Magnitudes Eléctricas

Podemos afirmar que, para utilizar la energía eléctrica, requerimos en su mínima expresión de un circuito eléctrico, el cual está compuesto por una fuente de voltaje que puede ser una batería o un generador eléctrico, un conductor o terminales que pueden ser cables de cobre, un receptor o consumidor que puede ser una lampara o cualquier aparato eléctrico y un dispositivo que controla el flujo de esta energía por el circuito, que por lo general suele ser un interruptor.

Introducción

Al poner en funcionamiento nuestro circuito eléctrico podemos observar como el diferencial de potencial ósea el voltaje, que nos proporciona la fuente, hace que los electrones circulen por el conductor generando corriente eléctrica, porque el conductor no opone resistencia al tránsito libre de dichos electrones, y este a su vez realiza la distribución al receptor o consumidor, en donde la energía se transforma en trabajo o mejor dicho potencia.

A la relación existente del voltaje eléctrico, la corriente eléctrica y la resistencia eléctrica se le llama Ley de Ohm, que fue postulada por el físico y matemático alemán Georg Simón Ohm, en la actualidad se considera como una ley básica y fundamental para entender el funcionamiento de los circuitos eléctricos, esta ley estipula lo siguiente:

Para que fluya una corriente eléctrica a través de una resistencia de un ohmio, es necesaria una tensión de un voltio, esto quiere decir que, si se aumenta la resistencia sin variar la tensión, la intensidad disminuye, pero si la tensión se aumenta sin variar la resistencia, la intensidad también aumenta, dicho en otras palabras, la intensidad de corriente que pasa por un circuito, es directamente proporcional al voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia.

Intensidad = Tensión / Resistencia

La Energía eléctrica ha contribuido al desarrollo y avance tecnológico de la humanidad, a causa de lo fácil que resulta su conversión a otras formas de energía, y a la posibilidad que brinda de un sencillo control, así como de una transportación relativamente económica a grandes distancias. Generalmente la energía eléctrica no se utiliza como tal por los consumidores, sino que se transforma en otros tipos de energía, como son:

1. Mecánica, en el caso de los motores, relevadores, contactores magnéticos, etc.
2. Luminosa, en las lámparas.
3. Calorífica, en hornos, calefactores, etc. 
4. Química, en procesos electrolíticos.

Existen tres pilares fundamentales en el área de electricidad siendo las magnitudes eléctricas, Corriente eléctrica o intensidad de corriente calculada en amperios, voltaje eléctrico o tensión eléctrica calculada en voltios y resistencia eléctrica calculada en Ohmios, pero con el tiempo se ha podido agregar la energía y potencia como unidades básicas en esta área, recuerda que una magnitud es una propiedad que se puede medir. Por ejemplo, se puede medir la longitud, el tiempo, la velocidad, etc. Todas ellas son magnitudes. 

La tensión eléctrica o voltaje eléctrico es la fuerza necesaria que se emplea para mover los electrones, ósea la corriente la eléctrica, a través de un conductor, por lo general se simboliza con la letra E mayúscula, y su unidad de medida son los Voltios que se simboliza con la letra V, basándonos en la ley de Ohm podemos afirmar que el voltaje aplicado a un circuito eléctrico es igual a la corriente a través del mismo, multiplicada por la resistencia del circuito.

E=I.R

La Tensión o voltaje en las instalaciones eléctricas en viviendas e industrias por lo general son de 120 o 240, pero algunas presentan mas dependiendo su desempeño, mientras que en las líneas de transmisión que llevan la corriente de las plantas de producción a los centros de consumo podemos encontrar miles de voltios.

El potencial eléctrico está relacionado con la energía potencial eléctrica. Por ejemplo, supongamos que en un sistema existen dos objetos cargados, A y B. Si B se acerca al punto A, la energía potencial del sistema cambia. El cambio en la energía potencial es igual a la carga de B, multiplicada por la diferencia de potencial eléctrico entre las posiciones inicial y final de B. El voltio se define como la diferencia de potencial existente entre dos puntos, cuando el trabajo necesario para mover una carga de 1 culombio de un punto a otro es igual a 1 julio

 

A la corriente eléctrica también se le conoce como intensidad de corriente y es el flujo ordenado de electrones a través de un circuito eléctrico, por lo general se simboliza con la letra I mayúscula, y su unidad de medida son los amperios, los amperios se simbolizan con la letra A mayúscula, y basándonos en la ley de Ohm podemos afirmar que la corriente que circula a través de un circuito eléctrico, es igual al voltaje aplicado al mismo dividido entre su resistencia.

