¿Que son los circuitos eléctricos?

Los instrumentos de medición de voltaje y la corriente son herramientas básicas para quien trabaja con aparatos eléctricos y electrónicos.

Voltaje (Diferencia de potencial)

Para que exista una corriente eléctrica se requiere de algo que fuerce a que los electrones circulen ordenadamente; Una fuerza de origen eléctrica, denominada fuerza electromotriz (F. e. m) cuya unidad es el volt (V).

Esta fuerza es la que proporcionan los generadores de electricidad como las pilas, baterías, alternadores, etc. En los generadores de electricidad como consecuencias de algún tipo de proceso, se produce en su interior lo que se llama una F.e.m la cual se puede definir de la siguiente manera.

Fuerza electromotriz:

Es la fuerza que obliga a los electrones a moverse dentro del generador y que tiene por efecto producir una tensión eléctrica.

La tensión eléctrica, que se expresa en volt, es la fuerza que hace que los electrones se muevan ordenadamente en una cierta dirección a través de las lineas conductoras (circuito), osea lo que hace que aparezca una corriente eléctrica. Este principio se ilustra en la figura.

Circuitos eléctricos:

Un generador de electricidad suministra una tensión eléctrica (volt) que hace que circule una corriente eléctrica a través del receptor (Carga) para desarrollar un cierto trabajo (Luz, calor, fuerza mecánica, etc.). Las lineas conductoras son el medio de transporte de la energía eléctrica, del generador a la carga.

Mientras mas carga

tenga el material, mayor ➕  TENSIÓN  ➕  FLUJO DE ELECTRONES

sera su potencial para                                     

producir un flujo de

electrones.

Visto de una forma mas técnica, aparecen otros términos relacionados que se denominan potencial eléctrico y diferencia de potencial.

Potencial eléctrico:

Se define por potencial eléctrico en un punto al trabajo necesario para trasladar la unidad de carga eléctrica positiva desde el infinito hasta dicho punto. Es un trabajo por unidad de carga, que se mide en volt (V) la unidad volt resulta ser pues el trabajo de un joule (j) sobre la carga de coulomb (C).

Ejemplo:

Se tiene el potencial de un volt si se realiza el trabajo de un joule para trasladar la carga de un coulomb: 1 v = 1j/ 1c.

Diferencia de potencial:

Se define por diferencia de potencial entre dos puntos al trabajo necesario para que la unidad de carga se traslade de un punto a otro. La diferencia de potencial también se mide en volts.

Ejemplo:

Se tiene en volts si realiza el trabajo de un joule para que la carga de un coulomb se mueva de un punto a otro.

En resumen, los términos de fuerza electromotriz, tensión potencial y diferencia de potencial se expresan mediante la unidad volt, y a menudo son denominados como voltaje cuyo símbolo es la letra V o E, aunque también se representan como una U. Por ejemplo, respecto a una pila de 9v se puede decir que la pila proporcionan una tensión de 9v, que entre sus terminales positivo (+) y negativo (-) aparece la diferencia de potencial de 9v o simplemente que genera un voltaje de 9v.

Ejemplo: 

Clavo grande requiere martillo grande. Mayor flujo de corriente exige mas voltaje. 

Medición del voltaje:

El instrumento para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico se denomina voltímetro.

 

              Principio de funcionamiento 

 Como hemos visto, el flujo de corriente siempre se produce cuando la mayor parte del movimiento de electrones se realiza en una dirección. Además, este movimiento de electrones se realiza en una dirección. Además este movimiento se hace desde una carga (-) a una carga (+), y solo se produce cuando existe diferencia de carga. Para crear la carga es necesario mover a los electrones, ya sea para causar un exceso o una falta de los mismos en el lugar donde debe existir la carga.
 

Las cargas se pueden obtener con cualquiera de las fuentes de electricidad que se han visto anteriormente. Esas fuentes suministran la energía necesaria para realizar el trabajo que significa mover los electrones para formar una carga. No importa la clase de energía empleada para crear la carga. Dicha energía se convierte en energía eléctrica una vez producida la carga. La cantidad de energía eléctrica que posee la carga idéntica a la cantidad de energía que la fuente tuvo que desarrollar para crear dicha carga.

¿Como se mide el voltaje?

Las magnitudes básicas a medir en un circuito son la intensidad de corriente y el voltaje. La medida de la intensidad de corriente eléctrica se efectúan con aparatos denominados Amperímetros.

La medida de diferencias de potencial o voltajes se efectúan con voltímetros.

