tema 1. electricidad y electrónica

Tema 1: Electricidad y Electrónica.

Encarnación Marín Caballero Página 1 de 72

ÍNDICE

1. ELECTRÓNICA 4

1.1. Importancia ................................................................................................................................................ 4

1.2. Definición ................................................................................................................................................... 4

1.3. Tipos ............................................................................................................................................................ 4

1.3.1. Electrónica Analógica 4

1.3.2. Electrónica Digital 6

1.3.3. Ventajas de la electrónica digital frente a la analógica 7

1.3.4. Tipos de sistemas 8

1.4. Circuito electrónico ................................................................................................................................. 8

1.5. Componentes electrónicos ..................................................................................................................... 8

2. ELECTRICIDAD 9

2.1. Importancia ............................................................................................................................................... 9

2.2. Origen ......................................................................................................................................................... 9

2.3. Sistema de producción y consumo de la electricidad ................................................................... 9

2.4. Efectos de la electricidad ................................................................................................................... 11

2.5. Definición ................................................................................................................................................. 12

2.5.1. Estructura del átomo 13

2.5.2. Tipos de átomos 13

2.5.3. Fenómenos de atracción y repulsión en las cargas eléctricas 15

2.6. Electricidad estática ........................................................................................................................... 15

2.6.1. Experimento con barra de vidrio 15

2.6.2. Experimento con barra de ebonita 16

2.6.3. Cuerpos con mismo signo se repelen 16

2.6.4. Cuerpos con distinto signo se atraen 16

2.7. Carga eléctrica ....................................................................................................................................... 17

2.7.1. Definición 17

2.7.2. Ley de Coulomb 18

2.7.3. Campo eléctrico 19

2.7.4. Corriente eléctrica 20

2.8. Electricidad atmosférica .................................................................................................................... 21

2.9. Formas de producir la electricidad ................................................................................................. 21



2.10. Circuito eléctrico ............................................................................................................................... 25

2.10.1. Elementos fundamentales 25

2.10.1.1. Generador eléctrico 26

2.10.1.2. Conductores 27

2.10.1.3. Receptores 29

2.10.2. Elementos de maniobra 30

2.10.3. Elementos de protección 30

2.10.4. Tipos de circuitos 31

2.10.4.1. Abierto 31

2.10.4.2. Cerrado 31

2.11. Magnitudes eléctricas ....................................................................................................................... 32

2.11.1. Símil hidráulico 32

2.11.2. Intensidad de corriente eléctrica 34

2.11.2.1. Sentido de la corriente eléctrica 34

2.11.2.2. Instrumento de medida 35

2.11.3. Tensión eléctrica 36


2.11.4. Resistencia eléctrica 38


2.11.5. Resistencia de un conductor 40

2.11.5.1. Influencia de la temperatura sobre la resistividad 42

2.11.6. Ley de Ohm 45

2.11.7. Ley de Watt. Potencia eléctrica 47


2.11.8. Energía eléctrica 49

2.11.9. Ley de Joule 50

2.11.10. Tabla – Resumen 51

2.11.11. Fórmulas 51

2.11.12. Polímetro 52

2.12. Tipos de corriente eléctrica ........................................................................................................... 54

2.12.1. Corriente continua (C.C. ó D.C.) 55

2.12.2. Corriente alterna (C.A. ó A.C.) 57

3. DIFERENCIAS ENTRE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA 61



4. PROTECCIÓN DEL CIRCUITO ELÉCTRICO 62

4.1. Cortocircuito .......................................................................................................................................... 62

4.1.1. ¿Por qué se producen “cortocircuitos” en las instalaciones eléctricas? 64

4.2. Sobrecargas ........................................................................................................................................... 64

4.3. Fusibles ................................................................................................................................................... 65

4.3.1. Tipos de fusibles 66

4.4. Interruptores automáticos ............................................................................................................... 67

5. DETECCIÓN DE AVERÍAS 68

5.1. Cortocircuito .......................................................................................................................................... 68

5.2. Circuito abierto .................................................................................................................................... 68

6. FACTORES DE RIESGOS ELÉCTRICOS MÁS COMUNES 69

7. ORGANIZACIÓN DEL TALLER. LAS 5 S 71



1. ELECTRÓNICA

1.1. Importancia

La electrónica forma parte de nuestra vida cotidiana, hasta el punto de que podemos decir que

vivimos en la era de la Electrónica.

Ejemplos:

Electrodomésticos en el hogar.

Sistemas de comunicación: móviles, televisión, ordenadores, etc.

Robótica.

La electrónica surge a comienzos del siglo XX. Concretamente fue en 1947 con la invención del

transistor, el cual supuso un gran impulso para su desarrollo. Y en 1958 se fabricó el primer circuito

integrado.

1.2. Definición

La electrónica es la parte de la electricidad que estudia el funcionamiento del estudio de los circuitos y de los componentes que permiten modificar la corriente eléctrica.

Algunas de las modificaciones que se pueden realizar son:

Aumentar o reducir la intensidad de corriente (amplificación o atenuación).

Obligar a los electrones a circular en un único sentido (rectificación).

Dejar pasar solamente aquellos electrones que circulen a una determinada velocidad (filtrado).

La electrónica es, por tanto, una disciplina que abarca un amplio abanico de actividades relacionadas con la generación y transmisión de información por medio de señales eléctricas.

1.3. Tipos

La electrónica se divide en dos grandes áreas:

Electrónica analógica: temperatura, radio, televisión, presión, tiempo, etc.

Electrónica digital: audio (MP3, CD, Mini Disc, etc.). televisión digital, telefonía digital,

fotografía digital, telecomunicaciones, Internet, instrumentos de medida, etc.

1.3.1. Electrónica Analógica

La electrónica analógica se fundamenta en el tratamiento y manejo de señales eléctricas de tipo analógico.

NOTA: Una señal eléctrica es la variación de una magnitud (tensión o intensidad) a medida que pasa el tiempo. Todos los circuitos funcionan con señal eléctrica. Reciben señales para su entrada y

proporcionan otras señales en su salida.



Una señal analógica es aquella que varía de forma continua, tal como lo hacen las magnitudes

físicas en la naturaleza.

Ejemplo: Señal analógica obtenida al procesar una señal de audio con un micrófono.

Existe el Teorema de muestreo de Nyquist que nos garantiza que cualquier señal se puede representar mediante números y que con éstos se puede construir la señal original.

Ejemplo: Digitalización de una conversación telefónica.



1.3.2. Electrónica Digital

La electrónica digital se fundamenta en el tratamiento y manejo de señales eléctricas de tipo digital.

Las señales digitales son mucho más simples que las analógicas, ya que la información se procesa y codifica en dos únicos estados (0 -falso- y 1 –verdadero-).

“0 lógico” corresponde al nivel bajo de tensión (0 V).

“1" lógico” corresponde al nivel alto de tensión (5 V en TTL y 12 V en CMOS).

La señal digital toma sólo dos valores (0 y 1) en un determinado intervalo de tiempo, por lo que

se dice que toma un conjunto de valores discretos.

La electrónica digital opera con números. La información está contenida en los números y no en

la forma de la señal eléctrica. Una señal eléctrica siempre se puede convertir a número y un una vez

procesada, recuperarse posteriormente.

Ejemplo: Proceso de conversión de una señal digital en una analógica.



Las ventajas de la electrónica digital son:

Ofrece mayor inmunidad al ruido.

Proporciona elevada densidad de integración en chips semiconductores.

Presenta mayor facilidad de acoplamiento entre sus sistemas.

Permite un diseño más sistemático.

Garantiza un comportamiento totalmente predecible.

Hace posible una codificación sencilla.

1.3.3. Ventajas de la electrónica digital frente a la analógica

La electrónica digital, de más reciente creación, está desplazando a la analógica, ya que es más

fácil de desarrollar y menos complicada de estudiar. A pesar de ello, en ciertas aplicaciones donde

intervienen fenómenos físicos como la temperatura, la presión, etc., su uso es imprescindible.

En la mayoría de las aplicaciones actuales las señales de entrada y de salida son analógicas y su

procesado y almacenamiento se realiza de forma digital. Para combinar ambas y poder resolver

cualquier problema que se proponga se utilizan circuitos denominados convertidores. A la entrada del

sistema se colocan convertidores analógicos/digitales, que transforman las señales analógicas en

valores digitales, que serán procesados y/o almacenados. Y a la salida, en cambio, se colocan

convertidores digitales/analógicos, para transformar de nuevo las señales digitales en analógicas que,

de esta forma, actúen de la manera requerida, como en el siguiente ejemplo.



Ejemplo: Aplicación en un casete de audio.

Ahora bien, en este sistema a controlar participan ambos tipos de señales (analógica y digital), tanto en las entradas como en las salidas. Las señales analógicas se pueden convertir en digitales y

viceversa. Esto puede realizarse con convertidores AD y DA.

1.3.4. Tipos de sistemas

Basándonos en el tipo de señal podemos definir los siguientes sistemas:

Sistemas analógicos: son aquellos donde tanto las entradas como las salidas son del tipo

analógico.

Sistemas digitales: son aquellos donde tanto las entradas como las salidas son del tipo digital.

1.4. Circuito electrónico

Los circuitos electrónicos son circuitos formados por componentes electrónicos.

1.5. Componentes electrónicos

Los componentes empleados para construir sistemas electrónicos pueden ser de dos tipos:

Componentes pasivos. Son aquellos componentes que suponen un gasto de energía. No producen

ni amplifican voltaje, intensidad y potencia. Ejemplos: resistencias, condensadores y bobinas.

