Circuito abierto: qué es, características, ejemplos
¿Qué es un circuito abierto?
Un circuito abierto es aquel en el cual, debido a una interrupción en el conductor metálico que conecta sus componentes, se impide que los portadores de carga completen un camino cerrado, necesario para que se establezca la circulación de la corriente eléctrica.
Los circuitos abiertos son tan necesarios como los cerrados, y el ejemplo más común que se tiene a mano es la bombilla que ilumina una habitación, la cual se activa mediante un interruptor eléctrico o suiche.
Cuando el interruptor está cerrado, permite que el flujo de electrones que parten de la fuente de electricidad pasen por la bombilla, para que la misma emita luz. Posteriormente, los portadores de corriente regresan a la fuente, completando un camino cerrado.
En cambio, cuando el interruptor se abre, cesa el paso de la corriente electrónica y consecuentemente la bombilla se apaga. En pocas palabras, el suiche o interruptor eléctrico es un dispositivo que permite elegir entre tener un circuito abierto o uno cerrado.
Características de un circuito abierto
Un circuito eléctrico abierto, por su propia definición, es el que impide que se establezca un camino cerrado para la corriente eléctrica. A consecuencia de esto, el circuito abierto tiene las siguientes características:
1.- No hay circulación de corriente eléctrica
En un circuito eléctrico común, los portadores de carga eléctrica son los electrones libres del metal, que interconecta sus partes o componentes eléctricos.
Para que los portadores tengan un movimiento neto no nulo es necesario que ocurran dos cosas:
- La existencia de una fuente de fuerza electromotriz y
- Un camino conductor cerrado que comienza en la fuente y termine en la fuente sin interrupción.
Como en un circuito abierto no se da la condición de camino cerrado ininterrumpido, aún existiendo la fuente (ya sea una pila o un generador), no hay circulación de los electrones libres. Por lo tanto, la corriente eléctrica es cero.
Cabe recordar que en física la corriente eléctrica se define como:
Cantidad de carga (en coulombs) por unidad de tiempo (en segundos) que pasa por una sección transversal al conductor que interconecta los elementos del circuito.
Cuando por un circuito (cerrado) circula 1 coulomb de carga en cada segundo, entonces se tiene 1 amperio (A) de corriente. En un circuito abierto la corriente eléctrica I es igual a 0 A.
2.- Tensión de circuito abierto finita
En un circuito abierto que posea una fuente, el voltaje, diferencia de potencial o tensión entre los extremos de la apertura, es numéricamente igual al voltaje de la fuente.
Esto se debe al hecho de que, como la circulación de corriente en un circuito abierto es nula, entonces no hay caída o pérdida de tensión o voltaje a lo largo de los elementos que conforman el circuito.
Por tal motivo, el voltaje entre los extremos del interruptor abierto coincide con el de la fuente.
3.- Resistencia a circuito abierto infinita
Como se dijo previamente, en las terminales de la apertura de un circuito abierto existe un voltaje, pero como la corriente que circula es nula, entonces la resistencia de la apertura es infinita.
La razón está en la ley de Ohm, la cual establece que la resistencia eléctrica de un componente eléctrico es el cociente entre el voltaje existente entre sus terminales dividido entre la corriente eléctrica que circula por dicho elemento:
R= V/I
Pero, como la corriente es de cero amperios, al dividir cierto valor de voltaje en la apertura entre cero amperios de circulación, el resultado matemático tiende a un número muy grande: infinito.
Diferencias entre circuito abierto y circuito cerrado
- En un circuito cerrado la corriente parte de uno de los bornes de la fuente (pila o generador) y regresa al otro borne de la misma fuente. En cambio en un circuito abierto esto no es posible porque el camino de retorno está interrumpido.
- Por los elementos del circuito cerrado, los cuales pueden ser de tipo pasivo o de tipo activo, circulan los portadores de la corriente eléctrica. Estos intercambian su energía con dichos componentes o elementos.
Lo contrario ocurre en un circuito eléctrico abierto, ya que el movimiento neto de portadores de carga es nulo, no existe intercambio o transferencia de energía de los portadores de carga al componente circuital en cuestión. Este puede ser una resistencia, un capacitor, un inductor, un transistor o algún otro componente.
3. En un circuito cerrado hay una caída de tensión entre cada uno de los elementos del circuito, por tanto cada elemento tiene una resistencia eléctrica o impedancia de módulo finito.
Particularmente, cuando el interruptor está cerrado, la resistencia tiende a cero. Pero, en un circuito abierto la resistencia o impedancia en los terminales del interruptor abierto es indefinida, o tiende a infinito.
Ejemplos de circuito abierto
Los circuitos abiertos son de gran utilidad, como se aprecia en los siguientes ejemplos:
Terminales de un cargador USB
Los terminales de un cargador USB para un teléfono móvil constituyen un circuito abierto mientras permanezca desconectado. En el momento de ser conectado comienza a circular corriente por el móvil y entonces pasa a ser un circuito cerrado.
Tomacorrientes caseros
De igual forma, los tomacorrientes del hogar son circuitos abiertos por los que no circula corriente a menos que se conecte algún aparato, por ejemplo una lámpara.
Fusibles
Los fusibles son elementos que se usan para proteger los elementos de un circuito cerrado del exceso de corriente.
Cuando circula por un fusible una corriente mayor a la que puede soportar, se funde e inmediatamente se abre el circuito. De esta manera se protege la integridad de los otros elementos del circuito, que no fueron diseñados para altos valores de corriente eléctrica.
Linternas
Una linterna a pilas mientras esté apagada es un circuito abierto, pero en cuanto se enciende es un circuito eléctrico cerrado.