Antes de comenzar con el tema principal que son los aspectos básicos de la carga eléctrica y los circuitos eléctricos, debemos saber que la materia está constituida por unas partículas elementales llamadas átomos.
Dentro de cada átomo es posible distinguir dos zonas. La zona central llamada núcleo, concentra unas partículas subatómicas que tienen carga eléctrica positiva llamadas protones y otras partículas neutras, desde el punto de vista de la carga eléctrica, llamados neutrones.
Rodeando al núcleo se localiza la corteza. En esta zona se mueven los electrones, que son partículas con carga eléctrica negativa, girando en orbitales que envuelven al núcleo.
Los responsables de todos los fenómenos eléctricos son los electrones, porque pueden escapar de la órbita del átomo y son mucho más ligeros que las otras partículas.
En general, los materiales son neutros; es decir, el material contiene el mismo número de cargas negativas (electrones) y positivas (protones). Sin embargo, en ciertas ocasiones los electrones pueden moverse de un material a otro originando cuerpos con cargas positivas (con defecto de electrones) y cuerpos con carga negativa (con exceso de electrones), pudiendo actuar sobre otros cuerpos que también están cargados. Por tanto, para adquirir carga eléctrica, es decir, para electrizarse, los cuerpos tienen que ganar o perder electrones.
Tenemos entonces que:
- Si un cuerpo está cargado negativamente es porque tiene un exceso de electrones.
- Si un cuerpo está cargado positivamente es porque tiene un defecto de electrones.
Una característica de las cargas, es que las cargas del mismo signo se repelen, mientras que las cargas con diferente signo se atraen.
La carga eléctrica: ¿a qué se refiere?
La carga eléctrica es una propiedad física propia de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos.
Los circuitos eléctricos
Cuando un cuerpo está cargado negativamente y el otro está cargado positivamente, se dice que entre ellos hay una diferencia de cargas. Cuando conectamos mediante un elemento conductor dos puntos con una diferencia de cargas eléctricas, los electrones circularán provocando la corriente eléctrica.
Una vez conectados, los electrones en exceso de uno, serán atraídos a través del conductor (que permite el paso de electrones) hacia el elemento que tiene un defecto de electrones, hasta que las cargas eléctricas de los dos cuerpos se equilibren.
Esta diferencia de cargas la podemos encontrar, por ejemplo, en una pila, que tiene dos puntos con diferencias de cargas (el polo positivo y el polo negativo). Si conectamos un cable conductor entre los polos, se establecerá una corriente eléctrica. Cuanto mayor sea la diferencia de carga (o tensión eléctrica), con más fuerza recorrerán los electrones el conductor.
Un circuito eléctrico es un recorrido cerrado cuyo fin es llevar energía eléctrica desde unos elementos que la producen hasta otros elementos que la consumen.
Tipos de circuitos eléctricos
Los circuitos que encontramos en muchos dispositivos son muy complejos, pero todos incluyen internamente determinados tipos de conexiones básicas: serie y paralelo.
Vamos a estudiar los tipos básicos de conexión de los elementos de un circuito, y más adelante iremos complicando las cosas.
Circuitos eléctricos simples
Un circuito simple es aquel que consta de un sólo receptor.
Circuitos eléctricos en serie
Es un circuito en el que conectamos varios receptores uno después de otro.
Propiedades de los circuitos en serie
- Da igual la posición del interruptor. Lo puedes poner dónde quieras. Su función es abrir el circuito y cortar el paso de la corriente, y esto lo puede hacer en cualquier punto del circuito.
- No son independientes. Además, se van a encender o apagar todos los componentes al mismo tiempo. No puedes encenderlos y apagarlos de manera independiente.
- Más resistencia, menos intensidad. Cuando conectamos muchas lámparas en serie en un circuito estamos aumentando la resistencia del incluso, es decir, a los electrones les resulta más difícil circular y, por lo tanto, la intensidad es menor. Por lo tanto, no conectes muchos receptores en serie, porque van a funcionar mal: las lámparas alumbrarán menos, los motores girarán más despacio y los zumbadores sonarán menos.
- Si uno de los componentes se funde o se desconecta, el resto deja de funcionar, ya que se abre el circuito y deja de circular la corriente. O funcionan todos los receptores a la vez o no funciona ninguno.
- Conexión de pilas y baterías en serie. También se pueden conectar en serie las pilas o baterías. En este caso el voltaje total suministrado al circuito es igual a la suma de los voltajes de las pilas. Sólo tienes que tener en cuenta que la polaridad sea la correcta (uniendo siempre el + con el -).
Circuitos eléctricos paralelos
En un circuito en paralelo los receptores se conectan uniendo los terminales de principio y fin de los componentes entre sí.
Propiedades de los circuitos en paralelo
- Son independientes. Cuando conectábamos los componentes en serie estos no se podían encender y apagar por separado, sino que funcionaban todos al mismo tiempo, pero conectándolos en paralelo puedes encenderlos y apagarlos de manera independiente.
- Resistencia e intensidad. Conectando los componentes de este modo no aumentamos la resistencia del circuito, por lo que la intensidad que circula por cada componente no varía. Todos los componentes funcionarán bien. Recuerda que cuándo conectábamos varias lámparas en serie veíamos que aumentaba la resistencia, disminuía la intensidad, y alumbraban menos.
- El circuito en paralelo tiene un inconveniente: la pila se gasta más que en el circuito serie.
- Si uno de los componentes se funde o se desconecta, el resto sigue funcionando.
- Pilas o baterías en paralelo. Para conectar pilas o baterías en paralelo, tenemos que tener en cuenta que tienen que tener el mismo voltaje y, por supuesto con la polaridad igual. El valor de tensión o voltaje suministrado al circuito es el mismo que el de cada pila por separado. La ventaja que tiene el montar pilas en paralelo es que su duración es mayor, y se consumen de una manera mucho más uniforme que si las conectas una a una por separado.
Circuitos eléctricos mixtos.
Un circuito mixto es aquel en el que se combinan conexiones en serie y en paralelo.
No todas las lámparas van a alumbrar igual. La que está en serie será la que más alumbre, ya que por ella circula toda la intensidad. Al llegar a la bifurcación la intensidad se divide en dos, una parte para cada lámpara que está en paralelo, por lo que alumbrarán menos.
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