Conceptos Fundamentales de Electricidad: Carga, Corriente y Leyes Clave

Carga Eléctrica

Los átomos están constituidos por 3 elementos básicos: neutrones, electrones y protones. Como sabemos, casi la totalidad de la masa del átomo está en el núcleo (número másico, que es la suma de protones y neutrones), y también un átomo en estado natural es eléctricamente neutro, es decir, tiene la misma cantidad de protones en el núcleo que de electrones en sus distintos niveles de energía.

Un átomo puede perder o ganar electrones en su último nivel; si los pierde, el átomo estará cargado positivamente, y si los gana, estará cargado negativamente. Esto quiere decir que el átomo está IONIZADO.

En el SI, la unidad de carga eléctrica es el Coulomb (C), que es igual a una unidad de 1 C = 6,24 x 10¹⁸ e^-, y la carga de 1 e^- es 1,6 x 10^-19 C.

Corriente Eléctrica

Denominamos corriente eléctrica al movimiento de cargas a lo largo de un trayecto determinado. Este movimiento puede ser de 2 tipos: corriente de electrones o de iones.

Los metales tienen estructura cristalina, es decir, son agrupaciones de cristales, y estos consisten en varios átomos reunidos formando figuras regulares. Los electrones de cada átomo no están completamente vinculados a sus respectivos núcleos y les es posible moverse por la masa del material.

Los metales tienen entonces los electrones libres, que son los que permiten la existencia de una corriente eléctrica. Son entonces los electrones la base de toda corriente eléctrica. Si se desplazan por la masa de un material conductor, constituyen la corriente eléctrica común que se estudia en electrotecnia; y si se mueven por el vacío, gases o semiconductores, se estudian en electrónica.

Intensidad de Corriente

Es la cantidad de carga que pasa por una sección recta del conductor en la unidad de tiempo, es decir: I = q/t. La unidad es el Coulomb/segundo (C/s), que se denomina Amperio (A).

Corriente Continua

Un desplazamiento de electrones siempre en un mismo sentido a lo largo de un trayecto cerrado denominado circuito eléctrico es lo que se conoce como corriente continua (CC).

Pueden cambiar de posición desplazándose en la masa de cristal bajo la influencia de ciertos agentes físicos. En la figura (no incluida) se representa la trayectoria que podría efectuar un electrón que ingresara por el lado negativo, moviéndose hacia el lado positivo.

Ley de Ohm

En la figura (no incluida) se presenta un tramo cualquiera de un circuito en el cual se ha colocado un voltímetro y un amperímetro. Si variamos la tensión, veremos que la corriente también varía, manteniendo una relación constante, es decir: V₁/I₁ = V₂/I₂ = V₃/I₃ = ... = V_n/I_n = constante.

Esta constante es la resistencia eléctrica (R), definida por la Ley de Ohm: R = V/I.

Ley de Joule

Si una determinada potencia (P) se desarrolla en una resistencia (R) y se convierte en calor (Q), la Ley de Joule expresa que: Q = P ⋅ t (donde t es el tiempo).