El circuito en la sección anterior no es muy práctico. De hecho, puede ser bastante peligroso de construir (conectar directamente los polos de una fuente de voltaje con un solo cable). La razón por la que es peligroso es que la magnitud de la corriente eléctrica puede ser muy grande en un cortocircuito de este tipo, y la liberación de energía puede ser muy dramática (generalmente en forma de calor). Por lo general, los circuitos eléctricos se construyen de tal manera que hacen un uso práctico de esa energía liberada, de la manera más segura posible.

El flujo de corriente a través del filamento de la lámpara

Un uso práctico y popular de la corriente eléctrica es para el funcionamiento de la iluminación eléctrica. La forma más simple de lámpara eléctrica es un pequeño «filamento» de metal dentro de una bombilla de vidrio transparente, que brilla al blanco caliente («incandescentes») con energía térmica cuando pasa suficiente corriente eléctrica a través de ella. Al igual que la batería, tiene dos puntos de conexión conductivos, uno para la entrada de corriente y el otro para la salida de corriente. Conectado a una fuente de voltaje, un circuito de lámpara eléctrica se ve algo como esto:

A medida que la corriente se abre paso a través del filamento metálico delgado de la lámpara, se encuentra con más oposición al movimiento de lo que normalmente lo haría en un trozo de cable grueso. Esta oposición a la corriente eléctrica depende del tipo de material, su área de sección transversal y su temperatura. Técnicamente se conoce como resistencia. (Se puede decir que los conductores tienen baja resistencia y los aisladores tienen una resistencia muy alta.) Esta resistencia sirve para limitar la cantidad de corriente a través del circuito con una cantidad dada de voltaje suministrada por la batería, en comparación con el «cortocircuito» donde no teníamos nada más que un cable que unía un extremo de la fuente de voltaje (batería) al otro. Cuando la corriente se mueve contra la oposición de resistencia, se genera «fricción». Al igual que la fricción mecánica, la fricción producida por la corriente que fluye contra una resistencia se manifiesta en forma de calor. La resistencia concentrada del filamento de una lámpara da como resultado una cantidad relativamente grande de energía térmica disipada en ese filamento. Esta energía térmica es suficiente para hacer que el filamento brille blanco-caliente, produciendo luz, mientras que los cables que conectan la lámpara a la batería (que tienen una resistencia mucho menor) apenas se calientan mientras conducen la misma cantidad de corriente. Como en el caso del cortocircuito, si la continuidad del circuito se rompe en cualquier punto, el flujo de corriente se detiene en todo el circuito. Con una lámpara en su lugar, esto significa que dejará de brillar:

Como antes, sin flujo de corriente, todo el potencial (voltaje) de la batería está disponible a través de la ruptura, esperando la oportunidad de una conexión para cruzar esa ruptura y permitir el flujo de corriente nuevamente. Esta condición se conoce como un circuito abierto, donde una interrupción en la continuidad del circuito impide la corriente en todo momento. Todo lo que se necesita es una sola interrupción en la continuidad para «abrir» un circuito. Una vez que se han conectado de nuevo las interrupciones y se ha restablecido la continuidad del circuito, se conoce como circuito cerrado.

La base para encender y apagar lámparas

Lo que vemos aquí es la base para encender y apagar lámparas mediante interruptores remotos. Debido a que cualquier interrupción en la continuidad de un circuito da lugar a una parada de corriente en todo el circuito, podemos usar un dispositivo diseñado para romper intencionalmente esa continuidad (llamado interruptor), montado en cualquier lugar conveniente al que podamos conectar los cables, para controlar el flujo de corriente en el circuito:

Así es como un interruptor montado en la pared de una casa puede controlar una lámpara que está montada en un pasillo largo, o incluso en otra habitación, lejos del interruptor. El interruptor en sí está construido de un par de contactos conductores (generalmente hechos de algún tipo de metal) forzados por un actuador de palanca mecánico o un pulsador. Cuando los contactos se tocan entre sí, la corriente puede fluir de uno a otro y se establece la continuidad del circuito. Cuando los contactos están separados, el flujo de corriente de uno a otro es impedido por el aislamiento del aire entre ellos, y la continuidad del circuito se rompe.

