Fundamentos de Electrónica: Conceptos Clave y Componentes Esenciales

Conceptos Fundamentales de Electricidad y Electrónica

4. Corriente Continua y Corriente Alterna

Corriente Continua (CC): Las cargas eléctricas se desplazan siempre en el mismo sentido.

Corriente Alterna (CA): Las cargas eléctricas se mueven primero en un sentido y luego en el otro, invirtiendo su dirección periódicamente.

5. ¿Cómo se Genera la Corriente Eléctrica?

La generación de corriente eléctrica aprovecha la relación fundamental que existe entre la electricidad y el magnetismo. Específicamente, los imanes en movimiento son capaces de generar corriente eléctrica en una bobina, un principio conocido como inducción electromagnética.

6. El Alternador: Funcionamiento y Componentes

Los alternadores son dispositivos clave que producen corriente eléctrica mediante la rotación de una turbina. Sus componentes principales son:

• Turbina: Es el elemento que se mueve impulsado por una fuente de energía externa, como agua, vapor a alta presión, gas o viento. A través de un sistema de ejes y engranajes, la turbina transmite su movimiento al rotor del alternador.
• Rotor: Es la parte giratoria del alternador. Contiene bobinas o imanes que, al girar dentro del estator, inducen la corriente eléctrica.
• Estator: Es la parte fija del alternador. Contiene las bobinas estacionarias donde se genera la corriente eléctrica inducida por el campo magnético giratorio del rotor.
• Sistema de Refrigeración: La generación de corriente en las bobinas produce un calentamiento significativo. Por ello, se requiere un sistema de refrigeración (generalmente ventiladores) para disipar el calor y mantener la eficiencia operativa del alternador.
• Transformador: La corriente eléctrica generada se conduce a un transformador, que eleva su tensión a miles de voltios. Este aumento de tensión es crucial para transportar la energía de manera eficiente a largas distancias, minimizando las pérdidas por efecto Joule.

7. Medición de Voltaje e Intensidad en Circuitos Eléctricos

Para medir la caída de voltaje (o diferencia de potencial) en un elemento específico de un circuito, el polímetro (configurado como voltímetro) debe conectarse en paralelo con dicho elemento.

Para medir la intensidad de corriente que circula por un elemento del circuito, el polímetro (configurado como amperímetro) debe conectarse en serie con él, de modo que toda la corriente a medir pase a través del instrumento.

8. La Ley de Ohm

La Ley de Ohm es un principio fundamental que establece la relación entre la intensidad de corriente (I), el voltaje (V) y la resistencia (R) en un circuito eléctrico. Se expresa mediante la fórmula:

V = I ⋅ R

Donde:

• V es el voltaje o diferencia de potencial, medido en voltios (V).
• I es la intensidad de corriente, medida en amperios (A).
• R es la resistencia eléctrica, medida en ohmios (Ω).

9. Factores que Influyen en la Resistencia Eléctrica

La resistencia eléctrica de un conductor depende de varios factores:

• El material: Cada material posee una resistividad intrínseca diferente. Algunos materiales, como el cobre o la plata, son excelentes conductores (baja resistencia), mientras que otros, como el caucho, son aislantes (muy alta resistencia).
• La longitud del conductor: A mayor longitud del hilo conductor, mayor será su resistencia. Esto se debe a que los electrones tienen que recorrer un camino más largo, encontrando más obstáculos.
• La sección transversal del conductor: Un mayor grosor (o área de sección transversal) del conductor implica una menor resistencia. Un conductor más grueso ofrece más espacio para el flujo de electrones, reduciendo la oposición a su movimiento.

10. Potencia Eléctrica y sus Unidades

La potencia eléctrica (P) se define como la cantidad de energía que un componente de un circuito disipa o consume por unidad de tiempo (cada segundo). Es una medida de la rapidez con la que se realiza un trabajo eléctrico o se transforma la energía.

Su unidad de medida en el Sistema Internacional (SI) es el vatio (W).

11. El Kilovatio-Hora (kWh)

El kilovatio-hora (kWh) es una unidad de medida de energía eléctrica, no de potencia. Representa la energía consumida por un dispositivo de 1 kilovatio (1000 vatios) funcionando durante una hora. Es la unidad comúnmente utilizada para facturar el consumo eléctrico en hogares y empresas.

