1
00:00:04,910 --> 00:00:08,289
En esta ecuación vamos a estudiar los circuitos eléctricos.

2
00:00:08,429 --> 00:00:29,949
Los circuitos eléctricos, pues digamos que son los entes materiales que van a hacer que de alguna manera se convierta la energía eléctrica en otros tipos de energía.

3
00:00:29,949 --> 00:00:57,450
Vamos a tratar estos 10 puntos claves. Primero, la naturaleza eléctrica de la materia, los portadores de carga, las magnitudes eléctricas, elementos de circuito, símbolos eléctricos, ley de Ohm, aplicación de la ley de Ohm, asociación de resistencias, asociación de resistencias en paralelo y ley de Ohm.

4
00:00:57,450 --> 00:01:12,849
Está claro que toda la materia está constituida por moléculas que se unen entre sí,

5
00:01:13,650 --> 00:01:22,549
pero a su vez las moléculas se forman porque los átomos se unen entre sí buscando la mínima energía.

6
00:01:23,750 --> 00:01:30,409
Entonces, esta configuración de mínima energía supone un cambio en las propiedades de los propios átomos.

7
00:01:30,409 --> 00:01:45,090
Los átomos, aunque su nombre etimológico signifique que no se pueden dividir, no divisibles, lo cierto es que la ciencia nos ha mostrado que están formados por partículas subatómicas.

8
00:01:46,069 --> 00:01:55,950
En esencia, una nube de electrones y un núcleo en donde se concentra la carga positiva y la masa en forma de protones y neutrones.

9
00:01:55,950 --> 00:02:02,790
Es cierto que hoy en día sabemos que hay partículas todavía más subatómicas

10
00:02:02,790 --> 00:02:04,849
y se llevan a cabo diversas teorías

11
00:02:04,849 --> 00:02:13,110
Pero, bueno, pues en principio parece claro que el hecho de que estas partículas subatómicas tengan carga

12
00:02:13,110 --> 00:02:20,569
pues indica que la carga es una característica de la materia de la misma forma que lo es la masa

13
00:02:20,569 --> 00:02:29,979
En un circuito eléctrico nosotros lo que necesitamos es que se muevan las cargas

14
00:02:29,979 --> 00:02:34,879
Y para que se muevan las cargas necesitamos lo que son portadores de cargas

15
00:02:34,879 --> 00:02:37,780
Hay portadores de cargas de dos tipos

16
00:02:37,780 --> 00:02:44,419
De primera especie, es decir, que disminuyen su resistividad cuando aumenta la temperatura

17
00:02:44,419 --> 00:02:52,860
O de segunda especie, que aumentan su conductividad cuando aumenta su temperatura

18
00:02:52,860 --> 00:02:58,360
O sea, los de primera especie aumentan su resistencia cuando aumenta la temperatura

19
00:02:58,360 --> 00:03:03,319
Y los de segundo disminuyen su resistencia cuando aumenta la temperatura.

20
00:03:04,860 --> 00:03:09,919
Bien, los primeros son del tipo electrones y huecos.

21
00:03:10,080 --> 00:03:17,740
Los protones nunca pueden ser portadores de carga, porque si los protones se moviesen, daría lugar a transmutaciones en los átomos.

22
00:03:19,219 --> 00:03:22,319
Y los portadores de segunda especie son los iones.

23
00:03:23,099 --> 00:03:26,840
Cationes, positiva carga positiva, o aniones.

24
00:03:27,599 --> 00:03:33,360
Los iones son átomos con exceso o defecto de carga negativa.

25
00:03:33,840 --> 00:03:41,319
Vuelvo a decir que la carga positiva en un átomo no se puede modificar, porque entonces se modificaría el propio átomo.

26
00:03:49,219 --> 00:03:52,680
En esta tabla hemos representado las magnitudes eléctricas principales.

27
00:03:53,240 --> 00:04:01,460
Empecemos por la energía eléctrica, que como sabemos, la energía es la capacidad de transformarse en trabajo.

