2. ¿Qué es electricidad?
La electricidad: Es una forma invisible de energía
que produce como resultado la existencia de unas
diminutas partículas llamadas ELECTRONES LIBRES
en los átomos de ciertos materiales o sustancias.
Estas partículas, al desplazarse a través de la
materia, constituyen lo que denominamos una
corriente eléctrica
3. Electricidad
La electricidad tiene su origen en el movimiento de una
pequeña partícula llamada electrón que forma parte
del átomo.
El átomo es la porción más
pequeña de la materia* y está
compuesto por un núcleo donde
se encuentran otras partículas,
como los protones (con carga
eléctrica positiva) y los neutrones
(sin carga).
* La materia es todo aquello que tenga peso y ocupa espacio, es decir, que la tierra y todo lo que existe
en la misma se clasifica como materia.
4. Electricidad
Un átomo puede tener muchos
electrones, situados en órbitas que
giran alrededor del núcleo. Hay
fenómenos que consiguen arrancar
electrones de las órbitas externas del
átomo, quedando entonces
deficitario de cargas negativas (el
átomo se convierte así en un ion
positivo).
Al producirse el abandono de un
electrón de su órbita queda en su
lugar un “hueco” el cual atraerá a un
electrón de un átomo contiguo, de
este modo se desencadena una
cascada de electrones arrancados de
otros átomos contiguos para ir
rellenando huecos sucesivos, y así se
produce una circulación de electrones.
5. Electricidad
Si en un extremo se tienen muchos
electrones mientras que en el otro
apenas hay, aparecen aquí huecos, la
tendencia natural es que se produzca
una circulación de electrones hacia
el extremo donde hay huecos, para
alcanzar así un equilibrio.
La diferencia existente en el número
de electrones entre un extremo y otro,
y que determina la “fuerza” con la que
circulan, recibe el nombre de
diferencia de tensión, lo que significa
que cuanta mayor tensión exista en
los extremos de un conductor mayor
es también el número de electrones
que hay dispuestos en un lado para
desplazarse hacia el otro.
6. Conductores y No conductores
No todos los átomos tienen la misma
facilidad para desprender electrones
de sus órbitas y originar una corriente
eléctrica; hay cuerpos como los
metales (cobre, plata, hierro, etc.)
donde los electrones fluyen con
facilidad, mientras que otros
materiales (madera, plástico, caucho)
encuentran mucha dificultad. Los
primeros son los llamados conductores
y los segundos no conductores o
aislantes. No obstante entre ambos se
encuentran los semiconductores,
elementos cuya conductibilidad
eléctrica depende de las condiciones
del circuito y de la composición
química que interviene en su
formación
Electrones libres: Son los electrones
de valencia que se han separado
temporalmente de un átomo. Puede
recorrer el espacio libre en torno al
átomo.
Electrones de valencia: Son las
partículas atómicas que intervienen
en las reacciones químicas y
corrientes eléctricas. La capa mas
exterior de un átomo recibe el
nombre de capa de valencia y los
electrones en esa capa se llama
electrones de valencia.
7. Conductores y No conductores
Materiales conductores:
• Cobre
• Plata
• Aluminio
• Oro
• Níquel
• Cromo
• Hierro
• Magnesio
• Mercurio
Materiales No conductores:
• La madera.
• El vidrio.
• El plástico.
• La cerámica
Es importante recordar que el agua y el
cuerpo humano son buenos conductores de
electricidad, por lo tanto se debe evitar su
contacto.
8. Origen de la electricidad
Los fenómenos que consiguen
arrancar electrones y establecer una
corriente pueden ser de diverso
origen:
• Térmico: los termopares son la
unión de dos metales con
diferente potencial
termoeléctrico que al ser
calentados generan corriente.
• Piezoeléctrico: la deformación
física experimentada por un
cristal de cuarzo genera corriente
en los extremos del mismo.
• Fotoeléctrico: al incidir la luz en
determinados compuestos de
silicio se desprenden electrones,
y se establece una corriente.
• Magnético: por inducción
magnética sobre un conductor se
genera corriente, tal es el caso de
la dinamo, el alternador, la
magneto, etc.
• Químico: la reacción química de
dos compuestos puede originar el
desprendimiento de electrones y
la circulación de corriente, es el
caso de las pilas y baterías.
9. Circuito eléctrico
El circuito eléctrico es parecido a un circuito hidráulico ya que
puede considerarse como el camino que recorre la corriente (el
agua) desde un generador de tensión (también denominado como
fuente) hacia un dispositivo consumidor o carga.
La carga es todo aquello que
consume energía para producir
trabajo: la carga del circuito puede
ser una lámpara, un motor, etc. (en
el ejemplo de la ilustración la carga
del circuito es una sierra que
produce un trabajo).
La corriente, al igual que el agua,
circula a través de unos canales o
tuberías; son los cables conductores
y por ellos fluyen los electrones
hacia los elementos consumidores.
10. Magnitudes: Tensión eléctrica
Ahora se pueden definir las tres principales unidades eléctricas: la tensión, la
intensidad y la resistencia.
Tensión eléctrica (U)
Se denomina tensión eléctrica (o también
voltaje) a la fuerza potencial (atracción) que
hay entre dos puntos cuando existe entre ellos
diferencia en el número de electrones.
En los polos de una batería hay una tensión
eléctrica y la unidad que mide la tensión es el
voltio (V).
11. Magnitudes: Corriente eléctrica
Ahora se pueden definir las tres principales unidades eléctricas: la tensión, la
intensidad y la resistencia.
Corriente eléctrica (I)
La cantidad de electrones o intensidad con la
que circulan por un conductor, cuando hay
una tensión aplicada en sus extremos, se le
denomina corriente eléctrica o intensidad. La
unidad que mide la intensidad es el amperio
(A).