12. Funcionamiento de un Secador de Pelo: Principios Eléctricos

La función principal de un secador de pelo es impulsar aire del ambiente y calentarlo a una temperatura seleccionada por el usuario. Esto se logra mediante la combinación de dos componentes clave:

• Una resistencia eléctrica: Consiste en un hilo conductor (generalmente de nicrom) que, al ser atravesado por la corriente eléctrica, se calienta al rojo vivo debido al efecto Joule. Este calor se transfiere al aire que pasa a través de ella.
• Un ventilador: Impulsa el aire del ambiente a través de la resistencia caliente y lo dirige hacia el exterior, permitiendo secar el cabello de manera eficiente.

13. Elementos de Control de Corriente Eléctrica

Existen diversos componentes diseñados para controlar el flujo de corriente en un circuito:

• Interruptores: Permiten abrir o cerrar un circuito eléctrico de forma manual y permanente hasta que se accionan nuevamente. Interrumpen o permiten el flujo de corriente de manera sostenida.
• Pulsadores: Abren o cierran un circuito solo mientras se mantienen pulsados. Al soltarlos, vuelven automáticamente a su estado original (normalmente abierto o normalmente cerrado).
• Conmutadores: Permiten dirigir la corriente eléctrica a través de diferentes ramas o caminos dentro de un circuito, seleccionando una de varias opciones. Son útiles para controlar un mismo punto de luz desde dos o más ubicaciones.

15. El Relé: Definición y Características Clave

Un relé es un dispositivo electromecánico que funciona como un interruptor o conmutador controlado eléctricamente. Permite el control de circuitos de alta potencia o alto voltaje mediante una señal de control de baja potencia o bajo voltaje, proporcionando aislamiento eléctrico entre ambos circuitos.

Aunque el texto original menciona "partes", la lista parece referirse más a las especificaciones o características importantes de un relé. Las partes principales de un relé son la bobina (electroimán), la armadura móvil y los contactos eléctricos.

Características importantes a considerar en un relé incluyen:

• Voltaje nominal de la bobina: El voltaje (en corriente continua o alterna) necesario para activar el electroimán del relé.
• Resistencia de la bobina: La resistencia eléctrica del devanado del electroimán.
• Intensidad máxima de los contactos: La corriente máxima que los contactos del relé pueden conmutar de forma segura sin dañarse.
• Voltaje máximo de los contactos: La tensión máxima que los contactos pueden manejar cuando están abiertos o cerrados.

16. Aplicación del Relé en Circuitos Eléctricos

Uso del Relé como Interruptor (Ejemplo de Contacto Normalmente Cerrado)

Consideremos un relé configurado para actuar como un interruptor que apaga una bombilla cuando se activa. Este ejemplo describe un relé con un contacto normalmente cerrado (NC).

Cuando el circuito de control (donde se encuentra el interruptor 1) está abierto, no circula corriente por la bobina del relé (electroimán). En este estado, el electroimán no genera campo magnético y, por lo tanto, no atrae la armadura metálica (2). El contacto móvil (4) permanece unido al contacto fijo (3), permitiendo que la corriente fluya hacia la bombilla, la cual permanece encendida.

Al cerrar el interruptor 1, la corriente fluye a través de la bobina del relé, activando el electroimán. Este atrae la armadura (2), lo que provoca que la palanca mueva el contacto móvil (4) y lo separe del contacto fijo (3). Al interrumpirse el circuito de la bombilla, esta se apaga.

17. El Electroimán: Principios y Funcionamiento

Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético es producido por una corriente eléctrica. Generalmente, consiste en un núcleo de material ferromagnético (como hierro dulce) alrededor del cual se enrolla un conductor (una bobina de cobre).

Cuando la corriente eléctrica circula por la bobina, el núcleo se magnetiza, comportándose como un imán y siendo capaz de atraer objetos metálicos. La fuerza del campo magnético puede controlarse variando la intensidad de la corriente o el número de espiras de la bobina. Una característica clave de los electroimanes es que su magnetismo es temporal: al interrumpir la corriente, el campo magnético desaparece.