Circuito eléctrico magnitudes

El circuito eléctrico y sus magnitudes.
Muchos de los artefactos que utilizamos funcionan gracias a la electricidad: las lámparas,
computadoras, motores, electrodomésticos, la radio, el televisor, etc.
La electricidad es un fenómeno que no puede apreciarse a simple vista, solo apreciamos sus
efectos, como la luz que produce, el calor, el movimiento, sonido, etc. Esto se debe a que la
electricidad aparece en una escala muy pequeña, invisible, en los electrones de los átomos de
algunos materiales.
La materia no es algo continuo, indivisible, si no que está constituida por unas partículas básicas
denominadas átomos. Los átomos se unen entre sí para formar moléculas, y las moléculas se
unen para formar las distintas sustancias más complejas.
El átomo está compuesto por un núcleo central formado por protones y neutrones, alrededor del
cual se encuentran los electrones.
Átomo
Electrones
Algunos materiales son conductores de electricidad como los metales, debido a que al unirse
entre si sus átomos, los electrones de su última capa pueden circular por el material con gran
libertad, y por ello se les conoce como conductores ya que se dice “tienen electrones libres”.
Cuando un material no permite la circulación de los electrones entre sus átomos, se le conoce
como aislante, por ejemplo los plásticos, goma, porcelana, etc.
Magnitudes eléctricas básicas.
No todos los metales son buenos conductores, ya que presentan cierta resistividad, que es una
propiedad con un valor específico para cada material, y determina la resistencia eléctrica o
dificultad que encuentran los electrones para atravesar este material.
Esta resistencia al paso de electrones de un objeto depende de la resistividad de dicho material y
de la forma que tiene. Dicha resistencia eléctrica es una magnitud que se puede medir y calcular
en Ohms (  ).
Por lo tanto si tenemos un conductor eléctrico, bajo ciertas condiciones, podremos obtener
electricidad en él, lo que se conoce como corriente eléctrica.
Se define la corriente eléctrica como un flujo o cantidad ordenada de electrones circulando a
través de un material conductor.
O sea que estos electrones pasan de un átomo al siguiente y así sucesivamente avanzando
rápidamente por el material.
La cantidad de corriente o de electrones que circula por un conductor en un segundo es una
magnitud que se denomina Intensidad de Corriente eléctrica. Se representa por la letra I y se
mide en Amperes (A).
Para que los electrones realicen este movimiento ordenado debe existir una Tensión, fuerza o
energía que impulse los electrones a circular, a esta magnitud también se le llama Diferencia de
Potencial eléctrico o Voltaje.
Esta diferencia de potencial se establece entre dos polos eléctricos de distinto signo, el polo
negativo ( - ) y el positivo ( + ), los que se encuentran a distinto potencial eléctrico entre sí
(diferencia de carga eléctrica o electrones), lo que termina por desplazar los electrones del
conductor que se conecte a ellos, desde el polo negativo hacia el polo positivo.
Esta fuerza o tensión la proporcionan por ejemplo una pila, una batería o un alternador como el
que alimenta la red eléctrica.
La Tensión (voltaje) se representa por la letra V y su unidad es el Voltio ( V ).
Estas tres magnitudes, Tensión, Intensidad de corriente y Resistencia eléctrica se relacionan en la
Ley de Ohm
Componentes y magnitudes en el circuito eléctrico .
Para poder obtener electricidad se necesitan ciertas condiciones que permitan a los electrones
circular obteniendo así una corriente eléctrica.
Estas condiciones mínimas son:
- una fuente de energía eléctrica
- un conductor eléctrico
- y algún elemento que utilice esta energía.
Cuando reunimos estas condiciones mínimas obtenemos un circuito eléctrico, o sea que si una
corriente eléctrica puede recorrer un camino conductor y volver al mismo punto, impulsada por una
fuente de energía, podemos decir que se ha establecido un circuito eléctrico cerrado.
Fusible
Interruptor
Fuente
Lámpara
Conductores
Circuito eléctrico
Esquema eléctrico
Entonces: Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí, los que
permiten obtener una corriente eléctrica y aprovecharla en algún trabajo.
Como mínimo un circuito básico útil debe estar compuesto por estos componentes:
Generador: Es el encargado de suministrar la energía, creando la diferencia de potencial o
Tensión para que circulen los electrones (pila, etc.). Suministra Tensión o Voltaje ( V ).
Conductor: Es el material capaz de conducir los electrones o corriente eléctrica (cables).
Transporta la Intensidad de corriente ( A ).
Receptor: Es el encargado de transformar la energía eléctrica en otro tipo de energía. Por ejemplo
una lámpara transforma energía eléctrica en luz. Ofrecen generalmente Resistencia eléctrica ().
Adicionalmente se suelen incluir otros componentes para mejorar el manejo y la seguridad en los
circuitos, estos son los elementos de comando y los elementos de protección.
Elementos de comando: Se encargan de permitir o interrumpir el paso de electrones, cerrando o
abriendo el circuito. Por ejemplo interruptores, conmutadores, etc.
Cuando abrimos o interrumpimos el circuito los electrones no pueden circular por no tener un
camino conductor continuo hasta el polo positivo y por lo tanto no hay circulación de corriente
(circuito abierto).
Al cerrar el circuito se restablece la corriente eléctrica (circuito cerrado).
Elementos de Protección: Se trata de elementos que interrumpen el paso de electrones por el
circuito en caso de corrientes elevadas que pueden llegar a derretirlo y generar fuego, lo que
sucede en un cortocircuito. Por ejemplo un fusible que se corta abriendo el circuito cuando se
produce un cortocircuito.
Ley de Ohm
El científico George Simon Ohm, relacionó las tres magnitudes básicas del circuito eléctrico,
intensidad de corriente, diferencia de potencial y resistencia, explicando el funcionamiento de los
circuitos y enunciando la ley de Ohm de la siguiente forma:
En todo circuito eléctrico, la intensidad de corriente eléctrica ( I ) obtenida es directamente
proporcional a la tensión aplicada ( V ) e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica ( R )
que ofrece el mismo.
Algebraicamente se expresa:
I=V
R
O sea que en un circuito, en el que tenemos aplicada una diferencia de potencial de 1 Volt
1A = 1V
y su resistencia es de 1 Ohm la intensidad de corriente que lo atraviesa será de 1 Amper.
1
Por lo tanto esta ley permite calcular la corriente en un circuito conociendo el voltaje aplicado y la
resistencia del mismo.
En realidad se puede calcular cualquiera de las tres magnitudes, conociendo las otras dos
mediante las siguientes expresiones:
R= V
I
V= I x R
Como se puede apreciar en los ejemplos de mas abajo, si a un circuito con determinados valores
de tensión, corriente y resistencia ( 1 ), le duplicamos la resistencia, la corriente se reduce a la
mitad ( 2 ). Pero si en cambio mantenemos el valor de la resistencia pero duplicamos el voltaje, la
corriente también se duplica ( 3 ).
(1)
(2)
(3)
En conclusión esta ley nos permitirá conocer las características de un circuito cualquiera y diseñar
circuitos eléctricos según nuestras necesidades.