Conceptos Fundamentales de Circuitos Eléctricos y Generación de Energía

Introducción a los Circuitos Eléctricos

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos empleados para la transmisión y control de la energía eléctrica desde el generador hasta el receptor.

Estructura Atómica y Corriente

La materia está formada por átomos. Cada átomo consta de varios tipos de partículas:

• Núcleo: Está formado por protones y neutrones.
• Electrones: Son partículas con carga negativa que giran alrededor del núcleo.

La corriente eléctrica se define como la transferencia o movimiento de los electrones a través de un conductor.

Métodos de Generación de Electricidad

Existen diversos métodos para producir electricidad:

• Generador de corriente continua o dínamo: Si se mueve rápidamente un cable en un campo magnético, se establece una corriente de electrones a través del cable.
• Mediante frotación: Al frotar una barra de ámbar contra un trozo de lana, ambos quedan cargados eléctricamente.
• Pilas de hidrógeno o pilas de combustible: Se hace reaccionar químicamente hidrógeno líquido y oxígeno.
• Placas fotovoltaicas: Cuando inciden fotones sobre ciertos semiconductores, se origina corriente eléctrica.
• Conversores termoeléctricos: Cuando se calienta la zona de contacto entre dos metales distintos, se produce voltaje.

Magnitudes Eléctricas Fundamentales

Las principales magnitudes eléctricas son:

• Intensidad de corriente: Es la cantidad de electrones que circulan por un punto cualquiera del circuito en un segundo.
• Resistencia eléctrica: Es la oposición que ofrece un cuerpo al paso de la corriente eléctrica.
• Voltaje, tensión o diferencia de potencial: Es la energía necesaria para transportar la unidad de carga desde un punto a otro de un circuito eléctrico.
• Fuerza electromotriz (FEM): Es la energía consumida por un generador de corriente para transportar la unidad de carga desde el polo positivo al negativo.

La energía eléctrica consumida por un receptor es el producto de la carga que lo atraviesa multiplicado por el voltaje.

Componentes Esenciales de un Circuito

Generadores de Corriente

Los generadores de corriente eléctrica son todas aquellas máquinas que transforman cualquier tipo de energía en electricidad.

Tipos de Generadores

• Generadores de corriente continua (CC): La intensidad de la corriente que generan siempre va en el mismo sentido. Ejemplos: Dínamos, bicicletas (con dínamo), placas fotovoltaicas.
• Generadores de corriente alterna (CA): Se caracterizan porque los electrones se mueven a lo largo del conductor en un sentido y, al instante siguiente, hacia el otro.

Acumuladores de Energía Eléctrica

Los acumuladores de corriente eléctrica son dispositivos eléctricos que sirven para almacenar energía eléctrica.

Condensadores

Los condensadores tienen pequeña capacidad. Constan de dos placas conductoras separadas entre sí mediante un aislante. Cuando se cargan, se comportan como un receptor en el que la placa conectada al negativo del generador se carga de electrones. Los condensadores dejan pasar solo corriente alterna.

Pilas y Baterías

Las pilas y baterías son acumuladores que transforman la energía eléctrica en química. Sus características principales son:

• Resistencia interna: Las pilas internamente transportan electrones desde el polo positivo hasta el negativo.
• Capacidad: Es la cantidad de electricidad que puede suministrar la pila en una descarga completa.
• Fuerza electromotriz (FEM): Es el voltaje que hay entre sus bornes cuando está en circuito abierto.

Sentido Convencional de la Corriente

El sentido convencional de la corriente eléctrica es contrario al que llevan los electrones en realidad. Dado que en la práctica no tiene mayor importancia, se decidió mantener la convención que ya existía.