LA ELECTRICIDAD

La historia de la electricidad: como rama de la física comenzó con observaciones aisladas y simples especulaciones o intuiciones médicas, como el uso de peces eléctricos en enfermedades como la gota y el dolor de cabeza, u objetos arqueológicos de interpretación discutible, como la batería de Bagdad. Tales de Mileto fue el primero en observar los fenómenos eléctricos cuando, al frotar una barra de ámbar con un paño, notó que la barra podía atraer objetos livianos.^4 5

La corriente o intensidad eléctrica: es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. ¹ Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

GENERADORES Y CONDUCTORES

Generador eléctrico

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial 

eléctrica entre dos de sus puntos (llamados polos,terminales o bornes) transformando la

 energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un 

campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura 

(denominada también estáto. Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los

 conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema está

 basado en la ley de Faraday.  Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser

 rectificada para obtener una corriente continua. En el diagrama adjunto se observa la
 corriente inducida en un generador simple de una sola fase. La mayoría de los generadores 
de corriente alterna son de tres fases.El proceso inverso sería el realizado por un motor
 eléctrico, que transforma energía eléctrica en mecánica.

Conductor eléctrico

Un conductor eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al movimiento de carga eléctrica.Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, elhierro y el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) o cualquier material en estado de plasma.

Para el transporte de energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el mejor conductor es la plata, pero debido a su elevado precio, los materiales empleados habitualmente son el cobre (en forma de cables de uno o varios hilos), o el aluminio; metal que si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de la del cobre, es sin embargo un material tres veces más ligero, por lo que su empleo está más indicado en líneas aéreas de transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión.¹ A diferencia de lo que mucha gente cree, el oro es levemente peor conductor que el cobre, sin embargo, se utiliza en bornes de baterías y conectores eléctricos debido a su durabilidad y “resistencia” a la corrosión.

RECEPTORES

Los receptores eléctricos transforman la energía eléctrica que proporciona el generador en otras formas de energía.

Los receptores se clasifican según el tipo de energia en que transforma la energía eléctrica.

Receptores térmicos:Transforman energía eléctrica en calor

ejemplo:estufa eléctrica.

Receptores lumínicos : Transforman energía eléctrica en luz

ejemplo:lámpara

Receptores mecánicos :Transforman energía eléctrica en energía mecánica.

Ejemplo:motor eléctrico

Receptores electroquímicos: Transfroman energía eléctrica en energía química

ejemplo:cuba electrolítica

ELEMENTOS DE CONEXION

Según su tensión[editar]

Instalaciones de alta tensión [editar]

Son aquellas instalaciones en las que la diferencia de potencial máxima entre dos conductores es superior a 1.000 Voltios (1 kV).

Generalmente son instalaciones de gran potencia en las que es necesario disminuir las pérdidas por efecto Joule (calentamiento de los conductores). En ocasiones se emplean instalaciones de alta tensión con bajas potencias para aprovechar los efectos del campo eléctrico, como por ejemplo en los carteles de neón.

Instalaciones de baja tensión [editar]

Son el caso más general de instalación eléctrica. En estas, la diferencia de potencial máxima entre dos conductores es inferior a 1.000 Voltios (1 kV), pero superior a 24 Voltios.

Instalaciones de muy baja tensión [editar]

Son aquellas instalaciones en las que la diferencia de potencial máxima entre dos conductores es inferior a 24 Voltios.

Se emplean en el caso de bajas potencias o necesidad de gran seguridad de utilización.

Según su uso [editar]

Instalaciones generadoras [editar]

Artículo principal: Generación de energía eléctrica.

Las instalaciones generadoras son aquellas que generan una fuerza electromotriz, y por tanto, energía eléctrica, a partir de otras formas de energía.

Instalaciones de transporte [editar]

Artículo principal: Líneas de transmisión de energía eléctrica.

Las instalaciones de transporte son las líneas eléctricas que conectan el resto de instalaciones.

Pueden ser aéreas, con los conductores instalados sobre apoyos, o subterráneas, con los conductores instalados en zanjas y galerías.

Instalaciones transformadoras [editar]

Artículo principal: Subestación eléctrica.

Las instalaciones transformadoras son aquellas que reciben energía eléctrica y la transforman en energía eléctrica con características diferentes.

Un claro ejemplo son las subestaciones y centros de transformación en los que se reduce la tensión desde las tensiones de transporte (132 a 400 kV) a tensiones más seguras para su utilización.

