Este documento trata sobre conceptos básicos de electricidad como corriente eléctrica, conductores, aislantes y la ley de Ohm. Explica que la corriente eléctrica es el flujo de electrones y define corriente continua y alterna. También describe los diferentes tipos de materiales conductores, semiconductores y aislantes. Finalmente, aplica la ley de Ohm para calcular valores de tensión, corriente e intensidad en circuitos eléctricos.

1. Ensamblaje y Mantenimiento de Computadoras Lic. Richard Augusto Vergara Ñavincopa Docente del Curso http://richardvergara.byethost.com

4. Un átomo normal tiene cantidades iguales de carga eléctrica positiva y negativa, por lo tanto es eléctricamente neutro. La cantidad de carga eléctrica transportada por todos los electrones del átomo, que por convención son negativas, esta equilibrada por la carga positiva localizada en el núcleo. Si un cuerpo contiene un exceso de electrones quedará cargado negativamente. Por lo contrario, con la ausencia de electrones un cuerpo queda cargado positivamente, debido a que hay más cargas eléctricas positivas en el núcleo. ELECTRICIDAD EL ATOMO

5. CORRIENTE ELECTRICA La corriente eléctrica es entonces un flujo ordenado de carga eléctrica. En un conductor sólido, como un cable o alambre metálico, son los electrones libres del metal los que transportan la carga por el circuito. Los metales tienen la propiedad de tener electrones que pueden moverse con libertad a través de toda la red atómica, mientras que los protones cuya carga eléctrica es positiva se mantienen ligados a los núcleos que están más o menos fijos en posiciones determinadas.

7. Buenos Conductores Los mejores conductores de la corriente eléctrica son los metales, porque ceden más fácil que otros materiales los electrones que giran en la última órbita de sus átomos (la más alejada del núcleo). El más utilizado de todos los metales en cualquier tipo de circuito eléctrico es el cobre (Cu), por ser relativamente barato y buen conductor de la electricidad, al igual que el aluminio (Al). Sin embargo, los mejores metales conductores son el oro (Au) y la plata (Ag), aunque ambos se utilizan muy limitadamente por su alto costo. El oro se emplea en forma de hilo muy fino para unir los contactos de los chips de circuitos integrados y microprocesadores a los contactos que los unen con las patillas exteriores de esos elementos electrónicos, mientras que la plata se utiliza para revestir los contactos eléctricos de algunos tipos de relés diseñados para interrumpir el flujo de grandes cargas de corriente en amper. El aluminio, por su parte, se emplea para fabricar cables gruesos, sin forro. Este tipo de cable se coloca, generalmente, a la intemperie, colgado de grandes aislantes de porcelana situados en la parte más alta de las torres metálicas destinadas a la distribución de corriente eléctrica de alta tensión.

8. Malos Conductores Sin embargo, no todos los metales son buenos conductores, pues existen otros que, por el contrario, ofrecen gran resistencia al paso de la corriente y por ello se emplean como resistencia eléctrica para producir calor. Un ejemplo de un metal que se comporta de esa forma es el alambre nicromo (NiCr). Resistencia de alambre nicromo utilizada como calefactora en una secadora manual de pelo.

9. Semiconductores Existen también otros elementos denominados metaloides, que actúan como semiconductores de la corriente eléctrica. Entre esos elementos o materiales se encuentran el silicio (Si), el galio (Ga) y el germanio (Ge). Los átomos de esos elementos son menos propensos a ceder electrones cuando los atraviesa una corriente eléctrica y su característica principal es dejarla pasar en un solo sentido e impedirlo en sentido contrario. El cristal de silicio es el elemento más utilizado en la actualidad como material semiconductor para fabricar diodos, transistores, circuitos integrados y los microprocesadores que utilizan los ordenadores o computadoras personales, así como otros dispositivos digitales. Arriba se pueden ver las patillas de conexión situadas en la parte inferior de un microprocesador Pentium 4.

10. Aislantes Por último están los materiales aislantes, cuyos átomos ni ceden ni captan electrones. Entre esos materiales se encuentran el plástico, la mica, el vidrio, la goma, la cerámica, etc. Todos esos materiales y otros similares con iguales propiedades, oponen total resistencia al paso de la corriente eléctrica. Si establecemos de nuevo una analogía con un líquido que circule a través del circuito hidráulico de una tubería, como se hizo al principio de este tema con los conductores, el aislador sería el equivalente al mismo tubo del circuito hidráulico, pero en este caso conteniendo líquido congelado, lo cual obstruiría por completo el movimiento de los átomos del líquido a través de la tubería. Esto sería algo similar a lo que ocurre con las cargas eléctricas cuando tropiezan con un material aislante que le interrumpe el paso en un circuito eléctrico Aislador de cerámica empleado para soportar los cables de aluminio que transmiten energía eléctrica en torres de alta tensión.