Componentes activos. Son los componentes encargados de suministrar la energía a los pasivos.

Pueden modificar el voltaje, la intensidad y la potencia. Están fabricados con materiales semiconductores. Ejemplos: diodos, transistores, componentes optoelectrónicos y circuitos

integrados lineales.

NOTA: Los materiales semiconductores tienen un comportamiento intermedio entre los aislantes y los conductores. Los más importantes son el silicio, selenio y germanio.

Algunos componentes están integrados y otros son discretos o individuales.



2. ELECTRICIDAD

2.1. Importancia

La electricidad es una de las formas de energía que más ventajas y comodidades aporta a los

seres humanos en la actualidad.

Con ella conseguimos que funcionen, entre otras, las siguientes aplicaciones: luz con las lámparas

eléctricas; calor con cocinas, hornos y calefacciones; frío con frigoríficos y equipos de aire

acondicionado; fuerza motriz con motores (ascensores, máquinas herramientas, vehículos eléctricos,

electrodomésticos, etc.); sistemas de información, automatización y telecomunicación con ordenadores,

microprocesadores, sistemas robotizados, televisores, radio, etc., y muchas otras aplicaciones que con

el paso de los años aparecerán.

2.2. Origen

En la primera mitad del siglo XIX, aparece la iluminación mediante gas.

En 1879, Thomas Edison inventa la luz incandescente a través de la energía eléctrica.

En 1880, Thomas Edison diseña la primera instalación con luz incandescente en Nueva York.

A principios del siglo XX, surgen las lámparas de 15 y 25 vatios y tensión de 125-220 voltios.

En la actualidad, el alumbrado es de 230 voltios y la industria de 400 voltios.

2.3. Sistema de producción y consumo de la electricidad

La electricidad se produce, fundamentalmente, en las centrales eléctricas. Su misión consiste

en transformar cualquier forma de energía primaria (hidráulica, térmica, nuclear, solar, etc.) en energía eléctrica.

Dada la facilidad con que se transporta la electricidad, por medio de las líneas eléctricas, la

ventaja fundamental que conseguimos con esto es que producimos energía eléctrica en las zonas donde

podemos acceder con facilidad a la energía primaria, para luego consumirla en ciudades, empresas o

cualquier otro centro de consumo.



El generador eléctrico, que se utiliza habitualmente en una central eléctrica, se basa en un

fenómeno que fue descubierto en 1820 por Faraday.

«Cuando se mueve un conductor eléctrico (hilo metálico), en el seno de un campo magnético (imán o electroimán) aparece una corriente eléctrica por dicho conductor. Lo mismo ocurre si se mueve

el imán y se deja fijo el conductor».

En un generador eléctrico se hacen mover bobinas en sentido giratorio en las proximidades de

campos magnéticos producidos por imanes o electroimanes.

Para transportar la energía eléctrica producida por el generador hasta los centros de consumo

se utilizan las líneas eléctricas. Como éstas no son perfectas, ya que poseen resistencia eléctrica, se

producen grandes pérdidas de energía en forma de calor.

Para reducir estas pérdidas se utilizan líneas de alta tensión (220.000, 380.000 V). De esta

forma, se disminuye la intensidad de la corriente eléctrica y la electricidad puede recorrer grandes

distancias con pocas pérdidas.

Los aparatos que consiguen elevar la tensión son los transformadores eléctricos. Estos

dispositivos solamente funcionan para la corriente alterna.

Por último, se sitúan transformadores cerca de los consumidores con el fin de reducir la tensión hasta los 230 o 400 voltios (baja tensión). Estas tensiones son ya mucho menos peligrosas para las

personas que utilizan la electricidad.



2.4. Efectos de la electricidad

Pero, ¿qué es exactamente la electricidad? Podríamos decir, que es lo que hace girar los

motores, lucir las lámparas, etc., en definitiva, una fuerza, que como tal es invisible y de la cual sólo se

notan sus efectos.

Los efectos fundamentales que se conocen de la corriente eléctrica son:

Efecto térmico. Al fluir la corriente eléctrica por ciertos materiales conductores, llamados

resistivos, como el carbón, se produce calor en los mismos, pudiendo construirse, gracias a este

efecto, calefacciones, cocinas, hornos, calentadores de agua, planchas, secadores, etc.

Efecto luminoso. En una lámpara eléctrica incandescente, al fluir por su filamento resistivo una

corriente eléctrica, éste se calienta a altas temperaturas, irradiando luz.

Efecto químico. Al fluir la corriente eléctrica por ciertos líquidos, éstos se disgregan, dándose

el nombre de electrólisis. Gracias a este efecto se pueden producir productos químicos y

metales, baños metálicos (galvanización) y recarga de baterías de acumuladores.



Efecto magnético. Al conectar una bobina a un circuito eléctrico, aquélla produce un campo magnético similar al de un imán, lo que origina un efecto de atracción sobre ciertos metales.

Aprovechando este efecto se pueden construir electroimanes, motores eléctricos, altavoces, instrumentos de medida, etc.

2.5. Definición

La electricidad es una manifestación física que tiene que ver con las modificaciones que se dan en los átomos, y más concretamente en el electrón.

La electricidad es el movimiento de electrones que han sido sacados de sus órbitas. Estos

electrones son llamados electrones libres, que al ser sacados de sus órbitas dentro del átomo se

mueven con facilidad por la materia.

Tales de Mileto en el siglo VII a.C. comprobó que al frotar un trozo de ámbar con un paño de

lana, éste atraía pequeñas plumas, pajas, papeles, etc.

Curiosidad: El nombre de electricidad deriva del nombre griego del ámbar (elektron).

Ejemplo: Atracción eléctrica por frotamiento (o fricción).

Después de frotar el bolígrafo los trozos de papel son atraídos por aquél, lo que indica que a

causa del frotamiento se han desarrollado determinadas fuerzas debido a las cargas eléctricas, que

previamente no existían.

Por tanto, el fenómeno de electrización son los cambios que se producen en las partes más

pequeñas de la materia.



2.5.1. Estructura del átomo

La materia de los materiales está compuesta básicamente por moléculas, las cuales a su vez se

dividen en átomos.

El átomo es la partícula más pequeña que posee todas las propiedades físicas y químicas del material original. Es del orden de una diezmillonésima de milímetro.

El átomo está compuesto de partes todavía más pequeñas, como el núcleo y los electrones.

El núcleo del átomo está formado por partículas elementales, tales como los protones y neutrones.

Los electrones (e-) giran a gran velocidad en órbitas alrededor del núcleo.

Características del átomo:

El protón tiene carga eléctrica positiva.

El electrón tiene carga eléctrica negativa.

Los neutrones no poseen carga eléctrica y aportan masa al núcleo del átomo.

En un átomo, los protones se concentran en el núcleo junto a los neutrones y algunas partículas atómicas. A pesar de que los protones poseen carga positiva y que entre ellos existe una gran fuerza

repulsiva, éstos se mantienen confinados y muy próximos entre sí en el núcleo, debido a las enormes

fuerzas de carácter nuclear.

Masa del protón = 1.836,11 veces superior a la del electrón

El electrón posee una masa muy pequeña, en torno a algo más de la milésima parte de la masa de un protón. Además, los electrones más alejados del núcleo son atraídos con menor fuerza por éste, lo que hace posible su movilidad hacia otros átomos.

Masa del electrón = 9,1091 · 10-31 Kg

Curiosidad: Los trabajos de Rutherford, Bohr y otros investigadores revelaron que el átomo

está formado por los electrones, los protones, los neutrones, los positrones, los mesones, los neutrinos,

los antiprotones, etc. Centremos nuestra atención en los electrones y los protones porque su estudio es

de importancia para producir la electricidad.

2.5.2. Tipos de átomos

Teniendo en cuenta la estructura interna del átomo, éste puede comportarse de dos formas

distintas:

Estable.

No estable.



Un átomo está estable cuando el número de electrones es igual al número de protones. Por lo

que se dice que el átomo es eléctricamente neutro.

Átomo con carga neutra. Un átomo en estado normal posee el mismo número de electrones que de protones. Esto hace que exista un equilibrio entre las fuerzas de carácter eléctrico que se

dan entre protones y electrones, y, por tanto, que dicho átomo permanezca eléctricamente

neutro. Ejemplo: Un átomo de litio posee 3 protones y 3 electrones: 3 (+) + 3 (-) = 0

Nº de electrones = Nº de protones

Un átomo no está estable cuando el número de electrones es distinto al número de protones. Si

hay más protones que electrones, se dice que el átomo tiene carga positiva. Pero si tiene más electrones

que protones, se dice que el átomo tiene carga negativa.

Átomo con carga positiva. Si por algún medio consiguiésemos arrancar electrones de las

últimas órbitas de los átomos, surgiría un desequilibrio entre el número de cargas negativas y positivas, siendo mayores estas últimas y confiriendo, por tanto, una carga positiva a dicho

átomo. Este defecto de electrones produce una carga positiva en el átomo. Ejemplo: Al frotar

con un paño el litio, es posible que se arranque un electrón de su última órbita, quedando el

átomo cargado positivamente por poseer un defecto de electrones: 3 (+) + 2 (-) = 1 (+)

Nº de electrones < Nº de protones

Átomo con carga negativa. De la misma manera, si por algún procedimiento conseguimos

agregar electrones a un átomo eléctricamente neutro. Este exceso de electrones produce una

carga negativa en el átomo. Ejemplo: Al añadir un electrón al átomo de litio en su última órbita

da como resultado una carga negativa: 3 (+) + 4 (-) = 1 (-)

Nº de electrones > Nº de protones



2.5.3. Fenómenos de atracción y repulsión en las cargas eléctricas

Si fuera posible situar un electrón frente a un protón, se podría observar un fenómeno de

atracción. Al contrario, si enfrentamos dos electrones o dos protones éstos se repelen, se produce el

fenómeno de repulsión.

