Tema 2. Corriente continua. Conceptos previos

En el anterior tema, hemos conocido junto con Emilio las cargas eléctricas y las fuerzas que son capaces de crear y lo que sucede alrededor de las mismas. Interesante, ¿verdad?

Para llegar a conocer todo esto han tenido que pasar muchos años de experimentos de grandes científicos. Gracias a ellos hoy somos capaces de encender una bombilla, mover grandes cargas gracias a un motor eléctrico, utilizar internet y un sinfin de aplicaciones más. Y todo ello relacionado con la electricidad.

Emilio en anteriores cursos ha realizado proyectos tecnológicos: Puentes, Grúas, norias... todos ellos se movían a través de motores cuya alimentación era una pila de petaca (4,5V) y su control un simple interruptor o conmutador.

Recuerda con un sonrisa aquellos tiempos en los que no tenía la pila para terminar un proyecto. Y no se le ocurrió otra cosa que colocar los cables a un enchufe del taller. El resultado, como os podréis imaginar, fue desastroso: la bombilla explotó dejando a Emilio con cara de susto...

Pero, ¿por qué se genera la electricidad? ¿La electricidad que se genera en una pila es la misma que tenemos en un enchufe de nuestra casa o taller?

Veremos qué tipos de corriente hay y estudiaremos la corriente continua, es decir la corriente que tenemos en las pilas o dinamos:

En este primer apartado, definiremos algunos conceptos necesarios para el desarrollo del presente tema, que si bien han sido vistos en anteriores curso y materias, es necesario retomarlos, enlazándolos con el tema anterior.

El primero de ellos es el de corriente eléctrica. Sabemos que es una circulación o movimiento ordenado de cargas, producido en el seno de un conductor, a fin de igualar una diferencia de potencial existente en sus extremos.

Más formalmente la podemos definirla como: “el movimiento ordenado y permanente (en caso de no ser permanente, hablaríamos de corriente transitoria) de las partículas cargadas en un conductor bajo la influencia de un campo eléctrico.

El valor de la corriente eléctrica varía según la cantidad de carga que, transportada por las partículas libres (electrones), atraviesa una sección recta del conductor en la unidad de tiempo.

Mientras no digamos lo contrario, los portadores de carga eléctrica serán los electrones. Sólo recordar que en los electrolitos o en los gases en determinados condiciones, en la conducción eléctrica también intervienen iones positivos y negativos.


Si hemos hablado de movimiento de cargas, tendremos que hablar necesariamente del sentido de ese movimiento. Pues bien, recordando el tema anterior, este movimiento será contrario al campo eléctrico . Es decir, será tal que, tendiendo a igualar la diferencia de potencial existente entre sus extremos, producirá un desplazamiento de menor a mayor potencial.

Conviene tener presente que en un conductor, sin la presencia de un campo eléctrico, también existe movimiento en sus electrones “libres”, pero este es errático y en todas las direcciones, no existiendo un flujo de electrones en un sentido determinado.

Imagen 1: Imagen de elaboración propia

Para terminar con este primer apunte sobre la corriente eléctrica, observad sobre la figura que el sentido que tomamos por convenio es contrario al real. (Como curiosidad debes saber que la razón es histórica. Los primeros científicos que trabajaron con la electricidad supusieron este sentido y esta convención se ha mantenido hasta nuestros días).

Imagen 2: Imagen de elaboración propia

 

Una vez definida la corriente eléctrica, os recordamos que existen diferentes tipos de corriente que podemos encuadrar en tres grupos:

a) CORRIENTE CONTINUA CONSTANTE: Es aquella que no varía con el tiempo, ni de magnitud ni de sentido, alcanzando su valor de régimen casi instantáneamente. Esta es la que generan las pilas y baterias.

Imagen 3. Imagen de elaboración propia

 

b) CORRIENTE PULSATORIA: La que varía en el tiempo de magnitud, pero no de sentido. Su intensidad va variando a intervalos iguales de tiempo.

Imagen 4. Imagen de elaboración propia

 

c) CORRIENTE ALTERNA: Es la corriente que varía con el tiempo de magnitud y de sentido, alcanzando un máximo positivo y a continuación desciende para alcanzar un máximo negativo, repitiéndose este patrón de forma continua. Como ejemplo, la que tenemos en los enchufes de nuestras casas (senoidal de frecuencia 50 Hz).

Imagen 5. Imagen de elaboración propia.

Los principales símbolos son:


Imagen 6. Corriente continua.

Imagen 7. Corriente alterna.

Imagen 8. Corriente mixta.

 

Imagen 9. Corriente alterna de frecuencias medias.

Imagen 10. Corriente alterna de frecuencias altas.

Para concluir este apartado, conviene señalar que, como es sabido, cada cuerpo presenta un comportamiento diferente ante los fenómenos eléctricos que hemos ido viendo. Así, en los metales (debido a su enlace característico), los electrones pueden moverse con relativa facilidad cuando actúa una fuerza sobre ellos, es decir, son buenos conductores de la electricidad (también del calor) y se denominan CONDUCTORES ELÉCTRICOS. Ejemplo de buenos conductores son la plata, el aluminio y el cobre.

En otros cuerpos, en las mismas circunstancian anteriores, no se produce esa movilidad (al no disponer de electrones libres) y se denominan no conductores, AISLANTES o DIELÉCTRICOS (posteriormente veremos la diferencia entre los términos aislantes y dieléctricos). Como ejemplo, tendríamos los plásticos y la madera.

Observa los aislantes utilizados en una torre de alta tensión.

Imagen 11. Imagen de elaboración propia.

Entre estos dos bloques existen otros elementos que si bien en principio no tienen portadores de carga libres, ante determinadas circunstancias como el aumento de temperatura o de luz, rompen algunos enlaces convirtiéndose en conductores, dependiendo su conductividad del número de electrones libres existentes. Comentar que este fenómeno es algo más complejo y no corresponde abordarlo en este momento, pero si decir que son la base de toda la Electrónica. Estamos hablando de los denominados SEMICONDUCTORES y como ejemplos podemos citar el silicio y el germanio (con los que se fabrican los diodos, transistores,...