CARGA ELÉCTRICA Y CORRIENTE
La carga eléctrica es la
cantidad de electricidad almacenada en un cuerpo. Los átomos de un cuerpo son
eléctricamente neutros, es decir la carga negativa de sus electrones se anula
con la carga positiva de sus protones. Podemos cargar un cuerpo positivamente
(potencial positivo) si le robamos electrones a sus átomos y podemos cargarlo
negativamente (potencial negativo) si le añadimos electrones.
Si
tenemos un cuerpo con potencial negativo y otro con potencial positivo, entre
estos dos cuerpos tenemos una diferencia de potencial (d.d.p.) Los cuerpos
tienden a estar en estado neutro, es decir a no tener carga, es por ello que si
conectamos los dos cuerpos con un conductor (elemento por el que pueden pasar
los electrones fácilmente) los electrones del cuerpo con potencial negativo
pasan por el conductor al cuerpo con potencial positivo, para que los dos
cuerpos tiendan a su estado natural, es decir neutro. Este movimiento
de electrones es lo que se llama corriente eléctrica
TENSIÓN O VOLTAJE.
La Tensión es la diferencia de
potencial entre dos puntos. En física se llama d.d.p (diferencia de potencial)
y en tecnología Tensión o Voltaje. Como ya debemos saber por el estudio de la
carga eléctrica la tensión es la causa que hace que se genere corriente por un
circuito.
La
tensión se mide en Voltios. Cuando la tensión es de 0V (cero voltios, no hay
diferencia de potencial entre un polo y el otro) ya no hay posibilidad de
corriente y si fuera una pila diremos que la pila se ha agotado. El aparato de
medida de la tensión es el voltimetro.
los Generadores, son los aparatos que mantienen la tensión entre dos puntos para que al conectar
el circuito se genere corriente. Estos generadores pueden ser dinamos,
alternadores, pilas, baterías y acumuladores.
INTENSIDAD DE CORRIENTE
Es la
cantidad de electrones que pasan por un punto en un segundo. Imaginemos que
pudiésemos contar los electrones que pasan por un punto de un circuito
eléctrico en un segundo. Pues eso seria la Intensidad. Se mide en Amperios (A).
La intensidad se mide con el amperimetro
RESISTENCIA ELÉCTRICA
Se
llama resistencia a la dificultad que se ofrece al paso de la corriente. Se mide en Ohmios (Ω). La
resistencia se representa con la letra R.
POTENCIA ELÉCTRICA
Depende
del tipo de receptor que estemos hablando. Por ejemplo de una Lámpara o
Bombilla sería la cantidad de luz que emite, en un timbre la cantidad de
sonido, en un radiador la cantidad de calor. Se mide en vatios (w) y se
representa con la letra P.
ENERGÍA ELÉCTRICA
La energía eléctrica es la potencia por unidad
de tiempo. La energía se consume, es decir a más tiempo conectado un receptor
más energía consumirá. También un receptor que tiene mucha potencia consumirá
mucha energía.
Tabla
con las principales magnitudes eléctricas y sus fórmulas:
|
MAGNITUD
|
SIMBOLO
|
UNIDAD
|
SIMBOLO
|
FÓRMULA
|
|
CARGA
|
C
|
CULOMBIO
|
C
|
|
|
TENSIÓN
|
V
|
VOLTIOS
|
V
|
V = I x R
|
|
INTENSIDAD
|
I
|
AMPERIOS
|
A
|
I = V/R
|
|
RESISTENCIA
|
R
|
OHMIOS
|
Ω
|
R = V/I
|
|
POTENCIA
|
P
|
VATIOS
|
W
|
P = V x I
|
|
ENERGÍA
|
E
|
VATIO POR HORA
|
w x h
|
E = P x t
|
¿Qué es la electricidad?
La electricidad es un movimiento de electrones. Así de sencillo. Si conseguimos mover electrones
a través de un conductor (cable) hemos conseguido generar electricidad. Pero
expliquemos un poco mejor todo esto.
