Fundamentos
Comenzaremos viendo cuál es nel elemento fundamental de la elecricidad.Para esto,debemos bajar a un nivel sub-atómico,para poder estudiar los electrones.Un electrón es uno de varios componentes de todos los átomos,que son los elementos fundamentales de toda la materia.Dependiendo del tipoi de materia,estos electrones pueden estar firmemente apegados a sus átomos(madera,aire,cartón,etc),o pueden ser fácilmente movidos de un átomo a otro(la mayoría de metales como hierro,cobre,aluminio,etc).Los materiales que mantienen los electrones pegados a sus átomos se les llama aislantes eléctricos,ya que no permiten que los electrones fluyan libremente,por lo cual no conducen electricidad.Al contrario,la mayoría de metales son conductores eléctricos, ya que permiten que los electrones fluyan,y por ende,conducen electricidad.La electricidad es generada por estos electrones en movimiento dentro de la materia.
Además de un conductor para poder fluir,la electricidad necesita un elemento generador que genere la electricidad.Esto es,un componente que oblige a los electrones a viajar a través del conductor,creando electricidad.Un generadores,básicamente un imán moviéndose cerca de un segmento del conductor.Este obliga a los electrones en el conductor a fluir en cierta dirección generando corriente eléctrica.Existen muchas maneras diferentes para mover el imándel generador,tales como motores de combustión interna,turbinas en una hidroeléctrica,turbinas movidas por el viento,etc.Sin embargo,todos estos,al final,tienen como objetibo mover un imán.
Para simplificar,puede pensarse que el generador es una bomba de agua,obligando al agua dentro de las tuberías a fluir.La bomba puede mover una cierta cantidad de moléculas de agua,con una cierta presión. De la misma manera,nuestro generador está obligando a los electrones dentro del elemento conductor a fluir.Y tambien mueve una cantidad específica de electrones a una cierta ``presión´´ dentro del conductor.Las unidades de medida para la cantidad de electrones,o corriente eléctrica,se llama amperio,y para la ``presión´´o voltaje ,se llama voltio.
Circuitos eléctricos
Para poder utilizar la electricidad,es necesario completar lo que se llama un circuito eléctrico.Veamos un circuito eléctrico típico a continuación
-Siempre necesita de una fuente eléctrica(que puede ser una batería o un generador),y está siempre tendrá dos terminales,una con polo negativo(a veces llamado ánodo)y otra con polo positivo(a veces llamado cátodo).En realidad,la única diferencia entre estos dos terminales es que el polo negativo tiene un exceso de electrones y el polo positivo tiene una falta de electrones. Esto causa una diferencia de voltaje entre ambos polos
-Esta diferencia de voltaje o simplemente voltaje como se le conoce normalmente,es la "presion" con la que la terminal negativa envía sus elecrones hacia la terminal positiva.En el caso de una bateria tio AA,este voltaje es de 1,5V. Si se unen estos dos polos por medio de un conductor los electrones viajarán hyacia el polo positivo a un voltaje de 1,5V,completando el circuito,y generando corriente eléctrica a todo lo largo del conductor(usualmente un cable o alambre)
-Solo enviar electrones de una terminal a otra no es muy útil ,normalmente esto solo gastará la carga disponible,y calentará el alambre conductor,pero nada más.Para que sea útil debemos poner una carga conectada al elemento conductor.Esta carga puede ser una bombilla,un motor eléctrico ,que aprobechen los electrones viajando de una terminal para otra,algo útil
*Los electrones se utilizan para diferentes motivos :por ejemplo,en un bombillo de luz incandescente,los electrones se utilizan para calentar una resistencia interna que hará que brille intensamente generando luz.En un motor se utilizará para un campo magnético que puede interactuar con otros campos magneticos que puede interactuar con otros campos magnéticos o imanes para generar movimiento.Existen muchas variantes,pero estos dos usos son los principales
Para poder utilizar la electricidad,es necesario completar lo que se llama un circuito eléctrico.Veamos un circuito eléctrico típico a continuación
-Siempre necesita de una fuente eléctrica(que puede ser una batería o un generador),y está siempre tendrá dos terminales,una con polo negativo(a veces llamado ánodo)y otra con polo positivo(a veces llamado cátodo).En realidad,la única diferencia entre estos dos terminales es que el polo negativo tiene un exceso de electrones y el polo positivo tiene una falta de electrones. Esto causa una diferencia de voltaje entre ambos polos
-Esta diferencia de voltaje o simplemente voltaje como se le conoce normalmente,es la "presion" con la que la terminal negativa envía sus elecrones hacia la terminal positiva.En el caso de una bateria tio AA,este voltaje es de 1,5V. Si se unen estos dos polos por medio de un conductor los electrones viajarán hyacia el polo positivo a un voltaje de 1,5V,completando el circuito,y generando corriente eléctrica a todo lo largo del conductor(usualmente un cable o alambre)
-Solo enviar electrones de una terminal a otra no es muy útil ,normalmente esto solo gastará la carga disponible,y calentará el alambre conductor,pero nada más.Para que sea útil debemos poner una carga conectada al elemento conductor.Esta carga puede ser una bombilla,un motor eléctrico ,que aprobechen los electrones viajando de una terminal para otra,algo útil
*Los electrones se utilizan para diferentes motivos :por ejemplo,en un bombillo de luz incandescente,los electrones se utilizan para calentar una resistencia interna que hará que brille intensamente generando luz.En un motor se utilizará para un campo magnético que puede interactuar con otros campos magneticos que puede interactuar con otros campos magnéticos o imanes para generar movimiento.Existen muchas variantes,pero estos dos usos son los principales
| Vatios,voltaje y corriente |
Si vives en la mayor parte de los países de América,el voltaje disponibleen los tomacorrientes de tu casa son de 120V.En Europa y algunos países de América,el voltaje es de 230V.La cantidad de energía eléctrica utilizada por un equipo se miden en watts o vatios usualmente abreviado como W),el cual se puede derivar de la siguiente formula:
Vatios=Voltios.Amperios
Si sabemos que un equipo utiliza 1 amperio de corriente ,podemos saber que,eun tomacorrientes de 120V está consumiendo 120 watts.Si conectamos un calentador que necesita 10 amperios,està consumiendo 1.200W.De la misma manera,si sabemos que un equipo es de 600watts,podemos saber qué,a 120 voltios es un equipo que consume 5 amperios de corriente,despejando de la formula dada anteriormente
RESISTENCIAVatios=Voltios.Amperios
Si sabemos que un equipo utiliza 1 amperio de corriente ,podemos saber que,eun tomacorrientes de 120V está consumiendo 120 watts.Si conectamos un calentador que necesita 10 amperios,està consumiendo 1.200W.De la misma manera,si sabemos que un equipo es de 600watts,podemos saber qué,a 120 voltios es un equipo que consume 5 amperios de corriente,despejando de la formula dada anteriormente
Nos falta un elemento fundamental de cómo funciona la electricidad,la resistencia,que se mide en ohmios .Conb la misma analogía del agua que utilizamos anteriormente,donde el voltaje es equivalente a la presión del agua,la corriente es equivalente a la cantidad de agua fluyendo por el tubo,la resistencia es equivalente al diámetro del tubo.Estos tres elementos están reunidos en una fórmula sencilla de la electricidad,la cual es
Corriente =voltaje/Resistencia,o simplemente I=V/r
A un mismo voltaje,la resistencia es inversamente proporcional a la corriente.Es decir,a más corriente,el circuito eléctrico opone menos resistencia.Esto es equivalente a poner un tubo más ancho,ya que dada la misma presión,fluirá más agua.
Este concepto de resistencia es fácilmente en una bombilla de luz incandescente.El componente que genera luz(y calor) es un conductor fino como un hilo,con una resistencia altísima,dentro del bombillo.Este conductor finísimo es el equivalente a un tubo delgado,donde el agua pasa con dificultad.En el caso de la electricidad,al haber mucha resistencia,se genera una gran cantidad de calor y luz,esta última siendo la función buscada en una bombilla.
