Zirkuitu elektriko

Zirkuitu elektriko bat elkarrekin lotutako zenbait elementu elektrikok (bateria, erresistentzia, induktore, kondentsadore, etengailu eta erdieroaleak, adibidez) osatzen duten sistema da. Korronte elektrikoak zeharkatu dezakeen ibilbide itxi bat edo gehiago ditu.^[1]

Tentsio iturri bat eta erresistentzia batekin osatutako zirkuitu elektriko sinple bat. Hemen, Ohmen legearen arabera, ${\displaystyle V=iR}$

Osagai elektroniko aktiboak dituzten zirkuituak —diodo eta transistoreak adibidez— zirkuitu elektronikoak dira. Zirkuitu elektronikoak orokorrean ez-linealak dira, eta diseinu eta analisirako tresna konplexuagoak behar dituzte.

Zirkuitu elektrikoak irudikatzeko ikur elektroniko estandarizatudun zirkuitu-diagrama edo eskema elektrikoak erabiltzen dira.

Estruktura eta elementuak

Zirkuitu adibide honetan:
I, E1, E2, R1...R6 osagaiak dira.
A, B, D eta E korapiloak dira.
AB, BA, AD, AE, BD, BE eta DE adarrak dira.

• Osagaia: bi terminale edo gehiago dituen gailua, karga elektriko batek zeharkatu dezakena. Irudian 9 osagai ikus daitezke —6 erresistentzia eta 3 iturri—.
• Korapiloa —nodoa—: hiru elementu edo gehiago elkartzen diren puntua. Bi korapilo desberdinak izateko, hauen tentsioa desberdina izan behar da. Irudian A, B, D eta E korapiloak dira. C puntua ez da korapilo bat, A korapiloa baita, haien artean ez dagoelako potentzial diferentziarik (V_A - V_C = 0).
• Adarra: korapilo biren arteko ibilbidea. Irudian 7 adar daude: AB —iturritik pasatuta—, BA —R1 erresistentziatik pasatuta—, AD, AE, BD, BE eta DE. Adar batetik korronte bat bakarrik igaro daiteke.
• Sarea edo begizta: Zirkuitu elektriko batean adarrek osaturiko edozein ibilibide itxi.
• Maila: barruan adarrik barnehartzen ez duen begizta. Irudiko zirkuituan 4 maila daude.
• Iturria edo sorgailua: energia motaren bat energia elektriko bihurtzen duen gailua. Irudian 3 sorgailu edo iturri daude: I korronte-sorgailua (intentsitate iturria) eta E1 eta E2 tentsio-sorgailuak edo tentsio iturriak.
• Eroalea: erresistenzia oso txikia duen haria —idealki zero—, zirkitua osatzen duten elementuak lotzen dituena.

Zirkuitu elektrikoen sailkapena

Korronte motaren arabera

Gorriz: korronte zuzen konstantea; urdinez: kizkurduradun korronte zuzena; berdez: korronte alterno sinusoidala; grisez: korronte alterno aldakor ez periodikoa.

• Korronte zuzeneko zirkuitua: korronte elektrikoak denbora guztian norantza berdina mantentzen du. Askotan korronte zuzen terminoa tentsio konstantea adierazteko erabiltzen bada ere, korronte zuzena ez da derrigorrez tentsio konstanteduna; tentsio aldakordun korrontea zuzena da polaritatea aldatzen ez den bitartean. Hala ere, kontutan hartu behar da terminoa esanahi batekin ala bestearekin erabiltzen den. Adibidez, elikatze iturriei buruz aritzerakoan, artezgailuaren irteerako seinalearentzat arteztua terminoa aurkitu dezakegu, iragazki irteerako seinalearentzat kizkurtua terminoa, eta behin tentsio konstantea lortutakoan zuzena terminoa, hitzaren definizio zorrotzean hiru hauek zuzenak badira ere.
• Korronte alternoko zirkuitua: korronte elektrikoak norantza biak ditu; polaritatea aldakorra da. Askotan korronte alterno terminoa hornidura elektrikoko korronte alterno sinusoidala adierazteko erabiltzen bada ere, norantza aldatzen duten korronte guztiak alternoak dira, uhin triangeluarak eta seinale elektriko batzuk, adibidez. Sare elektrikoko korronte alterno sinusoidala monofasikoa edo polifasikoa izan daiteke. Sistema polifasiko bat energia elektrikoa sortu, banatu eta kontsumitzeko sistema bat da, tentsio berdindun eta fase diferentzia konstantedun linea bi edo gehiago dituena, eta lineetan konektatutako kargak energiaz ornitzen dituena. Sistema polifasiko erabiliena sistema trifasikoa da.