28
00:04:01,460 --> 00:04:06,080
la unidad de energía eléctrica del sistema internacional es el julio

29
00:04:06,080 --> 00:04:12,439
y consecuencia de la energía eléctrica tenemos la potencia

30
00:04:12,439 --> 00:04:14,620
cuya unidad es el vatio

31
00:04:14,620 --> 00:04:19,759
la carga, pues también ya lo hemos definido

32
00:04:19,759 --> 00:04:22,019
la unidad de carga es el colombio

33
00:04:22,019 --> 00:04:29,540
debería ser una unidad fundamental del sistema internacional

34
00:04:29,540 --> 00:04:30,399
pero no lo es

35
00:04:30,399 --> 00:04:44,740
Y para las cargas eléctricas, pues tenemos principalmente la intensidad, que es la variación de la carga, la cantidad de carga por unidad de tiempo, y el voltaje.

36
00:04:45,199 --> 00:04:49,199
El voltaje es la cantidad de energía por unidad de tiempo.

37
00:04:49,199 --> 00:04:54,220
De tal forma la intensidad se mide en amperios, el voltaje se mide en voltios

38
00:04:54,220 --> 00:05:02,339
De tal forma que la potencia tal y como la hemos definido es el producto de la intensidad por el voltaje

39
00:05:02,339 --> 00:05:06,139
Y finalmente tenemos la resistencia

40
00:05:06,139 --> 00:05:10,779
La resistencia está relacionada con dos factores

41
00:05:10,779 --> 00:05:17,540
Un factor que es de tipo intrínseco, depende del material

42
00:05:17,540 --> 00:05:22,660
Los materiales pueden ser conductores o pueden ser aislantes

43
00:05:22,660 --> 00:05:27,779
Conductores si dejan pasar la corriente eléctrica, aislantes si no la dejan pasar

44
00:05:27,779 --> 00:05:32,720
Y luego en la resistencia interviene otro factor que es un factor geométrico

45
00:05:32,720 --> 00:05:34,319
Que es la longitud de la sección

46
00:05:34,319 --> 00:05:37,540
La unidad de resistencia es el ohmio

47
00:05:38,600 --> 00:05:49,129
Establecer cuáles son las categorías de los diferentes elementos

48
00:05:49,129 --> 00:05:54,269
Tenemos generadores que pueden ser de corriente continua

49
00:05:54,269 --> 00:05:58,709
Si el voltaje y la intensidad no varían con el tiempo

50
00:05:58,709 --> 00:06:00,730
O de corriente alterna

51
00:06:00,730 --> 00:06:03,170
En este caso se llaman alternadores

52
00:06:03,170 --> 00:06:07,209
Y para los de corriente continua pueden ser pilas o dinamos

53
00:06:07,209 --> 00:06:11,290
Después tenemos el cable

54
00:06:11,290 --> 00:06:15,550
Que es el que va a permitir que la corriente circule a través de él

55
00:06:15,550 --> 00:06:32,509
¿Vale? Elementos de protección, por ejemplo, el fusible, por ejemplo, el diferencial, que lo que hacen es proteger o bien a otros elementos del circuito o bien a las personas que están utilizando ese circuito.

56
00:06:32,509 --> 00:06:56,509
Y luego ya finalmente tenemos los elementos activos, que aquí entran todos los elementos que son capaces de transformar energía, el motor, transformar la energía en energía mecánica, la bombilla, energía luminosa, el timbre, energía sonora, la bobina, en energía magnética y la resistencia de forma general.

57
00:06:56,509 --> 00:07:08,819
se asocian a símbolos que están normalizados para poder diseñar circuitos.

58
00:07:09,620 --> 00:07:13,439
Y los símbolos son importantes, hay que aprendérselos, etc.

59
00:07:13,879 --> 00:07:22,410
La ley básica que rige los circuitos eléctricos es la ley de Ohm.

60
00:07:22,949 --> 00:07:27,430
Es una ley empírica en la cual si representamos voltaje frente a intensidad,

61
00:07:27,990 --> 00:07:33,649
pues nos sale siempre una línea recta con ordenada en origen cero, de esta forma.

