Fundamentos de Electricidad y Electrónica: Un Recorrido Completo

Magnitudes Eléctricas Fundamentales

Intensidad de Corriente Eléctrica

La intensidad de corriente eléctrica es la cantidad de carga eléctrica que circula por un conductor en una unidad de tiempo.

Tensión Eléctrica (Voltaje)

La tensión eléctrica (o voltaje) es el trabajo necesario para desplazar las cargas eléctricas de un terminal de un generador a otro. Su unidad es el voltio (V) y se mide con el voltímetro.

Resistencia Eléctrica

La resistencia eléctrica es la dificultad que ofrecen los diferentes materiales al paso de la corriente eléctrica. Su unidad se mide en ohmios (Ω), y se mide con el ohmímetro.

Fórmula de la Resistencia

La resistencia de un material se calcula con la siguiente fórmula:

R = * l/s

Donde:

• R = Resistencia del material en ohmios ().
• = Resistencia específica (resistividad) del material en Ω*mm²/m.
• l = Longitud del material en metros.
• s = Superficie (área de la sección transversal) del material en mm².

Tabla de Resistividades de Materiales

A continuación, se presenta una tabla con valores de resistividad para diferentes materiales:

• Plata (Ag): 0.016
• Oro (Au): 0.024
• Hierro (Fe): 0.10 - 0.15
• PVC: 10²⁰
• Aluminio (Al): 0.028
• Cobre (Cu): 0.017
• Níquel (Ni): 0.08 - 0.01
• Nicromo: 1
• Carbón: 50

Ley de Ohm

La Ley de Ohm establece que la intensidad de corriente que circula por un circuito es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del circuito.

Fórmula de la Ley de Ohm

I = V/R

Donde:

• I = Intensidad de corriente (en Amperios).
• V = Tensión o diferencia de potencial (en Voltios).
• R = Resistencia eléctrica (en Ohmios).

Potencia Eléctrica

La potencia eléctrica es la capacidad que tiene un cuerpo para transformar la energía en un tiempo determinado. Se obtiene multiplicando la tensión en los bornes por la intensidad de corriente que lo atraviesa.

Fórmula de la Potencia Eléctrica

P = V * I

Donde:

• P = Potencia (en Vatios).
• V = Tensión (en Voltios).
• I = Intensidad de corriente (en Amperios).

Energía Eléctrica

La energía eléctrica es el producto de la potencia eléctrica de un aparato por el tiempo que está en funcionamiento.

Fórmula de la Energía Eléctrica

E = P * t

Donde:

• E = Energía (en Vatio-hora o Julios).
• P = Potencia (en Vatios).
• t = Tiempo (en horas o segundos).

Magnetismo y Electromagnetismo

Magnetismo

El magnetismo es la fuerza que ejercen los materiales llamados imanes. Estos atraen el hierro y otros materiales ferromagnéticos. Los imanes tienen dos polos: norte y sur.

Electromagnetismo

El electromagnetismo es la unión de la electricidad y el magnetismo, que estudia la acción de la corriente eléctrica sobre los imanes y viceversa.

Motor Eléctrico

Un motor eléctrico es una máquina que transforma la energía eléctrica en energía mecánica mediante el giro de un eje.

Partes Principales de un Motor Eléctrico

1. Estator

   Tiene forma cilíndrica hueca y contiene dos imanes que generan un campo magnético fijo.

2. Rotor

   Es la parte móvil que gira. Tiene forma de cilindro y está sujeto a un eje. Contiene hilos de cobre enrollados que, al ser energizados, forman un campo magnético.

3. Escobillas

   Fabricadas de grafito, permiten que la electricidad llegue al rotor, ya que están en contacto con él.

4. Colector

   Formado por láminas de cobre, recubre el eje y facilita la conexión eléctrica al rotor.

Funcionamiento del Motor Eléctrico

Cuando una corriente eléctrica circula por un hilo conductor, se crea un campo magnético. Si este campo interactúa con otro campo magnético fijo (el del estator), aparece una fuerza resultante que provoca el giro del eje.

Cambio de Giro

Para invertir el sentido de giro de un motor eléctrico, es necesario invertir la polaridad de la corriente.

Tipos de Resistencias Eléctricas

Resistencias Cerámicas (Fijas)

La finalidad de las resistencias cerámicas es limitar la corriente eléctrica que circula por un circuito, así como dividir la tensión a través del mismo. Para distinguir el valor de las resistencias, se pintan franjas de distintos colores.

Código de Colores de Resistencias

Para distinguir el valor de las resistencias, se utilizan franjas de distintos colores. Cada color representa un valor numérico o una tolerancia:

• 1ª, 2ª y 3ª franja (Valor numérico o multiplicador):
  • Negro: 0
  • Marrón: 1
  • Rojo: 2
  • Naranja: 3
  • Amarillo: 4
  • Verde: 5
  • Azul: 6
  • Violeta: 7
  • Gris: 8
  • Blanco: 9
• 4ª franja (Tolerancia):
  • Dorado: ± 5%
  • Plateado: ± 10%
  • Rojo: ± 2%

Resistencias Variables

Las resistencias variables se utilizan para regular la resistencia eléctrica en los circuitos, permitiendo ajustar el flujo de corriente o la tensión.

Componentes Electrónicos y Semiconductores

Materiales Semiconductores

Los materiales semiconductores presentan un comportamiento intermedio entre los conductores y los aislantes. Los más utilizados son el silicio y el germanio.

Diodo

Un diodo está formado por la unión de dos semiconductores: uno de tipo P, llamado ánodo, y otro de tipo N, llamado cátodo. Permite el paso de corriente en una sola dirección.

Diodo LED (Light Emitting Diode)

El Diodo LED (Light Emitting Diode, Diodo Emisor de Luz) se fabrica con un material transparente encapsulado y está disponible en diferentes colores. Se utiliza comúnmente para señalizaciones y opera con tensiones pequeñas, generalmente entre 1.5 y 2 V.

Transistor

Un transistor es la unión de tres semiconductores. Dependiendo de cómo se combinen, se pueden formar dos tipos principales:

• Cuando se combinan dos semiconductores de tipo P y uno de tipo N, se forma un transistor PNP.
• Cuando se combinan dos semiconductores de tipo N y uno de tipo P, se forma un transistor NPN.

Un transistor tiene tres terminales: emisor, base y colector.

Condensador (Capacitor)

Un condensador (o capacitor) está formado por dos placas metálicas separadas entre sí (símbolo: -| | -). Su función principal es almacenar cargas eléctricas y cederlas en el momento deseado.