I = E/R

La Intensidad de corriente, es la magnitud fundamental del Sistema Internacional de unidades que representa la carga que circula por unidad de tiempo a través de una sección determinada de un conductor. Su símbolo es I, y se mide en amperios (A).  Si la corriente es continua, la intensidad es la misma en cualquier instante y en todos los puntos del circuito (supuesto sin derivaciones).

Si la corriente es variable, como en la corriente alterna o en una oscilación eléctrica, la intensidad varía simultáneamente con el tiempo y la posición. Para medir la intensidad de la corriente se utiliza el amperímetro. Éste se instala siempre en un circuito de manera que por él circule toda la corriente, es decir, en serie.

 

Resistencia Eléctrica

Se conoce como resistencia eléctrica a la mayor o menor oposición que ofrece los distintos materiales al paso de los electrones a través de él, se simboliza con la letra R mayúscula y su unidad de medida es el Ohmio que se suele simbolizar con la letra griega omega Ω, basándonos en la ley de ohm podemos afirmar que, la resistencia de un circuito es igual al voltaje aplicado al circuito dividido entre la corriente que circula por el mismo.

R = E/I

La Resistencia es la propiedad de un objeto o sustancia que hace que se resista u oponga al paso de una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito eléctrico determina, según la llamada ley de Ohm, es igual al recorrido por una corriente de un amperio cuando se le aplica una tensión de 1 voltio. La abreviatura habitual para la resistencia eléctrica es R, y el símbolo del ohmio es la letra griega omega, Ω. En algunos cálculos eléctricos se emplea el inverso de la resistencia, 1/R, que se denomina conductancia y se representa por G. La unidad de conductancia es siemens, cuyo símbolo es S. Aún puede encontrarse en ciertas obras la denominación antigua de esta unidad, mho.

 

Cuando se conecta a un circuito eléctrico un bombillo, este produce una cantidad de luz; al conectar una plancha eléctrica esta se calienta y produce calor, mientras que si conectamos un ventilador este tiene un motor que provoca un movimiento, en general todos los artefactos eléctricos, domésticos e industriales aL ser conectados a un circuito eléctrico producen un trabajo, el trabajo realizado por cada segundo es la potencia.

La potencia eléctrica se simboliza con la letra P, y es la cantidad de trabajo que puede obtenerse por efecto de una corriente durante un segundo y su unidad de medida es el Watts que suele simbolizarse con la letra W, matemáticamente podemos decir que un circuito que conduce electricidad produce una potencia de 1 watts, si la tensión es de un voltio y la intensidad de un amperio.

P = V.I

Imaginemos un circuito eléctrico con una resistencia. Hay que realizar una determinada cantidad de trabajo para mover las cargas eléctricas a través de la resistencia. Para moverlas más rápidamente —en otras palabras, para aumentar la corriente que fluye por la resistencia— se necesita más potencia.

La potencia siempre se expresa en unidades de energía divididas entre unidades de tiempo. La unidad de potencia en el Sistema Internacional es el vatio, que equivale a la potencia necesaria para efectuar 1 julio de trabajo por segundo. Una unidad de potencia tradicional es el caballo de vapor (CV), que equivale aproximadamente a 746 vatios.

 

En Conclusión, podemos decir que en todo circuito eléctrico están presentes estas magnitudes, de pendiendo el funcionamiento del circuito o su complejidad podemos obtener otros datos, pero estos cinco términos son vitales y fundamentales en la comprensión de La Electricidad y su funcionamiento aplicado a la sociedad.   

 

Ejercicios

 

1) Si un microondas consume 6.8 amperios y la resistencia es de 17.5 ohmios ¿a cuantos voltios está conectada?

R = Ya conocemos sus datos de amperaje y de resistencia, por lo tanto, según la fórmula establecida en la ley de ohm el voltaje es igual a la multiplicación de la intensidad de corriente por la resistencia: E=I.R

E = 6.8 A x 17.5 Ω = 119 Voltios

---

 

2) Si una tostadora de pan tiene una resistencia de 8 Ω, y esta conectada a una fuente de voltaje de 120 voltios, ¿Qué cantidad de corriente circula por ella?

R = Ya conocemos sus datos de resistencia y voltaje, según ley de ohm la formula establecida para calcular intensidad de corriente es la división entre el voltaje y la resistencia; I= V/R

I = 120 V / 8 Ω = 15 amperios

---

 

3) Si un foco que esta conectado a una fuente de voltaje de 75 voltios y que por el circulan una intensidad de corriente de 5 amperios, ¿Cuánto es el trabajo realizado por el foco?

R = Ya conocemos sus datos de voltaje y de intensidad, aplicando la formula para calcular el trabajo realizado por componente eléctrico tenemos que P = E.I

P = 75 voltios x 5 amperios = 375 Watts.