Conceptos Clave de Electricidad: Leyes, Unidades y Fenómenos Explicados

Leyes Fundamentales de la Electricidad y el Magnetismo

Ley de Ohm

Establece que la intensidad de corriente eléctrica (I) que circula entre dos puntos de un circuito es directamente proporcional a la tensión eléctrica (V) entre dichos puntos e inversamente proporcional a la resistencia (R) del conductor (I = V/R). La constante de proporcionalidad mencionada originalmente (V/I) es la resistencia eléctrica (R), no la conductancia (G), que es su inversa (G = 1/R).

Ley de Coulomb

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Leyes de Kirchhoff

• Primera ley (Ley de Nodos o Corrientes): En cualquier nodo, la suma algebraica de las corrientes que entran es igual a la suma algebraica de las corrientes que salen (o la suma algebraica de todas las corrientes que convergen en el nodo es nula).
• Segunda ley (Ley de Mallas o Tensiones): En toda malla o circuito cerrado, la suma algebraica de todas las caídas de tensión (diferencias de potencial) es igual a la suma algebraica de todas las fuerzas electromotrices aplicadas en esa malla.

Ley de Faraday

La fuerza electromotriz (FEM) inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa la superficie delimitada por el circuito.

Ley de Lenz

El sentido de la corriente inducida en un circuito es tal que el campo magnético que esta corriente crea se opone a la variación del flujo magnético que la ha originado.

Ley de Joule

La cantidad de calor (Q) que genera una corriente eléctrica al pasar por una resistencia (R) durante un tiempo (t) es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente (I), a la resistencia y al tiempo (Q = I² ⋅ R ⋅ t).

Ley de Henry

Establece que, a una temperatura constante, la cantidad de gas disuelta en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce ese gas sobre el líquido.

Unidades Eléctricas Esenciales

Amperio (A)

Amperio: Es la unidad de intensidad de corriente eléctrica. Se define como la intensidad de la corriente que, al circular por dos conductores rectilíneos y paralelos de longitud infinita, sección circular despreciable y separados por una distancia de un metro en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2×10⁻⁷ newtons por metro de longitud.

Voltio (V)

Voltio: Es la unidad de potencial eléctrico, fuerza electromotriz y tensión eléctrica. Se define como la diferencia de potencial eléctrico a lo largo de un conductor cuando una corriente de un amperio consume un vatio de potencia.

Ohmio (Ω)

Ohmio: Es la unidad de resistencia eléctrica. Se define como la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 voltio, aplicada entre estos dos puntos, produce en dicho conductor una corriente de intensidad de 1 amperio.

Culombio (C)

Culombio: Es la unidad de carga eléctrica. Se define como la cantidad de carga eléctrica (Q) transportada en un segundo por una corriente constante de un amperio (A) de intensidad (1 C = 1 A ⋅ 1 s).

Vatio (W)

Vatio: Es la unidad de potencia (P) en el Sistema Internacional. Un vatio es la potencia eléctrica producida por una diferencia de potencial de 1 voltio (V) y una corriente eléctrica de 1 amperio (A) (1 W = 1 V ⋅ 1 A).

Henry (H)

Henry: Es la unidad de inductancia (L) en el Sistema Internacional. Un henry es la inductancia eléctrica de un circuito cerrado en el que se produce una fuerza electromotriz de un voltio, cuando la corriente eléctrica que recorre el circuito varía uniformemente a razón de un amperio por segundo.

Conceptos y Componentes Eléctricos

Corriente Alterna (CA)

Es un tipo de corriente eléctrica en la que la dirección del flujo de electrones cambia periódicamente en ciclos. Generalmente sigue una forma de onda sinusoidal, alcanzando valores máximos, mínimos y nulos conforme a dicha función seno.

Cortocircuito

Concepto de cortocircuito: Se denomina cortocircuito al fallo en un aparato o línea eléctrica por el cual la corriente pasa directamente del conductor activo (fase) al neutro o a tierra, encontrando una resistencia eléctrica muy baja o casi nula.

Implicaciones según Ley de Ohm

Según la Ley de Ohm (I = V/R), cuando la resistencia (R) tiende a cero (como en un cortocircuito), y manteniendo la tensión (V), la intensidad (I) tiende teóricamente a infinito. En la práctica, al existir muy poca resistencia, la intensidad crece enormemente hasta valores muy peligrosos.

Implicaciones según Ley de Joule

Según la Ley de Joule (Q = I² ⋅ R ⋅ t), aunque la resistencia (R) sea muy pequeña en un cortocircuito, como la intensidad (I) crece enormemente y está elevada al cuadrado, la cantidad de calor (Q) disipada aumenta drásticamente en muy poco tiempo. Este rápido aumento de calor puede provocar daños en los conductores, fusión de materiales, incendios y es una de las consecuencias más peligrosas del cortocircuito.

Instrumentos de Medición

Amperímetro

Amperímetro: Es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente eléctrica que está circulando por un punto de un circuito eléctrico. Se conecta en serie.

Voltímetro

Voltímetro: Es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial (voltaje o tensión) entre dos puntos de un circuito eléctrico. Se conecta en paralelo.