elcetricidad básica 2


Entrega Nº 2
Conceptos de Electricidad Básica (2ª Parte)
¿QUÉ ES LA CORRIENTE ELÉCTRICA?
Los electrones de las órbitas exteriores de un átomo pueden ser fácilmente obligados a salir de
ellas, porque están atraídos por el núcleo con menos fuerza que los electrones cuyas órbitas
están más cerca del núcleo. En ciertos materiales, llamados conductores, se necesita muy
poca energía para extraer del átomo sus electrones exteriores, ya que su última capa está
incompleta (es inestable) y muy alejada del núcleo, con lo cual, la fuerza de atracción es
reducida.
En la práctica, el calor existente a la temperatura ambiente es suficiente para liberar los
electrones exteriores de los materiales que son buenos conductores, resultando así que en
estos materiales existen normalmente un gran número de electrones “libres”.
Recordemos que un átomo es extraordinariamente pequeño y que en un centímetro cúbico de
cualquier sustancia, hay un número enorme de átomos. Por ejemplo en un centímetro cúbico
de cobre, el número de átomos que hay es aproximadamente
24 ceros.
10 24 , o sea, un “1” seguido de
Supongamos ahora un alambre o hilo de cobre y cuyos extremos están unidos respectivamente
a un polo positivo y a un polo negativo respectivamente. Todos los electrones libres en el cobre
serán atraídos por el extremo positivo y repelidos por el extremo negativo. Este movimiento de
electrones libres en el mismo sentido a lo largo del hilo es lo que se llama corriente eléctrica.
Al unir los extremos del hilo respectivamente a lo polos positivo y negativo, decimos que se
provoca una corriente eléctrica porque hay una diferencia de potencial entre los extremos del
cable. Si observáramos una botella en posición horizontal llena de agua, veríamos que el agua
permanece estancada en su interior. Si eleváramos el culo de la botella provocaríamos una
diferencia de altura (diferencia de potencial) que haría que se moviese el agua hacia fuera de la
botella (corriente eléctrica). Las leyes que gobierna el comportamiento de la electricidad son
perfectamente comparables a las que definen el comportamiento de los fluidos.
CÓMO SE MIDE LA CORRIENTE
Cómo se miden las cargas eléctricas
Visto lo visto, sabemos que la unidad básica o elemental de carga eléctrica es la cantidad de
carga negativa que posee un electrón, pero esta carga es enormemente pequeña, por lo que
en todas las aplicaciones prácticas se utiliza una unidad más cómoda.
Para medir el agua u otro líquido cualquiera siempre se han utilizado unidades de medida
razonables, pero a nadie se le hubiera ocurrido medir contando el número de gotas de líquido
contenidas en un recipiente. Así mismo para medir los de cereales se emplean unidades
adecuadas, pero no se cuentan los millones de granos de trigo, por ejemplo cuando éste se
compra o vende.
En la medición de la carga eléctrica, la unidad que se emplea es el culombio.
Un culombio es igual a 6.260.000.000.000.000.000 de electrones aproximadamente, es decir,
6.26 trillones, y esto puede darnos una idea de lo pequeñísimo que es un electrón.
Intensidad de corriente eléctrica. Unidad de medida
La corriente eléctrica, como ya sabemos, está producida por un gran número de electrones que
se mueven en el mismo sentido a través de un material conductor.
La unidad con que se mide la intensidad de la corriente eléctrica es el amperio.
Recordemos que, mientras un culombio es una medida de cantidad y representa solo el
número de electrones que pasan por el conductor, un amperio es una medida de intensidad,
o sea cantidad de electrones que pasa por un conductor en un tiempo determinado (caudal de
electrones).
Medición de la intensidad de corriente
El dispositivo que se utiliza para medir la intensidad de la corriente que pasa por un conductor,
se llama amperímetro.
El amperímetro debe conectarse de forma que pueda “contar” todos los electrones que pasen
por el hilo y la única manera de conseguirlo es “abrir la línea” e intercalar en ella el
amperímetro, esto es, una conexión en serie.
Sería igual que si quisiéramos contar el aire que entra a un motor, cortaríamos el tubo de
entrada de aire al colector de admisión e intercalaríamos en él un caudalímetro de aire, de
forma que todo el aire que entra al motor pase a través del mismo.
Cualquiera que sea la magnitud que se desea medir, siempre es conveniente utilizar una
unidad adecuada.
Para medir grandes intensidades, el amperio es la unidad más adecuada, pero frecuente
mediremos intensidades de corriente menores que un amperio, es decir, solo algunas
milésimas o incluso millonésimas de amperios, es por ello que es muy habitual el uso de
concepto como miliamperio (mA) o microamperio ( µ A).
¿QUÉ ES LO QUE PRODUCE LA ELECTRICIDAD?
Sabemos que la corriente eléctrica aparece en un material cuando el movimiento casual o
arbitrario de los electrones libres es sustituido por un movimiento ordenado y en un solo sentido,
de dichos electrones. También sabemos que este movimiento (siempre de negativo a positivo)
continuará mientras exista una diferencia de potencial de carga entre dos puntos del material,
de la misma forma que una botella llena de agua estaría vertiendo su contenido mientras esta
esté inclinada o exista una diferencia de altura entre sus extremos.
