LA ELECTRICIDAD

M. GRACIANI

1. INTRODUCCIÓN: CARGA ELÉCTRICALa materia está constituida por átomos, siendo estos la unidad de la misma.

+

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= protones

= electrones

= neutrones

Estos átomos están formados por un núcleo compuesto de neutrones y protones; rodeados de electrones, que son partículas que están en continuo movimiento.

Los protones tienen carga eléctrica positiva, mientras que los electrones carga eléctrica negativa.

Para explicar por qué los cuerpos se atraen o se repelen tenemos que recurrir al concepto de carga eléctrica: “La carga eléctrica es una propiedad de los cuerpos responsables de los fenómenos eléctricos”.

Así, debemos de saber que dos cuerpos con el mismo tipo de cargas se repelen, y que si tienen diferentes tipos de cargas se atraen.

-- ++

+-

2. LA CORRIENTE ELÉCTRICASe denomina corriente eléctrica a la circulación de electrones o carga eléctrica de forma continua por un circuito.

Hay que saber que existen materiales que no permiten el paso de la corriente eléctrica (materiales aislantes eléctricos). Por el contario, existen materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica (materiales conductores de la electricidad).

Cuando cargamos eléctricamente un material que es aislante eléctrico, la electricidad no se mueve a lo largo del material, creando entonces lo que conocemos como electricidad estática, concepto opuesto al de corriente eléctrica.

Para que se produzca corriente eléctrica, es necesario que exista un desequilibrio de cargas entre dos puntos de un conductor, es decir, que haya mucha cantidad de electrones en un lugar y ninguno, o pocos, en otro (o viceversa). El movimiento de electrones se detienen cuando la carga se equilibra.

3. EL CIRCUITO ELÉCTRICO3.1 Definición

Hemos visto que la corriente eléctrica es un conjunto de electrones que se desplazan por un conductor. Poe eso definimos el circuito cerrado como el conjunto de elementos conectados entre sí por las que circula una corriente eléctrica. Esta consta de los siguientes elementos:

• Un generador: que proporciona energía.

• Un hilo conductor: que se encarga de transportar la energía.

• Un interruptor: que corta de forma manual el paso de energía.

• Un receptor: como por ejemplo una bombilla, un motor, un timbre, etc…

3.2 Elementos de un circuito eléctrico

a) Generadores.

Proporcionan la energía necesaria para que los electrones se muevan de modo permanente. Los generadores constan de dos polos, uno positivo y otro negativo. Cuando ambos polos se unen mediante un hilo conductor (cobre o aluminio generalmente), los electrones se mueven a través de él desde el polo negativo hasta el positivo.

Los generadores pueden ser:

• Pilas o baterías: que utilizan procesos químicos para generar corriente.

• Alternadores o dinamos: que transforman el movimiento en corriente.

• Celdas solares fotovoltaicas: que aprovechan la energía solar.

• Celdas de hidrógeno: que obtienen energía a partir del oxígeno del aire y el hidrógeno.

b) Receptores.

Son dispositivos que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía que nos resulte útil. Cuando los electrones abandonan el generador a través del hilo conductor, a su paso antes de llegar al polo opuesto del mismo, se pueden encontrar elementos en los que se gasta parte de esa energía para producir ciertos efectos. Así, algunas resistencias eléctricas producen calor, las bombillas luz, los motores movimiento, los timbres sonido, etc.

c) Elementos de control y protección

Existen otros dos tipos de elementos que sirven para controlar y proteger el circuito:

• Dispositivos de control y maniobra: permiten dirigir o interrumpir a voluntad el paso de la corriente eléctrica. Los más comunes son: los interruptores, los conmutadores y los pulsadores.

• Dispositivos de protección: interrumpen el paso de la corriente cuando esta es muy elevada; así evitan que los elementos de más valor del circuito sufran daños. Los más comunes son: los fusibles (hilo muy fino que se rompe cuando la corriente es muy alta), los interruptores magnetotérmicos y los diferenciales.

3.3 Representación y símbolosSe ha establecido un sistema de símbolos convencionales para poder simplificar en esquema de un circuito eléctrico. Los más utilizados son:

• Generadores:

+-

Pila

+-

Batería

• Receptores:

Bombilla o lámpara Resistencia

M

Motor Timbre Relé

• Elementos de control:

Interruptor Pulsador Conmutador

• Elementos de protección:

Fusible

• Instrumento de medida:

A V

Amperímetro Volímetro

• Otros elementos:

Empalme Cruce

4. MAGNITUDES ELÉCTRICASLa carga es la cantidad de electricidad almecenada en un cuerpo. Se designa mediante la letra (Q) y se mide en Culombios (C).

1 C = 6,25 * 1018 electrones

Las magnitudes eléctricas básicas son:

4.1 Tensión – Voltaje o Diferencia de potencialIndica la diferencia de energía eléctrica entre dos puntos de un circuito. La carga siempre circula desde los puntos donde la energía es más alta hasta los puntos en los que es más baja. Por lo tanto, si no hay tensión no hay corriente. Así:

“La cantidad de energía que una pila o una betería (generador) es capaz de proporcionar a cada electrón viene expresada por su voltaje o tensión y se mide en voltios (V)”

Para medir el voltaje, se utiliza un aparato denominado Voltímetro. Los cables que salen del voltímetro se conectan en paralelo en los extremos del componente cuya tensión deseamos medir.

Podemos expresar el voltaje en Milivoltios (Mv), es decir, la milésima parte de un voltio.

1 V = 10-3 mV

4.2 Intensidad de corriente eléctricaEn cualquier circuito se desplazan millones de electrones. Es importante saber cuantos electrones salen de la pila y como se reparten entre los distintos elementos del circuito antes de regresar a ello.

La intensidad de corriente eléctrica es la carga o el número de electrones que atraviesan la sección de un conductor cada segundo.

I =Q

t1 A =

1 C

1 sg.

En el sistema internacional, la intensidad se mide en Amperios (A).

Por lo tanto, por un cable circula un amperio cuando lo atraviesa un culombio cada segundo. También se puede medir en Miliamperios (mA).

4.3 Resistencia eléctrica

Es la oposición que ejercen los elementos del circuito al paso de la corriente eléctrica. Se designa mediante la letra “R” y se mide en Ohmios ( ). Por último es fracuente expresar la resistencia el múltiplos como el Kiloohmio (K ).

5. LEY DE OHMEl primer científico que estudió la relación entre el voltaje, la intensidad y la resistencia fue Georg Ohm. Este científico alemán estableció en 1822 la relación de proporcionalidad existente entre estas tres magnitudes eléctricas. A esta relación se le denomina Ley de Ohm, y matemáticamente se expresa así:

V = I * R

I =V

R

R =V

I

V = Voltaje (Voltios V)

I = Intensidad (Amperios A)

R = Resistencia (ohmios )

Es decir, para una resistencia dada, intensidad y voltaje son magnitudes directamente proporcionales. Esto es, si se duplica el voltaje, se duplica la intensidad y si el voltaje se reduce a la tercera parte, la intensidad se verá igualmente reducida a la tercera parte.

FIN DE LA PRESENTACIÓN