Conceptos Esenciales de Electricidad: Circuitos, Magnitudes y Potencia
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Centrales Eléctricas
Una central eléctrica es una instalación en la que, a partir de alguna forma de energía, se produce energía eléctrica a gran escala para su distribución y consumo.
Circuito Eléctrico
Un circuito eléctrico es un sistema en el cual la corriente eléctrica que procede de un generador vuelve a este después de ser utilizada de algún modo.
Componentes de un Circuito Eléctrico
- Generador
- Receptor
- Interruptor
- Conductores
Conexión de Receptores en un Circuito
Los receptores pueden conectarse a un circuito de dos maneras:
- Conexión en serie: La corriente pasa por todos y cada uno de los receptores.
- Conexión en paralelo: La corriente se reparte entre todos los receptores.
Sentido de la Corriente en un Circuito
Para determinar el sentido de la corriente se utilizan dos criterios opuestos:
- Sentido real: Es el del movimiento de los electrones.
- Sentido convencional: Es el que tendrían las cargas positivas si fueran estas las que se movieran por el interior del conductor.
Magnitudes Eléctricas Fundamentales
Las magnitudes que podemos medir en un circuito son la intensidad de corriente, la diferencia de potencial y la resistencia eléctrica.
Intensidad de la Corriente Eléctrica
Es la cantidad de carga que atraviesa una sección del conductor en la unidad de tiempo.
Fórmula: I = Q/t
La unidad de intensidad es el amperio (A). Para medir la intensidad de corriente se emplea el amperímetro.
Diferencia de Potencial (Voltaje)
Entre dos puntos de un circuito es el trabajo necesario para transportar la unidad de carga desde un punto al otro.
Fórmula: V = W/Q
La unidad es el voltio (V). 1 voltio = 1 Julio / 1 Culombio. Para medir se utiliza el voltímetro.
Resistencia Eléctrica
De un conductor es una magnitud física que indica la dificultad que ofrece el paso de la corriente eléctrica. La unidad es el Ohmio (Ω).
Fórmula: R = ρ · L/S
Resistividad
Resistencia que ofrece el paso de la corriente en un conductor de longitud y sección unidad. La unidad es el ohmio metro (Ω · m).
Ley de Ohm
El cociente entre la diferencia de potencial aplicada a los extremos de un conductor y la intensidad de corriente que circula por él es una constante que coincide con la resistencia eléctrica del conductor.
Fórmula: R = V/I
Equivalencia: 1 Ω = 1 V / 1 A
Transformaciones de Energía en un Circuito
Las transformaciones de energía en un circuito se rigen por las siguientes relaciones:
E = Q · VQ = I · tE = V · I · t
Efecto Joule
Es el fenómeno por el cual la energía eléctrica se transforma en calor cuando la corriente eléctrica atraviesa un conductor.
Fórmula: E = R · I² · t
Potencia Eléctrica
Es la energía suministrada por un generador eléctrico o consumida por un receptor eléctrico en la unidad de tiempo.
Fórmulas de Potencia
P = I² · RP = V²/RP = E/t
La unidad de potencia es el vatio (W), que es la potencia de un generador eléctrico que suministra o consume un julio cada segundo. 1 W = 1 J / 1 s.
El kilovatio-hora (kWh) es una unidad de energía comúnmente utilizada: 1 kWh = 1 kW · 1 h = 3,6 · 10⁶ J.
Cálculo de la Potencia Eléctrica
Para calcular la potencia consumida por un aparato eléctrico podemos proceder de dos formas:
- A partir de la diferencia de potencial, V, a la que está conectada y la intensidad de corriente, I, que circula:
P = V · I. - A partir de la intensidad, I, y la resistencia, R, del receptor:
P = R · I².