Conceptos Básicos de Electricidad y Magnetismo


Concepto de electricidad y magnetismo


electricidad


Corriente eléctrica

Para comprender mejor la corriente eléctrica es necesario conocer la constitución de la materia.

Todo lo que ocupa un lugar en el espacio es materia. Cualquier cuerpo está constituido por materia. La materia, a su vez, se compone de partículas, infinitamente pequeñas, que se llaman átomos.

El átomo, a su vez, se divide en dos partes fundamentales:

Una parte central, llamada núcleo, y otra, que la forman unos cuerpos que giran alrededor del núcleo (según órbitas) (fig. 1), llamados electrones, con cargas negativas, mientras que el núcleo lo hace con cargas positivas.

Ley


Los electrones se mantienen alrededor del núcleo, atraídos por éste, pues tiene cargas contrarias.

Algunos electrones, que están muy retirados del núcleo, son fácil hacerlos escapar por medio de algún agente externo. Estos electrones son los que producen la corriente eléctrica.


resistencia


Intensidad de corriente

Se entiende por corriente eléctrica, a través de un conductor, el movimiento de los electrones.

Parece lógico que su intensidad venga dada por el número de electrones por segundo que pasa por un punto dado. Se mide en AMPERIOS. Los conductores por los cuales circulan grandes intensidades tendrán una gran sección (diámetro grande) metálica (cobre generalmente).

Para medir la intensidad de la corriente se emplea el amperímetro que se conecta en serie con la rama del circuito que queremos medir, para lo cual se intercalará dentro del mismo conductor, por donde circula la corriente eléctrica.


electromagnetismo


Diferencia de potencial (voltaje)


Vamos a estudiar la forma de poner en movimiento los electrones. Para comprender mejor la forma de hacerlo vamos a observar un sencillo circuito hidráulico, constituido por vasos comunicantes.

Observando la fig. 2, se ve que en el depósito (A), el nivel es mayor que en el depósito (B), existiendo una diferencia de niveles. Si en estas condiciones abrimos la válvula (V), el agua pasa de (A) a (B) hasta alcanzar el mismo nivel, tal y como se ve en el detalle (X), cesando entonces el paso.

Ohm


A medida que disminuye la diferencia de niveles, disminuye también el caudal a su paso por la tubería de comunicación, hasta el momento en el que no existe paso porque no hay diferencia de niveles.

Si queremos que el líquido continúe pasando de un depósito a otro, debemos mantener constantemente la diferencia de nivel entre ambos depósitos.

Considerando el circuito de la fig. 3, que está formado por una batería (B), una resistencia (R), una lámpara (L), y un interruptor (I). Cerramos el interruptor (I), se cierra el circuito y se establece la corriente eléctrica, encendiéndose la lámpara (L).

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La circulación de corriente depende de la tensión o diferencia de potencial de (B), aumentado la circulación al aumentar dicha tensión o la diferencia de potencial (d.d.p.), como ocurría en el ejemplo hidráulico, al existir diferencia de nivel.

Convencionalmente se admite que la corriente circula dentro del circuito (camino para los electrones), desde el punto de mayor potencial al de menor, de positivo a negativo.

La unidad para medir la diferencia de potencia o tensión es el VOLTIO y su valor se mide con el voltímetro (V), que se conecta en paralelo o derivación, es decir, conectándolo a uno y otro conducto por el cual circula la corriente eléctrica.


inducción


Resistencia eléctrica

Todo hilo conductor ofrece una determinada resistencia al paso de la corriente. El valor de la resistencia o la dificultad al paso de los electrones, depende de:

La longitud.

La sección (milímetros).

El material empleado en la fabricación del conductor.

La temperatura.

Su unidad es el ohmio.
Cuando un receptor tiene que recibir una intensidad elevada para su funcionamiento, el conductor será de gran sección y poca resistencia

Estas tres magnitudes, intensidad, resistencia y tensión (o voltaje), se relacionan mediante la ley de Ohm:


V=I*R
Donde:
V=Tensión en voltios
I=Intensidad en amperios
R= Resistencia en ohmios



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Potencia eléctrica

Es otra propiedad de la corriente eléctrica, directamente proporcional a la intensidad y al voltaje. Su unidad de medida es el VATIO (W), y su múltiplo del KILOVATIO (KW).

En las características eléctricas de los receptores eléctricos se indica su potencia y tensión.


volt dijo:W= V * I



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Fusibles

Si tenemos un cable calculado para una intensidad y tensión determinadas y hacemos pasar una corriente de mayor intensidad y tensión, el cable se calienta y llega a fundirse. Esta propiedad se empleará para proteger instalaciones eléctricas de eventuales elevaciones de tensión e intensidad. Para ello se intercalan en las instalaciones unos fusibles, los cuales son conductores calibrados generalmente más finos y con punto de fusión calculado, de tal forma que al sobrepasar la intensidad deseada el fusible alcanza su punto de fusión e interrumpe el paso de la corriente. Se sitúan al principio del circuito. Protegen el cable desde el propio fusible hasta el receptor.

Los fusibles presentan un color normalizado, el cual indica la intensidad máxima del fusible, aunque además la llevan grabada.


Ley


Magnetismo

Los imanes, naturales o artificiales, son cuerpos que tiene la propiedad de atraer partículas metálica de hierro. A la propiedad de atraer las partículas metálicas se llama magnetismo. Los imanes pueden ser naturales o artificiales:

Los imanes naturales o piedra imán, son determinados minerales (magnetita), que tiene magnetismo.

Los imanes artificiales son los fabricados por procedimientos eléctricos, sobre trozos de acero o aleaciones especiales.

Los extremos de los imanes se llaman polos. Uno de los polos se llama norte (N), y el otro sur (S).

Del polo norte sale el magnetismo, y en el polo sur entra.

La ley de atracción y repulsión dice que: si ponemos dos imanes A y B, con los polos iguales (fig. 4), uno frente al otro, éstos se repelen.

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Si ponemos los imanes A y B con los polos distintos enfrente, estos imanes (fig. 5), se atraen.

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Ohm


Líneas de fuerza

Líneas imaginarias que delimitan la extensión del campo magnético.

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inducción


Campo magnético

El campo magnético es el espacio, próximo al imán, donde se manifiestan los efectos de éste, tales como las atracciones y las repulsiones. La intensidad de éste campo magnético se determina por el flujo magnético de líneas de fuerza que atraviesan la unidad de superficie.

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Electromagnetismo

Los electroimanes (fig. 7) están constituidos por una bobina con un núcleo de hierro dulce (cable enrrollado, formando espiras alrededor de un núcleo de hierro dulce). El objeto del núcleo es aumentar la intensidad del campo magnético producido por la bobina.

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La característica de un electroimán reside en que sólo se comporta como imán cuando hay paso de corriente por las espiras, desapareciendo la capacidad para imantar cuando ésta cesa.



Ley


Inducción electromagnética

Corrientes inducidas

El efecto de inducción se puede lograr mediante un electroimán. Estableciendo y cortando el paso de la corriente por su circuito (fig. 7).

El núcleo de hierro dulce lleva dos bobinas situadas a una distancia donde tenga efecto el electroimán. Al cerrar el circuito se produce un campo magnético en la primera bobina (P), cuyas líneas de fuerza cortan también las espiras de la segunda bobina (S). Al abrir el circuito, mediante un interruptor, el campo magnético desaparece y se produce una corriente inducida de alto voltaje en la segunda bobina (S). La tensión de la corriente inducida es directamente proporcional al número de espiras e inversamente proporcional a la intensidad que le pasa a cada arrollamiento.


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