Esto nos indica que tanto el electrón como el protón poseen una propiedad que se manifiesta en forma de fuerzas de atracción y de repulsión; nos estamos refiriendo a la carga eléctrica. Esta carga

eléctrica es de diferente signo para el electrón y para el protón.

2.6. Electricidad estática

La electricidad estática aparece principalmente por el efecto de la fricción entre dos cuerpos.

Al frotar determinados materiales aislantes, éstos pierden o ganan electrones, lo que origina cargas

eléctricas estáticas en dichos materiales.

Ejemplo: Este efecto se da cuando se camina sobre una alfombra, cuando una persona se peina,

el roce entre el peine y el cabello causa que un cuerpo pierda y el otro gane electrones, etc.

Cuando hay contacto entre dos cuerpos, hay electrones de un cuerpo que pasan al otro, de

manera que un cuerpo queda con más electrones y en consecuencia más negativo y otro con menos

electrones (los electrones que acaba de perder) y en consecuencia más positivo.

Como no existe un camino para que los electrones regresen al cuerpo original, este desbalance

se mantiene. En caso de que el rozamiento no se mantuviera, la electricidad estática desaparecería poco

a poco.

2.6.1. Experimento con barra de vidrio

Si se frota una barra de vidrio con un paño de lana, los electrones se transfieren del vidrio

hacia el paño, quedando electrizado el primero con carga positiva.



2.6.2. Experimento con barra de ebonita

Si lo que frotamos es una barra de ebonita (resina artificial) con una piel de animal, los

electrones son transferidos de la piel a la ebonita, quedando esta última cargada negativamente.

2.6.3. Cuerpos con mismo signo se repelen

Ejemplo: ¿Qué ocurre si después de frotar dos barras de vidrio se acercan? Las dos barras que

están cargadas positivamente se repelen.

2.6.4. Cuerpos con distinto signo se atraen

¿Qué ocurre si después de frotar una barra de vidrio y una de ebonita las barras se acercan?

Las dos barras que están cargadas con diferente carga se atraen.



2.7. Carga eléctrica

2.7.1. Definición

Se conoce como carga eléctrica de un cuerpo al exceso o defecto de electrones que éste

posee:

Carga negativa significa exceso de electrones. Al material se le agregan electrones y su carga

total será negativa.

Carga positiva significa defecto de electrones. Al material se le quitan electrones y su carga

total será positiva.

El átomo, al perder un electrón, queda instantáneamente sin equilibrio eléctrico, ya que el

número de protones es superior al de electrones. En este caso, diremos que el átomo quedará cargado

positivamente y se convertirá en un ión positivo o catión. Si, en el caso contrario, un átomo captura un electrón, quedará cargado negativamente y se convertirá en un ión negativo o anión.

La unidad de carga eléctrica se representa con la letra Q y su unidad es el culombio (C).

Submúltiplos

1 mC = 10-3 C

1 µC = 10-6 C

1 nC = 10-9 C

1 pC = 10-12 C

Un culombio equivale aproximadamente a un exceso o defecto de 6 trillones de electrones.

1 culombio = 6,3 · 1018 electrones

1 electrón tiene Q = -1,602 · 10-19 C

Ejemplo: Determina la carga eléctrica que tiene una barra de ebonita, si una vez frotada posee

un exceso de 25,2 · 1018 electrones:

culombiosCelectrones

electronesQ 4

/103,6

102,2518

18

de carga negativa

O bien

culombioselectronesCelectronesQ 404,4/10602,1102,25 1918



2.7.2. Ley de Coulomb

Dos cargas eléctricas puntuales Q1 y Q2 ejercen una sobre otra fuerzas de atracción y

repulsión, que son directamente proporcionales al producto de dichas cargas, e inversamente

proporcionales al cuadrado de la distancia que las separa.

2

21

d

QQKF

F: fuerza de atracción y repulsión (Newtons, N).

Q1 y Q2: cargas eléctricas (culombios, C).

d: distancia entre las cargas (metros, m).

K: constante de proporcionalidad (N·m2·C-2, 2

2

C

mN ).

En el aire o en el vacío, 2

29229 10910987,8

C

mNCmNK

En cualquier otro medio, su valor es siempre más pequeño, lo que provoca que la interacción

entre las cargas disminuya. En el Sistema Internacional (SI) se define como

4

1K , donde ε es

permitividad o constante dieléctrica del medio, que, por lo tanto, también es una constante.

Definimos εr como permitividad relativa, que es la relación entre la permitividad del medio (ε) y

la permitividad del vacío (ε0).

0

r

En caso de que haya tres o más cargas eléctricas puntuales, la fuerza eléctrica resultante que

ejercen sobre una de las cargas es la suma vectorial de las fuerzas que actúan sobre ésta.

A continuación, se muestra la tabla de la constante de permitividad en los diferentes medios.



Ejemplo: Dos cargas puntuales de 20 μC y –35 μC se encuentran en el vacío separadas por una

distancia de 20 cm. ¿Cómo es la fuerza y qué valor tiene?

Datos:

Q1 = 20 μC = 20 · 10-6 C

Q2 = –35 μC = -35 · 10-6 C

d= 20 cm = 20 · 10-2 m = 0,2 m

2

29109

C

mNKvacío

Operaciones:

Al ser las dos cargas de signo contrario, la fuerza entre ellas es de atracción y de valor:

Nm

CC

C

mNF 5,157

04,0

10351020109

2

66

2

29

Solución: F = 157,5 N

2.7.3. Campo eléctrico

Un campo eléctrico es una región del espacio en el que una carga eléctrica está sometida a una fuerza de carácter eléctrico.

El campo eléctrico se representa mediante las líneas de fuerza, que corresponden a los

caminos que seguiría una carga eléctrica puntual positiva al ser atraída o repelida por la carga eléctrica que ha creado el campo.

Líneas de fuerza de carga eléctrica aislada:

Líneas de fuerza de dos cargas del mismo signo:

Líneas de fuerza de dos cargas de diferente signo:



La intensidad de campo eléctrico (

E ) creada por una carga Q1 en un punto del espacio es la

fuerza eléctrica que actúa sobre una unidad de carga situada en este punto.

2

2

21

2

1

1

Qd

QQK

Q

FE

; 2

11

d

QKE

y 1

2

21

1

2

1

Qd

QQK

Q

FE

; 2

22

d

QKE

1

E y 2

E : intensidad de campo eléctrico (C

N).

Q1 y Q2: cargas eléctricas (culombios, C).

d: distancia entre las cargas (metros, m).

K: constante de proporcionalidad (N·m·C-2, 2C

mN ).

Ejemplo: Calcula la intensidad de campo eléctrico del ejemplo anterior.

Datos:

Q1 = 20 μC = 20 · 10-6 C

Q2 = –35 μC = -35 · 10-6 C

d= 20 cm = 20 · 10-2 m = 0,2 m

2

29109

C

mNKvacío

Operaciones:

Para cada carga, se calcula su intensidad de campo eléctrico:

Q1 C

N

m

C

C

mNE 6

2

6

2

29

1 1050,404,0

1020109

Q2 C

N

m

C

C

mNE 6

2

6

2

29

2 1087,704,0

1035109

Solución: C

NE 6

1 105,4

, C

NE 6

2 1087,7

2.7.4. Corriente eléctrica

Algunos materiales como los “conductores” tienen electrones libres que pasan con facilidad de un átomo a otro. Estos electrones libres, si se mueven en una misma dirección conforme saltan de un

átomo a átomo, se vuelven en su conjunto, una corriente eléctrica.

Así pues, la corriente eléctrica es el movimiento de electrones que se establece por el conductor eléctrico desde un cuerpo con exceso de electrones a otro con defecto de ellos (del negativo

al positivo). El cuerpo con más carga positiva atrae al cuerpo con exceso de carga negativa. Aparece un

movimiento de electrones por dicho camino hasta que las cargas queden compensadas, es decir, hasta

que la diferencia de cargas deja de existir.

El galvanómetro es el instrumento que nos permite medir la corriente eléctrica.



2.8. Electricidad atmosférica

La electricidad atmosférica es la primera forma de electricidad que se conoce.

Un caso por todos conocido son los rayos que saltan de una nube a otra o que saltan a la Tierra.

Esta diferencia de voltaje (o diferencia de potencial) creada por el roce entre nubes se hace muy

grande al punto que se crea un arco de corriente que todos llamamos rayo.

2.9. Formas de producir la electricidad

Existen varias formas de producir electricidad, de las cuales se construyen los diferentes tipos

de generadores.

Por frotamiento. ¿Has sentido alguna vez un calambrazo y oído un chisporroteo al quitarte un jersey o al mover una alfombra? Al andar sobre una alfombra, se produce un frotamiento entre

ésta y los pies, lo cual genera una acumulación de cargas eléctricas en la superficie de ésta.

Esta carga eléctrica puede originar tensiones del orden de algunos miles de voltios y se la

denomina carga electrostática. Esta acumulación de cargas puede ser peligrosa, ya que se

pueden descargar, en cualquier momento, a través de las personas y ocasionar accidentes.



