La ausencia o deficiencia en la previsión del suministro eléctrico, puede afectar profundamente la marcha económica de una nación. Los problemas de orden social y económico que tienen que afrontar los estados deben ser resueltos con el concurso de un adecuado aprovisionamiento de energía eléctrica. En el desarrollo de dicho aprovisionamiento deben intervenir una serie de recursos que deben ser provistos oportunamente con eficiencia y con eficacia. Dichos recursos son de distinta índole, a saber: a) Humanos b) Capital c) Materiales y equipos. De todos ellos, los recursos humanos son los más importantes. Es el hombre el que lleva a cabo el progreso, investigando, planeando, ejecutando, administrando, etc. Es difícil imaginar un mundo sin electricidad. En cientos de maneras afecta e influye nuestra vida diaria. Se ve el uso de la electricidad directamente en nuestros hogares para iluminación, para el funcionamiento de los aparatos domésticos. También se ve el empleo de la electricidad en los transportes y en las industrias. ELECTRICIDAD Y SOCIEDAD La Electricidad es factor de progreso y bienestar que afecta todas las actividades de la sociedad moderna. Su costo incide generalmente en costo de los productos industriales o del presupuesto familiar y estatal. COLOUMB (C): Unidad práctica de carga. Un Coulumb es igual a la carga de 6.25x1018 electrones o protones almacenados en un dieléctrico. El símbolo que se utiliza para denotar carga eléctrica es Q o q. 1C = la carga de 6.25x1018 electrones La unidad de carga (Q) es el Coulumb (C) en honor al físico francés Charles A. Coulumb ELECTRICIDAD: es una rama de la física que se dedica al estudio de las cargas eléctricas, en reposo o en movimiento y las interacciones entre ellas. La fuerza de atracción o repulsión la experimentan, equitativamente, cada una de las cargas o partículas cargadas. La magnitud de la fuerza entre dos cuerpos cargados esta dado por la siguiente formula: COULOMB: UNIDAD DE CARGA La cantidad eléctrica más elemental es la carga eléctrica o cantidad de electricidad. Existen dos clases de cargas: cargas positivas y cargas negativas. El electrón, es una partícula subatómica cargada negativamente, un cuerpo esta cargado positivamente debido a la deficiencia de electrones, un cuerpo no cargado tiene o esta compuesto por partículas cargadas positiva y negativamente, las cuales están balanceadas. ELEMENTOS ACTIVOS POLARIDAD DE UNA CARGA Una carga eléctrica debe tener una polaridad negativa o positiva, que se indica como –Q ó +Q y que refleja un exceso de electrones o de protones. La condición de neutralidad se considera como la carga cero. Los elementos activos son las fuentes de tensión o de intensidad y son capaces de proporcionar energía a una red o circuito. ELEMENTOS ACTIVOS Y PASIVOS Un equipo eléctrico se representa mediante un circuito o esquema constituido por elementos de dos terminales conectados en serie y en paralelo, el análisis del circuito permite conocer el comportamiento del equipo eléctrico. INTRODUCCIÓN A LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS LEY DE OHM LA ELECTRICIDAD EN LA VIDA: El rayo, es un fenómeno que revela la presencia de la electricidad en el aire y es el resultado de una descarga eléctrica en una nube, la cual provoca una intensa luz, calor, y ruido; pudiendo provocar destrucción y muertes. En los animales y en el hombre el ritmo cardiaco por el cual vivimos depende de la electricidad, produciendo un latido. CONDUCTORES, AISLADORES Y SEMICONDUCTORES DISCIPLINAS DE LA ELECTRICIDAD Electrocinética: Parte de la física que estudia los fenómenos que produce la electricidad en movimiento en los mismos conductores. Electrodinámica: Parte de la física que estudia los fenómenos y leyes de la electricidad en movimiento. TEORIA ELECTRÓNICA Es importante comprender el origen de las cargas eléctricas, por esta razón es importante el estudio del átomo. El átomo está constituido por dos partes o zonas: el núcleo o parte central y por una zona que envuelve al núcleo llamada órbitas. El átomo posee partículas subatómicas: los protones, los neutrones y loa electrones. Los protones y neutrones ubicados en el núcleo y los electrones giran al rededor del núcleo en las orbitas. Las partículas subatómicas poseen carga eléctrica así: Los protones poseen carga eléctrica positiva. p+ Los electrones poseen carga eléctrica negativa. eLos neutrones carga eléctrica neutra o tienen carga eléctrica. N Electromagnetismo: Estudio de los fenómenos producidos por la interrelación entre los campos eléctrico y magnético. Electrometría: Parte de la física que estudia el modo de medir la intensidad eléctrica. Electrónica Rama de la física que estudia los fenómenos derivados del paso de las cargas eléctricas a través de gases, sólidos y el vacío y que se ocupa de ciertos dispositivos en los que puede controlarse el movimiento de los electrones. -Si el número de electrones de un átomo es igual al número de protones podemos definirle como un átomo eléctricamente neutro. -Si en el átomo existe un mayor número de protones en el núcleo que electrones girando en las orbitas alrededor del núcleo, el átomo posee carga eléctrica positiva. -Si en el átomo hay menor número de protones en el núcleo que de electrones girando alrededor del núcleo, entonces el átomo está cargado negativamente. -No todos los materiales son iguales y por ello no en todos los materiales se podrá controlar el movimiento de electrones. Por lo tanto, la facilidad o la dificultad del movimiento de los electrones a través de un material definirán si este material es conductor, aislante o semiconductor. Electroquímica: Parte de la química que estudia la relación entre los procesos químicos y los eléctricos. Entre ellos están la electrólisis. La Ley de Ohm relaciona el voltaje con la corriente mediante la siguiente ecuación: V=I*R Conductores: Cuando los electrones se pueden mover con facilidad de un átomo a otro en determinado material, éste es un conductor. En general todos los metales son buenos conductores. El propósito de utilizar conductores es permitir que la corriente eléctrica fluya con la menor resistencia posible. Ejemplo: plata, cobre, oro, aluminio, hierro, etc. Aisladores: Cualquier material en el que los electrones tiendan a permanecer en su órbita alrededor de los átomos es un aislador, ya que no conducirá la electricidad con facilidad. Sin embargo, los aisladores son capaces de retener o almacenar la electricidad mejor que los conductores. Son materiales aislantes: el vidrio, plástico, caucho, papel, aire, mica y reciben el nombre de dieléctricos. Semiconductores Son materiales que en condiciones normales son aislantes y en condiciones provocadas se convierten en conductores, ejemplos: el carbono, el germanio y el silicio, los mismos que se emplean en la fabricación de transistores y otros componentes electrónicos. Una de las características principales, es su valencia electrónica igual a 4; es decir 4 electrones en su última capa o en su capa más externa. Electrostática: Parte de la física que estudia los sistemas de cuerpos electrizados en equilibrio. Electrotecnia o electrotécnica: Parte de la física que estudia la producción, transporte y usos prácticos de la energía eléctrica. Podemos incluir la teoría de circuitos y las máquinas e instalaciones eléctricas. Electrotermia: Técnica de la transformación de la energía eléctrica en calor. En donde: I es la cantidad de corriente que circula por la resistencia R cuando ésta se encuentra sujeta a una diferencia de potencial. V = VOLTAJE cuya unidad es el VOLTIO I = INTENSIDAD DE CORRIENTE cuya unidad es el AMPERIO R = RESISTENCIA cuya unidad es el OHMIO El Voltaje, Tensión o Diferencia de Potencial Es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico cerrado. La unidad de medida es el Voltio que se representa con la letra V, v VOLT: Es una medida de trabajo que se necesita efectuar para mover una carga eléctrica. Cuando se requiere 0,7376 pies-libras (1 Joule) de trabajo para mover 6.25x108 electrones (1 Coulumb), entre dos puntos, cada uno con su propia carga, entonces la diferencia de potencial es de 1VOLTIO. Por lo tanto 1 VOLT = a 1 Joule de trabajo por coulumb de carga. Corriente Eléctrica El movimiento o flujo de electrones se denomina corriente. Para producirla, los electrones deben moverse por efecto de una diferencia de potencial. La corriente se representa con el símbolo I. La unidad básica para medirla es el ampere (A). Matemáticamente, la corriente se determina por: I=V/R EL AMPERE o AMPERIO: Un ampere de corriente se define como el movimiento de un coulomb que pasa por cualquier punto de un conductor durante un segundo. Si la carga se transfiere a una velocidad de 1 culombio por segundo (C/s) la corriente por el conductor tiene una intensidad de 1 Amperio (A); es decir: 1A= 1C/s. RESISTENCIA ELÉCTRICA Todo circuito tiene tres características importantes: 1. Existe una fuente de diferencia de potencial. Si no se aplica voltaje, no puede establecerse un flujo de corriente. 2. Existe una trayectoria cerrada para el flujo de la corriente desde uno de los extremos de la fuente que aplica el voltaje al otro, pasando por el circuito. 3. En general, la trayectoria por la que pasa la corriente presenta determinada resistencia. Ésta se encuentra en el circuito con el fin de generar calor o de limitar la cantidad de corriente. CIRCUITO ELÉCTRICO Un circuito eléctrico o una red eléctrica es una conexión de elementos eléctricos unidos entre sí en una trayectoria cerrada de forma que pueda fluir continuamente una corriente eléctrica. CIRCUITO ABIERTO Cuando cualquier parte de la trayectoria se abre o interrumpe, el circuito se encuentra abierto, dado que no existe continuidad en la trayectoria de conducción. La resistencia de un circuito abierto es infinitamente alta, como resultado en un circuito abierto la corriente no fluye. CORTOCIRCUITO En caso de cortocircuito la fuente de voltaje tienen una trayectoria cerrada a través de sus terminales, pero la resistencia de esta trayectoria es prácticamente igual a cero. Esto da como resultado que, por el cortocircuito fluya una corriente muy alta. ELEMENTOS PASIVOS Las resistencias (resistores), las bobinas (inductores) y los condensadores (capacitores); son elementos pasivos y toman energía de las fuentes para transformarla en otro tipo de energía o acumularla en forma de campo magnético o eléctrico. Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia. Su valor viene dado en ohmios, se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω), y se mide con el Ohmímetro. Matemáticamente, la corriente eléctrica se determina por: R=V/I EL OHMIO: El ohmio u ohm es la unidad de resistencia eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades S.I. Se representa con la letra griega Ω (omega mayúscula). Se define a un ohmio como la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 voltio aplicada entre estos dos puntos produce,en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 amperio.
