Características y magnitudes de los circuitos eléctricos Módulo: Electrotecnia Juan Amigo S. Mecánica Industrial Año 2013

Electroestática Los átomos están formados por partículas distribuidas en el núcleo y la corteza. En el núcleo nos encontramos con los neutrones (partículas sin carga y con masa) y protones (partículas con carga positiva y masa). En la corteza girando alrededor del núcleo nos encontramos a los electrones (partículas con masa despreciable y carga negativa). Cuando el número de protones y electrones es el mismo tenemos átomos neutros, mientras que si el número de ambos no coincide tenemos iones, átomos cargados.

Iones Ion positivo (catión) : El número de protones es mayor que el número de electrones. Ion negativo (anión): El número de electrones es mayor que el número de protones.

Materiales eléctricos

Líneas de fuerza entre cargas de signos opuestos

Corriente eléctrica El movimiento de los electrones a través de un conductor. Según el tipo de desplazamiento diferenciamos entre corriente continua y alterna.

Corriente continua: En la corriente continua los electrones se desplazan siempre en el mismo sentido.

Corriente alterna En la corriente alterna los electrones cambian de sentido en su movimiento 50 veces por segundo. El movimiento descrito por los electrones en este caso es sinusoidal.

Magnitudes básicas Intensidad de corriente eléctrica. Diferencia de potencial, voltaje o tensión eléctrica. Resistencia eléctrica.

Intensidad de corriente eléctrica (I) Es la cantidad de electrones que circula por un diámetro determinado de conductor en un tiempo estimado, también llamado intensidad de corriente es el flujo de electrones. Se mide en coulomb por segundos (C/s) y su unidad es el ampere (A).

I = q / t (siendo q la carga y t el tiempo) El amperio es una unidad muy grande equivalente al paso de 6,24x10 18 electrones por segundo.

Diferencia de potencial eléctrico(V) Representada con las letras ( V, E o U) es el trabajo realizado por un joule para transportar de un sitio a otro un coulomb, también llamado tensión, se mide en Joule sobre Coulomb (J/C) y su unidad es el voltio ó volt (V).

Resistencia eléctrica Mide la oposición que ofrece un material al paso de corriente eléctrica. Se mide en Ohmios (Ω). La resistencia que ofrece un material al paso de corriente eléctrica viene determinada por su longitud su sección y sus características según la ecuación: R = ρ x (l / S) Atendiendo a esta resistencia los materiales se clasifican en dos grandes grupos: Conductores: permiten el paso de corriente eléctrica, metales, agua,…. Aislantes: no permiten el paso de corriente eléctrica, madera, plástico,…

Ohm realizó numerosos experimentos analizando los valores de estas tres magnitudes observando que si aumentaba la resistencia manteniendo fija la intensidad, aumentaba el voltaje. Si aumentaba la intensidad manteniendo fija la resistencia, aumentaba el voltaje. Es decir la resistencia y la intensidad son directamente proporcionales al voltaje. Estos experimentos llevaron a Ohm a enunciar su ley para el cálculo de las magnitudes básicas de un circuito eléctrico de la siguiente forma:

Ley de Ohm V = I · R

Analogía entre la electricidad y la mecánica de fluidos.

Energía eléctrica La energía o trabajo eléctrico, W, es el producto de la fuerza electromotriz necesaria para transportar las cargas eléctricas por el valor de estas cargas. Se mide en Joules (J). Un Joule es un watt por segundo, J = w · s

Energía eléctrica E = W = fem · carga = V · q = V · I · t I= corriente, V= voltaje, t= tiempo q= carga Fem: Fuerza electromotriz

Potencia eléctrica (P) La potencia eléctrica podemos definirla como la cantidad de energía eléctrica generada o transformada por unidad de tiempo. P = Trabajo / Tiempo = (V x I x t ) / t P = V x I

Instrumentos de medida Para medir las diferentes magnitudes eléctricas, existen instrumentos específicos siendo los más utilizados el voltímetro, el amperímetro, el ohmmetro y el multímetro ( multitester ).

Amperímetro Mide la intensidad de la corriente. Se conecta en serie con el circuito. La resistencia interna del aparato es muy pequeña por lo que apenas afecta a la corriente del circuito. También aquí debemos seleccionar la escala adecuada a la intensidad que vamos a trabajar. Si conectamos el aparato en paralelo podemos dañarlo.

Algunos modelos

Conexión amperímetro

Voltímetro. Mide el voltaje o tensión eléctrica. El aparato se conecta en paralelo con el componente o generador cuya tensión se quiere medir. La resistencia interna del aparato es muy alta de modo que a través de él casi no circula corriente. Suele tener varias escalas, voltios o milivoltios siendo preciso elegir la escala adecuada a la tensión que se va a medir. Si trabajamos con tensiones muy elevadas debemos tener cuidado para no dañarlo.

Algunos modelos

Conexión voltímetro

Multímetro ( multitester ) Es más avanzado que los anteriores, nos permite medir tensión, intensidad, resistencia,… en diferentes escalas de medida. Puede ser analógico o digital.

Algunos modelos