11. Tipos de Corriente Eléctrica En la práctica, los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes son: corriente directa ( CD ) o continua y corriente alterna ( CA ). Gráfico de la sinusoide que posee una corriente alterna (C.A.) Gráfico de una corriente directa (C.D.) o continua (C.C.).

12. Tipos de Corriente Eléctrica Corriente Directa o Continua (CD) La corriente directa (CD) o corriente continua (CC) es aquella cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM), tal como ocurre en las baterías, las dinamos o en cualquier otra fuente generadora de ese tipo de corriente eléctrica Fuentes suministradoras de corriente directa o continua. A la izquierda, una batería de las comúnmente utilizada en los coches y todo tipo de vehículo motorizado. A la derecha, pilas de amplio uso, lo mismo en linternas que en aparatos y dispositivos eléctricos y electrónicos.

16. LA LEY DE OHM Desde el punto de vista matemático, este postulado se puede representar por medio de la siguiente fórmula: No obstante, aquellas personas que estén menos relacionadas con el despeje de fórmulas matemáticas, pueden realizar los cálculos de tensión, corriente y resistencia de una forma más fácil utilizando el siguiente recurso práctico: Con esta representación de la Ley de Ohm, solamente tendremos que tapar con un dedo la letra que representa el valor de la incógnita que queremos hallar y de inmediato quedará indicada con las otras dos letras la operación matemática que será necesario realizar..

17. LA LEY DE OHM HALLAR EL VALOR EN OHM DE UNA RESISTENCIA Por ejemplo, si queremos calcular la resistencia "R" en ohm de una carga conectada a un circuito que tiene aplicada una tensión o voltaje "V" de 1,5 volt y por el cual circula un flujo de corriente de 500 miliamper (mA) de intensidad, lo podemos hacer de la siguiente forma: Tapamos “R” , que representa el valor de la incógnita que queremos despejar, en este caso la resistencia "R" en ohm, y nos queda: Es decir, el valor de la tensión o voltaje "V" , dividido por el valor de la corriente "A" en amper. El resultado será el valor de la resistencia "R" que deseamos hallar. Pero antes de poder realizar correctamente esa simple operación matemática de división, será necesario convertir primero los 500 miliamper en amper , pues de lo contrario el resultado sería erróneo. Para hacer la conversión dividimos 500 mA entre 1000: El resultado muestra que el valor de la resistencia "R" conectada al circuito es de 3 ohm.

18. LA LEY DE OHM HALLAR EL VALOR DE INTENSIDAD DE LA CORRIENTE Veamos ahora qué ocurre con la intensidad de la corriente si la resistencia, en lugar de tener 3 ohm, como en el ejemplo anterior, tiene 6 ohm. En este caso la incógnita a despejar sería el valor de la corriente "A" , por tanto tapamos esa letra: Sustituimos a continuación la “V” por el valor de la tensión de la batería, es decir, 1,5 V y la “R” por el valor de la resistencia (6 ) y efectuamos la operación matemática dividiendo el valor de la tensión o voltaje entre el valor de la resistencia: En este resultado podemos comprobar que, efectivamente, la resistencia es inversamente proporcional al valor de la corriente, porque al aumentar el valor de "R" , de 3 a 6 ohm, la intensidad "A" de la corriente varió también, disminuyendo su valor de 0, 5 a 0,25 amper.

19. LA LEY DE OHM HALLAR EL VALOR DE LA TENSIÓN O VOLTAJE Para hallar ahora la tensión o voltaje "V" aplicado a un circuito, conociendo el valor de la intensidad de la corriente en amper "A" que lo recorre y el valor en ohm de la resistencia "R" del consumidor o carga a éste conectada, podemos seguir el mismo procedimiento tapando ahora la "V” , que será la incógnita a despejar. Sustituimos los valores de la intensidad de corriente "A" y de la resistencia "R" del ejemplo anterior y tendremos: El resultado de esa operación de multiplicar será 1,5 V , que es la diferencia de potencial o fuerza electromotriz (FEM), que proporciona la batería conectada en el circuito. Los más entendidos en matemáticas pueden utilizar directamente la fórmula general de la Ley de Ohm realizando los correspondientes despejes para hallar las incognitas. Para hallar el valor de la intensidad "I" se parte de la representación matemática de la fórmula general: De donde: I – Intensidad de la corriente que recorre el circuito en amper (A) E – Valor de la tensión, voltaje o fuerza electromotriz en volt (V) R – Valor de la resistencia del consumidor o carga conectado al circuito en ohm ( ). Para hallar la resistencia, despejamos la “R” en la fórmula de la forma siguiente: Y para hallar la tensión despejamos la fórmula así: