Conceptos Fundamentales de la Electricidad
La Corriente Eléctrica
Es el movimiento de carga eléctrica a través de un conductor.
Tipos de Corriente
- Corriente Continua: Los electrones se ponen en movimiento en el mismo sentido, hacia el polo positivo que los atrae.
- Corriente Alterna: Tiene mayor voltaje. Los electrones cambian de sentido alternativamente.
Ley de Ohm
La intensidad de corriente que circula por una resistencia es directamente proporcional a la diferencia de potencial entre sus extremos e inversamente proporcional al valor de la resistencia. I = V/R
Magnitudes Eléctricas
- Intensidad de corriente eléctrica (A): Es la cantidad de carga eléctrica que atraviesa una sección de un conductor en la unidad de tiempo. I = Q/T
- Voltaje (V): Es la energía necesaria para mover una carga entre dos puntos. V = E/Q
- Resistencia eléctrica (Ω): Mide el grado de oposición de un material al paso de la corriente eléctrica. R = ρ * L/S
Efectos de la Corriente Eléctrica
- Térmicos: Con el movimiento, se incrementa la temperatura (ej.: un horno).
- Luminosos: Como en los diodos LED.
- Magnéticos: Como en el motor de las aspas de un ventilador.
- Químicos: Como en una batería.
- Biológicos: Como en la electroterapia para tratar contracturas.
Circuitos Eléctricos
Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí, por el cual circula una corriente eléctrica que produce diversos efectos.
Componentes de un Circuito
- Generadores: Generan electricidad y proporcionan la tensión necesaria para impulsar a los electrones a través del circuito.
- Receptores: Transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía.
- Conductores: Sirven para unir todos los elementos del circuito. Pueden ser de cobre o de aluminio.
- Elementos de protección: Protegen de los efectos de la electricidad a las personas e instalaciones.
- Elementos de control: Regulan el modo de funcionamiento del circuito, permitiendo encenderlo y apagarlo.
Tipos de Conexiones en Circuitos
Circuitos en Paralelo
Dos o más receptores de un circuito están asociados en paralelo cuando sus extremos se conectan a los mismos puntos del circuito. En esta configuración:
- Tienen el mismo voltaje: V₁ = V₂ = V₃ = Vg
- La resistencia total se calcula como: 1/Rt = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃
- Por el principio de la conservación de la energía, la intensidad total es la suma de las intensidades: It = I₁ + I₂ + I₃
Circuitos Mixtos
Son aquellos que combinan conexiones en serie y en paralelo dentro del mismo circuito.
Potencia y Energía Eléctrica
Potencia Eléctrica (W)
La potencia eléctrica, suministrada por un generador o consumida por un receptor, es directamente proporcional a la diferencia de potencial entre sus extremos y la corriente eléctrica que los recorre. Su unidad en el SI es el vatio (W). P = E/t
Energía Eléctrica
La energía eléctrica que suministran los generadores al circuito y que consume el resto de los receptores en un tiempo (t) se calcula como: E = P * t = V * I * t
Generación, Transporte y Distribución de Electricidad
Métodos de Generación
- Química: Las pilas y baterías transforman la energía química en energía eléctrica.
- Electromagnética: Moviendo electroimanes dentro de bobinas se genera electricidad. Son los alternadores y los dínamos.
- Fotovoltaica: La energía de los fotones de la luz se transforma directamente en electricidad en las células fotovoltaicas.
Fases del Suministro Eléctrico
- Generación: Todas las centrales eléctricas hacen girar electroimanes dentro de bobinas en un alternador. La única diferencia radica en la fuente de energía utilizada para moverlo.
- Transformación: La electricidad no puede almacenarse a gran escala (salvo en baterías) y en su transporte se pierde mucha energía por el efecto Joule (calor). En los transformadores se eleva mucho la tensión para bajar la intensidad y reducir así las pérdidas.
- Transporte: Mediante líneas de alta tensión se transporta la electricidad a pueblos, ciudades, etc.
- Distribución: En las subestaciones de transformación se reduce el voltaje (por ejemplo, a 230 V) y se distribuye a los hogares e industrias.
Impactos Ambientales de la Generación Eléctrica
- Impactos Térmicos: Contaminación del aire por la emisión de óxidos de azufre y nitrógeno.
- Impactos Nucleares: Generación de residuos radiactivos, algunos con una vida de miles de años.
- Impactos Hidroeléctricos: Anegamiento de valles y alteración de los caudales de los ríos.
- Impactos Eólicos: Impacto paisajístico y muerte de aves migratorias.