Electricidad Básica 2ª parte
Conceptos de Electricidad Básica (2ª Parte)
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¿QUÉ ES LA CORRIENTE ELÉCTRICA?
Los electrones de las órbitas exteriores
de un átomo pueden ser fácilmente obligados a salir de ellas, porque
están atraídos por el núcleo con menos fuerza que los electrones cuyas
órbitas están más cerca del núcleo. En ciertos materiales, llamados
conductores, se necesita muy poca energía para extraer del átomo sus
electrones exteriores, ya que su última capa está incompleta (es
inestable) y muy alejada del núcleo, con lo cual, la fuerza de
atracción es reducida.
En la práctica, el calor existente a la
temperatura ambiente es suficiente para liberar los electrones
exteriores de los materiales que son buenos conductores, resultando así
que en estos materiales existen normalmente un gran número de
electrones “libres”.
Recordemos que un átomo es
extraordinariamente pequeño y que en un centímetro cúbico de cualquier
sustancia, hay un número enorme de átomos. Por ejemplo en un centímetro
cúbico de cobre, el número de átomos que hay es aproximadamente , o
sea, un “1” seguido de 24 ceros.
Supongamos ahora un alambre o hilo de
cobre y cuyos extremos están unidos respectivamente a un polo positivo y
a un polo negativo respectivamente. Todos los electrones libres en el
cobre serán atraídos por el extremo positivo y repelidos por el extremo
negativo. Este movimiento de electrones libres en el mismo sentido a
lo largo del hilo es lo que se llama corriente eléctrica.
Al unir los extremos del hilo
respectivamente a lo polos positivo y negativo, decimos que se provoca
una corriente eléctrica porque hay una diferencia de potencial entre
los extremos del cable. Si observáramos una botella en posición
horizontal llena de agua, veríamos que el agua permanece estancada en
su interior. Si eleváramos el culo de la botella provocaríamos una
diferencia de altura (diferencia de potencial) que haría que se moviese
el agua hacia fuera de la botella (corriente eléctrica). Las leyes que
gobierna el comportamiento de la electricidad son perfectamente
comparables a las que definen el comportamiento de los fluidos.
¿CÓMO SE MIDE LA CORRIENTE?
Cómo se miden las cargas eléctricas
Visto lo visto, sabemos que la unidad
básica o elemental de carga eléctrica es la cantidad de carga negativa
que posee un electrón, pero esta carga es enormemente pequeña, por lo
que en todas las aplicaciones prácticas se utiliza una unidad más
cómoda.
Para medir el agua u otro líquido
cualquiera siempre se han utilizado unidades de medida razonables, pero
a nadie se le hubiera ocurrido medir contando el número de gotas de
líquido contenidas en un recipiente. Así mismo para medir los de
cereales se emplean unidades adecuadas, pero no se cuentan los millones
de granos de trigo, por ejemplo cuando éste se compra o vende.
En la medición de la carga eléctrica, la unidad que se emplea es el culombio.
Un culombio es igual a
6.260.000.000.000.000.000 de electrones aproximadamente, es decir, 6.26
trillones, y esto puede darnos una idea de lo pequeñísimo que es un
electrón.
Intensidad de corriente eléctrica. Unidad de medida
La corriente eléctrica, como ya sabemos,
está producida por un gran número de electrones que se mueven en el
mismo sentido a través de un material conductor.
La unidad con que se mide la intensidad de la corriente eléctrica es el amperio.
Recordemos que, mientras un culombio es
una medida de cantidad y representa solo el número de electrones que
pasan por el conductor, un amperio es una medida de intensidad, o sea cantidad de electrones que pasa por un conductor en un tiempo determinado (caudal de electrones).
Medición de la intensidad de corriente
El dispositivo que se utiliza para medir la intensidad de la corriente que pasa por un conductor, se llama amperímetro.
El amperímetro debe conectarse de forma
que pueda “contar” todos los electrones que pasen por el hilo y la
única manera de conseguirlo es “abrir la línea” e intercalar en ella el
amperímetro, esto es, una conexión en serie.
Sería igual que si quisiéramos contar el
aire que entra a un motor, cortaríamos el tubo de entrada de aire al
colector de admisión e intercalaríamos en él un caudalímetro de aire,
de forma que todo el aire que entra al motor pase a través del mismo.
Cualquiera que sea la magnitud que se desea medir, siempre es conveniente utilizar una unidad adecuada.
Para medir grandes intensidades, el amperio
es la unidad más adecuada, pero frecuente mediremos intensidades de
corriente menores que un amperio, es decir, solo algunas milésimas o
incluso millonésimas de amperios, es por ello que es muy habitual el
uso de concepto como miliamperio (mA) o microamperio (µA).
¿QUÉ ES LO QUE PRODUCE LA CORRIENTE ELÉCTRICA?
Sabemos que la corriente eléctrica
aparece en un material cuando el movimiento casual o arbitrario de los
electrones libres es sustituido por un movimiento ordenado y en un solo
sentido, de dichos electrones. También sabemos que este movimiento
(siempre de negativo a positivo) continuará mientras exista una diferencia de potencial de carga
entre dos puntos del material, de la misma forma que una botella llena
de agua estaría vertiendo su contenido mientras esta esté inclinada o
exista una diferencia de altura entre sus extremos.
La diferencia de potencial de carga
solo puede ser creada por una fuente externa que entregue la energía
necesaria para mover los electrones, de modo que en un punto dado haya
una deficiencia o exceso de ellos.
Cualquiera que sea la fuente de energía
empleada (calor, presión, magnetismo, etc.), esta energía externa se
convierte en energía eléctrica potencial en el instante en que se crea
la diferencia de carga.
La energía eléctrica potencial creada origina lo que se llama fuerza electromotriz, que se escribe abreviadamente “f. e. m.”. Esta f.e.m. es la causa que produce la corriente eléctrica, y la energía eléctrica de esta se emplea en hacer que los electrones se muevan.
Aunque como concepto la fuerza
electromotriz y la diferencia de potencial no sean la misma cosa, en la
práctica si lo son, y es por ello que la unidad de medida para medir
la f.e.m. y la diferencia de potencial, es el voltio. La diferencia de potencial tiene también el nombre de tensión.
CIRCUITO ELÉCTRICO
Cuando pasa la corriente por un hilo
conductor, millones y millones de electrones almacenados en el terminal
negativo de la batería, salen de él atravesando el cable, y entran en
la batería por su terminal positivo.
Cualquier combinación de conductor y
fuente de energía electromotriz que permita el desplazamiento continuo
de los electrones, forma lo se llama circuito eléctrico.
La tensión se representa indistintamente con una V o bien con una U
UNIDADES DE TENSIÓN
El aparato para medir la
tensión es al voltímetro y se conecta en paralelo entre los puntos a
medir. El voltímetro nos indica la diferencia de potencial entre dos
puntos
Si recordamos el ejemplo de la botella inclinada, el voltímetro nos diría la diferencia de altura entre dos puntos de la misma.