La diferencia de potencial de carga solo puede ser creada por una fuente externa que entregue
la energía necesaria para mover los electrones, de modo que en un punto dado haya una
deficiencia o exceso de ellos.
Cualquiera que sea la fuente de energía empleada (calor, presión, magnetismo, etc.), esta
energía externa se convierte en energía eléctrica potencial en el instante en que se crea la
diferencia de carga.
La energía eléctrica potencial creada origina lo que se llama fuerza electromotriz, que se
escribe abreviadamente “f. e. m.”. Esta f.e.m. es la causa que produce la corriente eléctrica, y
la energía eléctrica de esta se emplea en hacer que los electrones se muevan.
Aunque como concepto la fuerza electromotriz y la diferencia de potencial no sean la misma
cosa, en la práctica si lo son, y es por ello que la unidad de medida para medir la f.e.m. y la
diferencia de potencial, es el voltio. La diferencia de potencial tiene también el nombre de
tensión.
CIRCUITO ELÉCTRICO
Cuando pasa la corriente por un hilo conductor, millones y millones de electrones almacenados
en el terminal negativo de la batería, salen de él atravesando el cable, y entran en la batería
por su terminal positivo.
Cualquier combinación de conductor y fuente de energía electromotriz que permita el
desplazamiento continuo de los electrones, forma lo se llama circuito eléctrico.
LA TENSIÓN
Tensión, diferencia de potencial o fuerza electromotriz
U
Se mide en voltios. El instrumento de medición: Voltímetro
Es la fuerza que obliga a que la corriente circule
La tensión se representa indistintamente con una V o bien con una U
UNIDADES DE TENSIÓN
Kilovoltio, voltio, milivoltio, microvoltio,….
1 kilovoltio = 1.000 voltios
1
kilovoltios , 1 voltio = 0.001 kilovoltio
1.000
1
voltios , 1 milivoltio = 0.001 voltio s
1 milivoltio =
1.000
1 voltio =
1 voltio = 1000 milivoltios
1 microvoltio =
1
voltios , 1 voltio = 1.000.000 microvoltios.
1.000.000
v= voltio , kv = kilovoltio , mv = milivoltio ,
µ v = microvoltio.
El aparato para medir la tensión es al voltímetro y se conecta en paralelo entre los puntos a
medir. El voltímetro nos indica la diferencia de potencial entre dos puntos
Si recordamos el ejemplo de la botella inclinada, el voltímetro nos diría la diferencia de altura
entre dos puntos de la misma.
LA RESISTENCIA
Hemos definido la corriente eléctrica como el movimiento ordenado de los electrones a través
de un conductor. Para que esto se produzca hay que vencer una doble oposición.
Por una parte la tendencia del átomo a retener sus electrones libres, esto depende de cada
material y por ello hay materiales que son conductores y otros aislantes.
Por otra, los impedimentos que encuentre el electrón en su desplazamiento incluido el propio
hilo conductor.
La unidad de resistencia
La unidad fundamental de resistencia es el ohmio. Un ohmio es el valor de la resistencia de un
conductor, por el que circula una intensidad de un amperio, cuando se aplica entre sus
extremos una diferencia de potencial (tensión) de un voltio.
Resistencia. Se mide en ohmios
R
El instrumento de medición: Ohmetro
Representa el obstáculo que la corriente encuentra en su
camino.
En un circuito eléctrico, aunque los conductores (cables) tienen una resistencia, mayor cuanto
más largos y más finos sean, su resistencia se desestima. Lógicamente siempre que el circuito
esté debidamente diseñado.
Para medir una resistencia es necesario desconectarla o extraerla del circuito donde esté
instalada.
Conversión de unidades de medida
Evitaremos muchos quebraderos de cabeza y confusiones aplicando la tabla que se incluye a
continuación para convertir las unidades que utilizaremos comúnmente con su dimensión
adecuada. En la electricidad o electrónica se tendrá que convertir con frecuencia una unidad de
medida en otra, no solo cuando hablemos de amperios, ohmios o voltios, sino también de
otras unidades como, vatios y faradios, que más adelante estudiaremos.
A todas ellas les son aplicables las mismas reglas de conversión. Se utiliza un sistema de
prefijos que se antepone a los nombres de las unidades fundamentales de medida para indicar
si es un múltiplo o un submúltiplo de dicha unidad fundamenta. A cada prefijo se le ha asignado
un símbolo o abreviatura para ahorrar tiempo y espacio en su manejo. He aquí las tablas:
FRACCIONES
Significado
una billonésima parte
Prefijo
pico
Símbolo
p
micro
µ
una millonésima parte
mili
m
una milésima parte
Prefijo
kilo
mega
Símbolo
k
M
Valor equivalente
1
1.000.000.000.000
1
1.000.000
1
1.000
MULTIPLOS
Significado
mil veces
un millón de veces
Valor equivalente
x 1.000
x 1.000.000
Supongamos que se desea convertir miliamperios (por ejemplo 35) en amperios.
Haciendo uso de la columna Equivalente matemático de la primera tabla y del sistema
decimal, verá que:
1 miliamperio = 1 x
1
amperios
1.000
35 miliamperios = 35 x
1
35
amperios =
A = 0.035 A
1.000
1.000