El Interruptor de cuchilla

Quizás el mejor tipo de interruptor para mostrar para ilustrar el principio básico es el interruptor de «cuchilla»:

Un interruptor de cuchilla no es más que una palanca conductora, libre de pivotar en una bisagra, que entra en contacto físico con uno o más puntos de contacto estacionarios que también son conductores. El interruptor que se muestra en la ilustración anterior está construido sobre una base de porcelana (un excelente material aislante), utilizando cobre (un excelente conductor) para la «cuchilla» y los puntos de contacto. El mango es de plástico para aislar la mano del operador de la hoja conductora del interruptor al abrirlo o cerrarlo. Aquí hay otro tipo de interruptor de cuchilla, con dos contactos fijos en lugar de uno:

El interruptor de cuchilla en particular que se muestra aquí tiene una «cuchilla» pero dos contactos fijos, lo que significa que puede hacer o romper más de un circuito. Por ahora, no es muy importante tener en cuenta esto, solo el concepto básico de lo que es un interruptor y cómo funciona. Los interruptores de cuchilla son excelentes para ilustrar el principio básico de cómo funciona un interruptor, pero presentan distintos problemas de seguridad cuando se usan en circuitos eléctricos de alta potencia. Los conductores expuestos en un interruptor de cuchilla hacen que el contacto accidental con el circuito sea una posibilidad clara, y cualquier chispa que pueda ocurrir entre la cuchilla en movimiento y el contacto estacionario es libre de encender cualquier material inflamable cercano. La mayoría de los diseños de interruptores modernos tienen sus conductores móviles y puntos de contacto sellados dentro de una carcasa aislante para mitigar estos peligros. Una fotografía de algunos tipos de interruptores modernos muestra cómo los mecanismos de conmutación están mucho más ocultos que con el diseño de la cuchilla:

Circuitos abiertos y cerrados

De acuerdo con la terminología de circuitos» abiertos «y» cerrados», un interruptor que hace contacto de un terminal de conexión al otro (ejemplo: un interruptor de cuchilla con la cuchilla tocando completamente el punto de contacto estacionario) proporciona continuidad para que la corriente fluya a través y se denomina interruptor cerrado. Por el contrario, un interruptor que está rompiendo la continuidad (ejemplo: un interruptor de cuchilla con la cuchilla sin tocar el punto de contacto estacionario) no permitirá que la corriente pase a través de él y se denomina interruptor abierto. Esta terminología es a menudo confusa para el nuevo estudiante de electrónica porque las palabras «abierto» y «cerrado» se entienden comúnmente en el contexto de una puerta, donde «abierto» se equipara con paso libre y «cerrado» con bloqueo. Con los interruptores eléctricos, estos términos tienen un significado opuesto:» abierto «significa sin flujo, mientras que» cerrado » significa paso libre de corriente eléctrica.

REVISIÓN:

• La resistencia es la medida de oposición a la corriente eléctrica.
• Un cortocircuito es un circuito eléctrico que ofrece poca o ninguna resistencia al flujo de corriente. Los cortocircuitos son peligrosos con fuentes de energía de alto voltaje porque las altas corrientes encontradas pueden causar que se liberen grandes cantidades de energía térmica.
• Un circuito abierto es aquel en el que la continuidad se ha roto por una interrupción en la ruta de flujo de corriente.
• Un circuito cerrado es uno que está completo, con buena continuidad en todo.
• Un dispositivo diseñado para abrir o cerrar un circuito en condiciones controladas se denomina interruptor.
• Los términos «abierto» y «cerrado» se refieren a interruptores, así como a circuitos completos. Un interruptor abierto es uno sin continuidad: la corriente no puede fluir a través de él. Un interruptor cerrado es aquel que proporciona un camino directo (de baja resistencia) para que la corriente fluya a través de él.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Interruptores
• Resistencia
• Voltaje, Corriente y Resistencia

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