DEFINICIONES BÁSICAS LA ELECTRICIDAD es un fenómeno físico originado por cargas eléctricas, estáticas o en movimiento, y por su interacción. Cuando una carga se encuentra en reposo produce fuerzas sobre otras situadas en su entorno. Si la carga se desplaza produce también fuerzas magnéticas. Hay dos tipos de carga eléctrica, llamadas positiva y negativa. La electricidad está presente en algunas partículas subatómicas. La partícula fundamental más ligera que lleva carga eléctrica es el electrón, que transporta una unidad de carga. Los átomos, en circunstancias normales, contienen electrones, y a menudo los que están más alejados del núcleo se desprenden con mucha facilidad. En algunas sustancias, como los metales, proliferan los electrones libres. De esta manera, un cuerpo queda cargado eléctricamente gracias a la reordenación de los electrones. Voltaje: El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor. Voltio: El voltio o volt es la unidad para el potencial eléctrico, fuerza electromotriz y el voltaje. Recibe su nombre en honor de Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la pila voltaica, la primera batería química. Es representado simbólicamente por V. El voltio se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia. El voltio también puede ser definido como la diferencia de potencial existente entre dos puntos tales que hay que realizar un trabajo de 1 julio para trasladar del uno al otro la carga de 1 culombio Corriente Eléctrica: La corriente eléctrica es el flujo de portadores de carga eléctrica, normalmente a través de un cable metálico o cualquier otro conductor eléctrico, debido a la diferencia de potencial
creada por un generador de corriente. Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Sin embargo posteriormente se observó, gracias al efecto Hall, que en los metales los portadores de carga son negativas, estos son los electrones, los cuales fluyen en sentido contrario al convencional. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético. Corriente Alterna: Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda sinoidal (figura 1), puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, tales como la triangular o la cuadrada. Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA. Corriente Continua: La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna (CA en español, AC en inglés), en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección desde el punto de mayor potencial al de menor. Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad. Amperio: El amperio o ampere es la unidad de intensidad de corriente eléctrica. Fue nombrado en honor de André-Marie Ampère. El amperio es una corriente constante que, si es mantenido en dos conductores paralelos de
largo infinito, circulares y colocados a un metro de distancia en un vacío, produciría entre esos conductores una fuerza igual a 2×10–7 newton por metro de largo. La unidad de carga, el culombio, es definido, como una unidad derivada, es la cantidad de carga desplazado por una corriente de amperio en el tiempo de un segundo. Coulomb: El culombio o coulomb (símbolo C), es la unidad para la medida de la magnitud física cantidad de electricidad (carga eléctrica). Nombrada en honor de Charles-Augustin de Coulomb (1736 - 1806). Se define como la cantidad de electricidad transportada en un segundo por una corriente de un amperio de intensidad de corriente eléctrica. Joule (Julio): El joule (J) es la unidad para energía y trabajo. Se define como el trabajo realizado por la fuerza de 1 newton en un desplazamiento de 1 metro y toma su nombre, hispanizado, como sucedió con el vatio, en honor al físico James Prescott Joule. El julio también es igual a 1 vatio segundo (J/s=W), por lo que eléctricamente es el trabajo realizado por una diferencia de potencial de 1 Volt y con una intensidad de 1 Amper durante un tiempo de 1 segundo. Hertz: El hercio, hertzio o hertz es la unidad de frecuencia del Sistema Internacional de Unidades. Proviene del apellido del físico alemán Heinrich Rudolf Hertz, quien descubrió la propagación de las ondas electromagnéticas. Su símbolo es Hz (escrito sin punto como todo símbolo). Un hercio representa un ciclo por cada segundo, entendiendo ciclo como la repetición de un evento. En física, el hercio se aplica a la medición de la cantidad de veces por un segundo que se repite una onda (ya sea sonora o electromagnética), magnitud denominada frecuencia y que es, en este sentido, la inversa del período. Un hercio es la frecuencia de una partícula en un período de un segundo. (Hz = s − 1) Newton:
un newton (N) es la unidad de fuerza, nombrada así en reconocimiento a Isaac Newton por su trabajo en la mecánica clásica. Se define como la fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 1 m/s2 a un objeto cuya masa es de 1 kg. Es una unidad derivada del SI, que se compone de las unidades básicas kg × m / s2. Como el peso es la fuerza que ejerce la gravedad en la superficie de la Tierra, el newton es también una unidad de peso. Una masa de un kilogramo tiene un peso de unos 9,81 N. Un newton es, aproximadamente, el peso de una manzana pequeña, hecho curioso si se tiene en cuenta la historia del descubrimiento de la gravedad de Newton. Carga Eléctrica: Carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos siendo, a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico es la fuente de una de las cuatro interacciones fundamentales, la Interacción electromagnética. Carga Electrostática: La Carga Electrostática es un fenómeno que se debe a una acumulación de cargas eléctricas en un objeto. Esta acumulación puede dar lugar a una descarga eléctrica cuando dicho objeto se pone en contacto con otro. Polo a Tierra: La diferencia de potencial descrita por la ley de OHM V=IR, puede afectar los equipos electricos cuando esta es muy amplia, de este modo lo que se busca con el polo a tierra es coger esta diferencia y enviarla a tierra.Normalmente se usa una varilla enterrada en la tierra y se amarra a un cable de cobre y con este extendemos a cada una de las tomas de tres paticas y de esta manera protegemos los equipos eléctricos. Potencia Eléctrica: La potencia eléctrica se mide en Watts y es el resultado de la multiplicación de la diferencia de potencial en los extremos de una carga y la corriente que circula por ésta. Su
equivalencia en potencia mecánica es: 1HP = 746 watt, siendo HP: caballos de potencia. 1CV = 736 watt, siendo CV: caballos de vapor. Capacitancia: La capacidad o capacitancia es una propiedad de los capacitores de retener la energía electrostática. Esta propiedad se rige por las siguientes reglas: La diferencia de potencial es directamente proporcional a la carga almacenada, por lo que se da que la proporción Q/V es constante para un condensador dado. La capacidad se mide en Culombios/Voltio o también en faradios (F). La capacidad es siempre una magnitud positiva. Inductancia: En un Inductor o bobina, se denomina inductancia, L, a la relación entre el flujo, y la intensidad. El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente I exclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas. Desgraciadamente, esta definición es de poca utilidad porque no sabemos medir el flujo abrazado por un conductor. Lo único que sabemos medir son las variaciones del flujo y eso sólo a través del voltaje V inducido en el conductor por la variación del flujo. LEY DE OHM LEY DE OHM Enunciado: En un conductor recorrido por una corriente eléctrica, el cociente entre la diferencia de potencial aplicada a los extremos del conductor y la intensidad de la corriente que por él circula, es una cantidad constante, que depende del conductor, denominada resistencia. La ley enunciada verifica la relación entre voltaje y corriente en un resistor.
La ley de Ohm, define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación: V= I.R
Un conductor cumple la ley de Ohm sólo si su curva V-I es lineal; esto es si R es independiente de V y de I. Sin embargo, la relación: R= V/I Sigue siendo la definición general de la resistencia de un conductor, independientemente de si éste cumple o no con la ley de Ohm. La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo, según expresa la fórmula siguiente: I=V/R
En donde, empleando unidades del Sistema internacional: I = Intensidad en amperios (A) V = Diferencia de potencial en voltios (V) R = Resistencia en ohmios (Ω). Resistencia: Se denomina resistencia electrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia. Su valor viene dado en ohmios, se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω), y se mide con el Óhmetro. Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia.
Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo. Ohm: El ohmio u ohm es la unidad de resistencia eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades. Se representa con la letra griega Ω (omega mayúscula). Su nombre se deriva del apellido del físico alemán Georg Simon Ohm, autor de la Ley de Ohm. Se define a un ohmio como la resistencia eléctrica que presenta una columna de mercurio de 106,3 cm de altura y 1 mm² de sección transversal a una temperatura de 0 °C.
Codigo de las Resistencias
Para conocer el valor de las resistencias en Ohmios, se dibujan sobre ellas una serie de colores organizados de tal manera que indiquen el valor. Así mismo los colores posee un valor determinado dado en la siguiente tabla.