Ejemplo: ¿Por qué razón crees que los coches, a veces, llevan colocada una cinta antimareo en la parte trasera de la carrocería, haciendo contacto entre ésta y la tierra? Porque el automóvil acumula

cargas electrostáticas y gracias a esta cinta se evita el peligro.

Aprovechando las fuerzas que aparecen entre las cargas eléctricas, se pueden construir

dispositivos que aprovechen estas propiedades.

Ejemplos:

o Las impresoras láser y las fotocopiadoras.

o Máquinas de pintura por rociado.

o Recogida de polvo mediante precipitadores electrostáticos.

Fundamento de la impresora láser

Por reacción química. Las pilas y acumuladores son generadores que, aprovechando la energía

que se desarrolla en determinadas reacciones químicas, producen electricidad.



Ejemplo: Podemos fabricar una pila sencilla. Introducimos una barra de cobre (Cu) y una barra

de cinc (Zn) en una disolución de agua (H20) con unas gotas de ácido sulfúrico (H2S04). Los terminales

de ambas barras se conectan a un voltímetro.

Por presión o por efecto piezoeléctrico. Existen ciertos materiales, como los cristales de cuarzo, que, cuando son golpeados o presionados entre sus caras, aparece una tensión eléctrica.

Ejemplos:

o Agujas para tocadiscos.

o Micrófonos piezoeléctricos.

o Encendedores de cocina.

Por acción de la luz. Mediante las células fotovoltaicas es posible transformar directamente la

energía luminosa en energía eléctrica.

Ejemplo:

o Generadores de energía eléctrica para satélites espaciales.



Por acción del calor. Algunos cuerpos poseen propiedades termoeléctricas, con los cuales se

pueden construir pares termoeléctricos. Éstos constan de dos metales distintos y unidos, que,

al ser calentados, manifiestan una diferencia de potencial entre sus extremos.

Ejemplo:

o Termómetro con termopar.

Este efecto se puede revertir si aplicamos una tensión eléctrica a dos termopares. Se conoce

como efecto Peltier. Al hacer circular una corriente continua por los dos termopares, en uno de los

puntos de unión aparece un aumento de temperatura, mientras que en el otro aparece una disminución

de la misma.

Aprovechando este fenómeno es posible construir pequeños elementos de refrigeración.

Ejemplos:

o Neveras portátiles para el automóvil.

o Refrigeración de equipos electrónicos (ordenadores).

o Termómetros (especialmente para medir temperaturas en hornos).

Por acción magnética. Se basa en el principio de Faraday. Se produce la energía en las grandes

centrales eléctricas mediante los alternadores o, en otros casos, con las dinamos en forma de corriente continua.



Ejemplo: Cuando se mueve un conductor eléctrico (hilo metálico) en el seno de un campo

magnético (imán o electroimán) aparece una corriente eléctrica por dicho conductor. Lo mismo ocurre si

se mueve el imán y se deja fijo el conductor. En un generador eléctrico se hacen mover bobinas en

sentido giratorio en las proximidades de campos magnéticos producidos por imanes o electroimanes.

2.10. Circuito eléctrico

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos que unidos entre sí, permiten una circulación de electrones (corriente eléctrica) desde un punto de partida (fuente), recorre un camino y vuelve a ese mismo punto.

2.10.1. Elementos fundamentales

Los elementos fundamentales para que un circuito eléctrico funcione son tres:

Generador (pila, acumulador, …). Proporciona la energía necesaria para poner en movimiento los electrones.

Receptor (lámpara, motor, etc.). Es el elemento que recibe y consume la energía eléctrica suministrada por el generador de corriente.

Conductor (cables). Une los diferentes componentes y transporta los electrones.

Sin embargo, en la mayoría de los circuitos además tenemos controladores, que son los

componentes eléctricos encargados de regular la corriente. Ejemplos: Elementos de maniobra y

elementos de protección.

Se denomina esquema eléctrico al dibujo eléctrico en donde se representan sus elementos (pila,

conductor, interruptor y lámpara) mediante símbolos normalizados.



2.10.1.1. Generador eléctrico

Es todo aparato o máquina capaz de producir corriente eléctrica a expensas de cualquier otro tipo de energía. Se distinguen dos tipos fundamentalmente:

1) Pilas y acumuladores (o baterías). En estos generadores se obtiene electricidad a partir de la conversión de energía química en eléctrica. Si tomamos una varilla de carbón y otra de cinc

(electrodos) y las sumergimos en una disolución de ácido sulfúrico (electrolito), habremos

construido una pila elemental.

Ejemplos:

Pilas. Batería del automóvil.

2) Dinamos y alternadores. Transforman energía mecánica en eléctrica. Se fundamentan en el

principio de inducción electromagnética que dice: “Si movemos un conductor, de forma que

corte las líneas de fuerza de un campo magnético, se puede hacer circular en él una corriente

de electrones”.

Ejemplos:

Dinamo. Alternador.



2.10.1.2. Conductores

Los conductores son los operadores que transportan energía eléctrica. Son el camino por el que

circulan los electrones.

Teniendo en cuenta ciertas propiedades eléctricas, los materiales se pueden clasificar en

conductores, aislantes y semiconductores.

Pero también existen otros materiales que dependen de la temperatura que son los

superconductores.

1) Conductores:

Existen materiales que permiten el paso de la corriente, a estos materiales se les denomina

conductores. Cuando sobre una estructura atómica actúa una determinada energía puede ocurrir que

uno o más electrones escapen de su órbita. Los electrones que están poco sujetos al núcleo atómico son

los que recorren el metal de manera libre y desordenada y se denominan electrones libres. Los

electrones libres son la causa de que los metales sean buenos conductores de la electricidad y del calor.

Un conductor es aquel material que ofrece poca resistencia al paso de la corriente eléctrica,

por lo tanto, se denomina que es un buen conductor.

Ejemplos: los metales (cobre, plata, oro, hierro, aluminio, ...) y los materiales no metálicos como:

el grafito o las disoluciones y las soluciones salinas (agua del mar).

Cables de cobre.



2) Aislantes:

Sin embargo, existen otros que no permiten o dejan pasar poca corriente eléctrica. A éstos

últimos los denominamos aislantes. Esto es debido a que no disponen de electrones libres. Por tanto,

resisten el paso de la corriente a través del elemento que alberga.

Un aislante es aquel material que ofrece mayor oposición al paso de corriente eléctrica y por

eso se denomina un mal conductor de la corriente eléctrica.

Ejemplos: la madera, el corcho, el plástico, el vidrio, el agua 100% pura y la porcelana.

Cinta aislante, madera y guantes de plástico.

3) Semiconductores:

También, existen los materiales semiconductores que tienen un comportamiento intermedio entre los aislantes y los conductores. Su conductividad dependerá del número de electrones libres

existentes.

El elemento se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversos factores

como, el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del

ambiente en el que se encuentre.

Un semiconductor es aquel material que conduce la corriente eléctrica mejor que un aislante, pero peor que un conductor.

Ejemplos: los más importantes son el silicio, selenio y germanio.

Ejemplo: El silicio es usado para fabricar diodos y transistores, los cuales permiten el paso de

la corriente en un solo sentido.



4) Superconductores:

Por último, existen ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura,

aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.

Un superconductor es aquel material que conduce la corriente eléctrica mejor que un conductor, ya que no opone resistencia.

2.10.1.3. Receptores

Son los operadores que reciben la energía eléctrica y la transforman en otros tipos de energía.

Bombillas que transforman energía eléctrica en luminosa.

Motores que transforman energía eléctrica en mecánica de rotación.



2.10.2. Elementos de maniobra

Son los elementos que nos permiten manejar el circuito a voluntad.

Interruptores. Sirven para realizar las operaciones de apertura o cierre de un circuito.

Pulsador. Son operadores que cierran el circuito cuando se presiona sobre él (timbres,

cerraduras eléctricas, etc.)

Conmutador. Su forma exterior es igual a los interruptores. Su función consiste en cambiar

(conmutar) la conexión de contacto entre un polo llamado común y cualquiera de los otros dos.

Se utilizan en instalaciones de alumbrado donde queramos accionar la luz desde dos puntos

diferentes (dormitorios, pasillos, ...).

Ejemplos:

Interruptor. Pulsador. Conmutador.

2.10.3. Elementos de protección

Son los elementos que protegen a los circuitos de sobrecargas (cortocircuitos) y protegen

también a las personas de posibles accidentes.

Ejemplos: Fusibles, Automáticos y Diferenciales.

Fusibles.

Modelos comerciales del Interruptor Diferencial.



2.10.4. Tipos de circuitos

Un circuito eléctrico puede presentarse en dos situaciones: abierto y cerrado.

2.10.4.1. Abierto

Un circuito eléctrico es abierto cuando no hay paso de electrones por estar interrumpido el

circuito a través del interruptor.

2.10.4.2. Cerrado

Un circuito eléctrico es cerrado cuando hay paso de electrones, ya que el circuito queda

conectado, cerrado, a través del interruptor.



2.11. Magnitudes eléctricas

2.11.1. Símil hidráulico

Ejemplo 1: Símil hidráulico y tubería de agua.

Si comparamos un circuito hidráulico y uno eléctrico podremos entender mejor su

funcionamiento y el conjunto de magnitudes que los caracterizan.

Podemos suponer que la corriente eléctrica está formada por gotas de agua que se encuentran

en un vaso (pila) en dos compartimentos separados marcados con (+) y (-) en la siguiente figura.

En este doble vaso (pila) encontraremos que uno de ellos está casi lleno y el otro casi vacío.

