GENERALIDADES DEL CIRCUITO ELECTRICO CORRIENTE ELCTRICA Los tomos

GENERALIDADES DEL CIRCUITO ELECTRICO. • CORRIENTE ELÉCTRICA. – Los átomos están constituidos por: • Un núcleo: formado por cargas positivas (protones) y neutrones. • Alrededor del núcleo giran cargas eléctricas negativas (electrones). – Un átomo en estado normal posee el mismo número de electrones que de protones. Esto hace que exista un equilibrio y por tanto la carga eléctrica sea neutra. – Átomo con carga positiva: se produce cuando un electrón es arrancado del átomo, surgiendo un desequilibrio de las cargas y quedando el electrón con carga positiva. – Átomo con carga negativa: si de alguna forma podemos agregar electrones a un átomo eléctricamente neutro, este exceso de electrones produce una carga negativa en el átomo.

GENERALIDADES DEL CIRCUITO ELECTRICO. • CARGA ELÉCTRICA. – Se conoce como carga eléctrica de un cuerpo al exceso o defecto de electrones que éste posee: • Carga negativa significa exceso de electrones. • Carga positiva significa defecto de electrones. – La unidad de carga eléctrica se denomina culombio. – 1 culombio = 6, 3 x 1018 electrones. – Supongamos que tenemos dos cuerpos cargados eléctricamente, con cargas diferentes. Si unimos ambos cuerpos mediante un elemento conductor, se produce un movimiento de electrones hasta que las cargas quedan compensadas. – Al movimiento de electrones que se produce por el conductor eléctrico se denomina corriente eléctrica.

GENERALIDADES DEL CIRCUITO ELECTRICO. • CONDUCTORES Y AISLANTES. – Los cuerpos aislantes de la electricidad se caracterizan por impedir el paso de la corriente a través de ellos. Este fenómeno se debe a que los electrones se encuentran ligados fuertemente a sus átomos y para arrancarlos es necesaria mucha energía. – Son buenos aislantes: el exafloruro de azufre (SF 6), las cámaras de vacío, porcelana, aceite mineral, caucho, barniz, vidrio, plásticos, aire seco, etc. – Los conductores, permiten con facilidad el movimiento de electrones por su estructura molecular. Prácticamente todos los metales son buenos conductores, pero unos mejores que otros. – A continuación vemos una lista de conductores, comenzando por los mejores: Platino, plata, cobre, oro, aluminio, cinc, estaño, hierro, plomo, etc.

GENERALIDADES DEL CIRCUITO ELECTRICO. • CLASES DE CORRIENTES ELÉCTRICAS. – Corriente continua (c. c. ): Circula en cada instante, la misma cantidad de electrones y además siempre en el mismo sentido. Es la que proporcionan las baterías de acumuladores, pilas, dinamos y células fotovoltaicas. Su símbolo es -. – Corriente alterna (c. a. ): Se tiene cuando los electrones circulan en ambos sentidos, y además, en cada momento para un número de electrones distinto. Estas variables de electrones que se trasladan de un sitio a otro, se repiten periódicamente de manera cíclica. La corriente alterna es la que producen los alternadores en las centrales eléctricas. Su símbolo es ~. A = Amplitud de onda P = Pico o cresta N = Nodo o valor cero V = Valle o vientre T = Período

MAGNITUDES ELÉCTRICAS. • INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA (I). – Cuando se produce una circulación de corriente por un conductor, es necesario saber si las cargas pasan en un gran número durante poco tiempo, o si circulan pocos electrones durante un tiempo muy prolongado. – Se define la Intensidad eléctrica como: cantidad de electrones que circula por un conductor eléctrico en un tiempo igual a un segundo. Se representa por la letra I y su unidad es el amperio (A). – Realizando un símil hidraúlico, podríamos comparar la intensidad eléctrica con la cantidad de agua que circula por un punto de una cañería en un segundo. – La intensidad de corriente eléctrica puede hallarse en función de la cantidad de electrones y del tiempo: • I = Q/t – I = intensidad en amperios (A) – Q = Cantidad de electricidad en culombios (C). – T = tiempo en segundos.

