Concepto de energía
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Corriente
eléctrica
Corriente continúa
Corriente
alterna
Suministro eléctrico
LA
LEY DE OHM
Circuito en serie y paralelo
CONCEPTO DE ENERGÍA |
Para entender qué es la potencia eléctrica es necesario conocer primeramente el concepto de “energía”, que no es más que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo eléctrico cualquiera para realizar un trabajo. Cuando conectamos un equipo o consumidor eléctrico a un circuito alimentado por una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M), como puede ser una batería, la energía eléctrica que suministra fluye por el conductor, permitiendo que, por ejemplo, una bombilla de alumbrado, transforme esa energía en luz y calor, o un motor pueda mover una maquinaria. De acuerdo con la definición de la física, “la energía ni se crea ni se destruye, se transforma”. En el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la obtención de luz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado. La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera, se mide en “joule” y se representa con la letra “J”.
Corriente eléctrica
Se denomina corriente
eléctrica al flujo de carga eléctrica a través de un material sometido a una diferencia de potencia
|
A partir de la corriente
eléctrica se definen dos magnitudes: la intensidad y la densidad de corriente.
El valor de la intensidad de corriente que atraviesa un circuito es
determinante para calcular la sección de los elementos conductores del mismo.
La intensidad
de corriente (I) en una
sección dada de un conductor (s) se define como la carga eléctrica (Q)
que atraviesa la sección en una unidad de tiempo (t):
La densidad de corriente (j) es la intensidad de corriente que atraviesa
una sección por unidad de superficie de la sección (S).
Corriente continúa
La
corriente continua (CC o DC) se genera a partir de un flujo continuo de
electrones (cargas negativas) siempre en el mismo sentido, el cual es desde el
polo negativo de la fuente al polo positivo. Al desplazarse en este sentido los
electrones, los huecos o ausencias de electrones (cargas positivas) lo hacen en
sentido contrario, es decir, desde el polo positivo al negativo.
Por
convenio, se toma como corriente eléctrica al flujo de cargas positivas, aunque
éste es a consecuencia del flujo de electrones, por tanto el sentido de la
corriente eléctrica es del polo positivo de la fuente al polo negativo y
contrario al flujo de electrones y siempre tiene el mismo signo.
La
corriente continua se caracteriza por su tensión, porque, al tener un flujo de
electrones prefijado pero continuo en el tiempo, proporciona un valor fijo de
ésta (de signo continuo), y en la gráfica V-t (tensión tiempo) se representa
como una línea recta de valor V.
Ej:
Corriente de +1v
Corriente alterna
En la
corriente alterna (CA o AC), los electrones no se desplazan de un polo a otro,
sino que a partir de su posición fija en el cable (centro), oscilan de un lado
al otro de su centro, dentro de un mismo entorno o amplitud, a una frecuencia
determinada (número de oscilaciones por segundo).
Por
tanto, la corriente así generada (contraria al flujo de electrones) no es un
flujo en un sentido constante, sino que va cambiando de sentido y por tanto de
signo continuamente, con tanta rapidez como la frecuencia de oscilación de los
electrones.
En la
gráfica V-t, la corriente alterna se representa como una curva u onda, que
puede ser de diferentes formas (cuadrada, sinusoidal, triangular..) pero
siempre caracterizada por su amplitud (tensión de cresta positiva a cresta
negativa de onda), frecuencia (número de oscilaciones de la onda en un segundo)
y período (tiempo que tarda en dar una oscilación).
Ej:
Corriente de 2Vpp (pico a pico) de amplitud, frecuencia 476'2 Hz (oscil/seg)
Suministro eléctrico
Se denomina suministro eléctrico al conjunto de etapas que son necesarias
para que la energía eléctrica llegue al consumidor final. Como la energía
eléctrica es difícil de almacenar, este sistema tiene la particularidad de
generar y distribuir la energía conforme ésta es consumida. Por otra parte,
debido a la importancia de la energía eléctrica, el suministro es vital para el
desarrollo de los países y de interés para los gobiernos nacionales, por lo que
estos cuentan con instituciones especializadas en el seguimiento de las tres
etapas fundamentales: generación, transmisión y distribución.
