Corriente eléctrica.
La corriente
eléctrica es el flujo de
electrones que pasa atreves de un objeto conductor. Lo más común y usado son
los cables de cobre pero hay que recordar que hay materiales con mayor
conductividad como el oro pero debido a su precio es más usado el cobre.
También se utiliza bastante el aluminio debido a que tiene una conductividad un
poco menor a la del cobre pero es mucho más barato.
La corriente eléctrica viaja del polo
negativo que lo repele al polo positivo que lo atrae. Sin embargo para
cuestiones de análisis y cálculo se considera el movimiento de la corriente
eléctrica del polo positivo al negativo.
Entonces tenemos que la corriente convencional va del polo positivo al negativo y
en la corriente real va del polo negativo al positivo.
Hay dos tipos de corriente la directa o
continua y la alterna.
Corriente Directa o Continua. La corriente Directa (CD o DC por las
siglas en ingles) es una corriente Lineal que es unidireccional. El ejemplo más
común para la corriente directa son las pilas o baterías que tienen almacenada
energía eléctrica y tienen polaridad.
Corriente Alterna. La corriente alterna (CA o AC) es una
corriente con variaciones de polaridad en el tiempo, es decir que el flujo de
electrones viaja hacia una dirección y después viaja en sentido contrario,
repitiendo el ciclo indefinidamente. La energía que tenemos en nuestras casas
es de Corriente Alterna.
Voltaje. También llamada tensión eléctrica, es la
diferencia de potencial entre 2 puntos. Es la fuerza electromotriz
ejercida en las cargas. Cuando 2 puntos de diferente potencial son unidos
mediante un conductor tendremos un flujo de electrones del punto con mayor
potencial al de menor potencial, a esto le llamamos voltaje.
Ley de Ohm.
Es la base de la electrónica y de la
electricidad.
La intensidad de corriente o corriente es
representada con la letra I y su unidad de medición son los amperes (A).
La tensión eléctrica o voltaje es
representada con la letra V y su unidad de medición son los volts (V).
La oposición al paso de los electrones es
considerado como la resistencia eléctrica representada con la letra R y
su unidad de medida son los ohms
(Ω).
La ley
de Ohm señala que la
corriente que circule por un conductor en un circuito cerrado es directamente
proporcional a la tensión eléctrica e inversamente proporcional a la
resistencia del conductor.
Lo siguiente se explica con la siguiente
formula:
V=R*I
Aquí les muestro un triángulo muy utilizado para sacar cualquier
valor de la fórmula de manera rápida y sin complicaciones.
Y para no olvidar donde el orden de las letras,
existe una oración que dice: “Viva la Reina Isabel”. De esta manera no
olvidaremos la imagen.
Para calcular la corriente taparemos la
letra I y veremos que la V queda sobre la R entonces la fórmula para calcular
la corriente es I=V/R.
De igual manera si queremos calcular el
voltaje observamos que al tapar la V la R y la I quedan en el mismo renglón
entonces la fórmula para voltaje quedaría V=RI o V=R*I.
Aquí les pongo el link de una aplicación
para que puedan practicar los cálculos de corriente en un circuito:
Existen 2 tipos de elementos en los
circuitos eléctricos los pasivos y los activos. Estos son los que
diferencian a la electricidad de la electrónica.
Elementos Pasivos. Los elementos pasivos son aquellos que generan un cambio en
la corriente, también crean una disipación de energía en forma de calor. Estos
son las resistencias, los capacitores o condensadores y las bobinas o
inductores.
Resistencia.
Como ya mencionamos las resistencias son
elementos pasivos cuya unidad de medida está en ohms. Una resistencia tiene 4
bandas de colores que son usadas para conocer su valor y su tolerancia.
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| Símbolo de la resistencia |
Para leer una resistencia primero
observamos la primer línea en el dibujo observamos que es de color café entonces
es un 1. La segunda línea es negra ósea que es un 0. La tercer línea es café
ósea que es un 1 también. Y la cuarta línea es dorada por lo tanto vale +5% o
-5%. Los dos primeros números son los de las decenas y las unidades
respectivamente y la tercer línea se multiplica por estas para saber si valor.
Por último la tolerancia significa que el
valor puede variar en 5%100=5.
Entonces tenemos que nuestra resistencia
real puede tener un valor entre 95Ω y 105Ω
Ahora otro ejemplo, tenemos la siguiente imagen:
Amarillo, morado, naranja y plata. Lo que significa que los
números son 4, 7, 1000 y +10% -10%.
Entonces quedaría 47x1000= 4700Ω
Esta cantidad también se puede escribir así 4K7Ω
Su tolerancia seria de 10%4700= 470Ω
Por lo tanto la resistencia real estará entre 4230Ω y 5170Ω
4K23Ω y 5K17Ω.
Capacitor.
Un capacitor o condensador eléctrico es un elemento pasivo que almacena energía eléctrica. Está conformado por 2 plaquitas conductoras apenas separadas por un material dieléctrico. Dieléctrico significa que no conduce electricidad, puede ser un aislante. De esta manera al aplicarles un voltaje genera una carga eléctrica en las 2 terminales.
Un capacitor o condensador eléctrico es un elemento pasivo que almacena energía eléctrica. Está conformado por 2 plaquitas conductoras apenas separadas por un material dieléctrico. Dieléctrico significa que no conduce electricidad, puede ser un aislante. De esta manera al aplicarles un voltaje genera una carga eléctrica en las 2 terminales.
