Electricidad Elementos Importantes

7/25/2019 Electricidad Elementos Importantes

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La conexión a tierra. Si el cuerpo B es muy grande, infinitamente grande

en relación al tamaño de A, como del porte de nuestro planeta en relaciónal de una persona, el cuerpo A queda neutro y B, el grande, se denominaTIERRA y se simboliza:

El conectar un cuerpo a tierra garantiza que su estado eléctrico despuésserá neutro. El contacto central de los enchufes de la red eléctricadomiciliaria es una conexión local a tierra. Dispositivos con caja exteriormetálica, como lavadoras, refrigeradores, planchas, etc. deben tener, porrazones de seguridad, dicha caja conectada a tierra.

El pararrayos, inventado en 1753 por Benjamín Franklin, es básicamenteuna conexión a tierra cuya finalidad es proteger a los edificios de los rayosque se producen en las tormentas eléctricas. Se trata de un conductor enque un extremo se encuentra enterrado en el suelo y el otro, terminado enpunta, por encima de la construcción.

Las unidades importantes en electricidad

En el Sistema Internacional de unidades, que básicamente utiliza el metro(m) como unidad de longitud, el kilogramo (kg) como unidad de masa y elsegundo (s) como unidad de tiempo, hay otras importantes unidades quedebes conocer para comprender lo que veremos a continuación. Ellas son,para fuerza el newton (N), para energía el joule (J) y para potencia el watts(W). La unidad de carga eléctrica es el coulomb, que abreviaremos con laletra C. Este nombre se debe a Charles Agustín Coulomb, notable físicofrancés que abordó el estudio de la electricidad desde el punto de vistacuantitativo. Un cuerpo posee una carga de 1 coulomb (1 C) cuando está a

1 metro de distancia de otra idéntica y se repele con ella con una fuerza de9 × 109 newton cuando el medio en que se encuentran es el vacío. Esimportante que te familiarices con estas unidades.

El electrón. Hasta donde sabemos es una partícula elemental que formaparte de todos los átomos. Podríamos decir que ellos lo envuelven comouna especie de nube. Él desempeña un papel estelar en el apasionantetema que nos ocupa. En efecto, el electrón es el responsable de la corrienteeléctrica con que funcionan radios, televisores, etc. Se trata de una



partícula muy pequeña que posee una masa de apenas 9,1 × 10–31 kg y unacarga eléctrica de 1,6 × 10–19 coulomb. En otras palabras, un cuerpo queposea una carga negativa de 1 C debe tener un exceso de 6,25 × 1018 electrones.

Fuentes de potencial eléctrico o voltaje

Existen una serie de dispositivos (pilas eléctricas, baterías, dínamos, celdassolares, las conexiones de la red eléctrica domiciliaria, etc.) queproporcionan, entre dos contactos, una diferencia de potencial eléctrico ovoltaje y que suministran energía eléctrica para que funcionen muchos delos aparatos que usamos a diario. La unidad en que se mide el voltaje en elSistema Internacional es el volt, llamado así en honor a Alejandro Volta,inventor de la pila eléctrica.

El voltaje que proporcionan las pilas entre sus contactos es normalmente de1,5 volts, en una batería (o conjunto de pilas) pueden ser 9 volts, 12 volts,etc. y, en Chile, en los enchufes de la red eléctrica, 220 volts.

Representaremos estas fuentes de potencial eléctrico o voltaje con lossímbolos que se indican en la figura.

Din

Batería eléctrica+

+Pila

amo o red

domiciliaria

No nos referiremos por el momento al modo en que funcionan estosdispositivos ni a la forma en que trabajan las grandes centrales eléctricas.Debes saber, sin embargo, que pilas y baterías obtienen la energía dereacciones químicas y la dínamo y la red domiciliaria, de efectoselectromecánicos. Para comprender esto, te presentamos dos ejemplos:enterrando en un limón dos metales, uno de zinc y otro de cobre, seestablece entre ellos un voltaje de aproximadamente 1,5 volts. Trata deencender una ampolleta de linterna de esta manera. Si se hace girar el ejede un motorcito de juguete a pilas, entre los terminales de éste se originaun voltaje.

La otra diferencia entre estos dispositivos es que algunos de ellosproporcionan un voltaje estable en el tiempo (pilas y baterías) y otros unvoltaje que varía con cierta frecuencia. En el primer caso generan corrientecontinua (CC), y en el segundo corriente alterna (CA).



