¿Qué es un circuito?

Una de las primeras preguntas que te realizaras cuando estudies electrónica es ¿qué es un circuito?

En este tutorial explicaremos qué es un circuito, así como también discutiremos los conceptos de voltaje o tensión con más detalle.

qeuc1 — *Un circuito simple, que implica un botón, un LED, y una resistencia, construido de dos maneras diferentes.*

Lecturas sugeridas

Hay algunos conceptos que debes tener claros para obtener el máximo provecho de este tutorial:

¿Cómo funciona el voltaje?

Probablemente has escuchado que una batería o un enchufe de pared tienen un cierto número de volts. Esta es una medida del potencial eléctrico producido por la batería o la red eléctrica conectada a la toma de corriente.

Los volts están esperando a que se utilicen, pero existe un problema: para que la electricidad pueda hacer cualquier trabajo tiene que ser capaz de moverse. Es parecido a un globo inflado; sabemos que existe aire en su interior, si se pellizca aunque sea un poco, el aire podría quedar en libertad, pero en realidad no hace nada hasta que lo dejemos escapar.

A diferencia del aire que sale de un globo, la electricidad sólo puede fluir a través de materiales que pueden conducir la electricidad, tales como alambre de cobre. Si conectas un cable a una batería o a la salida de un enchufe de pared (Advertencia: la tensión o voltaje en una toma de corriente 220VAC es peligrosa) otorgaras a la electricidad un camino a seguir. Pero si el cable no está conectado a ninguna otra cosa, la electricidad no tendrá a dónde ir, por lo tanto aun así no se moverá.

¿Qué hace que la electricidad se mueva? La electricidad fluye desde un nivel de tensión superior a uno de tensión inferior. Esto es exactamente igual que el ejemplo del globo: el aire a presión en el globo quiere fluir desde el interior del globo (presión superior) hacia el exterior del globo (presión más baja). Si creas un camino conductor entre un alto voltaje y una tensión más baja, la electricidad fluye a lo largo de ese camino. Si insertas algún equipo eléctrico en ese camino, como un LED, la electricidad que fluye circulara a través del LED y como consecuencia se encenderá.

Así que, ¿dónde encontrar un nivel de tensión alto y bajo?

Aquí hay algo muy útil a saber: cada fuente de electricidad tiene dos caras. Esto se puede ver en las baterías, que tienen sectores metálicos en ambos extremos, o la toma de pared que tiene dos (o más) agujeros. En las baterías y otras fuentes de voltaje DC (corriente continua), estos lados (a menudo llamadas terminales) se nombran con el nombre de positivo (o “+”) y negativo (o “-“).

¿Por qué todas las fuentes de energía eléctrica tienen dos conectores? Esto se remonta a la idea de “potencial”, y que se necesita una diferencia de tensión con el fin de que fluya la electricidad. Suena tonto, pero no se puede tener una diferencia sin que dos cosas sean diferentes. En cualquier fuente de alimentación, el lado positivo tendrá un voltaje más alto que el lado negativo, que es exactamente lo que queremos. De hecho, cuando se mide la tensión, solemos decir que el lado negativo es 0 voltios, y el lado positivo es por ejemplo 5 voltios, sin embargo, el suministro eléctrico de un hogar puede proporcionar muchos volts (220VAC).

Un generador de electricidad es parecido a una bomba de agua. Las bombas de agua siempre tienen dos caras, una entrada que succiona el agua y una salida por donde se expulsa el agua. Las baterías, generadores y paneles solares funcionan de la misma manera. Algo dentro de ellos está trabajando para que la electricidad se mueva hacia la salida (el lado positivo), pero cuando la energía se mueve va dejando un vacío, lo que significa que el lado negativo tiene que tirar de la electricidad para reemplazarlo.

¿Qué hemos aprendido hasta ahora?

El voltaje es potencial, pero la electricidad necesita fluir para hacer algo útil.
La electricidad necesita un camino para fluir a través de él, que debe ser un conductor eléctrico como un alambre de cobre.
La electricidad fluirá desde un punto con mayor nivel de tensión hasta uno de menor nivel de tensión.
Las fuentes de tensión continua siempre tienen dos polos llamados positivo y negativo. El lado positivo entrega un voltaje más alto que el del lado negativo.

El circuito más simple

¡Finalmente estamos listos para hacer que la electricidad trabaje para nosotros! Si conectamos el lado positivo de una fuente de tensión, a través de algo que hace un poco de trabajo tal como un diodo emisor de luz (LED), y de nuevo al lado negativo de la fuente de tensión; la electricidad, o corriente, fluirá.

Esta trayectoria circular, que siempre se requiere para hacer que la electricidad fluya y haga algo útil, se llama un circuito. Un circuito es un camino que se inicia y se detiene en el mismo lugar, que es exactamente lo que estamos haciendo.

Benjamín Franklin escribió originalmente que la electricidad fluye desde el lado positivo de una fuente de tensión al lado negativo. Sin embargo, Franklin no tenía forma de saber que los electrones fluyen en realidad en la dirección opuesta – a nivel atómico, vienen por el lado negativo y hacen un bucle al lado positivo. Debido a que los ingenieros siguieron el ejemplo de Franklin durante cientos de años antes de que se descubriera la verdad, todavía usamos la convención “incorrecta” hasta al día de hoy. En términos prácticos este detalle no importa, siempre y cuando todo el mundo utilice la misma convención, todos podemos construir circuitos que funcionan perfectamente.