Para hablar de la electricidad
debemos conocer el átomo. Esto no es un curso de química, por eso explicaremos
solo lo necesario para entender la electricidad, sin profundizar demasiado, lo
justo para entenderlo.
La materia o cualquier material está
formado por partículas muy pequeñas (no se ven a simple vista) llamadas átomos.
El átomo está formado por un núcleo
en cuyo interior se encuentran otras partículas, aún más pequeñas, llamadas
protones y neutrones.
Efectos de
la electricidad
Por ejemplo si hacemos pasar electricidad
por un filamento, hilo enroscado, por un material llamado tungsteno o de
wolframio, resulta que... ¡¡¡se genera luz!!!. ¿útil no?.
Pero los efectos de la electricidad son
muchos más. Los elementos que producen efectos al ser atravesados por la
electricidad (e-) se llaman receptores. Veamos algunos de los principales:
- Receptores luminosos: los que
producen luz.
- Receptores magnéticos: producen
electromagnetismo.
- Motores: producen giro.
- Receptores Sonoros: producen sonido.
¿Cómo Generamos Electricidad?
Solo necesitamos tener un cuerpo con
carga negativa (con átomos que le falten e-) a un lado y otro con carga
negativa (que le sobren e-) al otro. Si ahora los unimos con un material
conductor, es decir un material que por él pasen o se muevan los e- fácilmente,
como es el caso del cobre, ya tenemos la solución.
En la imagen de arriba tenemos un
cuerpo con carga negativa y otro con carga positiva unidos por un conductor.
Como los átomos de carga positiva quieren electrones para estar en estado
neutro, y los átomos de carga negativa le sobran e- y quieren echarlos para
también estar neutros.
Las
máquinas que son capaces de mantener una d.d.p entre dos puntos con el paso del
tiempo se llaman generadores eléctricos.
Una pila, por ejemplo, tiene 2 polos,
el positivo y el negativo. Mediante un proceso químico en su interior, es capaz
de mantener esta d.d.p o tensión entre sus dos polos durante un tiempo. Si la
conectamos a una bombilla los e- de la parte negativa pasarán a la parte
positiva a través de su filamento produciendo luz. La pila con el tiempo se va
agotando, es decir la d.d.p o tensión entre sus dos polos va siendo menor. Si
llega a 0 la pila está agotada, no hay diferencia de carga entre sus polos y no
es capaz de generar electricidad.
RESISTENCIA
ELECTRICA
Sabemos que la corriente eléctrica es el paso
de electrones por un circuito o a través de un elemento de un circuito
(receptor). Conclusión la corriente eléctrica es un movimiento de electrones.
Estos electrones por los conductores
pasan muy a gusto por que no les impiden el paso, pero cuando llegan algún
receptor, como por ejemplo una lámpara, para pasar a través de ella les cuesta
más trabajo, es decir les ofrece resistencia a que pasen por el receptor.
Además dependiendo del tipo de cable o conductor por el que pasen les costará
más o menos trabajo. Eso esfuerzo que tienen que vencer los electrones (la
corriente) para circular, es precisamente la Resistencia Eléctrica. Veamos todo
esto mucho mejor.
¿Qué
es una Resistencia?
La Resistencia Eléctrica es la
oposición o dificultad al paso de la corriente eléctrica. Cuanto más se
opone un elemento de un circuito a que pase por el la corriente, más
resistencia tendrá.
I = V / R Esta
fórmula nos dice que la Intensidad o Intensidad de Corriente Eléctrica que
recorre un circuito o que atraviesa cualquier elemento de un circuito, es igual
a la Tensión (V) a la que está conectado, dividido por su Resistencia (R). Esta
fórmula nos sirve para calcular la resistencia de un elemento dentro de un circuito
o la del circuito entero.
Según esta fórmula en un circuito o en un receptor que este
sometido a una tensión constante (por ejemplo a la tensión de una pila)
la intensidad que lo recorre será menor cuanto más grande sea su resistencia. Comprobamos
que la resistencia se opone al paso de la corriente, a más R menos I.
