la corriente eléctrica

Trabajo para optar al Título de Licenciado

El Electrón

¿Qué ocurre en realidad durante el proceso de frotamiento con el cual se produce el fenómeno de electrificación? Benjamín Franklin pensaba que todos los cuerpos contenían una determinada cantidad de fluido eléctrico que servía para mantenerlos en un estado sin carga (neutro). Él postuló que cuando dos sustancias diferentes se frotaban entre sí, una de ellas acumulaba un exceso de fluido y quedaba cargada positivamente, mientras que la otra perdía fluido y quedaba cargada negativamente. Ahora se sabe que la sustancia transferida no es un fluido, sino pequeñas cantidades de electricidad negativa llamadas electrones.

La teoría atómica moderna sobre la materia sostiene que todas las sustancias están formadas por átomos y moléculas. Cada átomo tiene una parte central cargada positivamente a la que se le llama núcleo, que está rodeado de una nube de electrones cargados negativamente. El núcleo consta de cierto número de protones, cada uno de ellos con una sola unidad de carga positiva y (excepto para el hidrógeno) uno o más neutrones. Como su nombre lo sugiere, un neutrón es una partícula eléctricamente neutra. Normalmente, un átomo de materia se encuentra en un estado neutro o sin carga debido a que contiene el mismo número de protones en su núcleo que de electrones alrededor de éste. Un diagrama esquemático del átomo de neón se muestra en la figura 23.4. Si, por alguna razón, un átomo neutro pierde uno o más de sus electrones exteriores, el átomo tiene una carga neta positiva y se le conoce como un ion positivo. Un ion negativo es un átomo que ha ganado una o más cargas adicionales. Cuando dos materiales particulares se ponen en contacto estrecho, algunos de los electrones más débilmente retenidos se pueden transferir de un material al otro. Por ejemplo, cuando una barra de ebonita se frota contra un pedazo de piel, los electrones se transfieren de la piel a la barra, dejando un exceso de electrones sobre la barra y una deficiencia de electrones en la piel. En forma similar, cuando una barra de vidrio se frota con un pedazo de seda, los electrones se transfieren del vidrio a la seda. Ahora podemos plantear este enunciado:

“Un objeto que tiene un exceso de electrones está cargado negativamente, y un objeto que tiene una deficiencia de electrones está cargado positivamente”.

Br. Jhonnathan R. Castillo Benjamin

Figura del átomo de neón consiste en un núcleo estrechamente compactado que contiene diez protones (p) y diez neutrones (n). El átomo es eléctricamente neutro debido a que está rodeadopor diez electrones.


LA CORRIENTE ELECTRICA

Definición.- La corriente eléctrica es el flujo de electrones o cargas dentro de un circuito eléctrico cerrado. Esta corriente siempre viaja desde el polo negativo al positivo de la fuente suministradora de voltaje o Fuerza Electro Motriz (FEM).

Tipos de Corrientes Eléctricas

Existen dos tipos de corriente eléctrica: la continua y la alterna.

Corriente Continua (C.C.) o Corriente Directa (C.D.)

Símbolo

Su característica principal es que los electrones o cargas siempre fluyen, dentro de un circuito eléctrico cerrado, en el mismo sentido. Los electrones se trasladan del polo negativo al positivo de la fuente de fuerza electromotriz (FEM). Algunas de estas fuentes que suministran corriente directa son por ejemplo: las pilas, utilizadas para el funcionamiento de artefactos electrónicos, las baterías usadas en los transportes motorizados, los dinamos, etc.

Lo que hacen estos dispositivos es poner en movimiento a las cargas para que se inicie el flujo de corriente eléctrica a partir de la fuerza electromagnética. Esta fuerza es la que moviliza a los electrones contenidos en los cables de un circuito eléctrico. Los metales son los que permiten el mejor flujo de cargas, es por esto que se

los denomina conductores.

Gráfica de la Corriente Continua o Directa

Corriente Alterna (C.A.), símbolo

A diferencia de la corriente anterior, en esta existen cambios de polaridad ya que esta no se mantiene fija a lo largo de los ciclos de tiempo. Los polos negativos y positivos de esta corriente se invierten a cada instante, según los Hertz o ciclos por segundo de


Gráfica de la Corriente Continua o Directa Gráfica de la Corriente Continua o Directa Gráfica de la Corriente Continua o Directa Gráfica de la Corriente Continua o Directa Gráfica de la Corriente Continua o Directa Gráfica de la Corriente Continua o Directa Gráfica de la Corriente Continua o Directa


dicha corriente. A pesar de esta continua inversión de polos, el flujo de la corriente siempre será del polo negativo al positivo, al igual que en la corriente continua. La corriente alterna es el tipo de corriente más empleado en la industria y en los hogares y es la que permite el funcionamiento de los artefactos electrónicos y de las luces.