Cortocircuitos cortos y abiertos

¿Qué es una “carga”?

La razón por la que queremos construir circuitos es hacer que la electricidad haga cosas útiles para nosotros. La forma en que lo hacemos es poner las cosas que utilizaran ese flujo de corriente en nuestro circuito, estos productos pueden ser motores, LEDs, pantallas LCD, etc.

Estas cosas que se conectan en nuestro circuito se llaman cargas, ya que “cargan abajo” la fuente de alimentación, al igual que cuando se está “cargado” algo se está llevando electricidad. De la misma manera que se pudo cargar abajo con demasiado peso, es posible cargar una fuente de alimentación demasiado, lo que ralentizará el flujo de corriente. También es posible cargar muy levemente un circuito – esto puede dejar circular demasiado flujo de corriente (imagina una persona corriendo muy rápido sin llevar nada de peso), que puede quemar tus cargas o incluso la fuente de alimentación. Puedes aprender todo sobre voltaje, corriente y cargas en nuestro tutorial: Voltaje, Corriente, Resistencia, y Ley de Ohm

Por ahora, vamos a aprender acerca de dos casos especiales de circuito: cortocircuito y circuito abierto. Conocer la existencia de éstos circuitos te ayudará enormemente cuando te encuentres buscando el defecto de un equipo electrónico en su circuito.

Cortocircuito:

No hagas esto, pero si conectas un cable directamente desde el lado positivo hacia el lado negativo de una fuente de alimentación, se creara un cortocircuito. Esta es una muy mala idea.

Esto parece el mejor circuito posible, ¿por qué es una mala idea? Recuerda que la corriente eléctrica quiere fluir a partir de una voltaje superior a un voltaje más bajo, y si se pone una carga en aquel circuito, la corriente puede hacer algo útil como encender un LED.

Si tienes una carga en el actual flujo de corriente a través de su circuito se limitará a lo que el dispositivo consume, que suele ser una cantidad muy pequeña. Sin embargo, si tú no pones nada que restrinja el flujo de corriente, no habrá nada para frenar esa corriente, y tratara de ser infinita.

Tu fuente de alimentación no puede proporcionar corriente infinita, pero proporcionará todo lo que pueda según sus características, que puede ser mucho. Esto podría hacer que el alambre se queme, dañar la fuente de alimentación, drenar la batería, u otras cosas interesantes.

La gran mayoría de las fuentes de alimentación integran algún tipo de mecanismo de seguridad para limitar la corriente máxima de salida en el caso de un cortocircuito, pero no siempre es así. Esta es la razón por lo que todos los hogares y edificios tienen interruptores de circuito (disyuntor), para prevenir los incendios en el caso de un cortocircuito en alguna parte del cableado.

Un problema bastante relacionado con lo mencionado anteriormente, es dejar accidentalmente demasiado flujo de corriente a través de parte de tu circuito, provocando que algunos componentes electrónicos se quemen. Esto no es del todo un cortocircuito, pero está bastante cerca de serlo. Esto suele ocurrir cuando se utiliza un valor de resistencia incorrecto, lo que permitirá demasiado flujo de corriente a través de otro componente electrónico, como es el caso de un LED.

Como resultado final: si notas que las cosas se están haciendo de repente calientes o una parte del circuito comienza a quemarse de repente, apaga inmediatamente tu fuente de alimentación y busca los posibles cortocircuitos.

Circuito abierto:

Lo contrario de un corto circuito es un circuito abierto. Este es un circuito en el que el bucle no está conectado totalmente (y por lo tanto esto no es realmente un circuito en absoluto).

A diferencia de los cortocircuitos anteriores, nadie va a salir lastimado por este “circuito”, aunque de todas maneras no funcionará porque se encuentra abierto en algún lugar.

Si el circuito no funciona, la causa más probable es un circuito abierto. Esto es generalmente debido a una conexión rota o un cable suelto. (Cortocircuitos pueden robar todo el poder del resto de su circuito, así que asegúrate de buscar a esos también.)

Sugerencia: si no se puede encontrar rápidamente donde está abierto tu circuito, un multímetro puede ser una herramienta muy útil. Si lo configuras para medir voltios, se puede utilizar para comprobar la tensión en diversos puntos en tu circuito, y finalmente, encontrar el punto en el que el voltaje no está presente.

Recursos y más tutoriales

Acabas de aprender, en su forma más básica, lo que es un circuito. A medida que sigas aprendiendo, te vas a encontrar con circuitos más complejos que tienen varios bucles y muchos más componentes electrónicos. Pero todos los circuitos, no importa cuán complejos sean, seguirán las mismas reglas que un circuito de un solo bucle básico que acabas de aprender con este tutorial.

Tu viaje por la electrónica acaba de empezar, he aquí algunos próximos temas sugeridos para explorar:

Breadboards: También llamados protoboards, son herramientas extremadamente útiles que te permiten crear rápidamente circuitos temporales mediante cables o jumpers. Las usamos todo el tiempo. Tú también puedes querer dominar el trabajo con protoboards, para lo que te recomendamos nuestro protoboards y cables jumpers.
Un multímetro te permite medir el voltaje, corriente, resistencia, conductividad y es de gran ayuda cuando se trata de solucionar problemas en tus circuitos.

Estos son algunos tutoriales sobre los componentes más comunes que vas a poder utilizar en la construcción de tus circuitos: