ELECTRICIDAD
La electricidad o corriente eléctrica es un flujo de electrones a través de un conductor, el cual no es posible sin la aplicación de una fuerza especial a dicho conductor llamada fuerza electromotriz, voltaje, tensión o diferencia de potencial.
¿QUÉ ES LA ELECTRICIDAD POR MAGNETISMO?
La electricidad por magnetismo se produce cuando un conductor (normalmente de cobre) se mueve dentro de la fuerza magnética de un imán, causando que el campo magnético de dicho imán impulse los electrones del conductor.
VOLTAJE
¿QUÉ ES EL VOLTAJE?
El voltaje es la fuerza que impulsa los electrones a través de los circuitos y que causa, por tanto, un flujo de corriente. Es proporcionado por una fuente que posee una diferencia de potencial entre sus terminales por la acumulación de cargas eléctricas en ellos.
Se representa con la letra V y su unidad de medida es el Voltio (V), que representa la cantidad de fuerza aplicada a un circuito: a mayor voltaje, mayor fuerza de empuje y por tanto mayor corriente de electrones.
Dependiendo de su naturaleza, se designa con un término diferente:
El voltaje que hay entre los terminales de la fuente se llama Fuerza Electromotriz (FEM).
El voltaje que hay entre los terminales de una carga se llama Caída de Voltaje.
El voltaje que hay entre dos puntos cualesquiera del circuito se llama Diferencia de Potencial.
¿QUÉ DOS TIPOS DE VOLTAJE HAY?
Voltaje continuo, cuando los electrones se impulsan siempre en la misma dirección y conservan la misma polaridad, y voltaje alterno, cuando los electrones se impulsan primero en una dirección y luego en la opuesta, cambiando continuamente de polaridad.
MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DEL VOLTIO
CORRIENTE
¿QUÉ ES LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE?
La intensidad de la corriente es la cantidad de electrones que pasan por un conductor en la unidad de tiempo. Se representa con la letra I y su unidad de medida es el Amperio (A).
¿CÓMO SE MIDE LA CORRIENTE?
La corriente se mide con el amperímetro o el polímetro, y SIEMPRE en serie con la línea que suministra corriente al circuito para asegurarnos que la corriente pase por el amperímetro y la medida sea correcta.
¿EN QUÉ SENTIDO CIRCULA REALMENTE LA CORRIENTE?
El sentido real de la corriente (o corriente electrónica) va siempre del polo negativo de la batería al positivo.
¿CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE "SENTIDO CONVENCIONAL DE LA CORRIENTE" Y "CORRIENTE ELECTRÓNICA"?
MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DEL AMPERIO
RESISTENCIA
¿QUÉ ES LA RESISTENCIA?
La resistencia es el grado de oposición que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica. Todos los materiales, sean conductores o aislantes, ofrecen cierta oposición al paso de la corriente. Se representa con la letra R y su unidad de medida es el Ohmio (Ω).
¿QUÉ ES LA LEY DE OHM?
La Ley de Ohm es una fórmula que relaciona el voltaje (V), la resistencia (R) y la corriente (I) de un circuito:
"La intensidad (I) de la corriente eléctrica que circula por un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado (V) e inversamente proporcional a la resistencia (R) del mismo."
O expresado de forma matemática: I=V/R
En función de la unidad que se quiera hallar, la fórmula puede plantearse como V=I·R (para hallar el voltaje) o como R=V/I (para hallar la resistencia).
Como ayuda visual para saber cómo representar la fórmula, contamos con el triángulo de la Ley de Ohm:
Para hallar el voltaje (V): tapas con el dedo la V y queda I·R (por tanto, V=I·R)
Para hallar la corriente (I): tapas con el dedo la I y queda V/R (por tanto, I=V/R)
Para hallar la resistencia (R): tapas con el dedo la R y queda V/I (por tanto, R=V/I)
MÚLTIPLOS DEL OHMIO
POTENCIA
¿QUÉ ES LA POTENCIA?
La potencia es el trabajo realizado por un dispositivo en la unidad de tiempo. Se representa con la letra P y su unidad de medida es el Vatio (W).
¿QUÉ ES LA LEY DE WATT?
La Ley de Watt es una fórmula que relaciona la potencia (P) con el voltaje (V) y la corriente (I):
"La potencia eléctrica (P) es directamente proporcional al voltaje (V) y la corriente (I)"
O expresado de forma matemática: P=V·I
Como ayuda visual para saber cómo representar la fórmula, contamos con el triángulo de la Ley de Watt:
Para hallar la potencia (P): tapas con el dedo la P y te queda V·I (por tanto, P=V·I)
Para hallar el voltaje (V): tapas con el dedo la V y te queda P/I (por tanto, V=P/I)
Para hallar la corriente (I): tapas con el dedo la I y te queda P/V (por tanto, I=P/V)
MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DEL VATIO
¿SE PUEDEN COMBINAR LA LEY DE OHM Y LA LEY DE WATT?
