1. Magnitudes, unidades y medidas.

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Empezaremos por lo más básico ¿qué es la electricidad? ¿Donde se encuentra?

Como recordarás de cursos anteriores la materia está constituida por unas partículas llamadas átomos.

Dentro de cada átomo es posible disinguir dos zonas.La zona central llamada núcleo, concentra unas partículas subatómicas que tienen carga eléctrica positiva llamadas protones y otras partículas neutras, desde el punto de vista de la carga eléctrica, llamados neutrones.

Rodeando al núcleo se localiza la corteza. En esta zona se mueven los electrones, que son partículas con carga eléctrica negativa, girando en orbitales que envuelven al núcleo.

Un átomo está en equilibrio eléctrico cuando tiene igual número de protones que de electrones. De no ser así, prevalece carga eléctrica en algún sentido, y entonces se le llama ión positivo (catión) cuando ha perdido electrones o ión negativo (anión) si tiene exceso de electrones.

Definiremos:

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Carga eléctrica:

Un cuerpo en el que sus átomos han perdido electrones está cargado positivamente, y si sus átomos han captado electrones está cargado negativamente.

La unidad para medir la carga eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades es el culombio.

Un Culombio representa la carga que presentarían 6,24x1018 electrones.

 


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Corriente eléctrica

Desplazamiento de electrones por el interior de un material conductor.


A su vez un material conductor será aquel que permite el movimiento de electrones a través de su estructura.

Para que exista corriente eléctrica es necesario que haya una diferencia de potencial entre dos puntos del conductor o del circuito.

El sentido real de circulación de los electrones se produce desde los puntos más negativos a los más positivos. Sin embargo tradicionalmente se ha considerado el sentido convencional de circulación de la corriente eléctrica según el cual se aceptó por convenio el que circula desde los potenciales más positivos a los más negativos, es decir es contraría al movimiento de los electrones.

En función de como varíe el valor de la corriente eléctrica a lo largo del tiempo, ésta se clasifica en:

  • Corriente continua (cc): Cuando su valor permanece constante e invariante con el tiempo.
  • Corriente alterna (ca): Cuando su valor varía cíclicamente con el tiempo.

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Hemos definido dos tipos de corriente eléctrica, continua y alterna.  La diferencia que existe entre ellas es que mientras que en el primer caso la "cantidad de corriente eléctrica" no varía en el tiempo en el segundo si que lo hace y además esta variación se produce de forma periódica.  Es necesario pues definir una magnitud física que nos  indique la cantidad de corriente que está pasando en un instante dado por un punto de un cirucito.  Esa magnitud es la intensidad.
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Intensidad de corriente eléctrica

Cantidad de carga eléctrica que atraviesa la sección de un conductor en la unidad de tiempo. Se representa por la letra I.

La unidad de medida de la intensidad en el Sistema Internacional de Undiades es el amperio (A). Un amperio es la intensidad que circula por la sección de un conductor cuando en un segundo la cantidad de carga que atravieasa dicha la sección es un culombio.


Para medir la intensidad de corriente eléctrica se emplea un aparato llamado amperímetro. Cuando se tiene que medir la intensidad de corriente eléctrica de un circuito, se debe intercalar en serie el amperímetro en el conductor por donde pasa la corriente. Por lo tanto es necesario desconectar la alimentación de circuito.

El símbolo que representa a un amperímetro en un circuito es:

Si recuerdas la historia inicial, el electricista nos preguntaba sobre el número de automáticos que teníamos de 25 A y nos enseñaba un cuadro con interruptores a la entrada de nuestra casa. Ya podemos empezar a comprender de que nos estaba hablando. Seguramente se refería a elementos que limitaban la cantidad de corriente que podía circular por los circuitos eléctricos de nuestra casa... estudiaremos estos circuitos en el tema siguiente.

Icono de iDevice Ejemplo o ejercicio resuelto
Calcula la cantidad de carga que ha suministrado un generador, que ha estado alimentando un circuito ininterrumpidamente durante 2 horas, con una intensidad de corriente de 125 mA.
Ten en cuenta  que la unidad del tiempo en el Sistema Internacional de Unidades es el segundo.

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Calcula la intensidad de corriente que circula por un conductor, atravesado por una carga de 135 culombios, durante 30 minutos.

En muchas ocasiones, se compara el compartamiento de la corriente eléctrica con el movimiento del agua a través de una tubería. Si pensamos en la intensidad de corriente, esta magnitud representa la cantidad de carga eléctrica que atraviesa la sección de conductor en la unidad de tiempo. En una tubería, la magnitud equivalente sería el caudal de agua que circula por un punto de la misma.

 

De igual forma, podemos pensar en que para que el agua circule por la tubería es necesario que exista una diferencia de energía potencial entre los dos extremos de la misma. El agua circulará del punto que tenga mayor potencial al que tenga menor potencial. De forma análoga existe una propiedad en los circuitos eléctricos, es el voltaje.

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Voltaje, tensión eléctricao diferencia de potencial

El potencial eléctrico de un punto de un circuito indica la energía del campo eléctrico en dicho punto.

Para que haya circulación de corriente entre dos puntos de un circuito eléctrico es imprescindible que haya diferencia de potencial entre ellos, a esa diferencia de potencial se le llama tensión eléctrica o voltaje, se representa con la letra V, o bien U.

La unidad de medida de la tensión eléctrica en el Sistema Internacional de unidades es el voltio (V).


Para medir la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, se emplea un aparato llamado voltímetro. Cuando se tiene que medir el voltaje entre dos puntos del circuito se debe conectar en paralelo el voltímetro entre los dos puntos que tenemos que conocer la diferencia de potencial, por lo que no se tiene que interrumpir el circuito.

Por otro lado siempre que una partícula se mueve a través de un medio, este medio que posibilita el movimiento también ofrece una resistencia al mismo.

Piensa en el movimiento de una bicicleta. Cuando dejamos de pedalear la bicicleta continúa moviendose sobre la carretera, sin embargo poco a poco irá disminuyendo su velocidad y terminará por detenerse. Este hecho se debe a la fricción que aparece entre las ruedas de la bicicleta y la superficie de la carretera. La carretera ejerce una resistencia al movimiento. De forma similar tenemos una resistencia en los circuitos eléctricos.

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Resistencia eléctrica

 

Oposición que presenta cualquier material al paso de la corriente eléctrica a su través, se representa con la letra R y su unidad de medida es el ohmio (Ω).


Para medir la resistencia eléctrica entre dos puntos de un circuito, se emplea un aparato llamado Óhmetro. Se debe abrir el circuito y conectar los terminales del aparato de medida entre los dos puntos que tenemos que conocer la resistencia eléctrica.

Según sea el valor de la resistencia eléctrica que presentan los materiales estos se dividen en:

  • Conductores, cuando su resistencia es muy reducida, en general los metales son buenos conductores eléctricos.
  • Aislantes, cuando su resistencia es muy elevada, en general los no metales son buenos aislantes eléctricos.