Los voltímetros se conectan en paralelos entre los puntos donde quiere medirse la diferencia de potencial.

Corriente ( Densidad de corriente)

La corriente se puede definir como un flujo ordenado los electrones, es decir los electrones en movimiento constituyen una corriente eléctrica, los cuales, al aplicarles un voltaje como por ejemplo de un una batería, es posible forzar de su trayectoria circular y ocasionar que pasen de un átomo a otro.  

La corriente que pasa por un alambre tiene una dirección y una magnitud. El amper corresponde a una carga que se mueve con una rapidez de 1 c/s (Un coulomb por segundo).

Hay 2 maneras de representar la dirección de la corriente eléctrica:

➖Sentido real: Físicamente, el sentido de la corriente eléctrica va de negativo (-) a positivo (+)

➖Sentido convencional: Va al revés del sentido real; osea de positivo o negativo.

¿Como se mide la corriente eléctrica?

El caudal o intensidad de corriente esta dado por el numero de electrones que pasa por un material en un periodo de tiempo dado, siendo el coulomb la medida que indica la cantidad de electrones, contando la cantidad de coulombs que pasan en un periodo de tiempo dado se mide el caudal o intensidad de la corriente.

La unidad de intensidad de corriente es el ampare. La intensidad o caudal es de un ampare cuando un coulomb de electrones pasa por el material en un segundo, de dos ampares cuando pasan dos coulombs por segundo, etc.

El amperímetro es el instrumento que se encarga de medir la cantidad de coulombs que pasan por segundo (Amperes)

Tipos de energia

Para producir electricidad se debe utilizar alguna forma de energía que ponga en movimientos los electrones. Se pueden emplear seis formas de energía:

• Fricción:

Se produce al frotar 2 materiales. Uno de los objetos gana electrones y el otro los pierde.
El sistema completo no gana ni pierde electrones, si los objetos que se friccionan son muy conductores, esas cargas se neutralizan rápidamente. Si por el contrario son pocos conductores ambos objetos quedan con carga eléctrica.

Ley de Coulomb:

Expresa que dos cargas puntuales se atraen o se repelen con una fuerza directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Campo Eléctrico:

Cualquier carga eléctrica ejerce en el espacio que lo rodea, fuerza de atracción o repulsión sobre otras cargas, tal y como la hemos visto anteriormente, estas fuerzas varían según la ley de Coulomb.

Ley de Gauss:

El flujo eléctrico  a través de una superficie cerrada es iguala la carga neta silbada en el interior, dividida por la constante dieléctrica del medio. Esta expresión es una de las expresiones fundamentales de la electrostática, promocionando métodos para el calculo del campo creado por cuerpos cargados.

• Presión:

Se produce sometiendo a presión mecánica cristales llamados Piezoelectricos. El uso mas habitual es el de los encendedores electrónicos que, al recibir un golpe, generan una corriente eléctrica de alto voltaje que crea la chispa para el encendido. Este fenómeno también se presenta a la inversa, esto es, se deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico.
El efecto Piezoelectrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior o campo eléctrico recuperan su forma.

• Calor ( Termoelectricidad)

Se produce al calentar una unión de dos metales disimiles.

Ejemplo:

Los termocuplas se utilizan como medidas de seguridad, por ejemplo estufas o calefones cuando reciben calor provocan electricidad y cuando dejan de recibir hacen cerrar el circuito para evitar perdidas de gas.

• Luz (Fotoelectricidad)

Se produce por la incidencia de la luz en sustancias fotosensibles (sensibles a la luz)

Atención: 

La célula fotoeléctrica depende de una batería o de alguna otra fuente de electricidad en su función de determinar variaciones de luz. 

• Acción química

Se produce por una reacción química.

En las pilas primarias pueden emplearse casi todos los metales, ácido y sales.

Muchos tipos de pilas primarias se usan en laboratorios y con fines especiales, pero la que habrá utilizado usted y que utilizara con mayor frecuencia es la pila seca.

• Magnetismo

Se produce en un conductor cuando este se mueve a través de un campo magnético o un campo magnético se mueve a través del conductor, de tal manera que el conductor corte las lineas del campo magnético.

El método mas común para producir la electricidad que se utiliza como corriente eléctrica es el que emplea el magnetismo. La fuente de electricidad tiene que ser capaz de mantener una carga grande debido a que la misma se emplea para suministrar corriente eléctrica. Si bien el frotamiento, la presión, el calor y la luz son fuentes de electricidad, su uso se limita a aplicaciones menores.

