Con esta publicación, se pretende dar a conocer los principios más básicos de la teoría eléctrica y electrónica. Por supuesto, lo de aquí en adelante expuesto, es un resumen. Cualquier capítulo, se puede desarrollar más extensamente. Pero, como hemos dicho, para iniciarse en este campo, los conceptos elementales bastan para empezar y entender mejor la electricidad y la electrónica.
Conceptos Básicos
Electricidad
En la actualidad, la electricidad es un elemento tan natural y cotidiano, que no le prestamos la atención necesaria. Y sin embargo es la fuente de energía más versátil y utilizada que se conoce actualmente, ya que el ser humano se ha dedicado a generar electricidad para poner en marcha todo tipo de maquinaria, artefactos y sistemas de transporte, incluyendo con lo que estás leyendo esto. Y a pesar de ello, aun sigue siendo una fuente de energía misteriosa, ya que no se conoce con exactitud cómo surge, en cambio si conocemos sus causas y como aplicarlas.
Pero, ¿Qué es la electricidad? ¿En qué consiste?. En esencia, es una propiedad física que se manifiesta por la atracción o repulsión que ejerce entre sí la materia. Esta propiedad se origina en los átomos de la propia materia, con la presencia de componentes con carga negativa (denominados electrones) y otros con carga positiva (los protones).
Pero la propiedad de la que se aprovecha el ser humano es del flujo eléctrico provocado entre diferentes cargas eléctricas. A eso se le denomina Corriente Eléctrica
Corriente Eléctrica
Como se ha apuntado ya, es el flujo o movimiento de electrones por un conductor, que recorre un circuito. Este flujo de electrones es el que da energía al circuito. Los electrones se desplazan de un átomo a otro, en la misma dirección según el conductor, y esta dirección es del negativo al positivo de la fuente de energía, atravesando el circuito.
Siempre, para entender la corriente eléctrica, se ha comparado su comportamiento, con el caudal de un rió. El agua corre del sitio más alto, al más bajo gracias a su inclinación. Cuanto más inclinado sea, mas fuerte será la corriente del rió. La corriente eléctrica tiene un comportamiento similar. Los electrones se desplazan del punto con mayor voltaje, al de menor voltaje.
La corriente eléctrica se mide en Amperios, y su unidad se representa con la letra A. Y el submúltiplos más empleado es el miliamperio, mA = 1/1000 de amperio o 10-3 Amperios. El instrumento con el que se miden los amperios es el Amperímetro.
Voltaje
A la diferencia de energía entre dos puntos de un circuito, se le denomina Voltaje. Esta energía es la que “empuja” a moverse los electrones por un conductor. La unidad en que se mide el voltaje son los Voltios y su símbolo es la letra V, y también tiene submúltiplos: milivoltios mV= 1/1000 de voltio. El instrumento con el que se mide el voltaje es el Voltímetro.
Electricidad estática
Como hemos visto antes, la materia está formada por átomos. Y estos por protones con carga eléctrica positiva, electrones negativa y neutrones no tienen carga eléctrica.
Los átomos, por sí mismos, son eléctricamente neutros, ya que tienen el mismo número de protones con carga positiva que de electrones con carga negativa.
La cuestión es que estas cargas eléctricas pueden descompensarse con la fricción de los átomos. Podemos cargar un cuerpo positivamente si pierde electrones y negativamente si los gana.
Es conocido por todos, que hay objetos que son más propensos a perder o a ganar electrones. Este desequilibro temporal de cargas positivas y negativas es lo que se conoce como electricidad estática.
Un ejemplo bien conocido por todos, es cuando frotamos un globo inflado, y lo acercamos a nuestro pelo, y este se pone de punta, o se queda “pegado” a nuestra mano.
Magnetismo
El magnetismo se define como el fenómeno físico por medio del cual ciertos materiales tienen la capacidad de atraer o repeler a otros materiales, basándose su origen en el movimiento de partículas cargadas el magnetismo forma parte de la fuerza electromagnética siendo una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza.
Seguro que habéis jugado con algún imán, experimentando como atrae a materiales ferromagnéticos como el hierro, acero o níquel, y como atrae o repele a otros imanes.
También se descubrió, que al circular un flujo de electrones a través de un cable eléctrico, obtenemos magnetismo debido al movimiento de dichos electrones a través del cable. Por ello, la electricidad y el magnetismo están ligados estrechamente, siendo considerados a ambos como un único fenómeno físico conocido como electromagnetismo.
Esta relación entre la electricidad y el magnetismo hace que cualquier campo magnético lleve asociado un campo eléctrico y viceversa. Este fenómeno, es el que se aplica en electroimanes, transformadores, motores, etc.
Resistividad
La corriente eléctrica que pasa a través de un conductor, siempre se topará con una fuerza opuesta a que esta fluya, y se puede comparar con una fricción mecánica. A esta oposición la conocemos como resistividad o resistencia. Cada material opone su propia resistencia al paso de la corriente eléctrica.
Para el símil del agua, es como si estrecháramos por un punto el caudal, impidiendo el paso natural del agua. La unidad en que se mide el Ohmio y su símbolo es la letra griega omega Ω, y se usan múltiplos: kilohmio KΩ= 1x1000 ohmios. El instrumento con el que se mide la resistencia es el óhmetro.
Potencia
En un circuito, cada elemento que lo compone, necesita o “usa” una cantidad de energía. Esta es la potencia. Por ejemplo, una resistencia, al impedir el paso de corriente, esto hace que se genere un consumo de potencia, disipando calor. O como el caso de una lampa incandescente, que genera luz y calor.
La unidad de potencia es el Vatio o Wat, y se puede obtener multiplicado un voltio por un amperio.
LEY de OHM
La relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia (y como veremos luego, la potencia), fue descubierta por el físico alemán George Simon Ohm, y es la siguiente:
1) Ley de Ohm: Es la ley que relaciona la corriente y el voltaje mediante una constante, que es la resistencia del componente. Todo elemento que cumpla con la ley de ohm se conoce como elemento óhmico. a unidad de potencia es el Vatio o Wat, y se puede obtener multiplicado un voltio por un amperio.
Matemáticamente, se representa de la siguiente manera:
Donde R es la resistencia, V es el Voltaje e I la Corriente(o Intensidad). De esta formulación, se pueden obtener las siguientes variantes:
Materiales conductores
Son aquellos materiales que poseen más electrones libres en su estructura atómica, siendo aptos para conducir la corriente eléctrica, como por ejemplo: Oro, plata, cobre, etc.
Materiales semiconductores
Son los materiales con un número intermedio de electrones libres, como por ejemplo: El Germanio y el Silicio, con un porcentaje de otros materiales como indio, galio, etc. Se utilizan para la fabricación de diodos, transistores y circuitos integrados.
Materiales aislantes
Son los materiales que poseen muy pocos electrones libres para transportar corriente, como por ejemplo: La goma, la madera, el vidrio, los plásticos, etc.
Corriente continua (CC)
La corriente continua, como su nombre lo indica, es el desplazamiento de electrones de manera continua, tanto en su intensidad como en su dirección, a través de un conductor entre dos puntos de distinto voltaje, (de mayor voltaje, a menor voltaje), manteniéndose siempre la misma polaridad.
En los esquemas, encontrareis su abreviación en ingles es DC, de Direct Current.
Corriente alterna (CA)
La corriente alterna tiene como principio fundamental que su magnitud y dirección varían cíclicamente, es decir; se invierte la polaridad periódicamente en ciclos por segundo, llamados hercios o hertzio (Hz). Las formas más comunes para generar electricidad son: Mecánica, Térmica Química o Luminosa, mediante centrales hidroeléctricas, térmicas, o fotovoltaicas.
Este voltaje generado en las centrales, se eleva mediante transformadores a voltajes muy altos, para transportarlo fácilmente, ya que cuanto más alta es la tensión, menor es la corriente y menores son las pérdidas en su trasporte.
En los esquemas, encontrareis su abreviación en ingles es AC, de Alternating Current.
En la próxima publicación, continuaremos con circuitos básicos.
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© Se permite reproducción total o parcial de este contenido, siempre y cuando se reconozca la fuente de información utilizada y se incluya el enlace a este artículo.
Equipo Xanur©2020.
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