Principios Básicos de Electricidad y Componentes de Circuitos

Conceptos Fundamentales de Electricidad

La electricidad es una forma de energía asociada a cargas eléctricas. Estas pueden estar en reposo o en movimiento. Si están en reposo, se tratará de electricidad estática, y si están en movimiento, se tratará de corriente eléctrica.

Producción de Energía Eléctrica

La energía eléctrica se puede producir de dos formas:

• De forma natural: Rayos. No es aprovechable.
• De forma artificial: Producida por el hombre mediante:
  • Centrales hidráulicas, eólicas, nucleares, térmicas, etc.
  • Pilas y baterías: Es una forma de energía eléctrica almacenada.

Estructura Atómica y Carga Eléctrica

Los materiales están formados por átomos, que son partículas muy pequeñas que no se ven a simple vista y que, a su vez, están formados por tres tipos de partículas:

• Neutrón: No tiene carga.
• Protón (+): Carga eléctrica positiva.
• Electrón (-): Carga eléctrica negativa. Son los responsables de la electricidad. Es el electrón (-), que se encuentra en la corteza del átomo, el que se va a desplazar de un átomo a otro, produciendo así el movimiento de electrones o lo que conocemos por corriente eléctrica.

Tipos de Materiales según su Conductividad

• Conductores: Son aquellas sustancias en las que algunos electrones de sus átomos pueden escaparse con facilidad y moverse libremente por el material.
• Aislantes: Son las sustancias en las que todos los electrones están prisioneros de sus átomos y ninguno puede abandonarlos ni moverse libremente por el material.

Corriente Eléctrica

La corriente eléctrica es el movimiento ordenado de electrones de un átomo a otro.

Tipos de Corriente Eléctrica

Existen dos tipos de corriente:

• Corriente continua (c.c.): Los electrones circulan en el mismo sentido y en la misma cantidad. Ej: pilas, baterías y fuentes de alimentación.
• Corriente alterna (c.a.): Los electrones circulan en ambos sentidos. Es el tipo de electricidad que tenemos en las viviendas. Se produce en centrales eléctricas.

Circuitos Eléctricos

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí por los que circula una corriente eléctrica.

Elementos de un Circuito Eléctrico

• Generador: Es el elemento que produce la energía eléctrica. Es decir, pila, batería, fuente de alimentación o alternador (generador de corriente alterna).
• Receptor: Es el elemento que recibe la energía eléctrica producida por el generador y la transforma en otra forma de energía útil para el ser humano (calor, luz, sonido, movimiento, etc.). Así tenemos: bombilla, resistencia, motor, timbre, etc.
• Elementos de conexión: Los conductores eléctricos o cables.
• Elementos de control: Son los que nos permiten controlar el funcionamiento del circuito, es decir, nos permiten dejar pasar o no la corriente. Estos son: interruptor, pulsador, conmutador.

Cortocircuito

Cortocircuito: Aumento brusco de intensidad en la corriente eléctrica de una instalación por la unión directa de dos conductores.

Magnitudes Eléctricas Fundamentales

Voltaje o Tensión

Símbolo: V
Unidad: Voltio (V)

Intensidad de Corriente

Es la cantidad de electrones que pasan por un punto en un momento dado.
Símbolo: I
Unidad: Amperio (A)

Resistencia Eléctrica

Es la oposición que presenta un cuerpo al paso de corriente eléctrica.
Símbolo: R
Unidad: Ohmio (Ω)

Ley de Ohm

La Ley de Ohm relaciona las tres magnitudes fundamentales: Voltaje (V), Intensidad (I) y Resistencia (R).

La fórmula principal es:

I = V / R

Despejando, también obtenemos estas variaciones:

• V = I • R
• R = V / I

Asociación de Circuitos

Circuitos en Serie

Dos o más receptores están asociados en serie cuando están conectados unos a continuación de los otros con el mismo cable. La intensidad que pasa por ellos es la total generada por la pila.

Fórmulas para circuitos en serie:

• Resistencia Total: Rt = R1 + R2 + R3 + …
• Intensidad Total: It = I1 = I2 = I3 = …
• Voltaje Total: Vt = V1 + V2 + V3 + … (Vt es el voltaje de la pila)
• Voltaje en cada componente (Ley de Ohm): V1 = R1 • I1, V2 = R2 • I2, V3 = R3 • I3, …

Circuitos en Paralelo

Dos o más receptores están en paralelo cuando cada receptor está conectado a los dos hilos que vienen del generador. La corriente que circula por ellos es una parte de la que genera la pila.

Fórmulas para circuitos en paralelo:

• Resistencia Total: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
• Voltaje Total: Vt = V1 = V2 = V3 = … (Vt es el voltaje de la pila)
• Intensidad Total: It = I1 + I2 + I3 + …
• Intensidad en cada componente (Ley de Ohm): I1 = V1 / R1, I2 = V2 / R2, I3 = V3 / R3, …