Fundamentos de la Electricidad: Desde el Átomo hasta la Potencia
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Naturaleza de la Electricidad
La electricidad es una propiedad fundamental de la materia. Se manifiesta a través de la interacción de partículas cargadas. El átomo, la unidad básica de la materia, es clave para entender la electricidad.
Estructura Atómica
El átomo está constituido por un núcleo y una corteza:
- Núcleo: Contiene protones (carga positiva) y neutrones (sin carga).
- Corteza: Formada por electrones (carga negativa) que giran alrededor del núcleo.
Electrones y Carga Eléctrica
- Electrón: Partícula fundamental con carga negativa y alta movilidad.
- Cuerpo Electrizado:
- Positivamente (+): Defecto de electrones.
- Negativamente (-): Exceso de electrones.
- Carga Eléctrica (Q): Cantidad de exceso o defecto de electrones.
Interacción entre Cargas
Las cargas eléctricas interactúan de la siguiente manera:
- Cargas del mismo signo se repelen.
- Cargas de signo contrario se atraen.
Unidad de Carga Eléctrica
La unidad natural es la carga del electrón, pero debido a su pequeñez, se utiliza el culombio (C).
Conductores y Aislantes
- Conductores: Materiales que permiten la circulación de electrones. Los metales como la plata, el cobre, el oro y el aluminio son excelentes conductores.
- Aislantes: Materiales que no permiten la circulación de electrones. Ejemplos: papel, plásticos, vidrio, aire, aceite, agua destilada, etc.
Corriente Eléctrica
La corriente eléctrica es la circulación de cargas eléctricas por el interior de un conductor. Se produce cuando dos cuerpos con cargas distintas se unen mediante un conductor. El sentido convencional de la corriente es del cuerpo positivo al negativo.
Tipos de Corriente Eléctrica
- Corriente Continua (CC): Circula en el mismo sentido y es constante. Producida por dinamos, pilas y acumuladores.
- Corriente Alterna (CA): Circula en ambos sentidos y varía su valor.
Efectos de la Corriente Eléctrica
- Efectos Caloríficos: Produce calor al circular por los conductores.
- Efectos Magnéticos: Crea un campo magnético alrededor del conductor.
- Efectos Químicos: Descompone algunos líquidos (electrolitos).
Intensidad de Corriente Eléctrica (I)
Es la cantidad de carga que circula por un conductor en la unidad de tiempo. Cuantos más electrones se desplacen por segundo, mayor será la intensidad.
Unidad de Intensidad
La unidad es el amperio (A), que representa la intensidad de corriente cuando circula un culombio por segundo.
Medición de la Intensidad
Se mide con un amperímetro.
Resistencia Eléctrica (R)
Es la oposición que presenta un cuerpo a la circulación de la corriente eléctrica.
Unidad de Resistencia
La unidad es el ohmio (Ω).
Factores que Afectan la Resistencia
La resistencia de un conductor es:
- Directamente proporcional a su longitud.
- Inversamente proporcional a su sección.
- Dependiente del tipo de material.
- Dependiente de la temperatura.
La resistencia de los conductores metálicos aumenta al aumentar la temperatura.
Tensión Eléctrica (V o U)
La tensión eléctrica entre dos puntos es el trabajo necesario para desplazar una carga entre ellos. También se conoce como diferencia de potencial (d.d.p). Si dos cuerpos tienen diferente carga eléctrica, existe una diferencia de potencial entre ellos.
Unidad de Tensión
La unidad es el voltio (V).
Medición de la Tensión
Se mide con un voltímetro.
Ley de Ohm
La intensidad (I) es directamente proporcional a la tensión (V) e inversamente proporcional a la resistencia (R):
I = V / R
Voltio
Es la tensión necesaria para aplicar a un conductor para que circule una corriente de un amperio a través de una resistencia de un ohmio.
Caída de Tensión
Es la disminución de tensión como consecuencia de la resistencia en un conductor o en una línea de transmisión de energía eléctrica.
Potencia Eléctrica (P)
Es el trabajo desarrollado por unidad de tiempo.
Unidad de Potencia
La unidad es el vatio (W), que es la potencia consumida por un aparato al aplicarle un voltio y circular una corriente de un amperio.
Potencia Perdida
Al circular una corriente eléctrica por un conductor, se produce una pérdida de potencia debido a la resistencia.
Energía Eléctrica
La energía es la capacidad para producir trabajo.
Unidad de Energía
La unidad es el julio (J), que equivale a un vatio por segundo.
Calor Producido
Al circular una corriente por un conductor, la resistencia provoca una pérdida de energía eléctrica que se transforma en energía calorífica.