Cuando abrimos la llave de paso (interruptor) el agua (electrones) comenzará a circular por las tuberías

(conductores), gracias al desnivel existente y moverá el ventilador (receptor) dispuesto en la tubería.

En este circuito hidráulico se pueden definir tres magnitudes fundamentales, las mismas que a

continuación definiremos para un circuito eléctrico:

Desnivel (ddp): diferencia de altura entre los niveles superiores del agua en los dos depósitos.

Caudal: cantidad de agua que circula en cada unidad de tiempo. Se mide en litros por segundo,

que podemos medir calculando la capacidad de un depósito y el tiempo que tarda en vaciarse.

Resistencia: todo aquello que se opone a la circulación del agua en el circuito. Viene determinada

por las longitudes, diámetros y formas de las tuberías.



Ejemplo 2: Símil hidráulico y generador eléctrico.

Si comparamos el circuito eléctrico con un circuito hidráulico, tenemos que por el circuito

hidráulico habrá una circulación de líquido mientras haya una diferencia de nivel, y para mantener esta

diferencia de nivel necesitamos una bomba hidráulica. Lo mismo sucede en un circuito eléctrico; para

mantener la diferencia de potencial y proporcionar la energía capaz de crear la corriente eléctrica es

necesario un dispositivo llamado generador eléctrico.

A continuación, vamos a hacer una comparación entre un circuito hidráulico y un circuito

eléctrico.



2.11.2. Intensidad de corriente eléctrica

La intensidad de corriente eléctrica es la cantidad de carga eléctrica (electrones) que circula por el circuito en la unidad de tiempo.

Esta magnitud es comparable al caudal de agua que fluye por una tubería.

La intensidad se simboliza con la letra I y su unidad es el amperio (A), pueden emplearse

submúltiplos como mA (que equivale a 10-3 A) y µA (que equivale a 10-6 A).

Ejemplo:

Matemáticamente se expresa con la siguiente fórmula:

t

QI

I: intensidad de corriente (amperios, A).

Q: carga eléctrica (culombios, C).

t: tiempo (segundos, s).

Ejemplo: Determina la intensidad de corriente que se ha establecido por un conductor

eléctrico, si por él ha fluido una carga de 4 culombios en un tiempo de 2 segundos.

Datos:

Q = 4 C

t= 2 s

Operaciones:

As

C

t

QI 2

2

4

Solución: I = 2 A

2.11.2.1. Sentido de la corriente eléctrica

En un circuito eléctrico, el sentido de la corriente eléctrica lo determina el movimiento de electrones.



La corriente eléctrica que circula del polo negativo (-) al positivo (+) del generador a través del circuito. A este sentido de circulación se le llama sentido real. Es el tipo de corriente que obtenemos

de las dinamos, las pilas y los acumuladores.

Sin embargo, se suele tomar como sentido de la corriente el que va del polo positivo (+) al negativo (-), que fue el que adoptaron los primeros descubridores de la electricidad. A esto se le

conoce como sentido convencional.

2.11.2.2. Instrumento de medida

El amperímetro es el instrumento que nos permite medir la intensidad eléctrica. Este aparato

se debe conectar siempre en serie con lo que se desee medir.

Su símbolo es:

Se debe conectar interrumpiendo el circuito, para obligar a que todas las cargas eléctricas

circulen a través de él. Este tipo de conexión se denomina conexión en serie.

Dado que la intensidad de la corriente es igual en todos los puntos del circuito, es indiferente dónde conectemos el amperímetro.

PRECAUCIONES: Al hacer el montaje, ten cuidado de que el aparato de medida sirva para

medir corriente continua, que las polaridades sean las correctas y que la escala elegida sea la adecuada

con la magnitud a medir, ya que, de otra manera, podríamos estropear el instrumento medidor.



2.11.3. Tensión eléctrica

La tensión eléctrica, también llamada voltaje o diferencia de potencial (ddp), indica la

diferencia de energía (por unidad de carga) entre dos puntos cualesquiera del circuito y es la causa de

que los electrones circulen por el circuito si éste se encuentra cerrado.

Esta magnitud es similar al desnivel en un circuito hidráulico.

La tensión se simboliza con la letra V (ó U) y su unidad es el voltio (V), pueden emplearse

submúltiplos como mV (que equivale a 10-3 V) y µV (que equivale a 10-6 V).

Ejemplo:

El generador eléctrico es el encargado de crear la diferencia de cargas. Para crear esta

diferencia de cargas, el generador tiene que arrancar electrones del polo positivo y depositarlos en el polo negativo. Para realizarlo, necesita desarrollar una fuerza.

A la fuerza necesaria para trasladar los electrones desde el polo positivo (+) al negativo (-) y así crear la diferencia de cargas, se le denomina fuerza electromotriz (f.e.m., ε). Se mide en voltios (V) y en realidad es la tensión interna o de vacío que posee el generador.

VA

VB

VA VB

ε = VA – VB



Dicho de otro modo, el voltaje es la energía por unidad de carga que hace que las cargas circulen por un circuito.

Matemáticamente se expresa con la siguiente fórmula:

Q

EVVV BA

VA: voltaje en el punto A (voltios, V).

VB: voltaje en el punto B (voltios, V).

E: energía (julios, J).

Q: carga eléctrica (culombios, C).


El voltímetro es el instrumento que nos permite medir la diferencia de potencial o el voltaje que existe entre dos puntos de un circuito. Es imprescindible conectar el voltímetro siempre en

paralelo con lo que se desee medir.

Su símbolo es:

La diferencia de potencial, como la misma palabra indica, es la diferencia de potencial entre

dos puntos, y para poderla medir deberemos conectar el voltímetro entre estos dos puntos. Esta

conexión se denomina conexión en paralelo.

PRECAUCIONES: De la misma manera que se hizo al medir la intensidad de la corriente, al

hacer las conexiones cuida que el aparato de medida sirva para medir corriente continua, que las

polaridades sean las correctas y que la escala elegida sea la adecuada con la magnitud que vamos a

medir.



2.11.4. Resistencia eléctrica

La resistencia eléctrica es una característica asociada a los materiales de uso común en

electricidad. Conociendo el valor de la resistencia de un conductor o aislante podremos determinar su

comportamiento en un circuito. Por lo que nos va a ayudar a diferenciar los cuerpos que son mejores conductores de los que son peores, de tal manera que podremos decir que un mal conductor posee

mucha resistencia eléctrica, mientras que uno bueno tiene poca. De esta manera podemos decir que:

La resistencia, también llamada resistor, es la mayor o menor dificultad que presenta un elemento al paso de la corriente eléctrica.

La resistencia se simboliza con la letra R y su unidad es el ohmio (Ω), pueden emplearse

múltiplos como KΩ (que equivale a 103 Ω) y MΩ (que equivale a 106 Ω).

Los símbolos más utilizados para representar la resistencia son:

En electricidad, la resistencia tiene como misión oponerse al paso de la corriente y transformar la energía en calor. Este efecto es beneficioso en algunos casos (como resistencias calefactoras de

estufas y cocinas eléctricas, filamentos de lámparas incandescentes, etc.) y es perjudicial en otros

(como calentamiento de conductores y pérdida de potencia).

Sin embargo, en los circuitos electrónicos, la resistencia tiene un papel muy importante:

distribuir adecuadamente la tensión y la corriente eléctrica en los diferentes puntos del circuito.


El óhmetro, también llamado ohmímetro, es el instrumento que nos permite medir la resistencia eléctrica de un circuito, de un receptor o de un resistor.

Su símbolo es:



PRECAUCIONES: De la misma manera que se hizo al medir la intensidad de la corriente y la

tensión, hay que tener unas ciertas precauciones al medir el valor óhmico de la resistencia.

1. No conecte nunca el aparato sobre un componente por el que circule corriente. Por tanto,

asegúrese de desconectar el circuito de la alimentación y al menos desconectar un extremo o

terminal de la resistencia a medir. En caso contrario, podría dañar el aparato.

2. Asegúrese de que el aparato está ajustado a cero de escala. Si esto no es así, proceda a su

ajuste. De lo contrario, la lectura no sería correcta.

3. No toque las puntas de prueba con los dedos, esto farsearía la lectura al conectar en paralelo

con la resistencia, la propia resistencia corporal. La lectura sería, entonces, una resistencia

menor que la real.

Ejemplo: Medir la resistencia eléctrica de una lámpara.

Para realizar la medida de una resistencia en un circuito hay que proceder de la siguiente

manera:

Asegurarse que en el circuito o en la resistencia no haya tensión, ya que eso puede provocar el

deterioro del aparato y la medida realizada no sería la correcta. Por eso, te recomendamos

siempre que desconectes el circuito o resistencia de la fuente de alimentación o generador.

Si el aparato que se va a utilizar es analógico o de aguja, deberás unir las dos puntas del

óhmetro y actuar sobre la resistencia ajustable para calibrar el aparato a cero.

Para efectuar la medida, deberemos conectar el óhmetro entre los dos puntos entre los que

queremos medir la resistencia.



2.11.5. Resistencia de un conductor

La resistencia de un conductor depende de su naturaleza (del tipo de material del que esté

compuesto) y sus dimensiones (de su longitud y sección).

Esto tiene una especial importancia en los cálculos de la sección de conductores eléctricos, ya

que una resistencia elevada provoca su calentamiento y su probable deterioro.

La naturaleza o estructura atómica del conductor, que se expresa mediante una constante

llamada resistividad (ρ) propia de cada material.