LA LEY DE OHM
La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son: |
1.
Tensión
o voltaje "E", en volt (V).
2.
Intensidad
de la corriente " I ", en ampere (A).
3. Resistencia "R" en
ohm (
|
Circuito eléctrico cerrado compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga eléctrica "R" y la. Circulación de una intensidad o flujo de corriente eléctrica " I " suministrado por la propia pila. |
Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la corriente eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante. Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante. |
Normalmente
se analiza la Ley de Ohm
como una relación entre el voltaje, la corriente y el valor de un resistor
Una
forma más completa de expresar la Ley de Ohm es incluyendo
la fórmula de potencia
eléctrica.
Si
se utiliza la conocida fórmula de potencia (con unidad de watts
o vatios): P = V x I, potencia = voltaje x corriente,
y sus variantes: V = P / I e I = P / V, se obtienen ecuaciones adicionales.
Las
nuevas ecuaciones permiten obtener los valores de potencia, voltaje, corriente
y resistencia, con sólo dos de las cuatro variables.
Despejando
para P (potencia en watts o vatios) se obtiene:
P = V2 / R, P = I2 x R, P = V x I
P = V2 / R, P = I2 x R, P = V x I
Despejando
para I (corriente en amperios) se obtiene:
I = V / R, I = P / V, I = (P / R)1/2
I = V / R, I = P / V, I = (P / R)1/2
Despejando
para R (resistencia en ohmios) se obtiene:
R = V / I, R = V2 / P, R = P / I2
R = V / I, R = V2 / P, R = P / I2
Despejando
para V (Voltaje en voltios) se obtiene:
V = (P x R)1/2, V = P / I, V = I x R
V = (P x R)1/2, V = P / I, V = I x R
En
el siguiente diagrama se muestra
un resumen completo de las fórmulas, arreglado de
manera que sea fácil su memorización.
Circuitos en serie
En un circuito en serie los receptores están instalados uno a
continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que
atraviesa el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último.
Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el
cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor.
Circuito en paralelo
En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de
alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia
línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Para conectar un
nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea conectada a los
terminales de las líneas que ya hay en el circuito.
Aparece un concepto nuevo ligado a la tensión. Cuando tenemos más de un
receptor conectado en serie en un circuito, si medimos los voltios en los
extremos de cada uno de los receptores podemos ver que la medida no es la misma
si aquellos tienen resistencias diferentes. La medida de los voltios en los
extremos de cada receptor la llamamos caída de tensión.
La corriente en los circuitos serie y paralelo
Una manera muy rápida de distinguir un circuito en seria de otro en
paralelo consiste en imaginala circulación de los electrones a través de uno de
los receptores: si para regresen a la pila atravesando el receptor, los
electrones tienen que atravesar otro receptor, el circuito está en serie; si
los electrones llegan atravesando sólo el receptor seleccionado, el circuito
está en paralelo.
Pulsa sobre los circuitos de abajo para ver el movimiento de los
electrones
Características de los circuitos serie y paralelo
Serie
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Paralelo
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Resistencia
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Aumenta al incorporar receptores
|
Disminuye al incorporar receptores
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Caida de tensión
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Cada receptor tiene la suya, que aumenta con su resistencia.
La suma de todas las caídas es igual a la tensión de la pila. |
Es la misma para cada uno de los receptores, e igual a la de la
fuente.
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Intensidad
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Es la misma en todos los receptores e igual a la general en el
circuito.
Cuantos más receptores, menor será la corriente que circule.
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Cada receptor es atravesado por una corriente independiente, menor
cuanto mayor resistencia.
La intensidad total es la suma de las intensidades individuales. Será, pues, mayor cuanto más receptores tengamos en el circuito. |
Cálculos
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