Sí, uniendo las ecuaciones tenemos que P=I2·R y que P=V2/R.
Por tanto, podemos hallar la potencia de tres formas:
- P=V·I si conocemos voltaje e intensidad.
- P=I2·R si conocemos intensidad y resistencia.
- P=V2/R si conocemos voltaje y resistencia.
MAGNETISMO
¿QUÉ ES UN CAMPO?
Un campo es una extensión o espacio imaginario en el cual se hace perceptible un determinado fenómeno. Por ejemplo, el campo gravitacional o el campo magnético.
¿QUÉ ES EL CAMPO MAGNÉTICO?
El campo magnético es el espacio donde actúa la fuerza magnética de un imán, representado por líneas entre los polos llamadas líneas de fuerza.
¿QUÉ ES EL ELECTROMAGNETISMO?
El electromagnetismo es el estudio de las relaciones existentes entre la electricidad y el magnetismo, o en otras palabras, de los efectos magnéticos de las corrientes eléctricas y los efectos eléctricos de los campos magnéticos.
Ejemplos de estos efectos son:
- Si se aplica corriente eléctrica a un alambre, alrededor de este se produce un campo magnético. Es el llamado electroimán.
- Si se coloca un alambre en el interior de un campo magnético, en el alambre se produce una corriente eléctrica. Es la llamada inducción electromagnética.
- Si se coloca un alambre con corriente en el interior de un campo magnético, sobre el alambre se produce una fuerza que lo mueve en una u otra dirección. Es la llamada acción motor.
¿QUÉ ES UNA BOBINA?
Un alambre enrollado más de dos vueltas con el objetivo de intensificar el efecto magnético de la corriente. Cada vuelta del alambre se llama espira.
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
¿QUÉ ES UN CIRCUITO ELÉCTRICO?
Un circuito eléctrico es una combinación de componentes conectados entre sí que forman una o más trayectorias para la circulación de la corriente eléctrica, y que tiene como objetivo el aprovechamiento de dicha corriente para realizar trabajos útiles (como la conversión de energía eléctrica en otras formas de energía).
Se caracterizan por poseer una fuente de voltaje, una trayectoria cerrada por la que circula la corriente de un extremo a otro, y una cierta oposición al paso de la corriente que produce calor o pérdida de energía.
¿ELEMENTOS BÁSICOS DE LOS CIRCUITOS?
¿CÓMO SE REPRESENTAN LAS FUENTES DE VOLTAJE EN CIRCUITOS?
¿CÓMO SE REPRESENTAN ALGUNAS CARGAS EN EL CIRCUITO?
¿QUÉ ES UNA CARGA O RECEPTOR DE ENERGÍA?
Una carga es un componente que convierte la energía de los electrones en señales eléctricas u otras formas de energía, como calor, luz o sonido.
¿QUÉ ES UN CONDUCTOR Y UN AISLANTE?
Un conductor es un material en el cual la corriente eléctrica pasa con facilidad, como los metales o el agua. Por el contrario, un aislante es un material que ofrece mucha oposición al paso de la corriente y, por tanto, se utiliza para bloquear o aislar el paso de ella, como la cerámica o los plásticos.
¿QUÉ HACE QUE UN MATERIAL SEA CONDUCTOR O AISLANTE?
La cantidad de electrones libres que haya en él: a mayor número de electrones libres, con más facilidad conducirá la corriente eléctrica.
¿CÓMO SE PUEDE COMPROBAR SI UN MATERIAL ES CONDUCTOR O AISLANTE?
Para ver la conducción de un material, podemos conectarlo a una pila y una bombilla. Si la bombilla se enciende, el material es conductor; si no se enciende, el material es aislante.
También podemos verlo con el polímetro, midiendo la resistencia del material: cuanto más cercana sea la resistencia a 0Ω, más conductor será.
¿QUÉ ES UN CIRCUITO EN SERIE?
Un circuito en serie es aquel donde se conectan dos o más cargas a una fuente de tal forma que solo exista una trayectoria para la circulación de la corriente. O en otras palabras, donde las cargas están conectadas una tras otra formando una cadena.
¿CÓMO SON LA CORRIENTE, EL VOLTAJE Y LAS RESISTENCIAS EN LOS CIRCUITOS EN SERIE?
- La corriente será siempre la misma pues solo hay una trayectoria.
- El voltaje se reparte entre las cargas (a menor resistencia, menor voltaje):
V1=I·R1
V2=I·R2
Vn=I·Rn
VT=V1+V2+...+Vn
- La resistencia total es la suma de las resistencias individuales del circuito:
RT=R1+R2+...+Rn
¿QUÉ ES UN CIRCUITO EN PARALELO?
