Conceptos Fundamentales de Electricidad: Circuitos, Corriente y Componentes

Fundamentos de los Circuitos Eléctricos

¿Qué es un Circuito Eléctrico?

Un circuito eléctrico es un recorrido cerrado por el cual circulan los electrones. Consta de varios elementos esenciales: un generador (que proporciona la energía), un hilo conductor, un interruptor y un receptor.

La Corriente Eléctrica

La corriente eléctrica es la circulación de electrones (carga eléctrica) de forma continua a través de un circuito. Para que esta se establezca y se mantenga, es necesario un generador que proporcione la energía necesaria a los electrones.

Materiales Según su Conductividad Eléctrica

Conductores

Son materiales que poseen electrones que se mueven con facilidad en su interior. Los metales son excelentes conductores.

Aislantes

En estos materiales, los electrones no pueden circular libremente. Ejemplos comunes son la madera, el vidrio, el plástico o el aire.

Semiconductores

Presentan propiedades intermedias entre los conductores y los aislantes. Los más importantes en el campo de la electrónica son el silicio (Si) y el germanio (Ge).

Componentes Fundamentales de un Circuito

Generadores

Proporcionan la energía suficiente para que los electrones se muevan. A través de procesos químicos o de otro tipo, generan la corriente eléctrica.

Receptores

Son dispositivos que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía útil. Por ejemplo:

• Bombillas: transforman la electricidad en luz.
• Motores: producen movimiento.
• Resistencias: generan calor.
• Timbres: producen sonido.

Elementos de control

Se utilizan para dirigir e interrumpir la corriente eléctrica. Los principales son:

• Interruptores: permiten o interrumpen de modo permanente el paso de la corriente.
• Pulsadores: son interruptores que funcionan solo mientras se mantienen accionados.
• Conmutadores: permiten dirigir la corriente por una rama del circuito, impidiendo que pase por otra.

Elementos de protección

Si la corriente es muy elevada, los cables y componentes se calientan y pueden fundirse. Para evitarlo, se usan dispositivos de protección:

• Fusibles: formados por un hilo muy fino que se funde si la corriente es excesiva, interrumpiendo el circuito.
• Interruptores magnetotérmicos y diferenciales: los primeros son como fusibles automáticos rearmables, mientras que los segundos protegen contra derivaciones o fugas de corriente.

Magnitudes Eléctricas y la Ley de Ohm

Resistencia Eléctrica (R)

Es la oposición que presenta un material al paso de la corriente eléctrica. La resistencia de un conductor también depende de su forma: es mayor cuanto más largo es y menor cuanto más grueso es.

Intensidad de Corriente (I)

Es la carga o el número de electrones que atraviesan la sección de un conductor por segundo. Su fórmula es I = Q / t.

Ley de Ohm

Según la Ley de Ohm, la relación entre voltaje (V), intensidad (I) y resistencia (R) se expresa con las siguientes fórmulas:

• V = I · R
• I = V / R
• R = V / I

Tipos de Conexión en Circuitos

Circuito en Serie

Dos o más elementos están en serie cuando la salida de uno es la entrada del siguiente. La corriente que circula por todos los elementos es idéntica.

Circuito en Paralelo

En este circuito, los elementos se colocan de tal forma que la corriente se reparte entre ellos.

Circuito Mixto

Un circuito mixto es aquel en el que hay elementos conectados tanto en serie como en paralelo.

Corriente Continua (CC) vs. Corriente Alterna (CA)

Corriente Continua (CC)

Es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. Su principal característica es que siempre va en un mismo sentido.

Corriente Alterna (CA)

Es la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación más comúnmente utilizada es la senoidal.

Diferencias Clave

• Sentido del flujo: En la corriente continua los electrones van en un mismo sentido, a diferencia de la alterna, donde cambian de sentido periódicamente (por ejemplo, 50 veces por segundo en Europa, lo que equivale a 50 Hz).
• Transformación de voltaje: La tensión alterna tiene la cualidad de poder cambiar sus valores, aumentándolos o disminuyéndolos, mediante el uso de transformadores, algo que no es posible de forma sencilla con la corriente continua.

La potencia eléctrica (P) es la velocidad con la que se realiza un trabajo o se consume energía. Se relaciona con el voltaje y la intensidad (P = V · I).

Relación entre Electricidad y Magnetismo

Un principio fundamental es que las corrientes eléctricas crean campos magnéticos y, a la inversa, los campos magnéticos variables pueden generar corrientes eléctricas.