62
00:07:33,649 --> 00:07:36,029
la pendiente que es la resistencia

63
00:07:36,029 --> 00:07:37,110
depende

64
00:07:37,110 --> 00:07:39,750
del tipo de circuito

65
00:07:39,750 --> 00:07:41,569
la pendiente es la resistencia

66
00:07:41,569 --> 00:07:43,329
luego dependerá de lo que haya en el circuito

67
00:07:43,329 --> 00:07:50,569
este es un ejemplo de aplicación de la ley de Ohm

68
00:07:50,569 --> 00:07:52,250
simplemente pues tenemos

69
00:07:52,250 --> 00:07:54,810
un voltaje y una

70
00:07:54,810 --> 00:07:56,750
una intensidad

71
00:07:56,750 --> 00:07:58,490
que son 50 miliamperios

72
00:07:58,490 --> 00:08:01,009
entonces pues la resistencia

73
00:08:01,009 --> 00:08:02,750
en este caso nos ha salido 100 ohm

74
00:08:02,750 --> 00:08:04,649
un ejemplo de aplicación muy sencillito

75
00:08:04,649 --> 00:08:05,310
de la ley de Ohm

76
00:08:05,310 --> 00:08:12,860
lo normal evidentemente es tener más de un elemento

77
00:08:12,860 --> 00:08:17,680
Y entonces podemos hablar de dos tipos de asociaciones

78
00:08:17,680 --> 00:08:24,040
En serie, cuando por las dos resistencias o por los dos elementos pasa la misma cantidad de corriente

79
00:08:24,040 --> 00:08:26,620
Por lo tanto están unidos por el mismo hilo

80
00:08:26,620 --> 00:08:30,040
O en paralelo, cuando hay bifurcaciones

81
00:08:30,040 --> 00:08:36,460
Si yo establezco un balance energético

82
00:08:36,460 --> 00:08:40,539
La potencia que nos proporciona la pila

83
00:08:40,539 --> 00:08:46,460
tiene que repartirse entre los elementos que haya en el circuito

84
00:08:46,460 --> 00:08:51,340
esto es general, independientemente de cuál sea la topología del circuito

85
00:08:51,340 --> 00:08:55,740
pero claro, si ahora yo considero esa topología

86
00:08:55,740 --> 00:09:00,940
y tengo en cuenta que la intensidad es igual en todos los elementos

87
00:09:00,940 --> 00:09:05,659
y luego vuelvo a aplicarla usando la ley de Ohm

88
00:09:05,659 --> 00:09:09,919
pues al final llego a la conclusión de que la resistencia equivalente

89
00:09:09,919 --> 00:09:11,600
para un circuito en serie

90
00:09:11,600 --> 00:09:14,879
es la suma de las resistencias

91
00:09:14,879 --> 00:09:23,980
no hemos tenido en cuenta

92
00:09:23,980 --> 00:09:26,139
los efectos denominados

93
00:09:26,139 --> 00:09:27,679
irreversibilidades, es decir

94
00:09:27,679 --> 00:09:30,000
hay parte de esa energía eléctrica

95
00:09:30,000 --> 00:09:31,100
que se va a perder

96
00:09:31,100 --> 00:09:33,679
se pierde porque

97
00:09:33,679 --> 00:09:35,340
se disipa en forma de calor

98
00:09:35,340 --> 00:09:37,080
es lo que se conoce como efecto Joule

99
00:09:37,080 --> 00:09:39,500
o porque las cargas en movimiento

100
00:09:39,500 --> 00:09:41,100
generan campos magnéticos

101
00:09:41,100 --> 00:09:43,240
y esos campos magnéticos en definitiva

102
00:09:43,240 --> 00:09:44,159
consumen energía

103
00:09:44,159 --> 00:09:47,279
Entonces eso hay que tenerlo en consideración

104
00:09:47,279 --> 00:09:51,059
No se tiene porque la verdad es que la cantidad de energía que se pierde es pequeña

105
00:09:51,059 --> 00:09:54,940
Pero sí que es cierto que los rendimientos nunca son del 100%

