Conceptos Fundamentales de Circuitos Eléctricos: Corriente, Voltaje y Resistencia

¿Qué son los Circuitos Eléctricos?

Los circuitos eléctricos son sistemas cerrados por los que circula una corriente eléctrica. Un circuito eléctrico está compuesto por los siguientes elementos fundamentales:

• Fuente de tensión: Proporciona la energía necesaria para el circuito (ej. una pila).
• Conductores: Permiten el flujo de la corriente (ej. cables).
• Resistencia eléctrica (o Carga): Consume la energía para realizar un trabajo útil (ej. una bombilla).
• Elementos de protección y control: Gestionan y protegen el circuito (ej. interruptores, fusibles).

La Corriente Eléctrica

Definición

La corriente eléctrica es el flujo o paso ordenado de electrones a través de un material conductor.

Intensidad de Corriente Eléctrica

La intensidad de corriente eléctrica es la cantidad de electrones que circulan a través de un conductor en la unidad de tiempo. Se representa con la letra I y su unidad de medida es el Amperio (A).

Símil Hidráulico

Para entenderlo mejor, la corriente eléctrica equivale al caudal de agua que circula por una tubería.

Materiales Eléctricos: Conductores, Aislantes y Semiconductores

Los hilos conductores son los elementos físicos por donde circula la corriente eléctrica. Según su capacidad para permitir este flujo, los materiales se clasifican en tres tipos:

• Conductores: Son materiales que, debido a su estructura atómica, permiten el paso de la corriente eléctrica ofreciendo muy poca o ninguna resistencia al flujo de electrones. Los metales son excelentes conductores. Ejemplos: cobre, aluminio, oro y platino.
• Semiconductores: Materiales que, por su estructura, permiten parcialmente el paso de la corriente eléctrica; mejor que un aislante, pero peor que un conductor. Su conductividad puede ser controlada, ofreciendo mucha o prácticamente ninguna resistencia según interese. Son la base de la electrónica moderna. Ejemplos: el silicio y el germanio, utilizados en diodos, transistores y microprocesadores.
• Aislantes: Son materiales que impiden el paso de la corriente eléctrica, ya que ofrecen una resistencia muy alta al flujo de electrones. Ejemplos: la madera, el plástico y el vidrio.

Tensión Eléctrica o Voltaje

La tensión eléctrica, también conocida como voltaje o diferencia de potencial, es la fuerza que impulsa a los electrones a moverse ordenadamente en una cierta dirección a través de un conductor, produciendo así una corriente eléctrica. Se representa con las letras V o U, y se mide en Voltios (V).

Esta fuerza es producida por un generador de electricidad (como una pila, un alternador, una dínamo, una célula solar, etc.) y es la responsable de iniciar y mantener el movimiento ordenado de electrones en el circuito.

Símil Hidráulico del Voltaje

Analogía con una Pila

La tensión de una pila equivale a la diferencia de altura entre dos depósitos de agua conectados por una tubería. El agua (corriente eléctrica) circula desde el depósito de mayor nivel al de menor nivel. Cuando los niveles se igualan, el agua deja de circular. De forma similar, cuando la cantidad de electrones en ambos polos de la pila se equilibra, la corriente deja de circular, lo que significa que la pila se ha agotado.

Analogía con un Generador

La tensión eléctrica también puede compararse con la fuerza de presión que genera una bomba para hacer que el agua circule por las tuberías. A mayor presión (voltaje), mayor será el flujo de agua (corriente).

La Resistencia Eléctrica

La resistencia eléctrica se define como la mayor o menor oposición que presenta un material al paso de la corriente eléctrica. Se representa con la letra R y su unidad de medida es el Ohmio (Ω).

Receptores Eléctricos

Un receptor es cualquier dispositivo que recibe energía eléctrica para realizar una función útil. Se caracteriza por tener una resistencia óhmica determinada. El receptor consume la energía eléctrica aportada por la fuente de tensión y la transforma en otra forma de energía, como puede ser luz, calor, movimiento, etc.

Ejemplos comunes de receptores son una bombilla, un motor, una radio o un ordenador.

Instrumentos para Medir Magnitudes Eléctricas

• Amperímetro: Sirve para medir la intensidad de corriente. Para una correcta medición, se debe conectar en serie en el circuito.
• Voltímetro: Se emplea para medir la diferencia de potencial (voltaje) entre dos puntos de un circuito. Se conecta siempre en paralelo.
• Ohmetro: Se utiliza para medir la resistencia de un componente. Es crucial que el circuito no tenga ninguna tensión aplicada durante la medición.
• Polímetro (o Multímetro): Es el instrumento más versátil, ya que permite medir voltaje, intensidad, resistencia y, a menudo, otras magnitudes eléctricas. Pueden ser digitales o analógicos.
• Contador de energía: Es un instrumento que registra la energía eléctrica consumida durante un periodo de tiempo determinado.

Aplicaciones y Efectos de la Corriente Eléctrica

• Efecto Térmico (Efecto Joule): La circulación de la corriente eléctrica a través de los conductores produce calor. Este principio se utiliza en dispositivos como estufas eléctricas, planchas, soldadores, etc.
• Efecto Magnético: La circulación de la corriente eléctrica a través de un conductor genera un campo magnético a su alrededor. Es la base del funcionamiento de electroimanes, motores, relés, etc.
• Efecto Químico: Se manifiesta en la electrólisis, que es la descomposición química que se produce en una solución conductora líquida (electrolito) cuando se hace pasar una corriente eléctrica por ella. La circulación de la corriente eléctrica por el electrolito da lugar a una reacción que provoca una disociación de partículas, que se cargan eléctricamente y así se produce un transporte de electricidad por el líquido.