Si no tienes muy claro las mágnitudes eléctricas como la tensión,
la intensidad, etc te recomendamos este enlace: Magnitudes
Eléctricas
Todos los elementos de un circuito tienen resistencia electrica.
La resistencia eléctrica se mide enOhmios (Ω) y se representa con
la letra R.
Resistencias
De este tipo de resistencias es de
las que vamos hablar a continuación. Hay muchos tipos diferentes y se fabrican
de materiales diferentes.
Para el símbolo de la resistencia electrica dentro de los
circuitos electricos podemos usar dos diferentes:
Da igual usar un símbolo u otro.
Código
de Colores Para Resistencias
Para saber el valor de un resistencia tenemos que fijarnos que tiene 3 bandas de colores seguidas y una cuarta más separada.
Leyendo las bandas de colores de
izquierda a derecha las 3 primeras bandas nos dice su valor, la cuarta banda
nos indica la tolerancia, es decir el valor + - que puede tener por encima o
por debajo del valor que marcan las 3 primeras bandas. Un ejemplo. Si
tenemos una Resistencia de 1.000 ohmios (Ω) y su tolerancia es de un 10%,
quiere decir que esa resistencia es de 1000Ω pero puede tener un valor en la
realidad de +- el 10% de esos 1000Ω, en este caso 100Ω arriba o abajo. En
conclusión será de 1000Ω pero en realidad puede tener valores entre 900Ω y
1100Ω debido a la tolerancia.
Valor de la Resistencia entre 2 Puntos de un cable
Ya sabemos que para calcular el valor
de la resistencia de un elemento dentro de un circuito se hace mediante la lay
de ohm R = V/I. Pero a veces es necesario calcular la resistencia de una cable
desde un extremo a otro.
Imaginemos que queremos calcular la
resistencia que tendrá el paso de la corriente entre dos puntos de un circuito
en el que solo hay cable. Ya dijimos que en los cables casi no hay resistencia,
pero en algunos casos hay que calcular la resistencia que tiene el cable,
sobre todo en distancias largas o en bobinas de cables. Para estos casos la
fórmula para hallar la resistencia es:
Tipos
de Resistencias
En función de su funcionamiento tenemos:
Resistencias fijas: Son las que presentan un valor que no podemos
modificar.
Resistencias
variables: Son las que presentan un valor
que nosotros podemos variar modificando la posición de
Resistencias
especiales: Son las que varían su valor en
función de la estimulación que reciben de un factor
externo (luz, temperatura...). Por ejemplo las LDR son las que varían su valor
en función de la
luz que incide sobre ellas.
Potenciómetro
¿Qué es un Potenciómetro?
Un potenciómetro es una Resistencia Variable. Así de
sencillo. El problema es la técnica para que esa resistencia pueda variar y
como lo hace.
Los potenciómetros limitan el paso de
la corriente eléctrica (Intensidad) provocando una caída de tensión en ellos al
igual que en una resistencia, pero en este caso el valor de la corriente
y la tensión en el potenciómetro las podemos variar solo con cambiar el
valor de su resistencia.
El valor de un potenciómetro
viene expresado en ohmios (símbolo Ω) como las resistencias, y el valor del
potenciómetro siempre es la resistencia máxima que puede llegar a tener. La
mínimo lógicamente es cero. Por ejemplo un potenciómetro de 10KΩ puede
tener una resistencia con valores entre 0Ω y 10.000Ω.
Tipos de Potenciómetros
Los primeros y más usados son los ya
estudiados llamados mecánicos. Los hay rotatorios,lineales, logarítmicos y senoidales. Los dos primeros ya
los hemos visto, veamos los otros.
Logarítmicos: Estos son empleados normalmente para audio por su manera
asimétrica de comportarse ante la variación de su eje, al principio sufriremos
un incremento de la resistencia muy leve, hasta llegar a un punto en que el
incremento será mucho mayor. En los anteriores la resistencia varía de forma
lineal, sin embargo en estos la variación de la resistencia tendría una curva
logarítmica. Cuanto más giramos la rueda mayor es el aumento de la resistencia.
