilas con sus signos más y menos

La observación de la naturaleza llevo a Franklin a establecer una relación entre el ámbar y los rayos que caían al suelo. La potencia de la naturaleza tiene una de sus manifestaciones más bellas y terroríficas en el rayo. Es la electricidad en acción como resultado de una descarga eléctrica en una nube. La observación de los relámpagos fue fundamental para desvelar los secretos de la carga eléctrica. En su célebre experimento de 1752, Franklin hizo volar una cometa en medio de una tormenta para demostrar que el rayo era electricidad y lo probó al pasar éste a través de la cuerda húmeda a la cual había atado una llave. Cuando tocó la llave salieron chispas como con el ámbar o al tocar una alfombra o algún material como un pica-porte. El científico arriesgó su vida, otros habían muerto en el intento, y con ello salvo también la de muchos otros al inventarse el pararrayos o barra metálica que atrae los rayos y los conducen al suelo para descargarlos.

Hechos Históricos (Relevantes) en la evolución de la electricidad.

Thales de Miletus (630-550 AC) fue el primero, que cerca del 600 AC, conociera el hecho de que el ámbar, al ser frotado adquiere el poder de atracción sobre algunos objetos. Sin embargo fue el filósofo Griego Theophrastus (374-287 AC) el primero, que en un tratado escrito tres siglos después, estableció que otras sustancias tienen este mismo poder, dejando así constancia del primer estudio científico sobre la electricidad.

La electricidad evolucionó históricamente desde la simple percepción del fenómeno, a su tratamiento científico, que no se haría sistemático hasta el siglo XVIII. Las primeras aportaciones que pueden entenderse como aproximaciones sucesivas al fenómeno eléctrico fueron realizadas por investigadores sistemáticos como William Gilbert, Otto von Güiriche, Du Fay, Pieter van Musschenbroek (botella de Leyden) o William Watson. Las observaciones sometidas a método científico empiezan a dar sus frutos con Luigi Galvani, Alessandro Volta, Charles-Augustin de Coulomb o Benjamin Franklin, proseguidas a comienzos del siglo XIX por André-Marie Ampere, Michael Faraday o Georg Ohm. Los nombres de estos pioneros terminaron bautizando las unidades hoy utilizadas en la medida de las distintas magnitudes del fenómeno. La comprensión final de la electricidad se logró recién con su unificación con el magnetismo en un único fenómeno electromagnético descrito por las ecuaciones de Maxwell (1861-1865).

El telégrafo eléctrico (Samuel Morse, 1833 precedido por Gauss y Weber, 1822) puede considerarse como la primera gran aplicación en el campo de las telecomunicaciones, pero no será en la primera revolución industrial, sino a partir del cuarto final del siglo XIX cuando las aplicaciones económicas de la electricidad la convertirán en una de las fuerzas motrices de la segunda revolución industrial. Más que de grandes teóricos como Lord Kelvin, fue el momento de ingenieros, como Zénobe Gramme, Nikola Tesla, Frank Sprague, George Westinghouse, Ernst Werner von Siemens, Alexander Graham Bell y sobre todo Thomas Alva Edison y su revolucionaria manera de entender la relación entre investigación científico-técnica y mercado capitalista. Los sucesivos cambios de paradigma de la primera mitad del siglo XX (relativista y cuántico) estudiarán la función de la electricidad en una nueva dimensión: atómica y subatómica.

1800 Volta (Italiano) Pila1849 Bourding (Francés) Turbina Gas

1885 Benz (Alemán) Auto, Engra. Dif.

1802 Symington (Escocés) Bote Vapor

1849 Francis (US) Turbina Hidráulica

1885 Daimier (Alemán) Motocicleta

1824 Aspdin (Inglés) Cemento Portland

1858 Siemens (Alemán) Horno p/ acería

1885 Stanley (US) Transformador Elct.

1828 Henrry (US) Electromagneto 1864 Marcus (US) Automóvil Exp.1887 Tesla (US) Motor de Inducción

1835 Talbot (Inglés) Fotografía 1866 Nobel (Suizo) Dinamita1888 Eastman (US) Cámara Kodak

1837 Davenport (US) Motor CD1868 Gramme (Belga) Dinámo de CD

1889 Daimier (Alemán) Motor Gasolina

1837 Morse (US) Telégrafo 1876 Otto (Alemán) Motor 4 ciclos 1892 Tesla (US) Motor CA

1845 Hoe (US) Rotatíva 1876 Bell (US) Teléfono1892 Morrinson (US) Auto. Eléctrico

1846 Howe (US) Máquina de coser1879 Edison (US) Lámpara Incandescente

1893 Tesla (US) Radio

1847 Staite (Inglés) Lámpara de Arco

1882 Wheeler (US) Ventilador Eléctrico

1895 Diesel (Alemán) Motor Diesel

Algunos Inventos, Descubrimientos e Innovaciones en el siglo XIX:

Corriente Eléctrica y sus Leyes.

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s, unidad que se denomina amperio.

Ley de OhmLa ley de Ohm, postulada por el físico y

matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley de la electricidad. Establece que la intensidad de la corriente que circula por un conductor es proporcional a la diferencia de potencial que aparece entre los extremos del citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica ; esta es el coeficiente de proporcionalidad que aparece en la relación entre I y VEn la fórmula, corresponde a la intensidad de la corriente, a la diferencia de potencial y a la resistencia. Las unidades que corresponden a estas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente, amperios (A), voltios (V) y ohmios (Ω).

Ley de Ohm.

Ley de KirchhoffLas leyes de Kirchhoff son dos igualdades que

se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.

Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica e ingeniería electrónica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.

Esta ley también es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff y es común que se use la sigla LCK para referirse a esta ley. La ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que:

En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a ceroEsta fórmula es válida también para circuitos complejos:

La corriente que pasa por un nodo es igual a la corriente que sale del mismo. i1 + i4 = i2 +

i3

Corriente Eléctrica y Resistencia

Es la oposición al flujo de carga eléctrica en un

conductor

Circuitos en paraleloEl circuito eléctrico en paralelo es

una conexión donde los puertos de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.

Circuitos en SerieUn circuito en serie es una configuración

de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente.

Baterías o AcumuladoresDispositivo que consiste en una o más celdas electroquímicas que pueden convertir la energía química almacenada en electricidad. Cada celda consta de un electrodo positivo, o ánodo y un electrodo negativo, o cátodo y electrolitos que permiten que los iones se muevan entre los electrodos, facilitando que la corriente fluya fuera de la batería para llevar a cabo su función.

Fuentes Electricas

Teorema de Redes