Fundamentos de la Electricidad: Conceptos Clave, Circuitos y Aplicaciones
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Conceptos Fundamentales de la Electricidad
La Tensión (Fuerza Electromotriz)
Es la energía con la que un generador es capaz de impulsar los electrones a través de un circuito.
Intensidad Eléctrica
Es el número de cargas eléctricas que atraviesa el circuito por unidad de tiempo. Se mide en amperios (A).
Resistencia Eléctrica
Es la dificultad que ofrecen los materiales al paso de la corriente eléctrica. La resistencia se mide en ohmios (Ω).
La Potencia Eléctrica
Indica la capacidad de una máquina para realizar su función con mayor rapidez. La potencia de un receptor está directamente relacionada con el voltaje y la intensidad que alimentan el circuito. Se mide en vatios (W). También se utiliza el kilovatio (kW), que equivale a 1000 W. En resumen, la potencia es la capacidad que tiene un receptor de realizar su función más intensamente y/o con mayor rapidez, y se mide en vatios.
La Ley de Ohm
La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un circuito es directamente proporcional a la tensión que se le aplica e inversamente proporcional a la resistencia que ofrece. Se expresa como: I = V / R.
Tipos de Circuitos Eléctricos
Circuitos en Serie
- La intensidad es la misma en todo el circuito.
- La tensión total del circuito es igual a la suma de las tensiones parciales. Por ejemplo: Vtotal = V1 + V2 + ... + Vn.
- La resistencia total es la suma de todas las resistencias del circuito: Rtotal = R1 + R2 + ... + Rn.
Circuitos en Paralelo
- La tensión es la misma en todas las ramas del circuito.
- La intensidad varía según la resistencia que haya en cada rama del circuito. La expresión para la intensidad en una rama es: I1 = V / R1.
Cálculo de Resistencia Total en Paralelo
- Para N = 2 resistencias: Rt = (R1 * R2) / (R1 + R2)
- Para N > 2 resistencias: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn
Medición de Magnitudes Eléctricas
Existen aparatos de medida para cada una de las magnitudes del circuito eléctrico:
- Voltímetros: para medir la tensión.
- Amperímetros: para medir la intensidad.
- Ohmímetros: para medir la resistencia.
- Vatímetros: para medir la potencia.
Los aparatos de medida pueden ser analógicos o digitales.
Efectos de la Corriente Eléctrica
Efecto Joule
Su función es transformar la energía eléctrica en calor. Sus aplicaciones incluyen las lámparas de incandescencia y los fusibles.
Lámparas de Incandescencia
Se obtiene luz al pasar la corriente eléctrica. El filamento se calienta hasta temperaturas entre 2000 y 3000 ºC, produciéndose el fenómeno de la incandescencia, según el cual el filamento emite radiaciones luminosas intensas como consecuencia de la alta temperatura a la que se encuentra.
Cortocircuito
Es un accidente que se produce en un circuito eléctrico cuando la corriente eléctrica va de un polo al otro del generador sin pasar por ningún receptor, lo que provoca un gran desprendimiento de calor que puede resultar peligroso.
Fusible
Los fusibles son los elementos de protección más antiguos utilizados en los circuitos eléctricos. Se fundamentan en el efecto Joule. Los fusibles detectan el aumento de temperatura y se funden, de manera que el circuito queda abierto, cesa la corriente y se evitan las consecuencias.
Efectos Magnéticos
Electromagnetismo
Es la ciencia que estudia la relación entre la corriente eléctrica y los campos magnéticos.
Electroimán
Es un imán artificial temporal, ya que solo actúa como imán cuando circula la corriente eléctrica. Está formado por una bobina de cobre y un núcleo de hierro.