Al principio varía muy poco la resistencia. Se suelen usar por ejemplo para el
volumen de una radio.
Senoidales. La resistencia es proporcional al seno del ángulo de giro.
Dos potenciómetros senoidales solidarios y girados 90° proporcionan el seno y
el coseno del ángulo de giro. Pueden tener topes de fin de carrera o no.
Ahora hay los llamados Potenciómetros Digitales. Se usan para sustituir a los mecánicos simulando su
funcionamiento y evitando los problemas mecánicos de estos últimos. Está
formado por un circuito integrado que simula el comportamiento de su
equivalente analógico. Tienen un divisor resistivo (divisor de tensión) con n+1
resistencias.
Por último vamos hablar de unos componentes
que no se consideran potenciómetros propiamente, pero si que son resistencias
variables.
- LDR son
resistencias que varían con la luz que incide sobre ella. Es un resistencia
variable con la luz.
- NTC y PTC son
resistencias variable con la temperatura. La NTC aumenta al disminuir la
temperatura y la PTC aumenta al aumentar la temperatura.
Circuitos con Potenciómetro
Veamos el circuito más clásico.
Tenemos un circuito para que se encienda un led con una
pila a 9V. El Led trabajo a una tensión de 2V, por lo que pondremos una
resistencia fija (para que la resistencia total del circuito nunca sea 0, en
caso de poner a 0 el potenciómetro) y un potenciómetro para provocar una caída
de tensión de 7V entre la Rfija y el Potenciómetro, de tal forma que el Led
solo tenga los 2V necesario como máximo.
Si el potenciómetro lo
ponemos a 0 de resistencia la tensión del Led será la máxima que pueda tener
(2V). si ahora aumentamos la resistencia del potenciometro el Led estará a
menos tensión y lucirá menos. A más resistencia del potenciómetro menos tensión
en el Led y lucirá menos.
Podemos usar un potenciómetro
para controlar el nivel de luz, pero también para controlar el volumen en
audífonos, radios y amplificadores, el nivel de calor en un radiador, nivel de
iluminación de un televisor, indicar el nivel de gasolina en un coche, etc.
CORRIENTE CONTINÚA Y ALTERNA
la producen las baterías, las pilas y las dinamos. Entre los extremos de cualquiera de estos
generadores se genera una tensión constante que no varia con el tiempo. Por
ejemplo si la pila es de 12 voltios, todo los receptores que se conecten a la
pila estarán siempre a 12 voltios (a no ser que la pila este gastada y tenga
menos tensión). Si no tienes claro las magnitudes de tensión e intensidad, te
recomendamos que vayas primero al enlace de la parte de abajo sobre las
magnitudes eléctricas antes de seguir.
CORRIENTE ALTERNA Este tipo de corriente es producida por los
alternadores y es la que se genera en las centrales eléctricas. La corriente
que usamos en las viviendas en los enchufes es de este tipo.
En este tipo de corriente, la intensidad varia con el tiempo (numero de electrones)
y además cambia de sentido de circulación a razón de 50 veces por segundo
(frecuencia 50Hz). También la tensión generada entre los dos bornes (polos)
varia con el tiempo en forma de onda senoidal (ver gráfica), por lo que no es
constante. Veamos como es la gráfica de la tensión en corriente alterna.
¿Qué es la corriente eléctrica?
La
corriente eléctrica es un movimiento de electrones. Así de simple, si movemos
electrones generamos corriente eléctrica. La cantidad de electrones que se
mueven por segundo sería la Intensidad de la Corriente Eléctrica (I) y se mide
en Amperios (A).
Los
electrones se mueven de átomo en átomo del material conductor, por ejemplo el
cobre. Un átomo cede un electrón a otro átomo próximo a él y así sucesivamente.
El sentido de los electrones es de la
parte que está cargada negativamente (le sobran electrones) hacia la parte que
esta con carga positiva (falta de electrones). Pero ojo el sentido de la
corriente eléctrica en los circuitos se considera al revés, del positivo al
negativo.
Si quieres aprender el fenómeno de la
corriente eléctrica y como se produce la electricidad visita este enlace: La
Electricidad.
Recuerda que los átomos de la
materia o de los materiales están formados por protones con carga positiva,
neutrones sin carga y electrones con carga eléctrica negativa. Los electrones
están girando por la parte de fuera del átomo. Estos electrones son precisamente
los que producen el fenómeno de la corriente eléctrica. Si somos capaces de
moverlos, tendremos corriente eléctrica. Como se hace esto lo tienes en el
enlace de arriba explicado muy bien.
Pero para que puedan moverse los electrones
(abreviatura e-) debemos tener un circuito por el que se muevan o circulen.
Además este circuito debe ser un circuito cerrado para que estén moviéndose a
través de él sin parar. El principio y el final del circuito deben estar unidos
para que siempre lo recorran los e-. Este circuito sería lo que llamamos circuito eléctrico.
La corriente eléctrica es tan importante
por que al moverse electrones por determinados aparatos, estos, producen
efectos muy útiles para el hombre.
Por ejemplo, si movemos e- por un
filamento, es decir por un hilo conductor de wolframio o tungsteno, resulta que
este filamento produce luz. Pero hay muchos más efectos de la corriente
eléctrica: luz, sonido, movimiento en motores, electromagnetismo, etc.
También hay que saber que tenemos 2
tipos diferentes de corriente eléctrica, dependiendo como sea el movimiento de
los electrones: corriente continua y corriente alterna.
¿Qué es el Fluke?
El fluke es un aparato de medida, también llamado polímetro o
multímetro fluke. Realmente fluke es una marca, la del multímetro o polímetro
más famoso del mercado, es el polímetromás usado por los profesionales.
Con él podemos medir tensiones o
voltajes en alterna y en continua, intensidades, resistencias, continuidad y
comprobar el estado de los diodos y transistores.
¿Qué es un Amperímetro?
El amperímetro es un aparato de medida utilizado para medir la intensidad o corriente eléctrica. Es el instrumento industrial más adecuado para
medir intensidades. En la imagen siguiente puedes ver dos tipos diferentes, uno
fijo y el otro portátil. En el esquema de la parte de abajo de la imagen puedes
ver como es el símbolo del amperímetro utilizado en los circuitos eléctricos.
Como ves es muy sencillo, simplemente es un círculo con una A mayúscula en su
interior.
Conexión y Medidas con el Amperímetro
Los amperímetros se conectan en serie
en el circuito, por lo que es atravesado por la corriente del circuito donde se
haya intercalado, y lógicamente, nos la medirá.
Los amperímetros portátiles, como
pudiste ver, tienen una pinzas cuya misión es simplemente introducirlas por el
cable del circuito por el que circula la corriente o intensidad que queremos
medir. Las pinzas se abren y dejamos en su interior el cable. Ojo, como ves en
la siguiente imagen solo se ponen en un cable, nunca por los dos a la vez.
Recuerda, estamos midiendo en serie.
Estos amperímetros también se llaman pinzas anemométricas. Estas pinzas también suelen medir tensiones.
¿Qué es un Voltímetro?
Un voltímetro es un instrumento de medida
para medir las tensiones o diferencias de potencial (d.d.p.) entre dos puntos.
Su símbolo para los circuitos es un circulo con una V dentro, como verás más
adelante.
¿Cómo se Conecta el Voltimetro?
El voltímetro se conecta en
derivación (en paralelo) en el circuito a medir o en paralelo con el
receptor del que queramos averiguar su tensión.
En el circuito de arriba vemos que el
voltímetro está conectado en paralelo con la resistencia que
queremos medir su tensión. En este caso, como solo hay un receptor (la
resistencia) el voltímetro medirá también la tensión de la pila o del circuito.
Veamos otro caso:
En este caso puedes ver que estamos
midiendo la tensión solo de la resistencia 1
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