Pero, ¿qué significa, por ejemplo, que entre los contactos de una bateríaexista un voltaje de 12 volts? Esto se puede comprender de dos maneras:

1) Si conectamos un artefacto a dicha batería, por ejemplo una ampolleta,la batería entregará una energía (E ) de 12 joule por cada coulomb de carga(q) que pase por la ampolleta. La siguiente figura ilustra esta idea.

qProporciona 12 joulesde energía por cadacoulomb de carga

eléctrica que circula

– +

12 volts

O bien, 2) El fabricante de la batería debió almacenar en ella una energía de12 joules por cada coulomb de carga que trasladó entre sus contactos. Esto

puede expresarse así:eléctricaCarga

EnergíaVoltaje = o bien, si anotamos con V al

voltaje,q

E V = .

Corriente eléctrica

Cuando entre dos puntos de un conductor se aplica un voltaje, entonces endicho conductor se establece una corriente eléctrica. En los sólidos, losresponsables de esta corriente son los electrones libres y en los fluidossuelen participar además átomos ionizados.

La siguiente figura ilustra un alambre de cobre entre cuyos extremos se haestablecido un voltaje V .

V

+electrones

Sentido de la

corriente -



Como en el cobre hay una gran cantidad de electrones libres, aceleran en elsentido de – a +, estableciéndose en el alambre una corriente elécrica. Porconvenio, antes de saber siquiera de la existencia de átomos y electrones,

se acordó definir el sentido de la corriente eléctrica de + a –.

Un modo de comprender la corriente eléctrica es haciendo un paralelismocon el movimiento del agua que fluye de un recipiente a otro a través deuna cañería, como se ilustra en la figura.

desnivelcorriente

agua

Las cargas eléctricas corresponden al agua y la diferencia de potencialeléctrico (o voltaje) al desnivel entre los recipientes. El flujo de aguadepende del desnivel entre los recipientes, del diámetro de la cañería, delmismo modo que la corriente eléctrica depende del voltaje y del conductorpor donde circule.

Intensidad de corriente eléctrica

Se define la intensidad de corriente eléctrica (i ) como la razón entre lacantidad de carga (q) que atraviesa una sección del conductor y el tiempo

(t ) que ella tarda en atravesarlo; es decir:t

qi = . Su unidad en el SI será

segundo

coulomb o ⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛

s

C , la cual se denomina amper (A) en honor del físico André

Ampére. Es de uso frecuente también el miliamper (1 mA = 0,001 A).

Este concepto es comparable al de intensidad de tráfico (i T) aplicable a lascalles. En efecto, los ingenieros de tránsito la definen como

tiempounidad de

vilesde automó N i

o

T = . Si por una calle pasan 100 automóviles en 2 horas, la

intensidad de tráfico en ella será de 50hora

sautomóvile. Análogamente, que una

corriente eléctrica en un conductor sea, por ejemplo, de 10 amperes,significa que por su sección pasan 10 coulomb en cada segundo.



Instrumentos para medidas eléctricas

Son varios los instrumentos destinados a efectuar mediciones eléctricas.

Aquí veremos dos: el voltímetro y el amperímetro. No trataremos aún elmodo en que funcionan internamente, solo nos interesará cómo seemplean.

+ volts -

V

Aspecto y símbolo de un voltímetro. Este

es de tipo analógico y para corrientecontinua (CC).

Abajo, aspecto y símbolo de un

amperímetro.

A

(b)

+ amper -

(a)

El voltímetro tiene el aspecto y símbolo que se indica en la figura (a). Élmide directamente la diferencia de potencial eléctrico o voltaje que se leaplique. Al usarlo deben tenerse presentes dos precauciones: si se trata deCC, respetar la polaridad (positivo con positivo y negativo con negativo) yasegurarse que el voltaje a medir no sea mayor que la escala delinstrumento. En caso contrario el instrumento puede dañarse.

El amperímetro tiene el aspecto y símbolo que se indica en la figura (b).Mide la intensidad de corriente eléctrica que pasa a través de él. Si bien suaspecto y símbolo son similares al de un voltímetro y es fácil confundirse, seemplea de un modo muy distinto: debe intercalarse en el circuito en que sequiere medir la corriente y el dispositivo debe estar funcionando. También,si se trata de CC, hay que respetar la polaridad, y asegurarse que lacorriente no sea mayor que su escala de medición. La siguiente figurailustra el modo correcto de emplear estos dos instrumentos.



+ volts -9 volts

+ -

+ Amper -9 volts

+ -

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