Así pues, cada material tendrá un determinado valor de resistencia por cada metro y milímetro

cuadrado de sección del mismo.

ρ es la resistencia que presenta un conductor de 1 m de longitud y 1 mm2 de sección.

La longitud (L), ya que cuanto más largo es el conductor, más grande es la dificultad por

circular, es decir, a más longitud, más resistencia.

Así pues, la resistencia de un conductor es directamente proporcional a su longitud.

La sección (S), ya que al aumentar la sección del conductor facilitamos el paso de los

electrones y disminuimos, por lo tanto, su resistencia.

Es decir, a mayor grosor, menos resistencia.

Estos factores nos determinan el valor de la resistencia de un hilo conductor:

S

LR

R: resistencia del conductor (ohmios, Ω).

ρ: coeficiente de resistividad a 20 C (Ω·mm2/m, m

mm2).

L: longitud del conductor (m).

S: sección del conductor (mm2).

La sección del cable se calcula de la siguiente forma:

4

2dS

, 2rS

d: diámetro del conductor (mm).

r: radio del conductor (mm).

De esta fórmula se deduce:

SRL

y

LRS

En la siguiente tabla se muestran los valores de la resistividad, a 20 C de temperatura, para

diferentes materiales.



El material más utilizado para conductores eléctricos es el cobre, porque presenta una baja resistividad, es muy dúctil y es uno de los más económicos. En microelectrónica o en circuitos

electrónicos de muy alta precisión se utiliza el oro, ya que es un material que no se oxida.

Ejemplo 1: Si midiésemos la resistencia de un conductor de cobre de un metro de longitud y de

un milímetro cuadrado de sección, obtendríamos un resultado de 0,017 Ω. Este resultado nos indica

que, por cada metro de conductor de cobre de un milímetro cuadrado de sección, la resistencia será de

0,017 Ω.

Ejemplo 2: Si el cable de cobre tiene ahora una longitud de 2 m. Calcula el valor de su

resistencia específica. ¿Qué sucede?

Datos:

L = 2 m

S = 1 mm2

m

mmCu

2

017,0

Operaciones:

034,01

2017,0

2

2

mm

m

m

mmR

Si la longitud del cable aumenta al doble, la resistencia también aumenta al doble.

Solución: R =0,034 Ω



2.11.5.1. Influencia de la temperatura sobre la resistividad

También se ha observado experimentalmente que la resistividad de un material depende de la

temperatura.

Ejemplo: Medir una bombilla en frío y cuando está encendida.

Al medir la resistencia con el óhmetro, la lámpara está apagada y, por tanto, el filamento se encuentra frío, es decir, a temperatura ambiente (20 C). Por otro lado, cuando aplicamos la ley de

Ohm para calcular la resistencia, se hace con los datos correspondientes al estado de encendido de la lámpara. Hay que tener en cuenta que en este estado, el filamento se encuentra a una temperatura de

unos 2.000 C. Y es que la resistencia eléctrica se eleva sustancialmente en casi todos los conductores al elevarse su temperatura, de ahí que en una lámpara incandescente la resistencia en frío sea muy

inferior a cuando está caliente.

En los conductores metálicos, la resistividad aumenta con la temperatura. Este incremento

depende de la naturaleza del conductor y viene determinado por la expresión:

CTCT 201)20(

T: temperatura (˚C).

ρ(T): resistividad eléctrica a una temperatura (Ω·m).

ρ(20˚C): coeficiente de resistividad a 20 C (Ω·m).

: coeficiente de temperatura (˚C-1). Representa el aumento de resistencia del material en cuestión por cada grado que aumentamos la temperatura.



En las siguientes tablas se muestran los valores de la resistividad y temperatura para

diferentes materiales.

En el cero absoluto de temperatura, la resistividad que presentan algunos metales como el

hierro, el cobre, la plata, el platino y el oro es nula. Este fenómeno se conoce con el nombre de

superconductividad.

Otra forma de calcular la resistencia a una temperatura dada (R(T)) es conociendo la

temperatura de la resistencia en frío (R(20C)), la elevación de la temperatura (ΔT) y el coeficiente

de temperatura ( ) que será diferente para cada material.

TRR CT 120

ΔT = T – 20 ˚C

Si la resistencia no está a temperatura ambiente (20 C) sino a otra (T1) y se quiere elevar la

temperatura (T2), entonces las fórmulas serían:

TRR TT 112

ΔT = T2 – T1

Ejemplo: Calcula la resistencia eléctrica de un conductor de cobre, de una longitud de 10 m y

una sección de 0,75 mm2, a una temperatura de 35 °C.

Datos:

L = 10 m

S = 0,75 mm2 = 7,5 · 10-7 m2

T = 35 ˚C

13109,3 CCu

Operaciones:

Hay dos formas de resolverlo:



1) Podemos obtener el valor de la R(35˚C) a partir del coeficiente de resistividad a 20 C del

cobre y del valor de la resistencia en frío (R(20C)).

m

mmCu

2

017,0

23,075,0

10017,0

2

2

20mm

m

m

mmR C

ΔT = T – 20 ˚C = 35 ˚C – 20 ˚C = 15 ˚C

TRR CC 12035

CCR C

15109,3123,0 13

35

24,00585,123,00585,0123,035 CR

2) Podemos obtener el valor de la R(35˚C) a partir del coeficiente de resistividad del cobre a

temperatura ambiente (20 C) y a 35 C.

mCu 81072,1

CTCC 201)20(35

CCCmC

2035109,311072,1 138

35

CCmC

15109,311072,1 138

35

mC

0585,011072,1 8

35

mmC

88

35 1082,10585,11072,1

24,0105,7

101082,1

27

8

35m

mmR C

Solución: R(35˚C) = 0,24 Ω

De la anterior formulación se puede sacar las siguientes conclusiones:

A mayor longitud, mayor resistencia.

A mayor grosor (o sección), menor resistencia.

A mayor temperatura, mayor resistividad del cable.

En cualquier circuito eléctrico que se monte debemos saber que todo receptor o consumidor de

corriente eléctrica, se debe considerar como una resistencia.



2.11.6. Ley de Ohm

El valor de la intensidad de corriente eléctrica que recorre un circuito depende directamente

de la tensión existente entre los extremos del mismo e inversamente de la resistencia eléctrica.

Fue George Ohm quién descubrió la relación matemática entre la intensidad y la diferencia de potencial. Hoy se conoce esta relación como Ley de Ohm y se expresa así:

Ley de Ohm: R

VI

R: resistencia (ohmios, Ω).

V: tensión eléctrica (voltios, V).

I: intensidad (amperios, A).

Esta relación la podemos representar y manejar con facilidad si utilizamos el triángulo mágico.

Si tapamos con un dedo la letra del triángulo cuyo valor queremos conocer, y la fórmula para

calcular su valor quedará indicada por las otras dos letras restantes.

Tensión Resistencia Intensidad

De esta fórmula se deduce: RIV , I

VR e

R

VI

Las expresiones anteriores nos facilitan el cálculo de cualquiera de las magnitudes (V, R, I) si

conocemos las otras dos.

Ejemplo: Calcula la intensidad que circula por la resistencia de un circuito electrónico de 100 Ω,

cuando está sometida a una tensión de 4 V.

Datos:

V= 4 V

R = 100 Ω

Operaciones:

mAAV

R

VI 4004,0

100

4

Solución: I = 40 mA



Ejemplo 1: Así pues, se cumple que la intensidad de la corriente en un circuito eléctrico

aumenta si aumenta la diferencia de potencial (voltaje), siempre que la resistencia se mantenga

constante.

Ejemplo 2: De la misma forma se cumple, que la intensidad de la corriente (amperios) disminuye

si la resistencia aumenta, siempre que la tensión (diferencia de potencial) se mantenga constante.

De la formulación se puede sacar las siguientes conclusiones:

1) Manteniendo la resistencia constante, la intensidad de corriente que recorre un circuito eléctrico varía en proporción directa con la tensión.

2) Si se mantiene la tensión constante y variamos el valor de la resistencia, la intensidad de corriente varía en razón inversa con el valor de la resistencia.

Ejemplo: Los medios de transmisión utilizan conductores metálicos para la transmisión de la

señal y están sujetos a la Ley de Ohm y a las leyes fundamentales que rigen el electromagnetismo.



2.11.7. Ley de Watt. Potencia eléctrica

En Física, la potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Esto es

equivalente al tiempo empleado en realizar un trabajo.

t

WP

P: potencia (vatios, W).

W: trabajo (julios, J).


Si se produce más trabajo en el mismo tiempo, se es más potente. Y si se produce el mismo

trabajo en menos tiempo, se es más potente.

La potencia se representa con la letra P y su unidad es el vatio (W).

Un vatio (o watt) se puede definir como “la velocidad a la que se realiza el trabajo en un circuito en el cual circula una corriente de un amperio cuando haya aplicada una diferencia de potencial de un voltio”.

En honor a James Watt, se llamó watt (W) a la unidad de potencia eléctrica.

Cuando hablamos de potencia eléctrica manejamos el mismo concepto, pero podemos definir

también otros efectos.

Ejemplos:

Si una lámpara da más luz, es más potente.

Si un soldador se calienta antes, es más potente.