En los países de Europa la corriente alterna posee 50 ciclos o hertz (Hz) por segundo de frecuencia, mientras que los en los países de América la frecuencia es de 60 ciclos o hertz.

Gráfica de la Corriente Alterna

Circuitos Eléctricos

Es tan común la aplicación del circuito eléctrico en nuestros días que tal vez no le damos la importancia que tiene. El automóvil, la televisión, la radio, el teléfono, la aspiradora, las computadoras y videojuegos, entre muchos otros son aparatos que requieren para su funcionamiento, de circuitos eléctricos simples, combinados y complejos.

Definición.- Un Circuito Eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí, por los que puede circular una corriente eléctrica.

La corriente eléctrica es un movimiento de electrones, por lo tanto cualquier circuito debe permitir el paso de los electrones por sus elementos.

Solo habrá paso de electrones por un circuito si el circuito está cerrado. Los circuitos eléctricos son circuitos cerrados, aunque podemos abrir el circuito en algún momento para


Gráfico de la corriente alterna (C.A.).








interrumpir el paso de la corriente, mediante un interruptor, pulsador u otro elemento del circuito.

Partes de un Circuito Eléctrico

Los elementos básicos de un circuito eléctrico son:

1.- Generador: producen y mantienen la corriente eléctrica. Hay 2 tipos de corrientes corriente continua y alterna. Por ejemplo:

Las pilas y baterías son generadores de corriente continua (CC).

Los alternadores son generadores de corriente alterna (CA).

2.- Conductores: es por donde se mueve la corriente eléctrica de un elemento a otro del circuito. Son de cobre o aluminio, materiales que son buenos conductores de la electricidad, o lo que es lo mismo que ofrecen muy poca resistencia al paso de la corriente por ellos.

3.- Receptores: son los elementos que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía, por ejemplo las bombillas transforma la energía eléctrica en luz, los radiadores en calor, los motores en movimiento, etc.

4.- Elementos de Mando o Control: permiten dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica. Tenemos interruptores, pulsadores, conmutadores, etc.

5.- Elementos de Protección: protegen los circuitos y a las personas cuando hay peligro o la corriente es muy elevada, con riesgo de quemar los elementos del circuito. Tenemos fusibles, magneto térmicos, diferenciales, etc.

Para simplificar el dibujo de los circuitos eléctricos se utilizan esquemas con símbolos. Los símbolos representan los elementos del circuito de forma simplificada y fácil de dibujar.

Veamos los símbolos de los elementos más comunes que se usan en los circuitos eléctricos.



Tipos de Circuitos Eléctricos

Dependiendo de cómo se conecten los receptores tenemos:

Circuitos de un Receptor

Son aquellos en los que solo se conecta al circuito un solo receptor, lámpara, motor, timbre, etc. Veamos un ejemplo de un circuito con una lámpara:


Características:

It = I1

Vt = V1

Rt = R1

V1I1


Circuito en Serie

Circuito en Paralelo

Circuito Mixto

Son aquellos circuitos eléctricos que combinan serie y paralelo. Lógicamente estos circuitos tendrán más de 2

receptores, ya que si tuvieran 2 estarían en serie o en paralelo. Veamos

un ejemplo de un circuito mixto.


Características:

IT= I1 = I2.

RT = R1 + R2

VT = V1 + V2

- Podemos conectar más receptores que queramos en serie.

- Si desconectamos un receptor, todos los demás receptores en serie con él, dejaran de funcionar.

Características:

VT = V1 = V2 (Todos los receptores conectados en paralelo quedarán trabajando a la misma tensión que tenga el generador)

IT = I1 + I2

1/RT = 1/R1 + 1/R2 =˃ RT = 1/(1/R1+1/R2)

o RT = R1R2/(R1+R2)

- Si quitamos un receptor del circuito los otros seguirán funcionando.

