A día de hoy, la electricidad está presente en muchos ámbitos de nuestra vida y resulta ser un recurso indispensable para la vida diaria.
Dicho concepto, para profundizar en su estudio, se asocia con la estructura atómica de la materia ya que esta es la que contiene las cargas eléctricas que hacen posible que se generen diversos fenómenos de dicha naturaleza.
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Qué vamos a leer
¿Qué es la electricidad?
La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos producidos por el movimiento de los electrones de los átomos que forman cualquier tipo de materia.
La carga eléctrica de los protones es positiva, al contrario que la de los electrones que es negativa. Dicha diferencia hace que exista una atracción que une el conjunto del átomo a su núcleo.
Indicar también que los electrones se encuentran situados en niveles de energía diferentes (órbitas), con un orden determinado que lo define y diferencia de otros elementos. Es así como surge el estudio de la materia tal y como se recoge en la famosa tabla periódica.
Átomo
El átomo vendría a ser la menor cantidad de un elemento químico que tiene existencia propia y se considera indivisible. Se compone de un núcleo, con protones y neutrones, y de electrones orbitales, en número característico para cada elemento químico.
Electrón
En la física, un electrón viene a ser aquella partícula elemental más ligera que forma parte de los átomos y contiene la mínima carga posible de electricidad negativa.
Protón
El protón es la partícula subatómica con carga eléctrica positiva, que constituye el núcleo de los átomos junto con los neutrones, y cuyo número atómico determina las propiedades químicas del átomo.
Neutrón
El neutrón es otro de los componentes del núcleo atómico de una materia, es aquella partícula masiva sin carga eléctrica.
Magnitudes eléctricas
En el estudio de las principales magnitudes y leyes que imperan en el área de la electricidad vemos ciertas unidades de medida que se emplean a la hora de calcular valores como son la intensidad, voltaje o resistencia. Para medirlas usamos el polímetro o multímetro, con el se pueden medir magnitudes directamente. Es así como nombramos términos como son los amperios, ohmios o voltios.
Veamos qué significan cada una de ellas:
Intensidad
Intensidad de corriente: Es la suma de corriente que traspasa el conductor en un intervalo concreto. Su cuantificación se alcanzará como resultado del total de electrones libres que pasan por un conductor en un segundo. La medición se realizará en amperios. Su símbolo es (A).
Amperios
Amperios: Tal y como se recoge en el Diccionario de la Real Academia de la Lengua Española, se trata de aquella unidad del Sistema Internacional equivalente a la intensidad de la corriente que, al circular por dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y colocados a la distancia de un metro uno de otro en el vacío, origina entre dichos conductores una fuerza de dos diezmillonésimas de newton por cada metro de conductor.
Resistencia
Resistencia: Se trata del obstáculo que determinados materiales o cuerpos experimentan ante el paso de la corriente eléctrica. Es así como podremos diferenciar entonces entre cuerpos aislantes, que son los que no permiten el traspaso de la misma, o conductores, que sí lo permiten. Se mide en Ohmios. Su símbolo es (Q).
Ohmios
Ohmios: Unidad de resistencia eléctrica del Sistema internacional. Equivale a la resistencia eléctrica que da paso a una corriente de un amperio cuando entre sus extremos existe una diferencia de potencial de un voltio.
Voltaje
Voltaje: Para que transiten los electrones en una corriente eléctrica se requiere de una fuerza electromotriz que otorgue dicha capacidad. Se mide en voltios. Su símbolo es (V).
Voltios
Voltios: Unidad de potencial eléctrico y fuerza electromotriz del Sistema Internacional. Equivale a la diferencia de potencial que hay entre dos puntos de un conductor cuando al transportar entre ellos un culombio se realiza el trabajo de un julio.
Ley de ohm
En 1789, Georg Simon Ohm (físico y matemático alemán) postula la ley de ohm, una ley básica de los circuitos eléctricos.
Dicha ley viene a sostener que en el supuesto de aplicar una diferencia de tensión, representada por V, a los extremos de un conductor de resistencia, simbolizada por R, su intensidad es directamente proporcional a la diferencia de tensión e inversamente proporcional a la resistencia del conductor.
La intensidad (I) que circula por el mismo es directamente proporcional a la tensión aplicada (V), e inversamente proporcional a la resistencia del circuito (R). Igualmente podríamos sostener que la pérdida de tensión en el conductor de resistencia, con el propósito de que los electrones de intensidad pueden atravesarlo, es equivalente al producto de éstos.
Formula Ley de ohm
V = I x R
Donde:
V es la tensión y se expresa en voltios.
I es la intensidad representada en amperios.
R es la resistencia y lo hace en ohmios.
Efecto Joule
En 1841, fue descubierto por James Prescott Joule (físico británico).
Para que una carga eléctrica fluya de un punto a otro es necesario que se ejerza cierta fuerza o trabajo. Al circular corriente eléctrica por un conductor, parte de la energía se transforma en calor por el rozamiento de los átomos del material por el que circulan generando calor.
En el momento que existe corriente y fluye por el conductor, dicho elemento se calienta generando tal energía. La explicación es muy simple, sucede porque los electrones libres impactan con los átomos o iones haciendo que su velocidad se aminore. Tal depreciación conlleva una merma en la energía cinética de los electrones que trasladan los iones y átomos, que son los que hacen crecer la temperatura del conductor. Dicha energía no se almacena sino que se transforma, pensemos sino en la energía mecánica que genera un motor. A tal fenómeno se le conoce como Efecto Joule.
Formula Ley de Joule
W = Q (VA —VB)
Donde:
W es la potencia
Q es la carga.
V es la tensión o diferencia de potencial entre bornes.
Conociendo cada parámetro de dicha fórmula, podemos sostener que ésta equivaldría a la siguiente expresión: W = Q x V
Partiendo de que la intensidad se calcula I = Q/t podemos conocer la siguiente igualdad Q = I x t, que sustituyéndola en la anterior obtenemos ésta otra: W = V x I x t
En base a la ley de Ohm, V =R x I, por lo que W=R x I2 x t [JuIios, J].
Consecuentemente, el calor, representado por el signo q, que se genera por dicho efecto se cuantifica de la siguiente manera: q = 0,24-R-1’ -t [calorías, cal]
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