Conceptos Fundamentales de Electricidad: Magnitudes, Ley de Ohm y Componentes Clave

Fundamentos de Electricidad y Componentes Clave

Identificación de Aparatos Eléctricos

Los aparatos eléctricos se clasifican según su función principal:

• f: Dispositivos de protección
• h: Dispositivos de señalización
• k: Relés y contactores
• q: Aparatos mecánicos de maniobra para circuitos de potencia
• r: Resistencias

Leyes Físicas de la Electricidad

El estudio de la electricidad se basa en el comportamiento de la materia a nivel atómico:

El Átomo

Es la porción más pequeña de la materia y está formado por las siguientes partículas:

• Electrón (carga negativa, -)
• Neutrón (carga neutra, /)
• Protón (carga positiva, +)

Iones

Los átomos no alterados son eléctricamente neutros, ya que tienen el mismo número de electrones que de protones. Si el átomo adquiere carga eléctrica, se denomina ion.

Cantidad de Electricidad

La corriente eléctrica está constituida por el paso de electrones por un circuito. El mayor o menor número de estos electrones medirá la cantidad de electricidad. La unidad de carga eléctrica se denomina culombio.

Corriente Eléctrica

Es el movimiento de los electrones al haberles aplicado una fuerza.

Tipos de Generación de Corriente

La corriente puede generarse por:

• Transformación química
• Calentamiento
• Inducción
• Cristal piezoeléctrico

Magnitudes Eléctricas Fundamentales

Resistencia (R)

Es la oposición de un conductor a ser recorrido por la corriente eléctrica. Su unidad es el ohmio (Ω). Depende de:

• Resistividad del material
• Longitud
• Sección

Para medirla se utiliza el ohmímetro.

Intensidad (I)

Es la cantidad de electricidad que recorre un conductor por unidad de tiempo. Su unidad es el amperio (A), que se corresponde a la intensidad de una corriente que transporta cada segundo un culombio de cantidad de electricidad. Esta magnitud es comparable con el caudal de agua que fluye por una tubería. Para medirla se utiliza el amperímetro.

Tensión (V)

Es la diferencia de nivel eléctrico o de potencial que existe entre dos puntos de un circuito eléctrico. La unidad de tensión es el voltio (V). Para medirla se utiliza el voltímetro.

Potencia (P)

Es la capacidad de producir un trabajo y se mide por el trabajo que se realiza por segundo. Cuando se mueve una carga por la acción de una diferencia de potencial, se produce un trabajo. Se mide en vatios (W). La potencia mecánica de las máquinas se indica a menudo en CV (Caballos de Vapor). Para medirla se utiliza el vatímetro.

Energía (E)

Es la capacidad de los cuerpos para producir trabajo; por lo tanto, es el producto de la potencia por el tiempo. El cálculo de la energía eléctrica consumida por un receptor es muy importante, porque sobre ella facturan las compañías eléctricas. Su unidad es el julio, pero se usa comúnmente el kW·h (kilovatio-hora) y se mide con el contador de energía.

Leyes y Sistemas de Corriente

Ley de Ohm

Si a los extremos de un conductor de resistencia se aplica una diferencia de tensión, la intensidad de corriente que circula es directamente proporcional a la diferencia de tensión e inversamente proporcional a la resistencia del conductor.

Tipos de Corrientes Eléctricas

• Corriente Continua (CC): Los electrones se mueven en la misma dirección. Se obtiene, por ejemplo, de una pila.
• Corriente Alterna (CA): Los electrones van primero para un lado y luego en sentido contrario, y así sucesivamente. Se obtiene de la red eléctrica.

Sistemas Polifásicos

Si se emplean simultáneamente varias corrientes monofásicas, se produce una corriente polifásica:

• Sistema Bifásico: Formado por dos fuerzas electromotrices monofásicas desfasadas entre sí 90º.
• Sistema Trifásico: Formado por tres fuerzas electromotrices monofásicas desfasadas entre sí 120º eléctricos.

Máquinas Eléctricas Estáticas y Rotativas

El Transformador

Es una máquina estática que transforma los valores de tensión e intensidad de entrada de una potencia dada, suministrando a la salida unos valores distintos. Es una máquina reversible, pues al igual que eleva tensión, también la reduce. Está constituido por un circuito formado por chapas magnéticas aisladas de 0.5 mm de espesor. Sobre este circuito se encuentran dos circuitos eléctricos, cada uno con un determinado número de vueltas.

El Alternador

Es una máquina que transforma la energía mecánica que recibe por el eje en energía eléctrica, que suministra por sus bornes. Está constituido por un circuito magnético y dos circuitos eléctricos, y su funcionamiento se basa en el movimiento alternativo de un bobinado que corta líneas de fuerza.

Las Dínamos

Generan corriente continua. Su funcionamiento se basa en que la corriente generada en el bobinado inducido es recogida en las escobillas.