Por tanto, todos los receptores eléctricos transforman la energía eléctrica en otras formas de

energía. Con lo que la potencia eléctrica es la magnitud que mide la energía consumida por unidad de tiempo.

t

EP




Por otro lado, como sabemos que la tensión es la energía por unidad de carga que hace que las cargas circulen por un circuito, podemos despejar la energía y obtendríamos:

Q

EV ; QVE

A continuación, sustituimos el valor de la energía en la fórmula de la potencia eléctrica.

t

QV

t

EP



Además, como sabemos que la intensidad es la cantidad de carga eléctrica (electrones) que circula por el circuito en la unidad de tiempo, podemos sustituirla en la fórmula de arriba:

t

QI

Así pues la potencia eléctrica es:

IVt

QV

t

EP

Ejemplo:

Por tanto, la potencia de un circuito eléctrico es la relación entre intensidad y voltaje. Esta

relación se conoce como Ley de Watt. Matemáticamente se expresa así:

IVP


V: tensión (voltios, V).


Esta relación la podemos representar y manejar también con el triángulo mágico.

Ejemplo: Calcula la potencia que consume una resistencia limitadora al conectarla a una tensión

de 12 V, si su resistencia es de 1 KΩ.

Datos:

V = 12 V

R = 1 KΩ = 1.000 Ω

Operaciones:

Primero, calculamos la intensidad, aplicando la Ley de Ohm:

AV

R

VI 012,0

000.1

12

Y después calculamos la potencia, usando la Ley de Watt:

WAVIVP 144,0012,012

Solución: P = 0,144 W




El vatímetro es el instrumento que nos permite medir la potencia eléctrica. En realidad, se mide

por separado la tensión y la intensidad de la corriente, para después realizar la operación IVP .

2.11.8. Energía eléctrica

De la expresión que relaciona la energía con la potencia, se deduce que la energía es el producto de la potencia por el tiempo.

tPE


P: potencia (vatios, V).


El cálculo de la energía eléctrica consumida por un receptor es muy interesante, especialmente,

para los consumidores, ya que sobre él se establecen los costes que facturan las compañías eléctricas.

¿Cuál es la unidad de medida de la energía eléctrica? Todo dependerá de las unidades que se

tomen de la potencia y del tiempo.

tPE

P (W) t (s) P (KW) t (h)

E = W·s = Julios E = KW·h = kilovatios · hora

El julio es la unidad perteneciente al Sistema Internacional. Como es muy pequeña, se suele

utilizar más el KW·h.

Ejemplo: Calcula la energía, en KW·h y Julios, consumidos por un televisor de 200 W en 8 horas

de funcionamiento.

Datos:

P = 200 W = 200 · 10-3 KW

t = 8 horas = 8 · 60 · 60 = 28.800 s

Operaciones:

Primero, calculamos la energía en KW·h consumida durante ese período de tiempo es:

hKWhKWtPE 6,1810200 3

Y, después, calculamos la energía en julios consumida durante ese período de tiempo es:

JuliossWtPE 000.760.5800.28200

Solución: E = 1,6 KW·h = 5.760.000 Julios



2.11.9. Ley de Joule

El físico P. James Joule estudió la relación que existe entre la energía y su transformación plena en calor.

El roce del flujo de cargas eléctricas (electrones libres) con los átomos produce un

calentamiento del material. Por ello, todos los materiales conductores, al ser atravesados por una

corriente eléctrica, se calientan. Este fenómeno se conoce como efecto Joule.

El efecto Joule consiste en el proceso de transformación de energía eléctrica en energía térmica en una resistencia atravesada por una corriente.

EH 24,0

H: calor generado (calorías, cal).


Ejemplo: Calcula el calor desprendido por una resistencia perteneciente a la placa de un circuito

impreso, si su potencia es de 1 W y está funcionando durante 8 horas.

Datos:

P = 1 W

t = 8 horas = 8 · 60 · 60 = 28.800 s

Operaciones:

Primero, calculamos la energía en julios consumida durante ese período de tiempo es:

JuliossWtPE 800.28800.281

Y después calculamos el calor desprendido, usando la Ley de Joule:

caloríasEH 912.6800.2824,024,0

Solución: H = 6.912 calorías

Otra forma de enunciarlo es del siguiente modo: “la cantidad de calor producida por el paso de

la corriente eléctrica a través de cierto material depende de tres factores: la intensidad de la corriente, la resistencia del material y el tiempo durante el cual está pasando dicha corriente.” La

expresión matemática es la siguiente:

tRIH 224,0

H: calor generado (calorías).


R: resistencia (ohmios, Ω).




2.11.10. Tabla – Resumen

Magnitud Eléctrica Símbolo Unidad de Medida Aparato de Medida

Carga eléctrica Q Culombio (C)

µC Galvanómetro

Intensidad I Amperio (A)

mA, µA

Amperímetro

Voltaje V Voltio (V)

mV, µV

Voltímetro

Resistencia R Ohmio (Ω)

KΩ, MΩ

Óhmetro

Potencia P Vatio (W)

Vatímetro

Energía eléctrica E Julios (J) ---

Calor H Calorías (cal) ---

2.11.11. Fórmulas

I: intensidad (A)

V: tensión o voltaje (V)

P: potencia (W)

R: resistencia (Ω)



2.11.12. Polímetro

El polímetro, también llamado multímetro, es un instrumento que puede medir tensión, intensidad y resistencia, así como otras magnitudes. Posee varias escalas y están dotadas de una rueda

giratoria o unos agujeros con los que se selecciona la magnitud que se desee medir. Sirven tanto como

para corriente continua como para corriente alterna.

Polímetro analógico

Polímetro digital



2.12. Tipos de corriente eléctrica

Se llama corriente eléctrica, al paso ordenado de electrones a través de un conductor. En la

siguiente figura, se muestra el movimiento de electrones por el conductor eléctrico.

Pero se puede hacer que estos electrones pasen siempre en la misma dirección (corriente

continua) o que cambien el sentido de paso e incluso que varíe la cantidad de electrones que pasan cada vez (corriente alterna).

Corriente continua

Corriente alterna

Según sea el receptor que queremos alimentar debemos utilizar una u otra.

La conversión de corriente alterna en continua o viceversa es muy fácil con los sistemas

electrónicos actuales.

La inmensa mayoría de aparatos electrónicos utilizan la corriente continua, ya que deben

controlar el paso de los electrones de una forma muy selectiva. Sin embargo, la mayor parte de la

producción y transporte de la corriente es alterna, por lo que se debe transformar la corriente alterna

en continua.



2.12.1. Corriente continua (C.C. ó D.C.)

La corriente continua se puede obtener por medio de métodos químicos, como lo hacen las pilas y baterías, por métodos mecánicos como lo hace una dinamo, o por otros métodos, fotovoltaico, par térmico, etc. Su símbolo de representación es .

Una corriente continua se caracteriza porque los electrones libres siempre se mueven en el mismo sentido por el conductor con una intensidad constante.

El valor que caracteriza a la corriente continua es el voltaje (Vcc), que permanece invariante en el tiempo, no varía, es constante.

Corriente continua (C.C.)

Por tratarse de un valor de tensión que permanece constante en el tiempo, dificulta la

interrupción de la misma cuando los valores son elevados, por lo que se utiliza en aparatos de muy baja

tensión, hasta 24 Voltios.

Los usos que se hacen de la C.C. son muy variados: baños electrolíticos, alimentación de aparatos electrónicos, tracción eléctrica (coches, tranvías, etc.) y otros muchos más.

Ejemplo: VCC = 10 V



En ella, y mientras no se gaste la pila o la batería, o mientras tengamos encendida la fuente de

alimentación, se producirá el movimiento de los electrones siempre del negativo al positivo.

Ejemplo: I = 1 A

El aparato que convierte la corriente alterna en corriente continua se llama fuente de

alimentación. Una de sus aplicaciones es cargar los teléfonos móviles.

Cargador de móviles



2.12.2. Corriente alterna (C.A. ó A.C.)

La corriente alterna se puede obtener por métodos mecánicos como lo hace un alternador, o

por conversión de la corriente continua en alterna, el aparato que hace esto se llama inversor. Su

símbolo de representación es .

Una corriente alterna se caracteriza porque el flujo de electrones se mueve por el conductor en un sentido y en otro, y, además, el valor de la corriente eléctrica es variable.

Se trata de un valor de tensión que varía constantemente en el tiempo, tomando valores

positivos, cero y negativos. La corriente alterna tiene forma senoidal (sinuosidal).

Ejemplo: V = 10 V



En la corriente alterna el camino de los electrones cambia de sentido alternativamente. Cuando

se le llena el “vaso” a la fuente de corriente alterna, se le da la vuelta. Esto hace que los electrones cambien de sentido y fluyan hacia el otro lado.

La corriente circula en un sentido (valores positivos) durante los primeros 10 ms y en el contrario (valores negativos) durante los siguientes 10 ms. Este mismo proceso se repetirá

continuamente mientras el generador estuviese suministrando corriente eléctrica al circuito.

Ejemplo: La lámpara se enciende y se apaga rápidamente, siguiendo los cambios de la corriente.

Pero no podemos ver este fenómeno, ya que el ojo humano no es capaz de percibirlo.

Ejemplo: I = 10 A



Los valores que caracterizan a la corriente alterna son:

Magnitudes de la corriente alterna (C.A.)

Valor máximo (Vmax): es el valor de cresta que alcanza la corriente alterna, puede ser positivo

o negativo, también se le conoce como valor de pico (Vp).

Para la tensión de la red es de ± 400 V.

Valor pico-pico (Vpp): es el doble del valor máximo. Se calcula a partir de la fórmula:

Vpp = 2 · Vmax

Ipp = 2 · Imax

Valor instantáneo (Vi): es el valor que toma la corriente en un momento determinado. Se

calcula a partir de la fórmula:

Vi = Vmax · sen (wt)

Ii = Imax · sen (wt)

Donde wt es el ángulo en el que deseamos obtener el valor instantáneo.