Un circuito en paralelo es aquel donde se conectan dos o más cargas a una fuente de tal forma que existe más de una trayectoria para la circulación de la corriente. En este caso, la corriente se repartirá entre las cargas.
¿CÓMO SON LA CORRIENTE, EL VOLTAJE Y LAS RESISTENCIAS EN LOS CIRCUITOS EN PARALELO?
- La corriente se reparte entre las diferentes ramas, pues hay varias trayectorias:
I1=V/R1
I2=V/R2
In=V/Rn
IT=I1+I2+...+In
- El voltaje es el mismo para todas las cargas.
- La resistencia total puede calcularse de varias formas:
Si solo hay dos resistencias diferentes, RT=(R1·R2)/(R1+R2)
Si hay dos o más resistencias iguales, RT=R(Valor de las resistencias)/n(Cantidad de resistencias)
Si hay dos o más resistencias diferentes, RT=1/(1/R1)+(1/R2)+...
¿QUÉ ES UN CIRCUITO MIXTO?
Un circuito mixto es aquel que combina cargas en serie y en paralelo.
CORRIENTE CONTINUA Y ALTERNA
¿QUÉ ES LA CORRIENTE CONTINUA (CC)?
La corriente continua es básicamente un flujo de electrones que viajan en una misma dirección a través de un circuito, siendo impulsados por una fuente de voltaje cuya polaridad no cambia con el tiempo, como una batería o una pila.
La representación gráfica de esta corriente es una línea horizontal, pues es una corriente estable y continua.
¿QUÉ ES LA CORRIENTE ALTERNA (CA)?
La corriente alterna se produce cuando se alimenta un circuito con una fuente de voltaje cuya polaridad e incluso valor cambian con el tiempo: los electrones circulan en una dirección y luego en la opuesta.
La representación gráfica de esta corriente varía en función del tiempo y del tipo de fuente. Al ser una corriente cambiante, su representación es una forma de onda.
¿QUÉ FORMAS DE ONDA PUEDE TENER LA CORRIENTE ALTERNA?
¿CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE EL VOLTAJE CONTINUO Y EL VOLTAJE ALTERNO?
El voltaje continuo mantiene siempre la misma polaridad (como los suministrados por baterías) mientras que el voltaje alterno cambia continuamente de polaridad (como los suministrados por las compañías de electricidad).
¿CÓMO SE DIFERENCIAN GRÁFICAMENTE EL VOLTAJE ALTERNO Y EL CONTINUO?
¿CUÁLES SON LOS SÍMBOLOS MÁS COMUNES DE LAS FUENTES DE VOLTAJE CC?
ONDAS
¿QUÉ ES UN CICLO?
Un ciclo es un patrón de una forma de onda que se repite periódicamente.
¿QUÉ ES EL PERIODO?
El periodo de una onda es el tiempo que dura un ciclo de corriente o tensión alterna. Se representa con la letra T y su unidad de medida es el Segundo (S).
O expresado de forma matemática: T=1/f
¿QUÉ ES LA FRECUENCIA?
La frecuencia de una onda es el número de ciclos de corriente o tensión alterna que se repite en un segundo. Se representa con la letra f y su unidad de medida es el Hercio (Hz).
O expresado de forma matemática: f=1/T
¿QUÉ ES EL VALOR PICO?
El valor o tensión de pico (Vp) es el máximo valor positivo o negativo que alcanza una onda. Para una onda seno pura, la magnitud del positivo es igual a la del negativo.
¿QUÉ ES EL VALOR PICO-PICO?
El valor o tensión pico-pico (Vpp) es la amplitud neta de la onda, desde el pico positivo al negativo. Para una onda seno pura, el valor pico-pico es siempre el doble del valor pico.
¿QUÉ ES EL VALOR EFECTIVO, EFICAZ O RMS?
El valor o tensión efectiva (Vef/Vrms) es el valor de corriente o tensión continua que produce la misma disipación de potencia sobre una resistencia que una corriente o tensión alterna. Para una onda seno pura, Vrms = Vp/√2
FUENTES DE ALIMENTACIÓN
¿QUÉ ES UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN?
Una fuente de alimentación es un convertidor de potencia CA en potencia CC: la fuente recibe una corriente alterna (normalmente de la red pública de 220V) y, mediante procesos electrónicos, la transforma en una corriente continua a su salida.
¿QUÉ ESTRUCTURA TIENE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN?
El transformador de potencia reduce el valor de la corriente alterna (por ejemplo, de 220V a 20V) para adaptarlo a la capacidad de la carga.
El circuito rectificador convierte el voltaje CA en voltaje CC pulsante.
El circuito de filtro está compuesto por uno o más condensadores y filtra el voltaje para hacerlo uniforme.
El regulador es un circuito electrónico que mantiene constante el voltaje sobre la carga.