Instalaciones receptoras [editar]

Las instalaciones receptoras son el caso más común de instalación eléctrica, y son las que encontramos en la mayoría de las viviendas e industrias.

Su función principal es la transformación de la energía eléctrica en otros tipos de energía. Son las instalaciones antagónicas a las instalaciones generadoras.

Partes funcionales [editar]

Las instalaciones eléctricas, cualquiera que sea su tipo, disponen de cuatro partes bien diferenciadas, y con características relacionadas.

Alimentación [editar]

Artículo principal: Embarrado.

Es la parte de la instalación que recibe energía del exterior. Generalmente esta energía es eléctrica, pero en el caso de las centrales eléctricas, puede ser energía térmica, mecánica, química o radiante.

ELEMENTOS DE PROTECCION

PROTECCIÓN DE LOS
CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Toda instalación eléctrica tiene que estar dotada de una serie de protecciones que la hagan segura, tanto desde el punto de vista de los conductores y los aparatos a ellos conectados, como de las personas que han de trabajar con ella. 

Existen muchos tipos de protecciones, que pueden hacer a una instalación eléctrica completamente segura ante cualquier contingencia, pero hay tres que deben usarse en todo tipo de instalación: de alumbrado, domesticas, de fuerza, redes de distribución, circuitos auxiliares, etc., ya sea de baja o alta tensión. Estas tres protecciones eléctricas, que describiremos con detalle a continuación son: 

a) Protección contra cortocircuitos. 

b) Protección contra sobrecargas. 

c) Protección contra electrocución. 
 

PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITOS

Se denomina cortocircuito a la unión de dos conductores o partes de un circuito eléctrico, con una diferencia de potencial o tensión entre si, sin ninguna impedancia eléctrica entre ellos. 

Este efecto, según la Ley de Ohm, al ser la impedancia cero, hace que la intensidad tienda a infinito, con lo cual peligra la integridad de conductores y máquinas debido al calor generado por dicha intensidad, debido al efecto Joule. En la práctica, la intensidad producida por un cortocircuito, siempre queda amortiguada por la resistencia de los propios conductores que, aunque muy pequeña, nunca es cero. 

I = V / Z ( si Z es cero, I = infinito) 

Según los reglamentos electro-técnicos  "en el origen de todo circuito deberá colocarse un dispositivo de protección, de acuerdo con la intensidad de cortocircuito que pueda presentarse en la instalación". No obstante se admite una protección general contra cortocircuitos para varios circuitos derivados. 

Los dispositivos mas empleados para la protección contra cortocircuitos son: 

Fusibles calibrados (también llamados cortacircuitos), o 
Interruptores automáticos magneto-térmicos 

ELEMENTOS DE CONTROL

Los circuitos que mostramos a continuación  son los más comunes, generalmente en una instalación domiciliaria se encuentran combinados o distribuidos en las distintas habitaciones, pueden tener pequeñas modificaciones pero nunca serán muy distintos a estos.

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Por mencionar un ejemplo  corresponde al mismo circuito un velador , lámpara de pie o una luz de una habitación, en el caso de un velador  la entrada de corriente se realiza por la ficha macho, con la llave de control en el velador.

Mientras que una luz de una habitación no tendrá ficha macho y estará conectado al circuito de alimentación de iluminación, pero ambos tendrán dos conductores, un interruptor, un porta lámpara y una lámpara.

ES decir, cualquiera sea la fuente, siempre entre un polo y otro, habra un trabajo ( carga), controlada por un interuptor. Ejemplo un circuito de cc.

                               

En la fuente de corriente alternada, el interuptor cualquiera sea, estara entre la carga y fase. Cada elemento de un circuito o instalacion tiene su simbolo, aunque en una instalacion, sea pocos los usados. Ejemplo de distintos simbolos electrico-electronicos.

CIRCUITO ELEMENTAL

El circuito eléctrico elemental.

El circuito eléctrico es el recorrido preestablecido por por el que se desplazan las cargas eléctricas.

Circuito elemental

Las cargas eléctrica que constituyen una corriente eléctrica pasan de un punto que tiene mayor potencial eléctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener permanentemente esa diferencia de potencial, llamada también voltaje otensión entre los extremos de un conductor, se necesita un dispositivo llamado generador (pilas, baterías, dinamos, alternadores...) que tome las cargas que llegan a un extremo y las impulse hasta el otro. El flujo de cargas eléctricas por un conductor constituye una corriente eléctrica.

