El poder de la electricidad

El
átomo

Como ya sabes, la materia está constituida por
átomos. A su vez, los átomos están formados
por partículas aún más pequeñas: los
protones (en un átomo, partícula fundamental con
carga eléctrica positiva) y los neutrones (en un
átomo, partícula fundamental de carga
eléctrica nula y tamaño similar al protón),
que se encuentran en el núcleo, y los electrones (en un
átomo, partícula fundamental con carga
eléctrica negativa y de tamaño mucho menor que el
protón) que se mueven alrededor del
núcleo.

La corriente
eléctrica

En algunos materiales, los electrones pueden salir de
los átomos y moverse libremente. La corriente
eléctrica es el movimiento ordenado de electrones a
través de un material conductor de la
electricidad.

Cuando todos los electrones circulan en la misma
dirección, se forma una corriente
eléctrica.

Conductores y
aislantes

Los materiales que permiten el paso de la corriente
 eléctrica se llaman conductores de la
electricidad. El acero de una cuchara, el cobre de un cable
eléctrico  y, en general, todos los metales, son
buenos  conductores de la electricidad.

Otros materiales, en cambio, no permiten el paso de
 la corriente eléctrica: son los aislantes. La
goma de borrar y el vidrio son materiales aislantes.

También hay materiales que a veces se comportan
como conductores y otras como aislantes; son los
semiconductores, que se emplean mucho en los dispositivos
electrónicos.

Circuitos
eléctricos

Un circuito eléctrico es un conjunto de
operadores unidos de tal forma que permitan el paso o
circulación de la corriente eléctrica (electrones)
para conseguir algún efecto útil (luz, calor,
movimiento, etc.).

Todo circuito eléctrico debe disponer como
mínimo de generadores, conductores y receptores (elementos
imprescindibles). Además, los circuitos suelen completarse
con los elementos de maniobra y protección.

Representación abreviada de los
circuitos

Los circuitos eléctricos se representan de forma
abreviada a través de esquemas. Para confeccionar estos
esquemas se emplean símbolos normalizados. Se facilita
así su interpretación y representación, que
puede realizarse de manera más ágil, clara y
sencilla.

En la siguiente figura vemos un ejemplo de un esquema en
el cual un motor y una lámpara son gobernados por dos
interruptores. A su vez se ha intercalado también un
interruptor general.

Elementos y magnitudes de un circuito.

Las características de un circuito
eléctrico se describen mediante las siguientes
magnitudes:

El voltaje (V), llamado también
tensión  eléctrica, es como "la energía
que impulsa a los electrones" para que recorran el circuito y
formen la corriente eléctrica. Esta energía nos la
puede proporcionar una  pila, una batería, un
generador eléctrico, o el enchufe de la red. El voltaje se
mide en voltios (V).

La intensidad de corriente (I) es la cantidad de
electrones que pasan por un punto del circuito en un segundo. Es
como "el tráfico de electrones en las  carreteras del
circuito eléctrico". Como este tráfico es enorme,
lo medimos  en amperios (A), unidad que equivale a
unos ¡6 trillones de electrones por segundo!

Todos los componentes de un circuito
(cable, bombilla, estufa, motor, etc.)  presentan mayor o
menor oposición al paso  de la corriente
eléctrica, pues los electrones  chocan de vez en
cuando con los átomos del material por el que
circulan.

 La intensidad de corriente que se
obtiene  con un voltaje se relaciona con la resistencia
 del circuito según la ley de Ohm:

Los aparatos conectados a un circuito
aprovechan la corriente eléctrica para  producir luz,
calor o movimiento. Las bombillas, las estufas, los motores…
 transforman la energía eléctrica en luz,
calor  o movimiento. La potencia eléctrica (P)
se define como la capacidad que tiene un receptor
eléctrico cualquiera para transformar la energía
eléctrica en un tiempo determinado. La potencia
eléctrica se mide en vatios (W). Cuanto mayor sea
la potencia de un  dispositivo, más energía
consumirá durante  el tiempo que esté
conectado: más lucirá  una bombilla,
más calor dará una estufa, o  mayor
será el movimiento de un motor.

La energía eléctrica (E) se define
como el producto de la potencia de un dispositivo por el tiempo
en que esté conectado y se mide en vatios por hora
(Wh) o kilovatios por hora (KWh).

Tipos de
conexiones

Los aparatos y dispositivos
eléctricos pueden conectarse a un circuito de dos formas:
en serie y en paralelo. Vamos a empezar viendo
cómo se realiza la conexión en serie. Cuando
colocamos seis bombillas en línea, una a
continuación de la otra sobre el mismo cable,
 estamos realizando una conexión en serie.

Observa en estos esquemas cómo son las
intensidades y los voltajes del circuito en serie:

En la conexión en serie la I es la misma
en cualquier punto del circuito, pero el voltaje se reparte entre
los distintos elementos.

Veamos ahora lo que ocurre cuando
realizamos una conexión en paralelo. Cuando el cable del
circuito se bifurca y colocamos  los elementos en
distintos caminos, estamos realizando una conexión en
paralelo. En esta circunstancia, cuando desconectamos
una de las bombillas, las restantes siguen
 funcionando perfectamente.

Observa en esta tabla cómo son las intensidades y
los voltajes del circuito en paralelo:

En la conexión en paralelo la intensidad
se reparte entre las diferentes ramas del circuito, pero el
voltaje es el mismo en todos los sitios.

Fenómenos
electromagnéticos

En 1819, el físico danés H. C. Oersted
estaba experimentando con circuitos, cuando ocurrió algo
inesperado. Sobre la mesa de su laboratorio había una
brújula cercana a los cables del circuito, y
comprobó con sorpresa que el imán de su aguja se
desviaba cada vez que circulaba corriente por el
cable.

Gracias a este fenómeno podemos construir un
electroimán, mucho más potente que los imanes
naturales, haciendo pasar corriente por un cable que hemos
enrollado alrededor de una pieza de hierro.

Algunos años más tarde, en 1831, el
físico inglés M. Faraday se preguntó lo
siguiente: si con la corriente eléctrica se puede simular
el efecto de un imán, ¿funcionará
también al contrario? Es decir, ¿podré
obtener corriente eléctrica a partir de un
imán?

La respuesta a la pregunta que se había hecho
Faraday era afirmativa: un imán crea una corriente
eléctrica en un cable cuando el imán o el cable se
ponen en movimiento. Este es el fundamento de las actuales
centrales eléctricas. En los experimentos de
Faraday, él mismo daba vueltas a una bobina introducida en
un campo magnético. En las centrales eléctricas, es
la fuerza del agua, del viento o del vapor de agua, la que da
vueltas a una enorme turbina.

Autor:

Javier Santos