conceptos básicos electricidad

11 conceptos de electricidad que debes conocer

Raúl Cardete

12-06-2020

Seguro que todos estamos de acuerdo en que la energía eléctrica interviene, de una u otra forma, en prácticamente en todos los aspectos de nuestra vida. Desde que nos suena el despertador, encendemos la luz, conectamos la radio, la televisión, el frigorífico, la lavadora, el ordenador, etc. hasta que apagamos la luz y ponemos el despertador para el siguiente día. Por tanto, vemos que el conocimiento claro y conciso de esta parte de la ciencia es clave para poder aplicarlo de un modo práctico y adecuado en nuestra vida.

 

¿Qué conceptos básicos debemos conocer sobre la electricidad?

La electricidad constituye una forma de energía que está presente en casi todas nuestras actividades, ya que gran parte de los aparatos y máquinas que usamos funcionan con ella. La energía eléctrica se produce en las centrales eléctricas a partir de la transformación de una energía primaria (hidráulica, térmica, solar, nuclear, eólica, …). De ahí es transportada a través de las redes eléctricas hasta los núcleos de población e industrias, siendo entonces transformada en otras formas de energía (energía secundaria: luz, calor, sonido, movimiento, ...).

Ahora definiremos una serie de conceptos básicos que explican estos fenómenos eléctricos:

  • Teoría atómica.

La electricidad tiene su origen en el movimiento de una pequeña partícula llamada electrón que forma parte del átomo. El átomo es la porción más pequeña de la materia y está compuesto por un núcleo donde se encuentran otras partículas, como los protones (con carga eléctrica positiva) y los neutrones (sin carga). Alrededor del núcleo giran en órbitas los electrones, que tienen carga negativa y hay tantos electrones como protones, por lo que el átomo se encuentra equilibrado eléctricamente. Si un átomo pierde electrones queda electrizado positivamente; si, por el contrario, los adquiere, queda electrizado negativamente.

  • Corriente eléctrica. 

Se denomina de este modo al desplazamiento de electrones sobre un cuerpo conductor. Todos los cuerpos tienden a quedar en estado eléctricamente neutro; así, si se ponen en contacto dos cuerpos, uno cargado con exceso de electrones y otro con defecto, se establecerá entre ellos un intercambio de electrones hasta que se igualen eléctricamente. El sentido convencional de la corriente eléctrica es el contrario al del movimiento de los electrones, esto es, de + a -.

  • Circuito eléctrico.

Es el camino a través del cual se desplazan los electrones. El circuito eléctrico es parecido a un circuito hidráulico, ya que puede considerarse como el camino que recorre la corriente (el agua) desde un generador de tensión (también denominado como fuente) hacia un dispositivo consumidor o carga. La carga es todo aquello que consume energía para producir trabajo: la carga del circuito puede ser una lámpara, un motor, etc. (en el ejemplo de la ilustración la carga del circuito es una sierra que produce un trabajo). La corriente, al igual que el agua, circula a través de unos canales o tuberías; son los cables conductores y por ellos fluyen los electrones hacia los elementos consumidores. En el circuito hidráulico, la diferencia de niveles creada por la fuente proporciona una presión (tensión en el circuito eléctrico) que provoca la circulación de un caudal de líquido (intensidad); la longitud y la sección del canal ofrecen un freno al paso del caudal (resistencia eléctrica al paso de los electrones). De modo análogo en el circuito eléctrico, la corriente que fluye por un conductor depende de la tensión aplicada a sus extremos y la resistencia que oponga el material conductor; cuanto menor sea la resistencia mejor circulará la corriente.

 

Magnitudes eléctricas.

Con lo expuesto hasta ahora pueden definirse las tres principales unidades eléctricas: la tensión, la intensidad y la resistencia. 

  • Tensión eléctrica (U) o diferencia de potencial.

Se denomina tensión eléctrica (o también voltaje) a la fuerza potencial (atracción) que hay entre dos puntos cuando existe entre ellos diferencia en el número de electrones. En los polos de una batería hay una tensión eléctrica y la unidad que mide la tensión es el voltio (V). 

  • Corriente eléctrica (I).

Es la cantidad de electrones o intensidad con la que circulan por un conductor, cuando hay una tensión aplicada en sus extremos, se le denomina corriente eléctrica o intensidad. La unidad que mide la intensidad es el amperio (A).

  • Resistencia eléctrica (R).

Los electrones que circulan por un conductor encuentran cierta dificultad a circular libremente, ya que el propio conductor opone una pequeña resistencia; resistencia que depende de la longitud, la sección y el material con que está construido el conductor. La corriente fluirá mejor cuanto mayor sea la sección y menor la longitud. La unidad que mide la resistencia es el ohmio (Ω).

 

Existen relaciones entre las diferentes magnitudes eléctricas. Así tenemos:

  • Potencia eléctrica (P).

Es la cantidad de trabajo desarrollada en la unidad de tiempo. En un circuito eléctrico es igual al producto de la tensión por la intensidad. Su unidad es el vatio (W). Se mide con un vatímetro. La fórmula es: P=UI

  • Ley de Ohm.

El famoso físico Ohm descubrió experimentalmente la relación que existe entre estas tres magnitudes eléctricas: intensidad, tensión y resistencia, estableciendo una ley que lleva su nombre y que dice así: “En un circuito eléctrico, la intensidad de corriente que lo recorre, es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia que presenta este”. La fórmula es : I=UR

  • Energía eléctrica.

Es el trabajo desarrollado en un circuito eléctrico durante un tiempo determinado. Viene dada por la fórmula: E=Pt  Ws

  • Efecto Joule. 

Es el fenómeno por el cual la energía eléctrica se transforma en calor cuando la corriente atraviesa un conductor. Este efecto se produce en todos los aparatos eléctricos (ya que al estar encendidos se calientan) pero existen algunos especialmente diseñados para transformar la energía eléctrica en calor (estufa, plancha, horno, termo de agua…) y que van provistos de una resistencia apropiada para tal fin. A la hora de calcular el calor disipado usaremos la fórmula de la energía en función de la resistencia: E=Q=RI2t

La unidad de energía en el sistema internacional es el Julio pero cuando se habla de calor disipado se suele expresar en calorías. Para pasar de julios a calorías se multiplica por 0,24 con lo cual la expresión anterior podemos transformarla para que dé el resultado directamente en calorías: 

Q=0,24RI2t. Dado que el Julio es una unidad muy pequeña se suele usar como unidad de energía en la práctica el kilovatio-hora (kWh) El instrumento que sirve para medir la energía eléctrica es el contador eléctrico, aparato del que todos disponemos en nuestra vivienda, y que a través de un mecanismo interno va mostrando el consumo de energía eléctrica en kWh.

 

Así pues, estos serían los principales conceptos sobre electricidad que debéis conocer y tener presentes. Esperamos que os sean de utilidad y hayamos ayudado a clarificarlos aún más si cabe.

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Raúl Cardete

Ingeniero Técnico en Ingeniería Industrial especialidad Electricidad. Experiencia en instalaciones eléctricas de BT - AT y automatización, sistemas eléctricos de potencia y energías renovables

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