106
00:09:54,940 --> 00:10:04,360
Bueno, pues si aplicamos los mismos principios que hemos aplicado para la asociación en serie

107
00:10:04,360 --> 00:10:06,100
Para el caso de la asociación en paralelo

108
00:10:06,100 --> 00:10:11,919
Pues tenemos que la energía suministrada por el generador

109
00:10:11,919 --> 00:10:18,600
Se tiene que convertir en energía absorbida por los dos elementos

110
00:10:18,600 --> 00:10:21,039
Ahora bien, en este caso tenemos un nudo

111
00:10:21,039 --> 00:10:27,580
Y también es cierto que si la energía no se crea ni se destruye

112
00:10:27,580 --> 00:10:29,480
La carga tampoco se crea ni se destruye

113
00:10:29,480 --> 00:10:31,240
O sea que la carga que llegue a este nudo

114
00:10:31,240 --> 00:10:34,120
Tiene que ser igual a la suma de las cargas que salen

115
00:10:34,120 --> 00:10:36,559
Y lo que es para cargas es para intensidad

116
00:10:36,559 --> 00:10:37,980
La intensidad que llega a este nudo

117
00:10:37,980 --> 00:10:41,759
Tiene que ser la suma de las intensidades que se reparten en él

118
00:10:41,759 --> 00:10:44,639
Que sería esto de aquí

119
00:10:44,639 --> 00:10:48,320
Y que además, si consideramos que el voltaje es el mismo

120
00:10:48,320 --> 00:10:54,500
pues es una consecuencia del balance anterior si yo ahora aplico la ley de ohm y vuelvo a

121
00:10:54,500 --> 00:11:00,200
considerar que los voltajes son iguales pues llegó a la conclusión de que en el caso de

122
00:11:00,200 --> 00:11:07,820
resistencias en paralelo la inversa de la resistencia equivalente es la suma de las

123
00:11:07,820 --> 00:11:18,480
inversas más complejos pues puedo tener principalmente tres tipos de elementos

124
00:11:18,480 --> 00:11:22,940
el nudo, que ya lo hemos visto en las asociaciones en paralelo

125
00:11:22,940 --> 00:11:25,799
que es un punto donde convergen más de un conductor

126
00:11:25,799 --> 00:11:34,360
la malla, que son por así decirlo los circuitos que hemos visto anteriormente simples

127
00:11:34,360 --> 00:11:38,120
es decir, es cuando se recorre y se llega al mismo nudo

128
00:11:38,120 --> 00:11:45,000
y una rama, que está entre dos puntos, entre dos nudos

129
00:11:45,000 --> 00:11:46,960
es el circuito que está entre dos nudos

130
00:11:46,960 --> 00:12:25,759
Vamos a utilizar las leyes de Kirchhoff. Lo primero que hacemos es identificar mallas y nudos. En este caso tenemos dos mallas, la A, B, C, D, y la A, D, E, F, y dos nudos que son el A, D,

131
00:12:25,759 --> 00:12:26,720
por mi lado

132
00:12:26,720 --> 00:12:29,620
el A es un nudo y el D es otro nudo

133
00:12:29,620 --> 00:12:32,279
el A es un nudo

134
00:12:32,279 --> 00:12:33,360
el D es otro nudo

135
00:12:33,360 --> 00:12:34,799
y aquí tenemos la otra malla

136
00:12:34,799 --> 00:12:39,509
bien, ¿qué tenemos que hacer?

137
00:12:39,750 --> 00:12:40,149
bueno, pues

138
00:12:40,149 --> 00:12:43,269
en esta malla que tenemos aquí

139
00:12:43,269 --> 00:12:45,669
y de forma arbitraria

140
00:12:45,669 --> 00:12:47,769
yo le doy sentido a la corriente

141
00:12:47,769 --> 00:12:49,669
y en esta otra

142
00:12:49,669 --> 00:12:51,149
lo mismo, ¿vale?

