Electricidad y Electrónica: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones

¿Qué es la Electricidad?

La electricidad es un fenómeno físico originado por cargas eléctricas en reposo o en movimiento. Existen dos tipos de cargas: positivas y negativas. Las cargas del mismo signo se repelen, mientras que las de signos opuestos se atraen. La electricidad se manifiesta en la naturaleza a través de fenómenos como los rayos o la electricidad estática.

Generación, Transporte y Consumo de Electricidad

1. Generación: La electricidad se genera en centrales de producción mediante máquinas llamadas alternadores.
2. Transporte: Se transporta a través de torres de alta tensión y el tendido eléctrico.
3. Consumo: En la industria, la electricidad se utiliza para el alumbrado y el funcionamiento de maquinaria.

Conceptos Básicos de Electricidad

La electricidad es una forma de energía asociada a cargas eléctricas que pueden estar en reposo (electricidad estática) o en movimiento (corriente eléctrica). La corriente eléctrica es el movimiento continuo de electrones a través de un conductor.

Tipos de Corriente Eléctrica

• Corriente Continua (CC): Aquella que no cambia de valor ni de sentido a lo largo del tiempo. Los electrones siempre fluyen en la misma dirección.
• Corriente Alterna (CA): Aquella que cambia de valor y/o de sentido a lo largo del tiempo.

Conductores y Aislantes

En un cable, se encuentran tanto materiales conductores como aislantes. Los conductores permiten el flujo de electrones, mientras que los aislantes lo impiden.

Resistencia Eléctrica

La resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica. Se mide en ohmios (Ω) con un ohmímetro.

Estructura Atómica

Los átomos están compuestos por:

• Protones: Partículas con carga positiva ubicadas en el núcleo.
• Neutrones: Partículas sin carga ubicadas en el núcleo.
• Electrones: Partículas con carga negativa que orbitan alrededor del núcleo.

Seguridad Eléctrica: Las 5 Reglas de Oro

Para trabajar con seguridad en instalaciones eléctricas, se deben seguir las 5 reglas de oro:

1. Desconectar: Cortar todas las fuentes de tensión.
2. Prevenir cualquier realimentación: Bloquear los aparatos de corte.
3. Verificar la ausencia de tensión: Comprobar que no hay tensión en la instalación.
4. Poner a tierra y en cortocircuito: Conectar a tierra las partes de la instalación que se han dejado sin tensión.
5. Proteger frente a elementos en tensión y señalizar la zona: Delimitar y señalizar la zona de trabajo.

Magnitudes Eléctricas

Intensidad de Corriente

La intensidad de la corriente es la cantidad de electrones que circulan por un conductor en un segundo. Se mide en amperios (A) con un amperímetro.

Tensión o Voltaje

La tensión o voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito. Es la fuerza que impulsa a los electrones a moverse. Se mide en voltios (V) con un voltímetro.

Ley de Ohm

La ley de Ohm establece que la intensidad de la corriente que circula por un conductor es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del conductor. Se expresa con la fórmula: I = V/R

Circuitos Eléctricos

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí por los que circula una corriente eléctrica, siguiendo un camino cerrado para aprovechar su energía. Los componentes básicos de un circuito son:

• Generadores: Elementos que transforman energía en energía eléctrica (ej. pilas, baterías).
• Conductores: Permiten el paso de los electrones (ej. cables).
• Receptores: Convierten la energía eléctrica en otro tipo de energía útil, como la luz (ej. bombillas).
• Elementos de control: Permiten dirigir el paso de la corriente (ej. interruptores).
• Elementos de protección: Protegen al resto de los elementos del circuito frente a corrientes elevadas (ej. fusibles).

Tipos de Circuitos

• Circuito en serie: Los receptores están conectados uno a continuación del otro.
• Circuito en paralelo: Los terminales de los receptores están unidos entre sí.
• Circuito mixto: Combina elementos conectados en serie y en paralelo.

Potencia y Energía Eléctrica

Potencia Eléctrica: Es la cantidad de trabajo que un aparato eléctrico puede realizar en un tiempo determinado. Se mide en vatios (W).

Energía Eléctrica: Es la energía que se obtiene a partir de la corriente eléctrica. Se mide en julios (J) o en kilovatios-hora (kWh).

Efecto Joule

El efecto Joule se produce cuando los electrones en movimiento chocan con las partículas del conductor, generando calor. Este fenómeno se aprovecha en dispositivos como las bombillas incandescentes, donde el filamento se calienta hasta emitir luz.

Electromagnetismo

Cuando una corriente eléctrica circula por un conductor, se genera un campo electromagnético a su alrededor. Este fenómeno es la base de los fenómenos magnéticos y de dispositivos como los electroimanes.