Konexio-konfigurazioaren arabera

Goian: erresistentziak seriean;
erdian: erresistentziak paraleloan;
behean: erresistentzia baliokidea.

Konfigurazio trifasikoak:
ezkerrean triangelu erakoa;
eskuinean izar erakoa.

• Serie zirkuitua: gailuen borne eta terminalak sekuentzialki eta bata bestearen jarraian ezartzen dira; gailu baten irteera-terminala hurrengo gailuaren sarrera-terminalera konektatzen da. Seriean konektaturako erresistentzia bi edo gehiago erresistentzia baliokide bategatik ordezkatu daitezke. Gauza bera gertatzen da kondentsadore eta harilekin. Seriean konektatutako etengailu bi edo gehiago, denak itxita daudenean, itxitako etengailu bakarra bailiran portatzen dira; bat edo gehiago zabalik badaude, zabaldutako etengailu bakarra bailiran portatzen dira —ETA funtzio boolearra—.
• Paralelo zirkuitua: gailu guztien sarrera-borne edo sarrera-terminalak euren artean elkarturik daude, eta berdina gertzatzen da irteera-terminalekin. Paraleloan konektaturako erresistentzia bi edo gehiago erresistentzia baliokide bategatik ordezkatu daitezke. Gauza bera gertatzen da kondentsadore eta harilekin. Paraleloan konektatutako etengailu bi edo gehiago, denak zabalik daudenean, zabaldutako etengailu bakarra bailiran portatzen dira; bat edo gehiago itxita badaude, itxitako etengailu bakarra bailiran portatzen dira —EDO funtzio boolearra—.
• Zirkuitu mistoa: serie eta paralelo konexioak nahastuta dituen zirkuitua.

Sistema trifasikoetan, alternadore edo karga trifasikoak konektatzeko era nagusi bi daude:

• Triangelu erako konexioa —edo Delta erakoa—: Sorgailuan edo kargan faseak beraien harean konektatzen dira, fase bakoitzaren hasiera hurrengo fasearen bukaerarekin konektatuz.
• Izar erako konexioa: Sorgailuaren harilkatuaren edo kargaren alde bat linea batera eta beste aldea puntu komun neutro batera konektatzen dira, neutro deritzona, eta orokorrean lurrera konektatuta doana.

Funtsezko legeak

Zirkuitu elektriko guztietan betetzen diren lege batzuk daude. Hauen hartean:

• Kirchhoffen korrontearen legea (Kirchhoffen lehenengo legea): zirkuitu elektriko bateko edozein korapilotan —nodo edo elkarketa puntutan— sartzen diren eta bertatik irteten diren korronteen batura aljebraikoa zero da.
• Kirchhoffen tentsioaren legea (Kirchhoffen bigarren legea): edozein sare elektrikotan, indar elektroeragile guztien batura aljebraikoa eta tentsio-jauzi guztien batura aljebraikoa berdinak dira.
• Ohmen legea: erresistentzia elektriko batean zehar korronte elektrikoa pasatzerakoan, beraien muturren arteko potentzial diferentzia eta erresistentzian zehar igarotzen den intentsitatea zuzenki proportzionalak dira.
• Nortonen teorema: tentsio eta korronte iturriak eta erresistentziak bakarrik dituen edozein zirkuitu lineal, A eta B puntuak eskuragarri baditu, elektrikoki I korronte iturri bakar baten eta berarekin paraleloan dagoen R erresistentzia bakar baten baliokide da.
• Théveninen teorema: tentsio eta korronte iturriak eta erresistentziak bakarrik dituen edozein zirkuitu lineal, A eta B puntuak eskuragarri baditu, elektrikoki V tentsio iturri bakar baten eta berarekin seriean dagoen R erresistentzia bakar baten baliokide da.
• Gainjartzearen teorema: iturri independiente bat baino gehiago duen zirkuitu lineal batean, iturri guztiek inpedantzia batengan duten efektua, iturri bakoitzak modu independiente batean duen efektuen batura da, beste tentsio iturriak zirkuitu-labur bategatik ordeztuta eta beste korronte iturri guztiak zirkuitu ireki bategatik ordeztuta.

Erreferentziak

1. Ruiz Vazquez, Txelo; Arbelaitz Gallego, Olatz. (2001). Zirkuitu elektriko eta elektronikoen oinarrizko analisia. UEU ISBN 978-84-8438-018-4. (Noiz kontsultatua: 2021-02-10).

Kanpo estekak

• Datuak: Q132629
• Multimedia: Electrical circuits / Q132629