CORRIENTE DIRECTA (D.C.)
La Corriente Continua se define “una corriente que no varía en el tiempo ni de magnitud ni de sentido”. La representación gráfica de una Corriente Continua es la siguiente:
La corriente circula únicamente por un circuito cerrado que proporcione a los electrones un camino continuo desde el terminal negativo al Positivo del generador. Esto es válido para cualquier tipo de corriente, sea Corriente Continua; Corriente Continua Pulsante; o
Corriente Alternada.
Representación gráfica de algunas Corrientes Continuas Pulsantes:
Para que pueda existir circulación de corriente por un circuito eléctrico y de esa manera poner en juego energía eléctrica, todo circuito debe contener los tres siguientes elementos:
- Un generador de energía eléctrica que establezca una Tensión (Diferencia de Potencial) entre los dos puntos extremos del circuito.
- Una carga que al recibir la energía eléctrica la transforme en el tipo de energía acorde al trabajo que se desea realizar.
- Los conductores apropiados que conecten los extremos de la carga a las Bornes del
generador de modo que el circuito quede cerrado.
LEY DE OHM PARA CORRIENTE CONTINUA
Esta ley lleva el nombre del Físico alemán que la descubrió, George Simon Ohm.
La misma enuncia como en un circuito se relacionan la “Tensión aplicada al mismo”, la “Intensidad de la corriente circulante por él” y la “Resistencia del mismo”.
La Ley de Ohm dice que:
Entre dos puntos de un circuito, la intensidad de corriente circulante por él es directamente proporcional a la tensión aplicada entre dichos puntos e inversamente proporcional a la resistencia existente entre los mismos.
La relación descrita entre los tres parámetros fundamentales de un circuito puede expresarse matemáticamente como se indica a continuación:
Unidades utilizadas
I = intensidad de corriente expresada en Amper (A)
V = tensión aplicada al circuito expresada en Vol. (V)
R = resistencia del circuito expresada en OHM 
Ley de OHM expresada matemáticamente
I = V ÷ R (Intensidad de corriente = Tensión dividida por Resistencia)
V = I x R (Tensión = Intensidad de corriente multiplicada por Resistencia)
R = V ÷ I (Resistencia = Tensión dividida por Intensidad de corriente)
Aplicando la Ley de OHM podemos definir las unidades utilizadas:
Amper : es la intensidad de corriente que circula por un conductor, cuya resistencia es
de un ohm, cuando entre los extremos del mismo se aplica una tensión de un volt.
Volt : tensión (diferencia de potencial) que debe existir entre los extremos de un conductor, cuya resistencia es de un ohm, para que por el mismo circule una intensidad de corriente de un amper.
OHM : resistencia de un conductor al que al aplicarle entre sus extremos una tensión
de un volt se produce por el una circulación de corriente de un amper.
Se plantean a continuación algunos ejemplos de aplicación
- Determinar la intensidad de corriente “I” que circulara por el siguiente circuito al cerrar el interruptor S1.
Aplicando la Ley de Ohm para resolver el problema se tendrá:
I = V ÷ R
I = 12 V ÷ 33 W = 0,3636 Amper = 363,6 mA
Resolución del ejemplo 1 en un Laboratorio Virtual
- Determinar que nivel de tensión se ha aplicado a una resistencia de 1,2 Kohm si por la misma circula una intensidad de corriente de 0,02 amper.
Aplicando la Ley de OHM se tendrá:
V = I x R
V = 0,02 Amper x 1,2 Kohm = 24 Volt
Resolución del ejemplo 2 en un Laboratorio Virtual
CIRCUITOS EN SERIE
Es un circuito en el que la corriente de electrones partiendo del polo negativo del generador y en su camino hacia el polo positivo del mismo, cerrando el circuito, circula con el mismo nivel sucesivamente por todos los elementos que lo componen. Es decir, los componentes del circuito se conectan unos a continuación de los otros, de este modo todos son recorridos por la misma intensidad de corriente.
- Planteo de un circuito serie
Observe que en el circuito anterior la intensidad corriente circulante tiene el mismo nivel en cualquier punto que se la tome, sea a través de cada resistencia, a través de los conductores o a través del generador (batería).
Resistencia total del circuito anterior
Observe que tal como se explicó anteriormente la intensidad de corriente circulante es la misma para cualquier tramo del circuito I = 2,985 mili Amper = 0,002985 Amper, intensidad indicada por los amperímetros Amp.1; Amp.2; Amp.3.
Veamos cual es la resistencia total que el circuito presenta al generador de 12 Vol. C.C. para que la intensidad de corriente circulante por el tenga un nivel de I = 0,00299 Amper.