MAGNITUDES ELÉCTRICAS. • TENSIÓN ELÉCTRICA. – La corriente circula de un punto a otro cuando entre ellos existe una diferencia de potencial. La diferencia de potencial eléctrico es conocida habitualmente como tensión eléctrica (U), voltaje eléctrico o, simplemente, voltaje. Su unidad es el voltio (V). – Cuanto menor es la diferencia de potencial, menor es la diferencia de energía entre ambos puntos, siendo más difícil que los electrones se trasladen de un punto a otro. – La diferencia de potencial es condición fundamental para que circule corriente eléctrica por un conductor. – La diferencia de potencia entre dos puntos de un circuito es el trabajo necesario para transportar la unidad de carga desde un punto a otro. 1 voltio = 1 julio / 1 culombio.

MAGNITUDES ELÉCTRICAS. • RESISTENCIA ELÉCTRICA. – Se define como: la mayor o menor oposición que ofrecen los cuerpos conductores al paso de la corriente eléctrica. – Cuando los electrones circulan por un conductor, tienen que moverse a través de todos los átomos, produciéndose una especie de rozamiento (resistencia al movimiento de los electrones) que se transforma en calor. Estos choques son menores en los buenos conductores. – La unidad de medida de la resistencia eléctrica (R) es el ohmio y se representa por la letra griega omega (Ω). • 1 miliohmio = 1 mΩ = 0, 001 Ω. • 1 Kilohmio = 1 KΩ = 1. 000 Ω. • 1 Megaohmio = 1 MΩ = 1. 000 Ω.

LEY DE OHM. – Hemos visto magnitudes como: intensidad de corriente, tensión y resistencia eléctrica. Para resolver problemas donde dispongamos de dos de estas magnitudes y tengamos que determinar la tercera, necesitamos aplicar una fórmula que las relacione entre sí. – El físico Ohm determinó que: la intensidad que recorre un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica. I – Intensidad de la corriente que recorre el circuito en ampere (A) E – Valor de la tensión, voltaje o fuerza electromotriz en volt (V) R – Valor de la resistencia del consumidor o carga conectado al circuito en ohm ( Ω ).

ENERGÍA ELÉCTRICA. – Es la cantidad de trabajo desarrollado en un tiempo distinto a un segundo. Se representa por la letra E y su unidad es el Julio que se representa con la letra J. • 1 julio = 1 vatio x 1 segundo. – Dado que el julio es una unidad muy pequeña, en la práctica se utiliza el Kilovatio por hora (k. W x h). • 1 k. Wxh = 3, 6 x 106 julios. – La energía eléctrica (k. Wxh) es la magnitud que miden los contadores de energía activa. • EFECTO JOULE. – Es el calentamiento sufrido por un conductor o una resistencia cuando es atravesado por una corriente eléctrica. – Hay una equivalencia entre el calor producido por efecto Joule y la energía consumida. • Q = 0, 24 x E. • 1 julio = 0, 24 calorías. – Como hemos visto con anterioridad E = Pxt y a su vez P=Rx. I 2 • Q = 0, 24 R I 2 t – Q = calor en calorías.

POTENCIA ELÉCTRICA. – Potencia es la cantidad de trabajo desarrollada por un receptor eléctrico en un tiempo igual a un segundo. Se representa por la letra P y su unidad es el vatio (W). • Múltiplo de vatio → Kilovatio (k. W) = 1. 000 W • Múltiplo de vatio → Caballo de vapor (CV) = 736 W – La potencia eléctrica en corriente continua puede hallarse en función de la tensión y de la intensidad. • P=Ux. I – P = Potencia eléctrica en vatios. – U = Tensión en voltios. – I = Intensidad en amperios. – En física, se define potencia como la rapidez con la que se ejecuta un trabajo, es decir, la relación que existe entre el trabajo realizado y el tiempo invertido en realizarlo. – El trabajo se produce gracias a la energía, por lo que son dos conceptos que dicen lo mismo: • Potencia = trabajo/tiempo. • Potencia = energía/tiempo. – P= Potencia eléctrica en vatios. – E = energía en julios (J). – t = tiempo en segundos (s).