143
00:12:51,389 --> 00:12:53,129
y ahora aplico la ley de Ohm

144
00:12:53,129 --> 00:12:54,590
aplico la ley de Ohm, tenemos

145
00:12:54,590 --> 00:12:57,509
la energía

146
00:12:57,509 --> 00:12:59,629
nos la suministra los generadores

147
00:12:59,629 --> 00:13:01,190
este generador

148
00:13:01,190 --> 00:13:02,490
y este generador

149
00:13:02,490 --> 00:13:05,350
están

150
00:13:05,350 --> 00:13:06,450
positivo

151
00:13:06,450 --> 00:13:10,889
negativo, o sea, a ver

152
00:13:10,889 --> 00:13:13,450
el negativo

153
00:13:13,450 --> 00:13:14,870
es el pequeñito

154
00:13:14,870 --> 00:13:17,470
y el positivo es el

155
00:13:17,470 --> 00:13:19,669
grande, ¿no? entonces estos están

156
00:13:19,669 --> 00:13:21,409
como ves, el negativo

157
00:13:21,409 --> 00:13:23,090
se une con el positivo

158
00:13:23,090 --> 00:13:25,509
¿vale? entonces habría

159
00:13:25,509 --> 00:13:27,190
que sumar, sería 11

160
00:13:27,190 --> 00:13:29,149
más 20, en cambio

161
00:13:29,149 --> 00:13:44,629
En este caso, el positivo está con el positivo y el negativo en el negativo, luego hay que restarle el 25, ¿vale? El 25 habría que restarle y correspondería a suministro de energía.

162
00:13:44,629 --> 00:14:12,429
Y luego, eso nos da 6. Tiene que ser igual a la energía consumida en esa malla, que viene por I1 por esta resistencia de aquí, de un K, más esta resistencia de aquí, de un K, más esta resistencia de aquí, más esta.

163
00:14:12,429 --> 00:14:21,570
Estas cuatro resistencias estarían multiplicadas por I1, que es 1, 5, 5, 1, ¿vale?

164
00:14:22,309 --> 00:14:35,289
Pero, aparte de eso, luego tenemos las de la rama AD, que si nos damos cuenta, si está bien en este sentido, está bien en el sentido contrario, por eso de ahí el signo negativo.

165
00:14:35,289 --> 00:14:38,809
Y es 5 y 1 por I2

166
00:14:38,809 --> 00:14:43,549
Entonces tendríamos la primera de las ecuaciones para este circuito

167
00:14:43,549 --> 00:14:45,029
Correspondiente a la primera malla

168
00:14:45,029 --> 00:14:47,950
Y aplicando lo mismo para la segunda malla

169
00:14:47,950 --> 00:14:51,470
Pues tenemos 25 y aquí 22

170
00:14:51,470 --> 00:14:55,190
Y en este caso hay que sumar las dos

171
00:14:55,190 --> 00:15:02,289
Y lo mismo, tenemos la 1, la 5, la 3, la 1 y la 3 por I2

172
00:15:02,289 --> 00:15:07,470
y habría que restar la 1 y la 5 por I1.

173
00:15:08,169 --> 00:15:11,409
Ya tenemos las dos ecuaciones, aquí tenemos las dos ecuaciones,

174
00:15:12,090 --> 00:15:14,789
dos ecuaciones y dos incógnitas, que son I1 e I2.

175
00:15:15,529 --> 00:15:18,049
Es un sistema que se resuelve muy sencillo

176
00:15:18,049 --> 00:15:24,070
y que da como consecuencia que la I1 es 5 amperios,

177
00:15:24,710 --> 00:15:28,350
que la I1 es 3 amperios y la I2 es 5 amperios.

178
00:15:28,649 --> 00:15:31,669
Luego la intensidad que circula por la rama AD

179
00:15:31,669 --> 00:15:35,289
que tiene que ser 5 menos 3, 2 amperios.

180
00:15:35,750 --> 00:15:42,330
Y así ya podríamos calcular todos los voltajes y todos los parámetros de este circuito.

181
00:15:42,330 --> 00:15:46,330
Y con esto pues ya quedaría...

182
00:15:46,330 --> 00:15:53,929
...hacemos esta presentación.