El Átomo
El átomo tiene dos partes:
- Núcleo:
- Neutrones: Elemento neutro.
- Protones: Carga positiva.
- Corteza:
- Electrones: Carga negativa. Solo los electrones de la capa más externa determinan la capacidad del átomo para recombinarse y formar moléculas. El electrón es la parte más importante del átomo, ya que tiene carga y movilidad. La carga del electrón es de 1,602 x 10-19 Culombios.
Cuando el átomo no es neutro, recibe el nombre de ión (átomo con carga eléctrica):
- Catión: Ión positivo (más protones que electrones).
- Anión: Ión negativo (menos protones que electrones).
Corriente Eléctrica
La corriente eléctrica puede ser:
- Continua: Valor y sentido constantes.
- Alterna: Valor y sentido variables.
- Pulsatoria: Valor variable y sentido constante.
Elementos Básicos del Circuito Eléctrico
Los elementos básicos del circuito eléctrico son:
- Generador: Transforma cualquier otro tipo de energía en energía eléctrica.
- Receptor: Transforma la energía eléctrica en cualquier otro tipo de energía.
- Conductores: Elementos de unión entre el generador y el receptor.
- Fusible: Elemento de protección del circuito.
- Interruptor: Elemento de maniobra del circuito. Para que en un circuito eléctrico exista circulación de corriente, este debe estar cerrado.
Instrumentos de Medición
Amperímetro
Aparato destinado a medir la intensidad de corriente. Debe conectarse en serie con el circuito a medir (la intensidad es la misma para todos los elementos conectados en serie). Debido a que se conecta en serie, su resistencia interna (RA) debe ser lo más pequeña posible para que la tensión que le restemos al receptor sea muy pequeña (la tensión se reparte directamente proporcional a los valores de las resistencias).
Voltímetro
Aparato destinado a medir la tensión entre dos puntos. Debe conectarse en paralelo con el circuito a medir (la tensión es la misma para todos los elementos conectados en paralelo). Debido a que se conecta en paralelo, su resistencia interna (RV) debe ser lo más grande posible para que la intensidad que circule por el voltímetro sea muy pequeña (la intensidad se reparte inversamente proporcional a los valores de las resistencias).
Vatímetro
Aparato destinado a medir la potencia de un circuito (P = V * I). Está formado por una bobina amperimétrica y otra voltimétrica. Tiene cuatro bornes de conexión y se conecta la parte amperimétrica en serie y la parte voltimétrica en paralelo. Normalmente tienen tres bornes, ya que uno puede ser común para amperímetro y voltímetro.
Magnitudes Eléctricas
Carga (Q)
Cantidad total de cargas eléctricas de un cuerpo. Se representa por Q y su unidad es el Culombio (C).
Intensidad (I)
Corriente eléctrica. Es la cantidad de carga eléctrica que circula por un punto en la unidad de tiempo (segundo). Se representa por I y su unidad es el Amperio (A).
Densidad de Corriente (J)
Es la relación existente entre la intensidad de corriente que circula por un conductor (Amperio) y la sección del mismo (mm2). Se representa por J y se mide en A/mm2.
Resistencia (R)
Es la mayor o menor oposición a la circulación de las cargas eléctricas. Se representa por R y su unidad es el Ohmio (Ω). La resistencia de un conductor depende de sus características físicas: Longitud (L) en metros, Sección (S) en mm2, y del tipo de material empleado como conductor (Resistividad (ρ) en Ω * mm2/m).
Conductancia (G)
Es la mayor o menor facilidad a la circulación de las cargas eléctricas (es lo inverso a la resistencia). Se representa por G y se mide en Siemens (S). La conductancia de un conductor depende de sus características físicas: Longitud (L) en metros, Sección (S) en mm2, y del tipo de material empleado como conductor (Conductividad (σ)).
Diferencia de Potencial (V)
Tensión o Voltaje. Es la diferencia de nivel eléctrico existente entre dos puntos. Se representa por V y su unidad es el Voltio (V).
Ley de Ohm
Relaciona las magnitudes de Intensidad (I), Tensión (V) y Resistencia (R). La intensidad de corriente es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia.
Energía Eléctrica (E)
Es el producto de la carga eléctrica desplazada por la tensión necesaria para ese desplazamiento. Se representa por E y su unidad es el Julio (J).
Potencia Eléctrica (P)
La potencia es la energía desarrollada en la unidad de tiempo. Se representa por P y su unidad es el Watio (W). Teniendo en cuenta que E = P * t y las unidades de ambos: 1 Julio = 1 Watio * 1 segundo. La unidad comercial de energía eléctrica es el kWh: 1 kWh = 36 * 105 J. La unidad de potencia mecánica es el caballo de vapor (CV): 1 CV equivale a 736 W.
Efecto Joule
En toda transformación de energía se produce calor. La circulación de cargas eléctricas por los distintos elementos produce rozamiento y ello a su vez se transforma en calor. El efecto Joule relaciona la energía eléctrica (E) con la energía calorífica (EC), teniendo en cuenta la relación que existe entre las distintas unidades (Julio y caloría).
Variación de la Resistencia con la Temperatura
Hay que tener en cuenta que la temperatura afecta a las dimensiones de los materiales, por lo tanto, afecta a su resistencia eléctrica. La resistividad de los distintos materiales está calculada a la que se considera temperatura ambiente (20 °C). Para calcular la resistencia a otra temperatura distinta de esta, hay que tener en cuenta el coeficiente de temperatura de cada uno de los materiales.