Electricidad básica Modulo 1

PROGRAMA OPERADORES DE SUBESTACIONES

ELECTRICIDAD BASICA

INTRODUCCION A LA ELECTRICIDAD

TABLA DE CONTENIDO

Página

1. INTRODUCCION 3

2. OBJETIVOS 4

3. ELECTRICIDAD 5

3.1. Electricidad Estática 6

3.2. Electricidad Dinámica 6

4. VOLTAJE 7

5. RESISTENCIA 8

5.1. Factores que influyen en el valor de la resistencia eléctrica de

los conductores de corriente 9

5.2. Materiales conductores, semiconductores y aislantes de la

corriente eléctrica 13

5.3. Diferencia entre un resistor y una resistencia 14

6. LEY DE OHM

7. LA CORRIENTE CONTINUA REQUIERE DE UN CIRCUITO COMPLETO 19

8. CORRIENTE DIRECTA CD. Y CORRIENTE ALTERNA CA. 21

9. LOS GENERADORES ELECTRICOS TRANSFORMAN Y TRANSMITEN

ENERGIA 23

10. POTENCIA ES LA TASA DE CONVERSION DE LA ENERGIA 26

11. LOS CONCEPTOS DE VOLTIOS, AMPERIOS Y VATIOS ESTAN 29

RELACIONADOS ENTRE SI

12. CABALLOS DE FUERZA 30

13. EFICIENCIA 31

14. CONDUCTORES DE CIRCUITO 34

15. NUMEROS DE LA AWG 34

16. CUESTIONARIO 35

17. GLOSARIO 38

1. INTRODUCCION

Este curso comienza con una explicación de lo que es la electricidad, cómo se origina y se comporta. En esta lección se explican el voltaje, la corriente, la resistencia y la energía o potencia eléctrica y, se emplea la Ley de Ohm para explicar sus interrelaciones en un circuito eléctrico.

2. OBJETIVOS

Esta guía de estudio está diseñada para que usted sea capaz de:

• Explicar la electricidad estática y la dinámica como movimiento de electrones.

• Calcular, mediante el empleo de la Ley de Ohm, el voltaje, la corriente y la resistencia de un circuito de CD.

• Utilizando la Ley de Potencia, calcular la potencia eléctrica, en vatios.

• Convertir vatios a caballos de fuerza.

• Calcular los conductores en forma apropiada.

3. ELECTRICIDAD

Electricidad es EL MOVIMIENTO DE CARGAS ELECTRICAS LLAMADAS ELECTRONES.

El átomo está compuesto de un pequeño y masivo núcleo, cargado positivamente, rodeado por electrones que giran a su alrededor. El núcleo, que contiene la mayor parte de la masa del átomo, esta a su vez compuesto por neutrones y protones, que se mantienen juntos por grandes fuerzas nucleares, mucho mayores que la fuerza eléctrica que mantiene unidos los electrones al núcleo.

Los átomos de la materia contienen electrones, los que son partículas con carga negativa. Los electrones se mueven alrededor del núcleo de su átomo, el cual contiene partículas cargadas positivamente llamadas protones. Normalmente las cargas positivas y las negativas se encuentran en equilibrio en la materia. Cuando los electrones se mueven de su posición normal en los átomos, se observan efectos eléctricos:

3.1. Electricidad Estática es el resultado de electrones que han sido movidos de su posición normal en sus átomos, generalmente mediante la fricción. Esto produce una carga eléctrica estática en la materia. Cuando hay demasiados electrones, la carga es negativa; cuando son muy pocos, la carga es positiva.

“Estática” quiere decir que los electrones no se están moviendo. Tienen la tendencia a regresar a su posición normal, lo que no logran, pues un aislante, como el aire, impide su movimiento.

Esta diferencia en la carga eléctrica se denomina Diferencia de Potencial; se mide en voltios y es una forma de voltaje eléctrico.

Cuando la diferencia de potencial, o voltaje, llega a ser lo suficientemente grande, los electrones se mueven repentinamente en forma de chispa, o de descarga estática. Este movimiento de electrones es un tipo de corriente eléctrica. Debido a que el voltaje se disipa, es breve y de muy poco uso.

3.2. Electricidad Dinámica es un flujo de electrones continuo y controlado.

• La corriente es el flujo de electrones en un contador, medido en Amperios. Un amperio representa un gran número de electrones que se desplazan por un segundo.

• El flujo de electrones requiere mantener un cierto voltaje que empuje los electrones en forma continua. En la electricidad dinámica, el voltaje generalmente se conoce con el término de Fuerza Electromotriz, o FEM. Una FEM continua produce una corriente continua.

• El flujo de electrones necesita un conductor, un material como el cobre, o el aluminio, que permita a través de él, un fácil desplazamiento de los electrones.

4. VOLTAJE

El voltaje o FEM, es la diferencia de carga eléctrica entre dos puntos. Con el fin de mantener esta diferencia, debe existir un exceso de electrones en un cierto lugar y, una diferencia de electrones, en otro lugar.

Por ejemplo, en una batería, las reacciones químicas mantienen en el terminal negativo un gran suministro de electrones y, una deficiencia, en el terminal positivo.

Cuando se conecta un alambre conductor entre los terminales, proporcionando de esta manera una trayectoria ininterrumpida entre los terminales, los electrones fluyen del terminal negativo al terminal positivo.

Los átomos en un buen conductor, poseen electrones libres. Cuando los electrones, de la batería, se mueven dentro del conductor, empujan a los electrones del conductor delante de ellos, en una especie de reacción en cadena.

5. RESISTENCIA

Representación de Resistencias

Se define como la oposición al paso de la corriente.

La resistencia se mide en Ohmios y es representado por el símbolo Ω (omega).

Todos los conductores eléctricos ofrecen mayor o menor resistencia al paso de la corriente eléctrica. Esta resistencia es debida a las siguientes causas:

• A que cada átomo se opone en cierta medida a que le arranquen los electrones, por ser éstos atraídos por el núcleo.

• A que se producen incontables choques entre los electrones de las corrientes y los átomos que componen el conductor. Estos choques se traducen en resistencia y hacen que se caliente el conductor.

En todo conductor, el más mínimo voltaje mueve electrones. Sin embargo, en aquellos materiales con una gran Resistencia, se moverán muy pocos. En materiales con poca resistencia, se moverán muchos electrones, con pequeños voltajes.

En algunos aisladores, como las cerámicas y los plásticos, los electrones están fuertemente ligados a sus átomos. Mientras el voltaje o FEM no sea muy alto, generalmente de miles de voltios, no se mueve ningún electrón. Esta es la razón por la que se utilizan los aislantes para controlar la electricidad en forma segura.

Excepto en el caso de materiales superconductores especiales, los electrones no fluyen con total libertad.

Un superconductor tiene dos características esenciales. Por debajo de una temperatura crítica característica (Tc), dependiente de la naturaleza y estructura del material, los superconductores exhiben resistencia cero al flujo de electricidad y pueden expulsar el flujo magnético de su interior, dando lugar al fenómeno de levitación magnética. El estado superconductor se destruye al ser sometido a un campo magnético, cosa que debe hacerse en muchas de las aplicaciones concebibles. A pesar de las dificultades anotadas anteriormente estos superconductores se utilizan ya en la microelectrónica, por ejemplo como sensores de campo magnético (SQUID: interferómetro cuántico superconductor), filtros, resonadores etc.

5.1. Factores que influyen en el valor de la resistencia eléctrica de los conductores de corriente:

Para conductores rectilíneos:

Para conductores rectilíneos de Ç

Se mide en ohmios --

Resistencia = resistividad

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