LEY DE WATT Enunciado: “La potencia eléctrica suministrada por un receptor es directamente proporcional a la tensión de la alimentación (v) del circuito y a la intensidad ( I ) que circule por él” Ecuación: P=V.I
En donde: P = potencia en Vatios V = Tensión en voltios I = Intensidad Vatio: El vatio o watt es la unidad de potencia del Sistema Internacional de Unidades. Su símbolo es W. Es el equivalente a 1 julio por segundo (1 J/s) y es una de las unidades derivadas. Expresado en unidades utilizadas en electricidad, el vatio es la potencia producida por una diferencia de potencial de 1 voltio y una corriente eléctrica de 1 amperio (1 VA). La potencia eléctrica de los aparatos eléctricos se expresa en vatios, si son de poca potencia, pero si son de mediana o gran potencia se expresa en kilovatios (kW) que equivale a 1000 vatios. Un kW equivale a 1,35984 CV (caballos de vapor).
LEYES DE KIRCHHOFF
Las leyes (o Lemas) de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Robert Kirchhoff en 1845, mientras aún era estudiante, estas son la Ley de los nodos o ley de corrientes y la Ley de las "mallas" o ley de tensiones. Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de intensidad de corriente y potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía. En circuitos complejos, así como en aproximaciones de circuitos dinámicos, se pueden
aplicar utilizando un algoritmo sistemático, sencillamente programable en sistemas de cálculo informatizado mediante matrices.
Ley de los nodos o ley de corrientes de Kirchhoff Ley de circuito de Kirchhoff
(KCL - Kirchhoff's Current Law - en sus siglas en inglés o LCK, ley de corriente de Kichhoff, en español) En todo nodo, donde la densidad de la carga no varíe en un instante de tiempo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes.. un enunciado alternativo es:
en todo nodo la suma algebraica de corrientes debe ser 0.
Ley de las "mallas" o ley de tensiones de Kirchhoff Ley de circuito de Kirchhoff
(KVL - Kirchhoff's Voltage Law - en sus siglas en inglés. LVK - Ley de voltaje de Kirchhoff en español) En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión.
Un enunciado alternativo es:
en toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico debe ser 0. DIVISOR DE CORRIENTE
Un divisor de corriente es una configuración presente en circuitos eléctricos que puede fragmentar la corriente eléctrica de una fuente en diferentes impedancias conectadas en paralelo.
Supóngase que se tiene una fuente de corriente Ic, conectada en paralelo con n impedancias. La polaridad negativa de la fuente Ic- debe estar conectada al nodo de referencia. Las impedancias deben cerrar el circuito.
En un circuito con dos impedancias en paralelo las corrientes por cada una de las ramas se pueden calcular segun el divisor de corrientes I1=Ic * Z2 / (Z1 + Z2) I2=Ic * Z1 / (Z1 + Z2)
DIVISOR DE VOLTAJE
La aplicación de la Ley de Voltajes de Kirchhoff y la Ley de Ohm a un circuito de resistencias en serie, permite obtener una nueva herramienta de análisis llamada el DIVISOR DE VOLTAJE, que nos indica que el voltaje total VT aplicado a la serie de resistencias es dividido en voltajes parciales, uno por cada resistencia, y el voltaje en cada resistencia VI es proporcional a la magnitud de la resistencia correspondiente RI.
MULTÍMETRO
Un multímetro, a veces también denominado polímetro o tester, es un instrumento de
medida que ofrece la posibilidad de medir distintas magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y ohmetro. Es utilizado frecuentemente por personal en toda la gama de electrónica y electricidad. Existen distintos modelos que incorporan además de las tres funciones básicas antes citadas algunas de las siguientes: Un comprobador de resistencia, que emite un sonido cuando el circuito bajo prueba no está interrumpido o la resistencia no supera un cierto nivel. (También puede mostrar en la pantalla 00.0, dependiendo el tipo y modelo). Presentación de resultados mediante dígitos en una pantalla, en lugar de lectura en una escala. Amplificador para aumentar la sensibilidad, para la medida de tensiones o corrientes muy pequeñas o resistencias de muy alto valor. Medida de inductancias y capacitancias. Comprobador de diodos y transistores. Escalas y zócalos para la medida de temperatura mediante termopares normalizados.