Si quieres ver los componentes de un circuito eléctrico elemental pincha aquí.

Se distinguen dos tipos de corrientes:

Corriente continua: Es aquella corriente en donde los electrones circulan en la misma cantidad y sentido, es decir, que fluye en una misma dirección. Su polaridad es invariable y hace que fluya una corriente de amplitud relativamente constante a través de una carga. A este tipo de corriente se le conoce como corriente continua (cc) o corriente directa (cd), y es generada por una pila o batería.

Este tipo de corriente es muy utilizada en los aparatos electrónicos portátiles que requieren de un voltaje relativamente pequeño. Generalmente estos aparatos no pueden tener cambios de polaridad, ya que puede acarrear daños irreversibles en el equipo.

Corriente alterna: La corriente alterna es aquella que circula durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante. Su polaridad se invierte periódicamente, haciendo que la corriente fluya alternativamente en una dirección y luego en la otra. Se conoce en castellano por la abreviación CA y en inglés por la de AC.

Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y sin ella no podríamos utilizar nuestros artefactos eléctricos y no tendríamos iluminación en nuestros hogares. Este tipo de corriente puede ser generada por un alternador o dinamo, la cual convierten energía mecánica en eléctrica.

El mecanismo que lo constituye es un elemento giratorio llamado rotor, accionado por una turbina el cual al girar en el interior de un campo magnético (masa), induce en sus

MAGNITUDES ELECTRICAS

MAGNITUDES ELÉCTRICAS FUNDAMENTALES

Carga eléctrica

La carga eléctrica mide el exceso o defecto de electrones sobre el número de protones en un cuerpo. Todos los cuerpos en condiciones normales son eléctricamente neutros, pero estos pueden ganar o perder electrones por diferentes circunstancias, teniendo en este momento carga eléctrica.

La unidad con la cual se mide la carga eléctrica es el culombio (C) que equivale a 6´3 x 1018 electrones, o lo que es lo mismo, un electrón tiene una carga eléctrica de 1.6 X 10-19 culombios.

Intensidad

Un cuerpo cargado eléctricamente genera a su alrededor un campo eléctrico. La cantidad de flujo electrónico a través de un cuerpo con material conductor es una medida de la corriente presente en el conductor.

Las cargas en movimiento son los electrones relativamente libres encontrados en conductores como cobre, aluminio u oro. El término “libres” indica que se pueden mover fuera del átomo en una dirección determinada mediante la aplicación de una fuente de energía externa.

Lo anteriormente descrito se representa mediante la siguiente ecuación:

I – Intensidad (amperios) C- Carga en Culombios t - Tiempo (segundos)

La unidad con la cual se mide la intensidad es el Amperio (A). Por lo tanto, la intensidad eléctrica que atraviesa un conductor representa la cantidad de carga eléctrica que lo atraviesa en la unidad de tiempo.

Una analogía bastante utilizada para explicar el modo de medir la corriente es el flujo de agua a través de un tubo, el cual habrá que partir e insertar un medidor, en otras palabras, primero se debe "romper" el trayecto del flujo de la carga (corriente) e insertar el medidor entre las dos terminales (expuestas) creadas en el circuito. A este proceso se le denomina medir en serie. El medidor que se utiliza para medir la intensidad se le denomina amperímetro o polímetro (es un instrumento que puede medir más cosas además de la intensidad, tales como la resistencia, tensión, etc.).

Tensión:

La tensión, o voltaje, es una variable que necesita 2 puntos para ser definida. Si se quiere que una corriente circule por un circuito, debe existir una diferencia de potencial que propicie el desplazamiento. Esa diferencia de potencial es lo que se puede identificar con la tensión.

La unidad de medida de la tensión es el voltio (V).

Tal vez la forma más fácil de entender el significado de tensión es haciendo una analogía con un fenómeno de la naturaleza. Si comparamos el flujo de la corriente eléctrica con el flujo de la corriente de agua de un río, la tensión equivaldría a la altura, diferencia de nivel -de potencial-, de una catarata (caída de agua). Es justamente ese desnivel el que hace posible el desplazamiento del fluido.

El medidor que se utiliza para medir la tensión es el voltímetro o polímetro (por si queremos medir más manitudes que la tensión). La tensión se mide en paralelo, es decir, no hace falta interrumpir el circuito para poder medir el voltaje entre 2 puntos.

