Principios de la física eléctrica

TEORIA ELECTRONICA

    Los físicos distinguen cuatro tipos de fuerzas que son comunes en todo el Universo. esta fuerzas son: electromagnetismo, gravedad, fuerzas débiles y super fuerza.

 

    La primera de esta fuerzas universales, el electromagnetismo, es muy común en la Tierra, gracias a la cual hemos conseguido la electricidad (y la electrónica) y todas las ventajas que se derivan de la creación y utilización de esta energía.

   El electromagnetismo es común a todo el universo al ser una particularidad de los átomos. Para obtener unos conocimientos de que es la electrónica , es necesario conocer que es un átomo y algunas de sus partículas, en especial de los electrones, ya que estos son parte mas extraordinariamente minúscula de la materia.

    Todo lo que esta al alcance de nuestra vista esta formado por materia. Lo que vemos y tocamos es materia y esta a su vez formada por la combinación, mas o menos solida, de cuerpos simples tales como: carbono, oxigeno, nitrógeno, hierro, cobre, silicio, hidrógeno, etc, Estos cuerpos, combinados entre si, forman objetos tangibles, desde los arboles hasta nuestro propio cuerpo. Los cuerpos simples son aquella parte de la materia que esta construida con una determinada familia de átomos que resulta diferente de cualquier otra posible.

    El átomo esta compuesto por una serie de partículas, positivas y negativas, que se equilibran entre si formando un conjunto que es capaz de determinar el tipo de cuerpo simple a que pertenecen según el numero de estas partículas.

 

    Los átomos se componen de un núcleo formado por partículas de cargar positiva (protones),  partículas de carga neutra (neutrones) y partículas de carga negativa (electrones). Ademas de los electrones que giran alrededor del núcleo, dependiendo del átomo, pueden existir electrones libres de moverse.

    En función de la naturaleza de los materiales, habrá unos que poseen mas electrones libres que otros, por lo que se le puede englobar en diferentes grupos. Así, los conductores eléctricos (cobre, aluminio, plata, oro, etc.) son materiales que poseen gran cantidad de cargas eléctricas libres de moverse; por ultimo están los semiconductores (silicio, germanio, etc.) que se encuentra a mitad de camino entre los conductores y aislantes (medio conducen electrones libres) , de forma que en función del entorno en que trabajen, pueden hacerlo como aislantes o como conductores.

    Por lo general, los átomos son electricamente neutros, es decir, que contienen igual cantidad de protones y electrones.

    No obstante, los electrones pueden escapar de sus órbitas y moverse a través del material, saltando de átomo en átomo. Este movimiento de electrones puede estimularse externamente, provocando un flujo de electrones por el material. Esto se conoce comúnmente como corriente eléctrica.

  La corriente eléctrica se puede producir en la materia cuando se consigue establecer un flujo de electrones valencia a través de los átomos. Si bien existen varias maneras de conseguir este efecto, una de las mas conocidas es la utilización de los principios del electromagnetismo, base de la obtención de corriente de los alternadores y dinamos. Un átomo sometido a una fuente corriente magnética resulta propicio a que se produzca en el el desplazamiento de sus electrones exteriores y a la creación de este flujo eléctrico.

-Conductores y Aislantes:

    La facilidad de los metales para conducir una corriente eléctrica se debe a la presencia de electrones libres dentro de la estructura del material. Cuando mayor sea la presencia de este tipo de electrones, mayor sera la conductividad del material. Y, por lo mismo, los materiales que no posean electrones libres no permitirán el paso de corriente eléctrica a través de ellos. 

    Un ejemplo de buenos conductores son los metales, el carbono, el agua. Por el contrario, buenos aislantes son el aire, la goma o el plástico.

    En un cable de conducción de electricidad, como los utilizados en la instalación del automóvil, el núcleo o centro del cable esta compuesto por unos hilos de cobre (o de aluminio) unidos entre si, y por los que circulará la corriente. Estos hijos están recubiertos por una funda de material aislante de plástico, o de goma. De esta forma, la corriente siempre circulara por los hilos de cobre sin poder salir de ellos debido a la gran resistencia que el material de la funda ofrece.

    Respecto a los materiales semiconductores, que se comportan de un modo intermedio, a veces son conductores y otras veces fuertes aislantes, destacan los materiales de silicio y germanio. Estos materiales indecisos tiene gran valor en electrónica, ya que pueden ejercer operaciones básicas de control de electricidad.

-Unidades Eléctricas:

    Cuando se habla de un movimiento de cargas en electricidad, se refiere a un movimiento de cargas negativas, o electrones libres. Esta carga se mide en Culombios (C).

    La corriente eléctrica a través de un conductor eléctrico es un movimiento de cargas libres a través de ese conductor por cada unidad d tiempo. La unidad de medida de la corriente eléctrica es el Amperio (A) equivalente a Culombio/segundo.

    Para que las cargas libres se muevan, sera necesario aplicarles una fuerza, denominada fuerza electromotriz (fem, que se mide en voltios (V). Los encargados de producir esta fuerza son los generadores (batería, alternador, etc.).

    El sentido real de la corriente es el sentido de movimiento de las cargas desde donde hay un exceso de cargas (terminal negativo) hasta donde hay un defecto (terminal positivo), pero en electricidad se toma como sentido de la corriente eléctrica el de los potenciales decrecientes, es decir, desde el terminal positivo negativo.

-Diferencia de potencial:

    Para definir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito se utiliza el termino de voltio, en honor al científico Alessandro Volta . 1 voltio (V) es la diferencia de potencial que hay entre dos puntos de un conductor que lleva una corriente de 1 amperio (A).

-Intensidad de corriente:

    Por corriente eléctrica se denomina al flujo de electrones entre dos puntos de un circuito. Se mide en amperios (A), por el científico André Marie Ampére. Un amperio (A) es un flujo de un culombio por segundo.

-Resistencia eléctrica:

    Se utiliza para esta magnitud el termino ohmio (Ω), por el científico alemán Georg Simón Ohm. Un ohmio es la resistencia que tiene un conductor cuando al aplicarle una diferencia de potencial de 1 voltio obtenemos una corriente de un amperio. 

-Potencia eléctrica:

    Para definir la potencia eléctrica que consume un dispositivo se usa la palabra watio, en honor al ingeniero escoces James Watt. Un watio es la potencia consumida por un dispositivo que absorbe una corriente de un amperio al aplicarle una diferencia de potencial de un vatio.

    Un caballo de vapor (CV) equivale a 736 vatios. 

-Ley de Ohm:

    El circulo eléctrico mas elemental, es el compuesto por un generador (para automóvil, el generador puede ser batería) y un receptor o carga con una resistencia R, como por ejemplo una lampara.

    Al aplicar tensión en los extremos del receptor (en esta caso la ciudad) aparece el movimiento de cargas denominado intensidad de corriente, desde la fuente generadora pasando por la ciudad y por lo tanto hará que esta se encienda.

    La relación de la tensión, la resistencia y la intensidad se establece a partir de la ley de Ohm mediante la siguiente ecuación:

I = V/R

    Donde la tensión se mide en voltios (V) la intensidad I en amperios (A) y la resistencia R en ohmios (Ω).

    De esta ecuación pueden desplegarse los términos de resistencia y tensión, de forma que se obtienen otras dos ecuaciones:

V = I*R;  R = V/I