Teorias Basicas De La Electricidad

Electrostática

La materia que nos rodea está formada por átomos. Los átomos a su vez están formados por partículas distribuidas en el núcleo y la corteza. En el núcleo nos encontramos con los neutrones (partículas sin carga y con masa) y protones (partículas con carga positiva y masa). En la corteza girando alrededor del núcleo nos encontramos a lo electrones (partículas con masa despreciable y carga negativa).

Cuando el número de protones y electrones es el mismo tenemos átomos neutros, mientras que si el número de ambos no coincide tenemos iones, átomos cargados. Estos iones pueden ser;

Iones positivos.- el número de protones es mayor que el número de electrones.

Iones negativos.- el número de electrones es mayor que el número de protones.

Corriente eléctrica

El movimiento de los electrones a través de un conductor. Según el tipo de desplazamiento diferenciamos entre corriente continua y alterna.

En la corriente continua los electrones se desplazan siempre en el mismo sentido. Gráficamente:

En la corriente alterna los electrones cambian de sentido en su movimiento 50 veces por segundo en el caso europeo y 60 veces por segundo en América. El movimiento descrito por los electrones en este caso es sinusoidal.

Magnitudes básicas

Por magnitud física entendemos cualquier propiedad de los cuerpos que se puede medir o cuantificar. En los circuitos eléctricos tenemos:

Voltaje o tensión eléctrica.- energía por unidad de carga que hace que éstas circuln por el circuito. Se mide en voltios V.

Intensidad.- Número de electrones que atraviesan la sección de un conductor en la unidad de tiempo. Se mide en amperios (A).

I = (siendo q la carga y t el tiempo)

El amperio es una unidad muy grande equivalente al paso de 6,24•1018 electrones por segundo.

Resistencia mide la oposición que ofrece un material al paso de corriente eléctrica. Se mide en Ohmios (W).

La resistencia que ofrece un material al paso de corriente eléctrica viene determinada por su longitud su sección y sus características según la ecuación:

Atendiendo a esta resistencia los materiales se clasifican en dos grandes grupos:

Conductores.- permiten el paso de corriente eléctrica, metales, agua,….

Aislantes.- no permiten el paso de corriente eléctrica, madera, plástico,…

Ley de Ohm

Ohm realizó numerosos experimentos analizando los valores de estas tres magnitudes observando que si aumentaba la resistencia manteniendo fija la intensidad, aumentaba el voltaje. Si aumentaba la intensidad manteniendo fija la resistencia, aumentaba el voltaje. Es decir la resistencia y la intensidad son directamente proporcionales al voltaje.

Estos experimentos llevaron a Ohm a enunciar su ley para el cálculo de las magnitudes básicas de un circuito eléctrico de la siguiente forma:

V = I • R

Instrumentos de medida

Para medir las diferentes magnitudes eléctricas, existen instrumentos específicos siendo los más utilizados el voltímetro, el amperímetro y el polímetro.

Ø Voltímetro.- Mide el voltaje o tensión eléctrica. El aparato se conecta en paralelo con el componente o generador cuya tensión se quiere medir. La resistencia interna del aparato es muy alta de modo que a través de él casi no circula corriente. Suele tener varias escalas, voltios o milivoltios siendo preciso elegir la escala adecuada a la tensión que se va a medir. Si trabajamos con tensiones muy elevadas debemos tener cuidado para no dañarlo.

Ø Amperímetro.- Mide la intensidad de la corriente. Se conecta en serie con el circuito. La resistencia interna del aparato es muy pequeña por lo que apenas afecta a la corriente del circuito. También aquí debemos seleccionar la escala adecuada a la intensidad que vamos a trabajar. Si conectamos el aparato en paralelo podemos dañarlo.

Ø Polímetro.- Es más avanzado que los anteriores, nos permite medir tensión, intensidad, resistencia,… en diferentes escalas de medida. Puede ser analógico o digital.

Circuito eléctrico

Conjunto de operadores unidos de tal forma que permitan el paso de corriente eléctrica para conseguir algún efecto útil (luz, calor, movimiento,…). Los elementos básicos de un circuito eléctrico son:

Elementos Función Símbolos

Generadores Suministra energía eléctrica acumulada en pilas o generada dinamo

Conductores Materiales que sirven de unión entre los distintos operadores del circuito y permiten el paso de corriente eléctrica.

Receptores Operadores que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía útil:

ü Resistencia (calorífica)

ü Bombilla (luminosa)

ü Timbre o Zumbador (sonora)

ü Motor (mecánica, cinética)

Elementos de maniobra y control Sin necesidad de modificar las conexiones del circuito permite gobernar a voluntad su funcionamiento. Abren y cierran el circuito a voluntad.

ü Interruptores

ü Pulsadores

ü Conmutadores

Elementos de protección Elementos intercalados en el circuito que protegen las instalaciones

ü Fusibles

Generadores

La obtención de energía eléctrica se puede producir de varias formas, por frotamiento, presión, luz, acción de campos magnéticos, reacciones químicas,… Los métodos más utilizados son los dos últimos.

El uso de la energía química para la producción de energía eléctrica se da en las pilas.

Ciertas sustancias naturales tienen la propiedad de generar corriente eléctrica en su interior gracias a la reacción química que se produce entre sus componentes. Si tomamos varios limones y unas chapas de cobre y cinc podremos fabricar una pila de voltaje muy bajo, se trata de una pila muy básica.

Las pilas y baterías comerciales son generadores químicos de energía eléctrica que utilizan elementos capaces de desarrollar un flujo de electrones más intenso.

¿Cómo funciona una pila? Para analizar su funcionamiento imaginemos que estamos en el interior de una pila, observamos que hay una zona en la que existe gran acumulación de electrones (polo negativo) y el otro extremo una menor cantidad de electrones (polo positivo). Si conectamos un receptor (motor) entre los dos terminales de la pila vemos que los electrones comienzan a circular del borne negativo al borne

...