Según la Ley de OHM:
Rt = V ÷ I
Reemplazando por los valores del circuito
Rt = 12 Vol. ÷ 0,002985 Amper = 4020 ohm = 4,02 Kohm
La resistencia total del circuito es:
Rt = R1 + R2 + R3
Reemplazando por los valores del circuito
Rt = 1000 ohm + 820 ohm + 2200 ohm = 4020 ohm = 4,02 Kohm
De lo anterior se deduce que:
Caídas de Te“La resistencia total de un circuito serie es igual a la suma algebraica de las resistencias parciales.”
Caídas de Tensión en un Circuito Serie
En el mismo circuito con que se estaba trabajando se han conectado voltímetros entre los extremos de cada resistencia para medir la tensión desarrollada sobre cada una de ellas.
La tensión presente entre los extremos de cada resistencia es llamada CAIDA de TENSION y es generada por el trabajo que debe realizar la intensidad de corriente para circular por ella.
Si se suman las tres caidas de tension cuyos niveles son obtenidos de la lectura de cada uno de los tres voltímetros se vera que:
Lectura Volt.1+ Lectura Volt.2+ Lectura Volt.3 = Tension de batería V1
2,987 Volt + 2,450 Volt + 6,563 Volt = 12 Volt
Recuerde que por Ley de OHM
V = I x R
por lo tanto se puede calcular las caídas de tensión en cada resistencia
V1 = I x R1 => V1 = 0,002985 Amper x 1000 ohm = 2,985 Volt
V2 = I x R2 => V2 = 0,002985 Amper x 820 ohm = 2,477 Volt
V3 = I x R3 => V3 = 0,002985 Amper x 2200 ohm = 6,567 Volt
si se suman ahora las tres caídas de tensión obtenidas por cálculo anterior se vera que:
Calculo de V1 + Calculo de V2 + Calculo de V3 = Tensión de la batería V1
2,985 Vol. + 2,477 Vol. + 6,567 Vol. = 12 Vol.
El análisis anterior nos permite enunciar que en un circuito serie:
“La suma de las caídas de tensión parciales en cada resistencia es igual a la tensión aplicada al circuito por el generador”.
ANEXO 1
CIRCUITOS EN PARALELO O EN DERIVACIÓN
En el circuito precedente, la Corriente Total (It) suministrada por la batería parte del electrodo negativo de esta, sigue por el conductor hasta el nudo A donde se divide en tres caminos paralelos.
i1 es la corriente que circula por la resistencia R1.
i2 es la corriente que circula por la resistencia R2.
i3 es la corriente que circula por la resistencia R3.
Las tres corrientes en que se dividió la Corriente Total (It) en el nudo A, vuelven a reunirse en el nudo B. Desde este punto vuelve a circular la Corriente Total (It) hasta el electrodo positivo de la batería, cerrando así el circuito externo a la misma. El cierre total del circuito se completa por el interior de la batería desde su electrodo positivo, a su electrodo negativo.
En este caso se han tomado como ejemplo tres caminos o ramas que componen un Circuito en Paralelo o en Derivación, en la práctica puede existir cualquier número de ramas conformando este tipo de circuito.
En el circuito de la Fig. 1 se puede apreciar que la tensión de la batería es aplicada a las tres resistencias conectadas en disposición paralelo. Observe que la lectura del nivel de tension provisto por ella (12 Vol.) se repite en los tres voltímetros (Vol..1; Vol..2 ; Vol..3), cada uno de los cuales se encuentra midiendo la tensión aplicada sobre los extremos de cada resistencia (R1; R2; R3).
“Todas las ramas de un circuito dispuesto en conexión paralelo tienen en común la tensión aplicada a dicho circuito”
La intensidad de corriente circulante por la resistencia R1 = 47 ohm es según la Ley de OHM:
i1 = VBat ÷ R1 reemplazando por los valores del circuito
i1 = 12 v ÷ 47 W = 0,2553 Amper = 255,3 miliAmper
i1 = 255,3 mAmper => note que es la intensidad de corriente indicada por el amperímetro Amp.1 dispuesto en serie con esta resistencia.
La intensidad de corriente circulante por la resistencia R2 = 82 ohm es según la Ley de OHM:
i2 = VBat ÷ R2 reemplazando por los valores del circuito
i2 = 12 v ÷ 82 W = 0,1463 Amper = 146,3 miliAmper
i2 = 146,3 mAmper => note que es la intensidad de corriente indicada por el amperímetro Amp.2 dispuesto en serie con esta resistencia.
La intensidad de corriente circulante por la resistencia R3 = 120 ohm es según la Ley de OHM:
i3 = VBat ÷ R3 reemplazando por los valores del circuito
i3 = 12 v ÷ 120 W = 0,1 Amper = 100 miliAmper
i3 = 100 mAmper => note que es la intensidad de corriente indicada por el amperímetro Amp.3 dispuesto en serie con esta resistencia.
Si ahora se suman estas tres corrientes parciales se obtendrá:
It = i1 + i2 + i3
reemplazando por los valores obtenidos:
It = 0,2553 A + 0,1463 A + 0,1 A = 0,5016 Amper
It = 0,5016 Amper => note que es la intensidad de corriente indicada por el amperímetro Amp. total insertado en el conductor negativo de la batería.