12. Magnitudes: Resistencia eléctrica
Ahora se pueden definir las tres principales unidades eléctricas: la tensión, la
intensidad y la resistencia.
Resistencia eléctrica (R)
Los electrones que circulan por un conductor
encuentran cierta dificultad a circular libremente
ya que el propio conductor opone una pequeña
resistencia; resistencia que depende de la
longitud, la sección y el material con que está
construido el conductor.
La corriente fluirá mejor cuanto mayor sea la
sección y menor la longitud. La unidad que mide la
resistencia es el ohmio (Ω).
13. Ley de OHM
La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán
Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la
electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las
unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como
son:
• Tensión o voltaje (U), en volt (V).
• Intensidad de la corriente (I), en ampere (A) o sus
submúltipos
• Resistencia (R) de la carga o consumidor conectado al
circuito en ohm (Ω) o sus múltiplos
15. Ley de OHM
Existe una relación entre las tres unidades eléctricas (voltio, amperio y
ohmio) de tal modo que puede definirse cada una de ellas con la
combinación de las otras dos, así por ejemplo puede decirse que:
• 1 amperio es la corriente que circula por un conductor de 1 ohmio
cuando se aplica un 1 voltio de tensión. Y esta definición expresada
matemáticamente es:
• Como el resultado de esta expresión matemática es una ecuación, puede
despejarse cualquier valor incógnita partiendo de los otros dos.
16. Ley de OHM
Por ejemplo, si queremos calcular la resistencia “R” en ohm de una carga
conectada a un circuito que tiene aplicada una tensión o voltaje "V" de 1,5
voltios y por el cual circula un flujo de corriente de 500 miliampere (mA) de
intensidad, lo podemos hacer de la siguiente forma:
0,5 A =
500
1000
𝐼 =
𝑉
𝑅
𝑅 =
𝑉
𝐼
𝑅 =
1,5 𝑉
0,5 𝐴
𝑅 = 3Ω
17. Cálculo de resistencias
La resistencia es la oposición que encuentra la corriente eléctrica para pasar
por los materiales y esta depende de tres factores:
• El tipo de material. Cada material presenta una resistencia diferente y
unas características propias, habiendo materiales más conductores que
otros. A esta resistencia se le llama resistividad [ρ] y tiene un valor
constante. Se mide [Ω·m].
• La longitud. Cuanto mayor es la longitud del conductor, más resistencia
ofrece. Se mide en metros [m].
• La sección. Cuanto más grande es la sección, menos resistencia ofrece el
conductor. Por lo tanto, presenta más resistencia un hilo conductor
delgado que uno de grueso. Se mide en [m 2].
• La resistencia de un conductor se cuantifica en ohmios (Ω), y se puede
calcular mediante fórmula:
R = ρ • l / s
18. Cálculo de resistencias
Suma de resistencias en Serie
• Asociación en serie. Los elementos asociados se colocan uno
a continuación del otro. La corriente eléctrica tiene un único
camino por recorrer, habiendo así la misma intensidad en
todo el circuito.
Por ejemplo, en caso de tener cuatro resistencias conectadas
en serie, la resistencia equivalente se puede calcular como:
R eq = R1 + R2 + R3 + R4
20. Cálculo de resistencias
Suma de resistencias en Paralelo
• Asociación en paralelo. Se crean derivaciones en el circuito.
La corriente eléctrica que sale del generador tiene distintos
caminos por recorrer.
Por ejemplo, en caso de tener cuatro resistencias asociadas en
paralelo, la resistencia equivalente del circuito se calcula como:
1/R eq = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4
28. Circuitos mixtos
Elaborar el siguiente circuito eléctrico mixto.
Calcular la resistencia de cada lámpara (usando los valores V y A de cada
una).
Un operador eléctrico como una lámpara puede considerarse una
resistencia debido al consumo de corriente que realiza para transformar la
energía en eléctrica.
3V
500 mA
29. Circuitos mixtos
Elaborar el siguiente circuito eléctrico mixto.
Calcular la resistencia de cada lámpara (usando los valores V y A de cada
una).
3V
500 mA
30. Potencia eléctrica
Es la cantidad de energía eléctrica consumida por un
receptor en la unidad de tiempo.
Si la tensión se mide en voltios y la intensidad en amperios, la
unidad de potencia es el watt o vatio (w). El kilovatio (kw)
equivale a 103 vatios o 1000 vatios.
32. Potencia eléctrica
Ejemplos:
• Un motor está alimentado con una tensión de 4.5V y consume una
corriente de 0.2A. Calcular la potencia que desarrolla.
Respuesta: P = V*I
P = 4,5V * 0,2A
P = 0,9W
• Un circuito eléctrico está formado por una bombilla cuya resistencia es
de 3Ω y está alimentada por una fuente de alimentación de 6V. Calcularla
potencia de la bombilla.
Respuesta: P = V*I = V2 / R
P = 62V / 3Ω
P = 12W
33. Potencia eléctrica
Ejercicios:
• Calcular la potencia disipada en una resistencia de 6Ω si la diferencia de
potencial entre sus extremos es de 50V.
• Se diseña una resistencia de calefacción de 0.5KW para funcionar a 220V.
¿Cuál es su resistencia y qué corriente circulará por ella?
• Un ventilador se conecta a una tensión de 220V y consume una
intensidad de 0.52A. Calcular: a) El valor de la resistencia, y b) La
potencia consumida en KW.
• Calcular la intensidad de corriente que consume un motor eléctrico de
1.2KW de potencia que está alimentado con una tensión de220V. Si el
motor se pudiese conectara una tensión de 380V, calcular la corriente
que consumiría ahora. Comparar los resultados.
