La electricidad es una parte fundamental de nuestra vida diaria y alimenta todo, desde pequeños dispositivos como teléfonos inteligentes hasta grandes sistemas como las redes eléctricas de las ciudades. Cuando hablamos de electricidad actual , nos referimos al flujo de carga eléctrica a través de un conductor, como por ejemplo un alambre metálico, debido a una diferencia de potencial o voltaje a través del mismo. Este flujo es el que alimenta nuestros dispositivos eléctricos.
Para entender la electricidad actual, comenzamos con la unidad básica de carga, llamada electrón . Una corriente eléctrica ocurre cuando los electrones se mueven a través de un material. La dirección convencionalmente considerada para el flujo de corriente eléctrica es opuesta a la dirección del movimiento de los electrones, desde el terminal positivo al negativo de una fuente de energía.
La cantidad de carga eléctrica que pasa por una sección de un conductor en un tiempo determinado se conoce como corriente eléctrica y se mide en amperios (A). Matemáticamente se expresa como:
\(I = \frac{Q}{t}\)donde \(I\) es la corriente en amperios, \(Q\) es la carga en culombios y \(t\) es el tiempo en segundos durante el cual fluye la carga.
El voltaje , o diferencia de potencial eléctrico, es la fuerza impulsora que empuja la carga eléctrica a través de un conductor. Se mide en voltios (V) y se puede considerar como la presión eléctrica que hace que las cargas eléctricas se muevan.
La resistencia es la oposición que ofrece un material al flujo de corriente eléctrica. Depende de las propiedades del material, así como de su longitud y área de sección transversal. La resistencia se mide en ohmios ( \(\Omega\) ). La relación entre voltaje (V), corriente (I) y resistencia (R) viene dada por la ley de Ohm:
\(V = I \times R\)Esta ecuación muestra que la corriente que fluye a través de un conductor entre dos puntos es directamente proporcional al voltaje a través de los dos puntos e inversamente proporcional a la resistencia entre ellos.
En un circuito en serie , los componentes están conectados de extremo a extremo, por lo que solo hay un camino para que fluya la corriente. Si alguna parte del circuito se rompe, todo el circuito deja de funcionar. La resistencia total de un circuito en serie es la suma de las resistencias individuales:
\(R_{total} = R_1 + R_2 + R_3 + \ ... \)En un circuito paralelo , los componentes están conectados a través de puntos o uniones comunes, proporcionando múltiples caminos para que fluya la corriente. El voltaje en cada componente en un circuito paralelo es el mismo. El recíproco de la resistencia total en un circuito en paralelo es igual a la suma de los recíprocos de cada resistencia:
\(\frac{1}{R_{total}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + \ ... \)La potencia de un circuito eléctrico es la velocidad a la que la energía eléctrica se transfiere por un circuito eléctrico. La unidad de potencia del SI es el vatio (W). La potencia se puede calcular mediante la fórmula:
\(P = V \times I\)Esta fórmula indica que la potencia (en vatios) es el producto del voltaje (en voltios) y la corriente (en amperios).
Los materiales que permiten el fácil flujo de carga eléctrica se denominan conductores . La mayoría de los metales, como el cobre y el aluminio, son buenos conductores y se utilizan habitualmente en el cableado eléctrico. Por otro lado, los aislantes son materiales que no permiten que la carga eléctrica fluya libremente. Los ejemplos incluyen caucho, vidrio y plástico. Estos materiales se utilizan para recubrir o rodear conductores para evitar el flujo no deseado de electricidad, garantizando la seguridad.
Un circuito eléctrico simple puede demostrar los principios de la electricidad actual. Considere un circuito que consta de una batería, una resistencia y una bombilla, todos conectados en serie. Cuando el circuito está cerrado, la batería crea un voltaje que empuja los electrones a través del circuito. La resistencia limita el flujo de electrones, controlando así la corriente. La bombilla convierte la energía eléctrica en luz, lo que ilustra el uso de energía eléctrica.
Para verificar experimentalmente la ley de Ohm, se puede configurar un circuito con una fuente de alimentación variable, un amperímetro para medir la corriente y un voltímetro para medir el voltaje a través de una resistencia. Al variar el voltaje y registrar la corriente correspondiente, se encuentra que el voltaje a través de la resistencia es directamente proporcional a la corriente que fluye a través de ella, de acuerdo con la ley de Ohm.
La electricidad actual es un campo vasto que abarca muchos conceptos fundamentales, incluidos la corriente eléctrica, el voltaje, la resistencia, los circuitos y la potencia eléctrica. Comprender estos conceptos es esencial para comprender cómo funcionan los dispositivos eléctricos y para el uso seguro y eficaz de la electricidad. Al aplicar principios como la Ley de Ohm y comprender el comportamiento de los circuitos en serie y paralelo, se puede predecir y controlar el flujo de electricidad en una variedad de entornos.