Características:

VT = V1 + V2 ; V2 = V3

IT = I1 = I2 + I3

RT = R1 + (R2R3)/(R2+R3)

- Si quitamos el receptor 1 del circuito los otros dejaran de funcionar.


Circuitos Conmutados (Opcional)

Los circuitos conmutados son circuitos eléctricos cuya misión es poder encender una o varias lámparas desde dos o más puntos diferentes. Un ejemplo claro es en los pasillos largos en los que podemos encender la lámpara desde dos sitios diferentes o más (al principio y al final del pasillo, por ejemplo).

Ojo estos circuitos llevan conmutadores, por fuera son igual que los interruptores, pero por dentro tienen tres bornes (contactos) en lugar de dos que tendría un interruptor normal. No profundaremos en estos circuitos, solo lo mencionaremos para saber que existen.

MAGNITUDES FUNDAMENTALES EN UN CIRCUITO ELECTRICO

En todo circuito eléctrico básico existen tres magnitudes eléctricas fundamentales las cuales son:

Voltaje, Tensión o Diferencia de Potencial (V)

En un circuito eléctrico, la diferencia de potencial (el voltaje o la tensión) existente entre los polos del generador, o entre dos puntos cualesquiera del circuito, es la causa de que los electrones circulen por el circuito si éste se encuentra cerrado.

Su unidad es el voltio (V). Se suelen emplear algunos múltiplos y submúltiplos de esta unidad que son:

El kilovoltio (kV), donde: 1 kV = 1,000 V

El Megavoltio (MV), donde: 1 MV = 1,000,000 V

El milivoltio (mV), donde: 1 V = 1,000 mV

El microvoltio (µV), donde: 1 V = 1,000,000 µV

Para medir el voltaje se utiliza un aparato llamado voltímetro. Se conecta en paralelo al elemento cuyo voltaje queremos medir.

Intensidad de la Corriente Eléctrica (I)

La intensidad de la corriente se define como la cantidad de carga eléctrica que circula por un circuito en la unidad de tiempo.

Se mide en amperios (A). Normalmente se emplean unos submúltiplos de esta unidad que son:

El miliamperio (mA), donde: 1 A = 1,000 mA

El microamperio (µA), donde: 1 A = 1,000,000 µA

La intensidad de la corriente es una característica equivalente al caudal en el circuito hidráulico, esto es, a la cantidad de agua que pasa en la unidad de tiempo por un punto de la tubería. Para medir la intensidad de corriente que circula por un circuito se utilizan unos aparatos llamados amperímetros. Se conecta en serie para efectuar la medida.

Resistencia Eléctrica (R)


Características:

VT = V1 + V2 ; V2 = V3

IT = I1 = I2 + I3

RT = R1 + (R2R3)/(R2+R3)

- Si quitamos el receptor 1 del circuito los otros dejaran de funcionar.


Es la propiedad que tienen los cuerpos de dificultar más o menos el paso de la corriente eléctrica. Las sustancias conductoras ofrecen poca resistencia al paso de la corriente, sin embargo las sustancias aislantes ofrecen una alta resistencia al paso de la corriente eléctrica.

La resistencia de un conductor depende del tipo de material de que está compuesto, de su longitud y de su sección. A mayor longitud mayor resistencia y, por el contrario, a mayor sección del conductor menor resistencia, de la misma forma que el agua circula con más facilidad cuando las tuberías tienen pocos cambios de dirección y son más anchas.

Para medir la resistencia de un conductor, resistencia o cualquier otro conductor se usa un aparato llamado multímetro y se conecta en paralelo, tiene que desconectarse de la tensión para poder medirla correctamente.

La unidad de resistencia es el ohmio (Ω). Normalmente se emplean múltiplos de esta unidad como son:

El kiloohmio (kΩ), donde: 1 kΩ = 1,000 Ω

El Megaohmio (MΩ), donde: 1MΩ = 1,000,000 Ω

Todos los receptores o componentes de un circuito suponen alguna resistencia, por pequeña que sea, al paso de la corriente eléctrica. Este efecto es, normalmente, no deseado, pero en ocasiones lo aprovechamos en algunos receptores para obtener un efecto calorífico. Es el caso de algunos aparatos compuestos de un fino hilo de metal (wolframio o tungsteno), que se pone incandescente y puede dar luz y calor, que se aprovecha en lámparas y estufas.


la corriente eléctrica

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