Fundamentos de Electricidad: Conceptos Clave, Circuitos y la Ley de Ohm

La Corriente Eléctrica

Es el flujo ordenado de electrones que viaja a través de un material conductor cuando este se conecta a una pila o fuente de energía. Los electrones, que tienen carga negativa, se mueven hacia el polo positivo del generador. Los electrones transportan energía eléctrica y, al atravesar ciertos dispositivos, se pueden transformar en otro tipo de energía: lumínica, calorífica, cinética, etc.

El Circuito Eléctrico

Es un conjunto de elementos conectados entre sí para formar un camino cerrado por el que circulan los electrones. En todo circuito debe haber al menos un generador, un conductor y un aparato receptor. Con frecuencia, habrá también ciertos elementos de control y protección.

Componentes Fundamentales del Circuito

• Conductores: Conectan entre sí los diferentes elementos del circuito eléctrico, haciendo posible el desplazamiento de los electrones a través de este.
• Receptores: Reciben la corriente eléctrica y transforman la energía que transportan los electrones en otro tipo de energía. Ejemplo: Lámparas, motores.
• Generadores: Generan la corriente eléctrica al aportar la energía necesaria a los electrones para que circulen de manera ordenada. Ejemplo: Baterías, alternadores.
• Elementos de Control: Controlan el flujo de la corriente eléctrica en el circuito: permiten o impiden el paso o la dirigen hacia ciertos puntos.
• Elementos de Protección: Protegen a las personas y los distintos dispositivos en caso de producirse un mal funcionamiento del circuito. Ejemplo: Fusibles, interruptores.

Magnitudes Eléctricas Fundamentales

Voltaje (V)

Energía necesaria para mover los electrones de un punto a otro del circuito. Unidad SI: Voltios (V).

Intensidad de Corriente (I)

Es la carga que circula por la sección del conductor en la unidad de tiempo. Unidad SI: Amperios (A).Fórmula: $I = Q / t$ (Intensidad = Carga eléctrica / Tiempo)

Carga Eléctrica (Q)

Número de electrones que circulan por el circuito. Unidad SI: Culombios (C).

Resistencia (R)

Es la oposición que presenta el conductor o los elementos de un circuito al paso de la corriente eléctrica. Unidad SI: Ohmios (Ω).

La Ley de Ohm

Esta ley fundamental relaciona las tres magnitudes principales de un circuito.

Fórmula: $I = V / R$ (Intensidad = Voltaje / Resistencia)

Tipos de Circuitos Eléctricos

Circuito en Serie

Los componentes están conectados uno a continuación del otro, formando un único camino para la corriente.

• Intensidad Total ($I_T$): Es la misma en todos los puntos del circuito. $I_T = I_1 = I_2 = ...$
• Voltaje Total ($V_T$): Es la suma de los voltajes parciales en cada componente. $V_T = V_1 + V_2 + ...$
• Resistencia Total ($R_T$): Es la suma de las resistencias individuales. $R_T = R_1 + R_2 + ...$

Circuito en Paralelo

Los componentes están conectados en ramales separados, compartiendo los mismos puntos de conexión (nodos).

• Voltaje Total ($V_T$): Es el mismo en todos los ramales. $V_T = V_1 = V_2 = ...$
• Intensidad Total ($I_T$): Es la suma de las intensidades que circulan por cada ramal. $I_T = I_1 + I_2 + ...$
• Resistencia Total ($R_T$): El inverso de la resistencia total es la suma de los inversos de las resistencias individuales. $1/R_T = 1/R_1 + 1/R_2 + ...$

Circuito Mixto

Combina elementos conectados tanto en serie como en paralelo.

• Voltaje: Se calcula aplicando las reglas de serie y paralelo a las secciones correspondientes.
• Intensidad: Se calcula aplicando las reglas de serie y paralelo a las secciones correspondientes.
• Resistencia Total: Se calcula simplificando primero las resistencias en paralelo y luego sumando las resistencias en serie.