Electricidad: conceptos clave, cargas, voltaje y circuitos eléctricos

¿Qué es la electricidad?

Forma de energía que produce efectos luminosos, mecánicos, caloríficos, químicos, etc., y que se debe a la separación o movimiento de los electrones que forman los átomos.

Cómo se genera

Ejemplo: generación hidroeléctrica.

1. Se toma el agua que baja por los ríos desde la cordillera.
2. Estas aguas llegan a una central hidroeléctrica a través de grandes tuberías.
3. Con la fuerza del agua, se logra mover un aparato (turbina + generador) que genera electricidad.

Tipos de cargas

• Positiva
• Negativa

Tipos de cuerpos

• Negativo
• Positivo
• Neutro

Carga total de un cuerpo

Ejemplos de representación de carga total de un cuerpo (símbolos indicativos):

• Positivo: (+ - + -) o (+ + +)
• Negativo: (- + -) o (- + -)
• Neutro: (+++) o (---)

Ejemplo numérico: cargas +: 5. cargas -: 2.

Qué le ocurre a una peineta de plástico que ha sido frotada con el pelo

Al frotar un objeto contra otro, se intercambian electrones, de modo que uno de los objetos queda cargado positivamente y el otro negativamente.

Si los papeles están neutros, ¿por qué la peineta atrae los papeles?

Al ser frotados, algunos cuerpos neutros se cargan eléctricamente. El objeto que cede electrones queda cargado positivamente y el que recibe electrones queda cargado negativamente. Este fenómeno se denomina electrización por frotamiento.

Conductores y aisladores

Los metales en general son muy buenos conductores de la electricidad.

Ejemplos

• Aislantes (malos conductores): loza, vidrio, gomas. El agua pura es mal conductor; el agua con impurezas puede conducir.
• Semiconductores: silicio, germanio.
• Conductores: metales (Al, Au, Cu).

Interacción entre cargas

• Cargas del mismo signo se repelen (por ejemplo: + y +, o - y -).
• Cargas de signo diferente se atraen (por ejemplo: + y -).

El átomo

Cuando un átomo gana o pierde un electrón, se le denomina ión. Si gana electrones se forma un ión negativo (anión); si pierde electrones se forma un ión positivo (catión).

¿En qué unidad se mide la carga?

La carga eléctrica se mide en coulomb (C).

Carga del electrón y del protón

La magnitud de la carga elemental es aproximadamente 1,602 × 10^-19 C. El electrón tiene carga negativa (-1,602 × 10^-19 C) y el protón tiene carga positiva (+1,602 × 10^-19 C).

¿Qué significa una diferencia de potencial de 1 volt?

1 volt (1 V) es igual a 1 joule por coulomb: 1 V = 1 J/C. No es 1 joule, sino 1 joule por cada coulomb de carga que se desplaza entre dos puntos.

Fuentes de voltaje

• Pila: 1,5 V
• Batería: 12 V
• Enchufe doméstico: 220 V (valor típico, puede variar según el país)

Conexiones de fuentes

Formas comunes de conectar fuentes:

• En serie: las tensiones se suman. Ejemplo de polaridad en serie: (+ -) (+ -) conectadas en cadena.
• En paralelo: los terminales positivos entre sí y los negativos entre sí; la tensión en cada rama es la misma.

Cómo mido la corriente

Se utiliza un amperímetro o un tester / multímetro configurado para medir corriente.

¿Qué significa 1 watt de potencia?

1 watt (1 W) equivale a 1 joule por segundo (1 W = 1 J/s).

La potencia (en watts) se puede calcular como P = V · I, es decir, voltaje por corriente.

Circuitos eléctricos

En serie

Resistencias en serie: la resistencia total se obtiene sumando las resistencias: R_total = R1 + R2 + R3.

En paralelo

Resistencias en paralelo: la inversa de la resistencia total es la suma de las inversas de cada resistencia: 1 / R_total = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3.

Notas finales

El documento mantiene los conceptos fundamentales: definición de electricidad, generación hidroeléctrica, tipos de cargas y cuerpos, electrización por frotamiento, conductores y aisladores, interacción de cargas, ionización del átomo, unidades de carga y energía, fuentes de voltaje, medidas de corriente, potencia y fórmulas básicas de circuitos en serie y paralelo.