¿Cual es el origen de la electricidad?

Los electrones giran alrededor del núcleo debido al equilibrio de dos fuerzas: La fuerza propia del electrón que lo mantiene siempre en movimiento y La fuerza de atracción que ejerce el núcleo sobre el electrón. Los electrones que se encuentran en la órbita mas lejana del núcleo pueden salirse de sus órbitas, aplicándoles alguna fuerza externa como un campo magnético o una reacción química. A este tipo de electrones se les conoce como: Electrones libres.



El movimiento de electrones libres de un átomo a otro origina lo que se conoce como: corrientes de electrones, o lo que también se denomina corriente eléctrica. Esta es la base de la electricidad.





Electricidad Estática y Dinámica:

Los electrones son negativos y se ven atraídos por cargas positivas, siempre habrá atracción desde una fuente en donde haya exceso de electrones hacia una fuente que tenga deficiencia de electrones, la cual tiene una carga positiva: Para que un material pueda estar electricamente cargado, debe tener mas electrones que protones o viceversa.

¿PORQUE?    
Las cargas opuestas se atraen y las iguales se repelen. 

Dirección.
Del negativo (-)
Al positivo (+)



Electricidad Estática/ Carga Eléctrica.

Cuando los electrones viajan por un cuerpo y llegan al borde del mismo, se genera electricidad. Esta electricidad se manifestó solo por acción de presencia, por lo tanto es llamada electricidad de presencia, por lo tanto es llamada Electricidad estática o carga eléctrica.



Electricidad Dinámica/ Corriente Eléctrica.

Cuando los electrones fluyen por un cuerpo desde un extremo hacia el otro, se genera la electricidad dinámica o corriente eléctrica.



Con la electricidad estática podemos tener descargas, pero con la electricidad dinámica obtenemos efectos diferentes, como por ejemplo: luz, calor, fuerza motriz, etc.

El movimiento disperso de los electrones libres de un átomo a otro es normalmente igual en todas direcciones, de manera que ninguna parte del material en particular gana ni pierde electrones. Cuando la mayor parte del movimiento de los electrones se produce en la misma dirección, de manera que parte del material pierde electrones mientras que la otra parte los gana, el movimiento o flujo se denomina: Flujo de corrientes.




Recuerda:

Siempre habrá atracción desde una fuente en donde haya exceso de electrones hacia una fuente que tenga deficiente de electrones la cual tiene una carga positiva.

¿Que es la electricidad?

    

La electricidad es la acción que producen los electrones al trasladarse de un punto a otro,  ya sea por su falta o exceso de los mismos en un material.
 Es la forma de energía producto de la acción especifica de los electrones.

Electrones:
Todos los efectos de la electricidad pueden explicarse y predecirse presumiendo la existencia de una diminuta partícula denominada Electrón.
Aplicando esta teoría electrónica los hombres de ciencia han hecho predicciones y descubrimientos que pocos años atrás parecían imposibles. La teoría electrónica no solo constituye la base para el diseño de equipos eléctricos y electrónicos de todo tipo, sino que explica los fenómenos químicos y permite a los químicos predecir y formar nuevos compuestos, como las maravillosas drogas sintéticas.
En vista de que la presunción de la existencia del electrón ha conducido a tantos importantes descubrimientos en el campo de la electricidad, la electrónica, la química y la física atómica, podemos suponer, sin temor a equivocarnos que el electrón es una realidad. Todos los equipos eléctricos y electrónicos han sido diseñados en base a las teorías de los electrones.
 
¿Como se desplaza el electrón en un material?

Para que los electrones puedan moverse es necesario que alguna forma de energía se convierta en electricidad. Se pueden emplear seis formas de energía, cada una de las cuales podría considerarse como fuente independiente de electricidad.








Para entender bien estos conceptos, debemos empezar por el principio: conociendo al electrón, al átomo y a la estructura atómica de la materia.

Estructura de la materia:

La materia puede definirse como cualquier cuerpo que ocupa un lugar en el espacio y tiene peso. Por ejemplo: la madera, el aire, el agua, Etc. Toda materia esta compuesta de moléculas formadas por combinaciones de átomos, los cuales son partículas muy pequeñas. Los principales elementos que forman al átomo son el electrón, el proton, el neutron y el núcleo.




En el núcleo de un átomo hay:

• Protones, que tienen una carga positiva (+)
• Neutrones, que no poseen carga.

Los electrones, en cambio, se encuentran girando en órbitas alrededor del núcleo y tienen una carga negativa(-)