Evidentemente esta corriente se trata de la “Intensidad de Corriente Total” tomada por el
circuito paralelo planteado. De lo estudiado anteriormente se puede deducir otras de las leyes que rigen el comportamiento de los circuitos dispuestos en conexión paralelo.
“La intensidad de corriente total que toma de la fuente de energía eléctrica un circuito conformado por resistencias conectadas en paralelo, es igual a la suma de cada una de las corrientes que circula por cada una de las resistencias que componen dicho circuito”.
La resistencia total o equivalente que presenta un circuito paralelo al generador puede calcularse según la Ley de OHM.
Tomando el caso del circuito que se utilizó hasta ahora recordemos que:
VBat = 12 Vol. / It = 0,5016 Amper
Como ya se conoce:
R = V ÷ I => en el caso que nos preocupa es => Rt = VBat ÷ It
Reemplazando por los valores reales:
Rt = 12 V ÷ 0,5016 A = 23,92 ohm
La resistencia total que presenta el circuito del ejemplo al generador, es menor que cualquiera de las resistencias que componen el circuito paralelo planteado (la menor resistencia del circuito es 47 ohm).
Esta apreciación permite plantear otra de las leyes que rigen el comportamiento de los circuitos en conexión paralelo:
La resistencia total o equivalente de varias resistencias dispuestas en paralelo es siempre menor que la menor de las resistencias que componen el circuito”
Cálculo de la resistencia total o equivalente de resistencias dispuestas en paralelo
Como se vio anteriormente, es posible calcular por medio de la Ley de OHM la resistencia total que presenta un circuito paralelo a la fuente o generador.
Rt = Vb ÷ It
Para averiguar el valor de dicha resistencia vemos que es necesario conocer la tensión de alimentación del circuito y la corriente total circulante por el.
Se desarrollará a continuación como realizar el cálculo de la resistencia total o equivalente en un circuito paralelo.
Tenemos ahora otra de las leyes que rigen el comportamiento de los circuitos de resistencias en paralelo:
“La resistencia total o equivalente de “n” número de resistencias conectadas en disposición paralelo es igual a la inversa de la suma de las inversas de cada una de las resistencias involucradas en el circuito”.
- Si el circuito está compuesto por solamente dos resistencias, el cálculo de la resistencia total es más sencillo:
En este caso el cálculo de la resistencia total es:
Rt = (R1 x R2) /(R1 + R2)
“La resistencia total o equivalente de dos resistencias de distinto valor conectadas en paralelo, es igual al producto del valor de las mismas dividido por la suma de dichos valores”.
- Si el circuito estuviera compuesto por varias resistencias de igual valor, dispuestas en conexión paralelo, el cálculo de la resistencia total o equivalente se simplifica aún más:
En este caso la resistencia total del circuito es:
Rt =1 KW/4 = 250 W
de lo que se deduce que la resistencia total de “n” resistencias de igual valor conectadas en paralelo es igual a:
Cálculo de la resistencia total o equivalente en circuitos mixtos
Se entiende por circuito mixto a aquel en que se combinan circuitos paralelo y serie.
- Si se calcula la Resistencia Total del circuito utilizando la Ley de OHM, como ya se vio anteriormente se tendrá:
- Veamos ahora de calcular la Resistencia Total del circuito siguiendo otro método:
se resuelve primero el circuito paralelo que conforman las resistencias
R2 = 1 KW // R3 = 680 W
el circuito queda ahora conformado como un circuito serie compuesto por la resistencia de 150 W más la equivalente hallada del paralelo 1KW // 680 W = 404,76 W
Observe que la corriente circulante indicada por el amperímetro tiene la misma intensidad que la vista en el circuito completo anterior.
Resolvamos ahora el circuito serie conformado por las resistencias R1 = 150 W más la calculada R2 // R3 404,76 W.
El circuito final quedará ahora como un circuito con una sola resistencia cuyo valor será el de la resistencia total calculada:
Observe que la intensidad de corriente indicada por el amperímetro es la misma que indicaba en los circuitos anteriores, lo que nos da la seguridad de que los pasos seguidos han sido los correctos.
La resistencia total del circuito calculada a través de dos razonamientos diferentes a) y b) arrojan el mismo resultado, ver 3 y 4
La diferencia de 0,02W existente entre uno y otro resultado obtenido es una diferencia normal debida al desprecio de decimales a lo largo de los cálculos.
- Tenga presente que en un circuito alimentado por un generador de Corriente Continua y que contenga resistencias óhmicas puras, la máxima intensidad de corriente se alcanza en el mismo momento que la tensión del generador es aplicada al mismo. (Figs. 2 y 3) Este concepto es importante recordarlo porque en circuitos alimentados por corriente continua y que contienen capacitores y/o inductores no es así, a pesar que contengan resistores.
MECANICA AUTOMOTRIZ 