Fundamentos de la Electricidad: Cargas, Corriente, Resistencia y Ley de Ohm

Conceptos Fundamentales de la Electricidad

Cargas Eléctricas

Las cargas eléctricas son los electrones libres que poseen los elementos, y pueden ser positivas o negativas. Las cargas eléctricas de igual signo se repelen, mientras que las de distinto signo se atraen. Estas fuerzas son de interacción a distancia. La menor carga que existe es la de los electrones, y su unidad se mide en Coulomb (C).

Campo Eléctrico

El Campo Eléctrico es la zona que rodea a una carga eléctrica o conductor y donde se manifiestan acciones (fuerzas eléctricas) debido a la carga que poseen. Es una magnitud vectorial, por lo que posee dirección, sentido y módulo.

Características Vectoriales del Campo Eléctrico

• Dirección: Es perpendicular a la superficie del cuerpo.
• Sentido: Hacia afuera si posee carga positiva, y hacia adentro si posee carga eléctrica negativa.

Corriente Eléctrica

La corriente eléctrica es un movimiento de cargas eléctricas a través de un conductor. Consiste en el desplazamiento ordenado de cargas eléctricas (normalmente electrones). Las cargas también pueden desplazarse de un cuerpo a otro (por ejemplo, por frotamiento).

Requisitos para la Producción de Corriente Sostenida

Para que se produzca una corriente eléctrica sostenida, se necesitan tres elementos fundamentales:

1. Cargas Móviles: Cargas que puedan moverse (pueden ser electrones o cualquier otra carga).
2. Sustancias Conductoras: Materiales por donde puedan desplazarse las cargas móviles (conductores sólidos, líquidos o gases).
3. Generadores: Dispositivos que mantengan el desequilibrio de cargas.

Si falta alguno de estos elementos, la corriente eléctrica no podrá mantenerse en un circuito.

Conductores y Aislantes

Los materiales se clasifican según su capacidad para permitir el movimiento de cargas:

• Conductores: Materiales (como los metales) que permiten que las cargas eléctricas se muevan libremente a través de ellos.
• Aislantes: Materiales (como los plásticos, la madera y el vidrio) que impiden que las cargas eléctricas se muevan libremente a través de ellos.

Diferencia de Potencial (Tensión o Voltaje)

La Diferencia de Potencial es la energía perdida por una unidad de carga eléctrica entre dos puntos de un circuito eléctrico. También se conoce comúnmente como tensión o voltaje.

Ley de Ohm

Las tres magnitudes presentes en los circuitos (diferencia de potencial, resistencia e intensidad de corriente) están relacionadas a través de una expresión, descubierta a partir de experiencias por el físico George Simon Ohm.

Cortocircuito

Un cortocircuito puede producirse en la instalación eléctrica o en un artefacto eléctrico o electrónico si hay un pasaje de corriente elevada. Se caracteriza por la interrupción de la circulación normal de corriente, a menudo acompañada por fogonazos o daños graves.

Resistencia Eléctrica

La Resistencia Eléctrica de un conductor es la medida de su capacidad para frenar a los electrones que forman una corriente eléctrica que circula por él. La resistencia depende de la temperatura del material.

Factores que Determinan la Resistencia

La resistencia de un conductor depende de tres factores principales:

• Longitud del Conductor: Cuanto más largo sea el hilo conductor, mayor será la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica. Es directamente proporcional a la longitud (ejemplo: un hilo de 2 m de largo presentará una resistencia doble que otro hilo idéntico de 1 m de longitud).
• Sección del Conductor: Cuanto mayor sea la sección (grosor) de un hilo conductor, menor será la resistencia que ofrece. Los hilos gruesos presentan menor resistencia que los hilos delgados.
• Naturaleza del Material: Cada material ofrece una resistencia diferente al paso de las cargas, lo cual depende de su estructura atómica.