Principios Básicos de la Electricidad: Flujo de Carga, Ley de Ohm y Tipos de Circuitos
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Fundamentos de Electricidad: Corriente, Voltaje, Resistencia y Circuitos
1. Corriente Eléctrica
La corriente eléctrica es el flujo de carga que fluye por un conductor. Este flujo se mide en Amperes (A), que es el flujo de 1 Coulomb de carga por segundo. En un conductor sólido, los electrones transportan la carga por el circuito porque se pueden mover libremente por toda la red atómica. Estos electrones se conocen como electrones de conducción. Los protones, por su parte, están ligados a los núcleos atómicos, los cuales se encuentran más o menos fijos en posiciones determinadas.
2. Voltaje y Flujo de Carga
La carga fluye cuando hay una diferencia de voltaje entre los extremos de un conductor. El flujo de carga continúa hasta que ambos extremos alcanzan el mismo potencial. Si no hay diferencia de potencial, no hay flujo de carga por el conductor.
Por ejemplo, si conectamos a tierra uno de los extremos de un cable y el otro lo pusiéramos en contacto con la esfera de un generador de Von de Graaff cargado hasta un potencial elevado, fluiría una oleada de carga por el cable. El flujo será de corta duración, ya que la esfera del generador alcanzaría rápidamente un potencial igual al de la tierra.
3. Resistencia Eléctrica
La resistencia es lo que limita el paso de corriente por el conductor. Depende del material de que está hecho el conductor y de la temperatura a la que se encuentra. A mayor temperatura, mayor es la resistencia por parte del conductor. También depende del espesor y la longitud del conductor. La resistencia se mide en Ohms (Ω).
4. Ley de Ohm
Ohm (físico alemán) determinó que la cantidad de corriente que pasa por un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del circuito. Esto se expresa como: Corriente = Voltaje / Resistencia. En cuanto a las unidades, 1 Ampere = 1 Volt / Ohm.
5. Tipos de Corriente Eléctrica
La corriente eléctrica se clasifica en:
- Corriente Directa (CD): Es la que implica un flujo de carga que fluye siempre en una misma dirección. Ejemplo: una batería.
- Corriente Alterna (CA): En esta corriente, los electrones del circuito se desplazan primero en una dirección y después en sentido opuesto con un movimiento oscilatorio. Esto se consigue alternando la polaridad del voltaje del generador.
6. Circuitos Eléctricos
Un circuito es todo camino por el cual pueden fluir electrones.
7. Circuitos en Serie
En un circuito en serie:
- La corriente eléctrica dispone de un solo camino, por lo tanto, la corriente que pasa por cada uno de los dispositivos es la misma.
- La resistencia total que opone este circuito al paso de corriente es la suma de las resistencias individuales a lo largo del circuito.
- El valor numérico de la corriente es igual al cociente del voltaje que suministra la fuente entre la resistencia total del circuito, conforme a la ley de Ohm.
- La ley de Ohm se aplica también por separado a cada dispositivo. La diferencia de potencial entre los extremos del dispositivo depende de su resistencia.
- El voltaje total que se aplica al circuito en serie se divide entre los dispositivos eléctricos individuales del circuito, de tal manera que la suma de las caídas de voltaje entre los extremos de cada dispositivo individual es igual al voltaje total que suministra la fuente.
8. Circuitos en Paralelo
En un circuito en paralelo:
- El voltaje es el mismo para todos los dispositivos.
- La corriente en cada rama es inversamente proporcional a la resistencia.
- La corriente total es igual a la suma de las corrientes en las ramas paralelas.
- A medida que el número de ramas paralelas aumenta, la resistencia efectiva se reduce, por lo tanto, la resistencia total del circuito es menor que la de cualquiera de las ramas.