Conceptos Esenciales de Electricidad y Electrónica

Fundamentos Clave de Electricidad y Electrónica

A continuación, se presentan definiciones claras y concisas de los conceptos más importantes en el campo de la electricidad y la electrónica, esenciales para cualquier estudiante o profesional.

Carga Eléctrica

Es el exceso o defecto de electrones que un cuerpo posee, lo que le confiere una propiedad fundamental para interactuar con campos electromagnéticos.

Corriente Continua (CC)

Se caracteriza porque los electrones libres siempre se mueven en el mismo sentido a través del conductor con una intensidad constante en el tiempo.

Corriente Alterna (CA)

Se caracteriza porque el flujo de electrones se mueve por el conductor en un sentido y en otro de forma periódica, y además, el valor de la corriente eléctrica es variable en el tiempo.

Fuerza Electromotriz (FEM)

Es la energía por unidad de carga que una fuente (como una batería o generador) proporciona para impulsar los electrones a través de un circuito, estableciendo una diferencia de potencial.

Conductores

Son materiales que permiten con facilidad el movimiento de electrones a través de su estructura molecular, facilitando el paso de la corriente eléctrica.

Aislantes

Son materiales que impiden o dificultan significativamente el paso de la corriente eléctrica a través de ellos, debido a que sus electrones están fuertemente ligados a los átomos.

Resistencia Eléctrica

Es la oposición que ofrecen los materiales conductores al paso de la corriente eléctrica, transformando parte de la energía eléctrica en calor. Para medirla, se utiliza el óhmetro.

Ley de Ohm

Establece que la intensidad de la corriente que circula por un conductor es directamente proporcional a la tensión aplicada entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica del conductor. Se expresa como I = V/R.

Resistencia de un Conductor

Es la propiedad intrínseca de un conductor que se opone al flujo de la corriente eléctrica. Su valor aumenta con la longitud del conductor y disminuye con su sección transversal, además de depender del tipo de material y la temperatura.

Conductividad

Es la propiedad de un material que indica la facilidad con la que permite el paso de la corriente eléctrica, siendo el inverso de la resistividad. Se mide en Siemens por metro (S/m).

Potencia Eléctrica

Es la cantidad de energía eléctrica transferida o transformada por unidad de tiempo. Se calcula como el producto de la tensión (voltaje) por la intensidad de la corriente (P = V * I). El aparato utilizado para medirla es el vatímetro.

Medida de la Energía Eléctrica

El aparato utilizado para medir la energía eléctrica consumida en un hogar o industria es el contador de energía (también conocido como vatímetro-horímetro), el cual registra el consumo total para la facturación por parte de la compañía eléctrica.

Efecto Joule

Es el fenómeno por el cual, si la corriente eléctrica circula por un conductor, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques con los átomos del material. Este efecto es la base del funcionamiento de resistencias calefactoras.

Calor Específico

Es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de una unidad de masa (generalmente 1 kg) de una sustancia en un grado Celsius (o Kelvin).

Densidad de Corriente de un Conductor

Indica la cantidad de corriente eléctrica (en amperios) que circula por unidad de área de la sección transversal del conductor (generalmente expresada en amperios por milímetro cuadrado o amperios por metro cuadrado).

Elementos de Caldeo

Son aquellos dispositivos en los que la energía eléctrica se transforma en energía calorífica, utilizando el principio del efecto Joule (por ejemplo, resistencias calefactoras, estufas eléctricas, hornos).

Transmisión de Calor

El calor se puede transmitir por tres formas diferentes:

• Conducción: Se transmite por contacto directo entre dos materiales o dentro de un mismo material, sin transferencia de masa.
• Convección: Es la transferencia de calor a través del movimiento de fluidos (líquidos o gases) que entran en contacto con una superficie caliente, distribuyendo el calor por el medio.
• Radiación: El calor se transmite a través de ondas electromagnéticas (como la luz infrarroja), sin necesidad de un medio material para su propagación.

Cortocircuito

Se produce cuando se unen accidentalmente dos puntos de un circuito eléctrico con una diferencia de potencial significativa, creando un camino de muy baja resistencia para la corriente, lo que provoca un aumento brusco y peligroso de la intensidad.

Sobrecarga

Se produce cuando un conductor eléctrico o un circuito soporta una intensidad de corriente superior a su valor nominal o de diseño durante un período prolongado, lo que puede causar sobrecalentamiento y daños.

Protección de Circuitos contra Cortocircuito y Sobrecarga

Para la protección contra estos fenómenos eléctricos peligrosos se utilizan dispositivos de seguridad como fusibles e interruptores automáticos, diseñados para interrumpir el flujo de corriente cuando se superan ciertos límites.

Fusibles

Están compuestos por un hilo conductor de menor sección que el circuito principal. En caso de un cortocircuito o sobrecarga, la intensidad de corriente se eleva, provocando que el hilo se funda y abra el circuito de forma irreversible, protegiendo así los equipos eléctricos.

Funcionamiento de un Interruptor Automático

Un interruptor automático es un dispositivo de protección reutilizable que está compuesto por dos dispositivos de protección principales:

• Relé Térmico: Garantiza la protección contra sobrecargas, actuando por el efecto del calor generado por la corriente excesiva, ofreciendo una respuesta más precisa y ajustable que un fusible en muchos casos.
• Relé Magnético: Se encarga de la protección contra cortocircuitos, actuando de forma instantánea ante grandes aumentos de corriente mediante un campo magnético que dispara el mecanismo de apertura del circuito.