Este documento introduce los conceptos básicos de la electricidad, incluyendo la estructura del átomo, las cargas eléctricas, la corriente eléctrica y su generación. Explica cómo fluye la electricidad en un circuito a través de un generador, conductor y receptor, y define las magnitudes eléctricas como la intensidad de la corriente, tensión, resistencia y potencia. También resume las leyes de Kirchhoff y Ohm que relacionan estas cantidades.

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INTRODUCCIÓN A LAELECTRICIDAD
¿QUÉ ES LA ELECTRICIDAD?
LAS FUERZAS ELÉCTRICAS
Las fuerzas eléctricas explican como fluye la
corriente eléctrica por un circuito. Están
presentes en la mayoría de nuestras
actividades, desde el uso de la luz eléctrica
para iluminarnos o el de aparatos como la
lavadora o el frigorífico. Además son
responsables de una gran cantidad de
fenómenos naturales. También los procesos
químicos como la formación de enlaces o el
metabolismo de nuestro propio cuerpo están
gobernados por este tipo de fuerzas.
Todos los cuerpos están compuestos por elementos químicos. La partícula más
elemental de un cuerpo es el Átomo.
Cada átomo tiene un núcleo, alrededor del cual giran los electrones en órbitas
concéntricas a gran velocidad, como se ve en la figura.
El número de electrones que tiene cada átomo varía en función del tipo de elemento,
siendo este número el que define las propiedades del elemento.
En cada átomo, el número de protones del núcleo (carga +) es igual al número de
electrones de la corteza (carga -).
Los protones, por ser de carga positiva, atraen a los
electrones, de carga negativa. La fuerza en que los protones
(+) atraen a los electrones (-) queda compensada por la
fuerza centrífuga que se genera al girar estos alrededor del
núcleo. Este es el motivo por el cual los átomos se
mantienen en equilibrio.
Hay materiales en los que esta fuerza de enlace es muy
débil, por lo que, si hacemos que una fuerza externa actúe
sobre el elemento, podemos hacer que se rompa el
equilibrio y estos electrones se desplacen.
A los electrones que podemos desplazar de esta manera los
llamamos electrones libres.
La carga eléctrica de un cuerpo se genera o produce cuando predominan los electrones
(carga negativa) o los protones (carga positiva).
La electrización es el proceso por el cual un cuerpo adquiere carga eléctrica.
Las cargas del mismo signo se repelen y las de signo contrario se atraen.
El fenómeno por el que los electrones se desplazan ordenadamente llama
CORRIENTE ELÉCTRICA.
Electrón
Protón
Electrón
Nucleo

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La TENSIÓN ELÉCTRICA es la que hace que los electrones se pongan en movimiento (la fuerza
externa que hace que se muevan).
Sabemos que hay sustancias como los plásticos o los cristales que al frotarlos con un paño de
algodón o de lana quedan cargados de electricidad y son capaces de atraer objetos pequeños, como
trozos de papel o pelo; este fenómeno se denomina Electricidad Estática.
Por ejemplo: Si frotamos un bolígrafo de plástico con un paño de lana, los electrones del paño
pasan al bolígrafo. Ahora el bolígrafo está cargado negativamente. Al acercarse el bolígrafo los
papelitos, los electrones de éste son atraídos por los protones de los papelitos. Por eso el
bolígrafo atrae a los papeles.
El rozamiento será la fuerza externa que hace que los
electrones se liberen.
En todo proceso la carga eléctrica total permanece
constante. La conservación de la carga eléctrica es un
principio tan importante como el principio de
conservación del momento lineal o el de la energía..
¿CÓMO SE GENERA LA TENSIÓN ELÉCTRICA?
 Por transformación química (pilas y baterías)
 Por inducción eléctrica (generadores eléctricos)
 Por calentamiento (Termopares)
 Por acción de la luz (células fotoeléctricas)
 Por rozamiento (Electricidad estática y algún tipo de rayos)
 Con Cristales Piezoeléctricos (Relojes de los Ordenadores hechos con cristales de
cuarzo)
CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES y AISLANTES
 Conductores: Materiales con fuerza de enlace débil y que, por tanto, oponen poca
resistencia al paso de la corriente eléctrica (metales, carbón, ácidos y soluciones salinas,
los mejores son la Plata, el Cobre y el Aluminio). Los materiales conductores se utilizan
en la creación de los circuitos eléctricos.
 Semiconductores: Son sustancias que, sin ser conductoras, tienen una conductividad
baja que, además, aumenta con la temperatura. Son los principales materiales utilizados
en electrónica (Silicio, Germanio, Selenio, etc.)
 Aislantes: Son aquellos materiales que no conducen la electricidad y que no permiten el
paso de la corriente eléctrica. Se emplean para cortar el paso a la corriente eléctrica.
Como características, también suelen ser buenos resistentes al calor y, a veces, no
inflamables (Madera, Plásticos, Papel, Vidrio, etc.)
CURIOSIDADES
Las moléculas de ADN, que constituyen el material
genético de un individuo, están formadas por dos
cadenas (doble hélice) que se mantienen unidas por
las fuerzas eléctricas de los puentes de hidrógeno.

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CURIOSIDADES
La comprensión de los fenómenos electrostáticos ha permitido el desarrollo de
muchas aplicaciones tecnológicas de gran utilidad, como la detención de rayos en las
tormentas o el precipitador electrostático, que reduce de forma muy eficaz las
emisiones de polvo contaminantes de algunas industrias.
¿CÓMO FLUYE LA ELECTRICIDAD EN UN CIRCUITO?
Un generador es el elemento del circuito que crea la "presión" (tensión eléctrica) capaz de hacer
mover los electrones. Es un dispositivo que transforma algún tipo de energía en energía eléctrica,
por ejemplo las pilas y las baterías transforman energía química en eléctrica.
El generador a costa de consumir algún tipo de energía separa las cargas gracias a la fuerza
electromotriz (F.E.M.) tomando electrones de una placa y depositándolos en otra. La placa donde
son arrancados los electrones queda, por tanto, cargada positivamente (defecto de electrones ),
mientras que la placa donde se depositan queda cargada negativamente (exceso de electrones),
formándose el polo positivo y negativo del generador. Ahora, entre estos polos aparece una
diferencia de cargas o tensión eléctrica que hace que los electrones sean fuertemente atraídos
por el polo positivo. A través del generador, los electrones no pueden fluir de un polo a otro dado
que la fuerza electromotriz es de un valor un poco más alto que la fuerza provocada por la
tensión. El único camino posible que los electrones pueden moverse desde el polo negativo al
positivo es el conductor.
El generador es parte fundamental en las instalaciones eléctricas, así como el equipo de
medición, interruptores, el transformador, tableros, tablero general, centro de control de motores,
tableros de distribución o derivados, motores y equipos accionados por motores, estaciones o
puntos de control, salidas para alumbrado y contactos, plantas de emergencias, tierra o neutro,
etc.
Es fundamental conocer los conjuntos de elementos y los procesos para llevar a cabo una buena
instalación eléctrica, los principios de funcionamiento de las instalaciones eléctricas en general
así como las funciones que realizan los conductores y aisladores eléctricos, así como la
importancia de las canalizaciones para el cuidado de los conductores y así mismo evitar algún
accidente mediante la protección de los elementos para evitar fallos en la instalación y proteger la
carga, de esta forma ayudamos que la instalación tenga una larga vida útil.
EL CIRCUITO ELÉCTRICO
Para que se establezca una corriente eléctrica, un circuito debe tener como mínimo los
siguientes parámetros:
Generador: Se encarga de generar una diferencia de cargas o de
potencial entre sus polos.

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Conductor: A través del conductor fluyen los electrones de una parte a otra
del circuito.
Receptor: Aprovechando el movimiento de electrones, transforma la energía
eléctrica en energía luminosa, calorífica, motriz...
MAGNITUDES ELÉCTRICAS
Intensidad de corriente eléctrica y su medición
La intensidad de la corriente eléctrica es la cantidad de electrones que recorren el circuito
por unidad de tiempo. La unidad de medida es el amperio (A).
1 A= 1C/1s
Donde C son Culombis (unidad de cantidad de carga eléctrica en el SI) y s segundos.
Para medir la intensidad de la corriente eléctrica se utiliza un aparato de medida llamado
Amperímetro.
Se intercalar en el conductor, es decir, conectarse "en serie".
Tensión eléctrica y su medida
La tensión eléctrica, diferencia de potencial o voltaje es la diferencia de cargas entre dos los
puntos de un circuito. La unidad de medida es el voltio (V).
La fuerza necesaria para trasladar los electrones desde el polo positivo al negativo (sentido
convencional) y crear así la diferencia de cargas, se le denomina fuerza electromotriz (f.e.m.).
Para medir la tensión eléctrica se precisa de un voltímetro, que se conectan siempre entre los dos
puntos entre los que se quiere medir la tensión, es decir, se debe conectar "en paralelo".
Resistencia eléctrica y su medición
La resistencia eléctrica es la mayor o menor oposición que ofrece un material al paso de la
corriente eléctrica. Esta magnitud diferencia los buenos de los malos conductores.
La unidad de medida es el ohm, y se representa con la letra griega Ω. El aparato de medida es
el óhmetro y su conexión es "en paralelo".
LEY DE OHM
Hemos llamado corriente eléctrica al movimiento de
electrones por el interior de un conductor. Para que se
produzca este desplazamiento debe existir una diferencia
de cargas entre los dos puntos de un conductor, que
impulse el movimiento de los electrones.
Este movimiento de electrones se lleva a cabo de manera
que los electrones se desplazan a zonas con un mayor
potencial. Es decir, el sentido real de la corriente eléctrica lo
establecen los electrones, esto es, desde donde hay exceso
de carga negativa hasta donde hay carga positiva.
Aunque realmente los electrones se mueven del polo negativo al positivo, antiguamente se
creía lo contrario. Esto ha provocado que hoy se siga manteniendo este criterio, sentido
convencional de la corriente eléctrica (desde el polo positivo al polo negativo).

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La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC)
como a los de corriente alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos
de CA deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancia
Ley de Ohm: Hasta ahora se han estudiado las principales magnitudes eléctricas que
son intensidad de corriente, diferencia de potencial y resistencia eléctrica, la expresión que
relaciona estas magnitudes eléctricas es la ley de Ohm.
La ley de Ohm, (ley básica del flujo de corriente) se expresa mediante la fórmula E = V / R,
siendo I la intensidad de corriente en amperios, V la diferencia de potencial o voltaje en voltios y
R la resistencia en ohmios (Ω):
V = I R
donde:
V es la diferencia de potencial en los extremos de la resistencia (V)
I es la intensidad de corriente que atraviesa el elemento resistivo (A)
R es el valor de la resistencia eléctrica (Ω)
Ley de Ohm en corriente alterna
La intensidad de corriente que circula por un circuito de CA es directamente proporcional
a la tensión V aplicada, e inversamente proporcional a la Impedancia Z.
I = V / Z
La impedancia Z es la dificultad que pone el circuito al paso de la corriente alterna debido a
elementos pasivos como: una resistencia R, una bobina L o un condensador C. Por otra parte,
existen elementos activos que también oponen dificultad al paso de la corriente como : los
motores, o los transformadores.
POTENCIA ELÉCTRICA
La potencia es la cantidad de energía eléctrica consumida o generada por un dispositivo
eléctrico por unidad de tiempo. Su unidad de medida es el wat o vatio (W).
donde:
P es la potencia consumida o generada (W watts)
I es energía eléctrica consumida o generada (J joules)
t es el tiempo (s)

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Esta magnitud puede relacionarse con las magnitudes eléctricas de un circuito de modo que puede
calcularse también mediante la expresión:
P = V · I
donde:
P es la potencia consumida o generada (W)
V es la diferencia de potencial (V)
I es la intensidad de corriente (A)
Otra expresión para la potencia eléctrica es (sustituyendo V = I ·R):
P = I2 · R
¿Que es la potencia eléctrica consumida por un conductor, por efecto Joule?
Cuando una corriente atraviesa un conductor, éste experimenta un aumento de temperatura.
Este efecto se denomina “efecto Joule”.
En corriente alterna, la potencia total, real o consumida por un circuito, es el producto del voltaje
aplicado y de la componente en fase de la corriente
P= V · I · cosØ
Donde cosØ es el factor de potencia. Si se tiene en cuenta que la potencia es la cantidad de
energía que consume o genera un dispositivo por unidad de tiempo, teniendo en cuenta el
principio de conservación de la energía, la potencia total generada debe coincidir con la
potencia total consumida. A este teorema se le conoce como teorema de Boucherot.
Pgenerada = Pconsumida
LEYES DE KIRCHHOFF
Si un circuito tiene un número de derivaciones interconectadas, es necesario aplicar otras dos leyes
para obtener el flujo de corriente que recorre las distintas derivaciones. Estas leyes, descubiertas
por el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff, son conocidas como las leyes de Kirchhoff:
La primera, la Ley de los Nudos, enuncia que en cualquier unión en un circuito a
través del cual fluye una corriente constante, la suma de las intensidades que
llegan a un nudo es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo.
Σ I = 0 (a la unió)
La segunda ley, o Ley de las Mallas dice que, comenzando por cualquier punto de una
red y siguiendo cualquier trayecto cerrado de vuelta al punto inicial, la suma neta de los
voltajes será igual a la suma neta de los productos de las resistencias encontradas y de
las intensidades que fluyen a través de ellas.

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Esta segunda ley es sencillamente una ampliación de la ley de Ohm.
Σ V - Σ I*R = 0
RELACIÓN ENTRE MAGNITUDES ELÉCTRICAS:
INSTALACIÓN ELÉCTRICA
Se llama instalación eléctrica al conjunto de elementos que permiten transportar y
distribuir la energía eléctrica de un punto de suministro hasta los equipos que la utilizan.
Estos elementos son tableros, interruptores, cables, transformadores, sensores,
dispositivos de control local o remoto, contactos, conexiones, canalizaciones y soportes,
entre otros. Una instalación eléctrica debe distribuir la energía a los equipos conectados
de una manera segura y eficiente.
El diseño de cualquier instalación eléctrica se realiza dentro de un marco legal. Un
proyecto de ingeniería es una respuesta técnica y económicamente adecuada, que
respeta las normas y códigos aplicables.