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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
(SF6), 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 = 1mΩ = 0,001 Ω.
• 1 Kilohmio = 1 KΩ = 1.000 Ω.
• 1 Megaohmio = 1 MΩ = 1.000.000 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 (kW x h).
• 1kWxh = 3,6 x 106 julios.
– La energía eléctrica (kWxh) 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=RxI2
• Q = 0,24 R I2 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 (kW) = 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=UxI
– 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).