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| Símbolo del capacitor |
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| Símbolo del capacitor |
Hay varios tipos de capacitores, pero
todos tienen la misma función que es almacenar una carga eléctrica que es
medida en Faradios. Sin embargo cada capacitor tiene propiedades diferentes.
Los capacitores tienen una propiedad muy
útil ya que en un circuito con corriente directa (CD) solo pasara la corriente
por un pequeño instante de tiempo y después de eso ya no pasara más corriente.
Pero si lo colocamos en un circuito con corriente alterna (CA) si pasara
normalmente.
Hay varias formas de leer la capacidad de
un capacitor. Generalmente los capacitores electrolíticos tienen su valor en
submúltiplos de Faradios ya que un Faradio es una cantidad muy grande.
Los prefijos mas comunes son:
mF=10-3F (milifaradios)
μF=10-6F (microfaradios)
nF=10-9F (nanofaradios)
pF=10-12F (picofaradios)
Los capacitores de cerámica tienen 3
números. El primero y el segundo son los valores en decimales y unidades. El
tercero es el número de ceros que se le agregan a la derecha. Y entonces nos
quedara un valor que se lee en picofaradios.
Por ejemplo si tenemos 101 este vale 10 +
un cero, su valor seria de 100pF.
Si tenemos 220 su valor es 22 + ningún
cero, entonces es de 22pF.
Otro ejemplo seria 185, su valor seria de
18 + cinco ceros, y quedaría 1800000pF. Esto también se puede poner como 1.8μF
ya que tenemos que p=10-12 y
μ=10-6 ahora restamos
estos valores: 12-6=6 y nos queda 10-6 .
(1800000x10-6=1.8).
Y con 473 su valor es 47 + tres ceros,
entonces vale 47000pF, o lo que es lo mismo 47nF ya que el punto se recorrió 3
posiciones (p=10-12 y
n=10-9 por lo tanto
queda 10-3)
Bobina.
La bobina o inductor no es más que un
alambre enrollado en forma de espiral, su principal característica es que
genera un campo magnético. Hay que aclarar que el alambre tiene que tener
aislante como algún esmalte porque si entre alambre y alambre hay contacto la
corriente no pasara siguiendo la trayectoria en espiral de la bobina.
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| Símbolo de la bobina |
La bobina o inductancia se mide en
Henrios, al igual que con los capacitores se suelen utilizar submúltiplos de
los Henrios.
Otra propiedad que tienen los inductores o
bobinas es que se oponen a cambios bruscos de corriente, por ejemplo en
corriente directa si conectamos o desconectamos la fuente, la bobina intentara
conservar su estado anterior. En corriente alterna esta generara un
desfasamiento de la corriente.
Para calcular la dirección de los campos
magnéticos con respecto a las corrientes existe una ley que se llama la ley de
la mano derecha. Para usar esta ley primero debemos identificar la dirección de
la corriente en la bobina, después colocamos la mano derecha alrededor de la
bobina de modo que los cuatro dedos queden apuntando a la dirección de la
corriente, de esta manera y con el pulgar extendido nos mostrara la dirección
del flujo magnético.
La segunda ley explica que si por el dedo medio hay un flujo de corriente en dirección al dedo y en dirección al dedo indice esta el flujo del campo magnético, entonces el pulgar indicara la dirección de la fuerza o movimiento.
Estos 2 circuitos son iguales, cuando un extremo de una resistencia le sigue otra se dice que están en serie. También se puede decir que están en serie si no existe ningún nodo entre estas.
La segunda ley explica que si por el dedo medio hay un flujo de corriente en dirección al dedo y en dirección al dedo indice esta el flujo del campo magnético, entonces el pulgar indicara la dirección de la fuerza o movimiento.
Aplicando la ley de Ohm.
Ya sabemos que para calcular la corriente
de un circuito basta con aplicar la ley de ohm. Pero qué pasa cuando tenemos 2 resistencias,
entonces hay que calcular una resistencia equivalente y para ello hay que saber
reconocer si están en serie o paralelo.
Primero veamos la siguiente imagen:
Estos 2 circuitos son iguales, cuando un extremo de una resistencia le sigue otra se dice que están en serie. También se puede decir que están en serie si no existe ningún nodo entre estas.
Un Nodo es la unión por los extremos de más de 2 elementos, como ya se dijo las resistencias en serie no tienen nodos ya que solamente se una resistencia con otra o con la fuente de voltaje, pero nunca con las 3 en el mismo extremo.
En este caso
para sacar una resistencia equivalente solamente se tienen que sumar sus
valores. Entonces el circuito equivalente seria el siguiente:
Ahora que ya tenemos nuestro circuito
equivalente aplicamos la ley de ohm y tenemos que I=V/R, sustituimos I=12V/5KΩ,
y nos da como resultado I=2.3mA.
Ahora veamos los siguientes circuitos:
Tenemos 2 resistencias pero ambas están unidas
de sus extremos, significa que las resistencias están en paralelo. A los puntos
rojos de la figura se le conoce como Nodos.
Para calcular la resistencia equivalente
de este circuito se emplea una fórmula que es la siguiente:
Así pues solo seguimos la formula RE=1/.1666,
y el resultado sería RE=6kΩ.
Después solo queda aplicar la ley de ohm,
I=12V/6kΩ, I=2mA.
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