Resistencia:

La resistencia es la oposición, por parte de un material conductor, o semiconductor, a la circulación de la corriente eléctrica . La resistencia del sistema controla el nivel de la corriente resultante, mientras mayor es la resistencia, menor es la corriente y viceversa.

La unidad de resistencia es el Ohmio. El instrumento para medir una resistencia es el óhmetro que, como en los casos anteriores, suele venir incluido en los polímetros. El procedimiento es situar en paralelo, como cuando se mide la tensión, el instrumento con la resistencia, o los puntos entre los que se quiera medir, pero con la obligación de desconectar toda tensión en el circuito y aislar el elemento cuya R se quiere medir para no obtener el valor del paralelo de tal resistencia con el circuito al que se conecta.

Ley de Ohm..-

I- Intensidad (Amperios) V- Tensión (Voltios) R- Resistencia (Ohmios).

MEDIDAS DE MAGNITUDES

Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física. En general, una unidad de medida toma su valor a partir de un patrón o de una composición de otras unidades definidas previamente. Las primeras unidades se conocen como unidades básicas o de base (fundamentales), mientras que las segundas se llaman unidades derivadas. Un conjunto de unidades de medida en el que ninguna magnitud tenga más de una unidad asociada es denominado sistema de unidades.

Todas las unidades denotan cantidades escalares. En el caso de las magnitudes vectoriales, se interpreta que cada uno de los compone

Patrón de medida[editar]

Un patrón de medidas es el hecho aislado y conocido que sirve como fundamento para crear una unidad de medir magnitudes.

Muchas unidades tienen patrones, pero en el sistema métrico sólo las unidades básicas tienen patrones de medidas.

Los patrones nunca varían su valor. Aunque han ido evolucionando, porque los anteriores establecidos eran variables y, se establecieron otros diferentes considerados invariables.

Ejemplo de un patrón de medida sería: "Patrón del segundo: Es la duración de 9 192 631 770 períodos de radiación correspondiente a la transición entre 2 niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de Cesio 133". Como se puede leer en el artículo sobre el segundo.

De todos los patrones del sistema métrico, sólo existe la muestra material de uno, es el kilogramo, conservado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas. De ese patrón se han hecho varias copias para varios países.

Un ejemplo de patrones de medida son:

Segundo Metro Amperio Mol Kilogramo Kelvin Candela

(tiempo) (longitud) (intensidad de corriente eléctrica) (cantidad de sustancia) (masa) (temperatura) (intensidad luminosa)

Tablas de conversión[editar]

Las unidades del SI no han sido adoptadas en el mundo entero. Los países anglosajones utilizan muchas unidades del SI, pero todavía emplean unidades propias de su cultura como el pie, la libra, la milla, etc.

En la navegación todavía se usa la milla y legua náuticas. En las industrias del mundo todavía se utilizan unidades como: PSI, BTU, galones por minuto, granos por galón, barriles de petróleo, etc. Por eso todavía son necesarias las tablas de conversión, que convierten el valor de una unidad al valor de otra unidad de la misma magnitud. Ejemplo: Con una tabla de conversión se convierten 5 p a su valor correspondiente en metros, que sería de 1,524.ntes está expresado en la unidad indicada.

TIPOS DE CIRCUITOS

Circuito

Para otros usos de este término, véase Circuito (desambiguación).

Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias

, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una

 trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores,

 condensadores, inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables)

 pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o 

en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicoses denominado un circuito electrónico. 

Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más 

complejos.

[editar]

Figura 1: circuito ejemplo.

• Componente: Un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una carga. 
• En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y fuentes.
• Nodo: Punto de un circuito donde concurren más de dos conductores. A, B, D, E son nodos.
•  Nótese que C no es considerado como un nuevo nodo, puesto que se puede considerar como un
•  mismo nodo en A, ya que entre ellos no existe diferencia de potencial o tener tensión 0 (V_A - V_C = 0).
• Rama: Conjunto de todos los elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos. 
• En la figura 1 se hallan siete ramales: AB por la fuente, BC por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente,
•  por un ramal sólo puede circular una corriente.
• Malla: Cualquier camino cerrado en un circuito eléctrico.
• Fuente: Componente que se encarga de transformar algún tipo de energía en energía eléctrica.
•  En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes: una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
• Conductor: Comúnmente llamado cable; es un hilo de resistencia despreciable (idealmente cero) 
• que une los elementos para formar el circuito.

Clasificación[editar]

Los circuitos eléctricos se clasifican de la siguiente forma: