Introducción a la Corriente Eléctrica
La corriente eléctrica es el movimiento de las cargas (normalmente electrones) dentro de un conductor.
Tipos de Corriente Eléctrica
- Corriente Continua (CC): Es aquella cuyos electrones van siempre en el mismo sentido dentro del conductor. Es la que tienen las pilas, las baterías, etc.
- Corriente Alterna (CA): Los electrones no siguen un solo sentido dentro del conductor. Es la corriente que llega a nuestros hogares desde la compañía eléctrica y que producen grandes máquinas llamadas alternadores.
El Circuito Eléctrico: Componentes y Funcionamiento
Un circuito eléctrico es un recorrido cerrado cuyo fin es llevar energía desde unos elementos que la producen hasta otros elementos que la consumen. Se compone de cinco tipos de elementos fundamentales:
- Generadores: Son los elementos que le dan energía al circuito. Ejemplos: pilas, baterías, alternadores, etc.
- Consumidores: Elementos que consumen la energía que aportan los generadores. Ejemplos: bombillas, motores de electrodomésticos, etc.
- Conductores: Elementos encargados de llevar la energía desde los elementos que la generan hasta los elementos que la consumen. Ejemplos: cables.
- Elementos de Maniobra y Control: Elementos que se encargan de permitir o no el paso de la corriente a través del circuito. Ejemplos: interruptores, pulsadores, etc.
- Elementos de Protección: Encargados de proteger el circuito de sobrecargas, es decir, de que pase más energía de la que soportan. Ejemplos: fusibles, diferenciales, etc.
Sentido de la Corriente
El sentido de la corriente se dibuja saliendo del polo positivo de las pilas; es el llamado sentido convencional, el común para todos y el que aparece en la mayoría de los libros. Sin embargo, el sentido real es el que sale del polo negativo de la pila.
Tipos de Circuitos Eléctricos
Existen tres tipos principales de circuitos:
- Circuitos en Serie: Son aquellos en los que la salida de la corriente de un elemento está unida a la entrada del siguiente.
- Circuitos en Paralelo: Todas las entradas de la corriente de los elementos se unen en un único punto en común; y todas las salidas se unen en otro punto común.
- Circuitos Mixtos: Son aquellos que tienen elementos o partes en serie y en paralelo a la vez.
Ley de Ohm: Fundamento de la Electricidad
La Ley de Ohm establece que la energía aportada por los elementos generadores es igual al producto de la intensidad de la corriente que circula en el circuito por la resistencia que ofrecen los elementos consumidores al paso de dicha corriente.
La fórmula es: V = I × R
- V: Voltaje
- Energía aportada por los generadores. Su unidad de medida es el voltio y se representa por V.
- I: Intensidad de la Corriente
- Cantidad de electrones que pasan. Su unidad de medida es el amperio y se representa por A.
- R: Resistencia
- Oposición que ofrecen los consumidores al paso de la corriente. Su unidad de medida es el ohmio y se representa por Ω.
Resistencia Equivalente
Cuando en un circuito hay más de un elemento consumidor (ya sea en serie, en paralelo o de forma mixta), la Ley de Ohm no puede aplicarse al circuito entero sin haber encontrado una forma previa de reducir todas las resistencias a una sola que las represente. Esto se debe a que en la Ley de Ohm solo podemos tener una única resistencia.
A esta resistencia que representa a las que teníamos inicialmente se le llama resistencia equivalente. Esta resistencia equivalente se calcula mediante una forma distinta, dependiendo de cómo se coloquen los elementos: en serie, en paralelo o de forma mixta.
Potencia y Energía Eléctrica
Todo elemento consumidor en un circuito posee una potencia.
Potencia Eléctrica
La potencia eléctrica es la capacidad que tiene un elemento consumidor para transformar la energía en un tiempo determinado, que será el tiempo que esté conectado y funcionando. Se representa por P, y su unidad de medida en el Sistema Internacional son los vatios (W).
La potencia consumida por un aparato eléctrico por el que circula una intensidad I, y cuyo voltaje de funcionamiento es V, viene dada por la expresión:
P = V × I
De esta ecuación, y combinándola con la Ley de Ohm (V = I × R), se pueden derivar otras expresiones para la potencia:
P = I² × RP = V² / R
El voltaje es la energía que proporcionan los generadores a los electrones para mantenerlos en movimiento dentro del circuito y que haya una corriente eléctrica. Dicha energía es consumida por los consumidores.
Energía Consumida
La energía que consume un aparato eléctrico durante un tiempo determinado t, por el que circula una corriente I y cuyo voltaje de funcionamiento es V, responde a la expresión:
E = P × t o E = V × I × t
En el Sistema Internacional, la energía se mide en julios (J). Las compañías eléctricas miden la energía en kilovatios-hora (kWh). Es decir, la potencia la pasan a kilovatios (kW) y el tiempo, que en el Sistema Internacional se mide en segundos, lo pasan a horas.
Coste de la Energía Consumida
El coste de la energía será el producto de la energía consumida (medida en kWh) por el precio unitario de un solo kWh:
Coste = Energía (kWh) × Precio Unitario (por kWh)
Instrumentos de Medición Eléctrica
Amperímetro
Un amperímetro es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Para efectuar la medida de la intensidad de la corriente circulante, el amperímetro ha de colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. Esto nos lleva a que el amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible, a fin de que no se produzca una caída de tensión apreciable.
Voltímetro
Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico cerrado, pero a la vez abiertos en los polos.
Ohmiómetro
Un ohmiómetro es un instrumento que sirve para medir la resistencia o simplemente continuidad, de un circuito o parte de él directamente en ohmios.