Valor eficaz (Vef): es el valor de corriente continua por el que debemos sustituir la corriente alterna para que produzca el mismo efecto. Se calcula con la fórmula:

Vef = Vmax / √2 = 0.707 · Vmax

Ief = Imax / √2 = 0.707 · Imax

Para la corriente de la red es de 230 V.

Conociendo el valor eficaz, el máximo se desprende de las siguientes fórmulas:

Vmax = Vef · √2

Imax = Ief · √2



Valor medio (Vmed): es la media algebraica de los valores instantáneos durante un periodo. Se

calcula con la fórmula:

Vmed = 0.637 · Vmax

Periodo (T): es el tiempo que tarda en producirse un ciclo completo de la corriente.

Corresponde con 360º. Para la corriente de red es de 20 ms.

Frecuencia (F): es el número de ciclos completos que se producen en 1 segundo. Se calcula con

la fórmula:

F = 1 / T

Para la corriente de la red es de 50 Hz (= 1/20 ms = 1/0,02 s).

Ejemplo: Valor máximo de una C.A.

Ejemplo: Comparación de dos C.A.s de igual frecuencia y distinta fase.

Al comparar dos corrientes alternas de igual frecuencia no sólo hay que tener en cuenta su

magnitud, que se expresa generalmente en valor eficaz, sino también el adelanto o retraso de fase

entre ambas.

Las dos corrientes alternas representadas en la figura se diferencian en:

1) El voltaje eficaz de la mayor es de 100 V y de la menor 10 V.

2) La tensión alterna de 10 V está retrasada 90° con respecto a la de 100 V.



Una ventaja de la corriente alterna es que en cada ciclo el valor de la tensión pasa por cero, y esto facilita la desconexión de los aparatos.

Otras ventajas frente la corriente continua son:

Permite aumentar o disminuir el voltaje por medio de transformadores.

Se transporta a grandes distancias con poca pérdida de energía.

Es posible convertirla en corriente continua con facilidad.

3. DIFERENCIAS ENTRE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA

Aparentemente puede parecer que la electrónica y la electricidad son lo mismo y no es así.

La electricidad trabaja con conductores y la electrónica con semiconductores que tienen unas

propiedades diferentes.

La electrónica ha permitido la miniaturización de los aparatos, la posibilidad de automatización y programación de procesos y un gran desarrollo de las tecnologías de la información y la comunicación.

Para que se produzca electricidad (conducción eléctrica) hacen falta:

1) Electrones libres.

2) Que exista una diferencia de potencial.

3) Un medio físico por donde discurran los electrones libres.

NOTA: Un electrón es una partícula subatómica, que se encuentra alrededor del núcleo, tiene una masa muy pequeña y carga negativa. Se dice que un electrón es libre cuando tiene energía suficiente para escapar a la fuerza de atracción del núcleo.



4. PROTECCIÓN DEL CIRCUITO ELÉCTRICO

Los excesos de temperatura que se pueden producir en los conductores por el efecto Joule los

pueden destruir inmediatamente. Éste es el caso del cortocircuito y la sobrecarga.

Aun así, los excesos constantes de temperatura de los materiales aislantes hacen que se envejezcan con más rapidez, limitando la vida útil del conductor (los aislantes sometidos a altas

temperaturas acaban volviéndose quebradizos y perdiendo parte de sus propiedades aislantes).

Para la protección contra cortocircuitos y sobrecargas se emplean los fusibles y los

interruptores automáticos.

4.1. Cortocircuito

El cortocircuito es cuando la corriente atraviesa por el circuito sin ningún tipo de resistencia y oposición. Es decir, es el choque de 2 polos: negativo - positivo. Es cuando la fase toca algún otro

material que sea conductor, en algunos casos se calienta por la corriente y puede producir fuego.

Estos accidentes suelen ser provocados por un error en el montaje del circuito, fallo de un aislamiento que separa las partes activas del circuito eléctrico o por una falsa maniobra.

Ejemplo: Cuando se unen eléctricamente mediante un conductor los dos terminales de la batería

(negativo – positivo) se produce un cortocircuito.

Ejemplo: Si por casualidad en un circuito eléctrico se unen cualquier parte metálica de dos conductores de diferente polaridad que hayan perdido su recubrimiento aislante, la resistencia en el

circuito se anula y el equilibrio que proporciona la ley de Ohm se pierde.

En el cortocircuito la corriente se vuelve muy elevada, ya que al no haber ninguna resistencia el

voltaje se divide por cero, esto es igual a que no habrá un límite estimado en los valores de corriente.

0

1

R

VI

Esta corriente al ser muy elevada no puede durar mucho tiempo porque destruye todos los

elementos del circuito que se encuentran a su paso.



La corriente eléctrica siempre trata de circular por donde existe menor o nada de resistencia.

Al hilo conductor se le puede considerar resistencia cero.

Por tal motivo la corriente I, evitará pasar por R y ésta no cumplirá ninguna función. A dicho

fenómeno se le llama cortocircuito.

Ejemplo: Si se divide cualquier número (voltaje) digamos 5 entre resistencia aproximadamente

igual a cero, la intensidad dará indeterminado (la corriente que se alcanza tiende al infinito).

0

5

R

VI

La temperatura que produce el incremento de la intensidad de corriente en amperios cuando

ocurre un cortocircuito es tan grande que puede llegar a derretir el forro aislante de los cables o conductores, quemar el dispositivo o equipo de que se trate si éste se produce en su interior, o llegar,

incluso, a producir un incendio.

Ejemplo:

Utilizando la ley de Ohm, el valor de la corriente es:

AR

VI 12

1

12

Ejemplo: Para hacernos una idea de lo grande que es este valor, es bueno saber que la corriente

que circula por una lámpara común de 100 W (como las de nuestras casas) es de 0,45 A.

Ejemplo: Cuando se sueldan metales, aparecen unas enormes chispas. Eso es un cortocircuito. Si

ocurre algo así en un dispositivo, se fundirá claro y la chispa será más pequeña.



Ejemplo: Si en un circuito eléctrico hay 2 puntos con el mismo voltaje, se dice que entre dichos

puntos existe un cortocircuito, ya que al conectarlos mediante un cable (resistencia nula) entre ellos no

circularía corriente por no haber diferencia en el potencial eléctrico.

4.1.1. ¿Por qué se producen “cortocircuitos” en las instalaciones eléctricas?

Diez formas de hacer cortos circuitos en las instalaciones eléctricas:

1) Amarres, empalmes, derivaciones o uniones defectuosas.

2) Sobrecargas en los conductores por conexión de aparatos de gran consumo eléctrico.

3) Utilización de accesorios de baja calidad, “clones”.

4) Conexiones erróneas en la ampliación de instalaciones eléctricas.

5) Realización de actos intencionales o accidentales en contactos.

6) Baja calidad de los conductores eléctricos.

7) Conexión de aparatos de consumo eléctrico con mal funcionamiento.

8) Ésta no es causa de “cortocircuitos” pero influye. Colocación o reemplazo de fusibles o pastillas

termomagnéticas de mayor capacidad a la necesaria en el Interruptor de Seguridad y en el

Centro de Carga. Entre más ajustado esté el fusible o la pastilla termomagnética a la instalación

eléctrica la respuesta a un “cortocircuito” será más rápida, evitando por lo tanto que los

aparatos conectados a la instalación estén mucho tiempo expuestos a sufrir daños.

9) Reparaciones temporales tipo “parches” en toda la instalación.

10) En general actos inseguros. Cuando se trabaja con electricidad más vale que estés seguro de lo

que estás haciendo.

Los casos anteriores son representativos de la multiplicidad de eventos que pueden presentarse

en las instalaciones eléctricas residenciales, comerciales e industriales. Gran parte de los

“cortocircuitos” pueden evitarse utilizando personal y equipo calificado en su construcción,

mantenimiento y operación.

4.2. Sobrecargas

Se produce una sobrecarga cuando hacemos pasar por un conductor eléctrico más intensidad de corriente que la nominal (intensidad para la que ha sido calculada la línea).

Las sobrecargas pueden venir provocadas por conectar demasiados receptores en una línea eléctrica, por un mal funcionamiento de un receptor o componente electrónico que tiende a un mayor consumo eléctrico o por un motor eléctrico, que es obligado a trabajar a mayor potencia que la nominal.

Las sobrecargas originan un aumento de intensidad por los conductores que, con el tiempo

suficiente, puede llegar a provocar su destrucción por elevación de temperatura.

Las sobrecargas tardan más en dañar el conductor que el cortocircuito.



4.3. Fusibles

Para proteger los circuitos eléctricos de los “cortocircuitos” y las “sobrecargas” existen

diferentes dispositivos de protección. El más común es el fusible.

El fusible está constituido por una lámina o hilo metálico (como, por ejemplo, plomo) que se

funde con el calor producido por el paso de la corriente.

El fusible permite el paso de la corriente mientras ésta no supere un valor establecido. Si el

valor de la corriente que pasa, es superior a éste, el fusible se derrite, se abre el circuito y no pasa

corriente. Si esto no sucediera, el equipo que se alimenta se puede recalentar por consumo excesivo de

corriente (un cortocircuito) y causar hasta un incendio.

Para que el hilo del fusible se caliente antes que los conductores de la línea, debe ser de mayor resistencia eléctrica. Esto se consigue con un hilo de menor sección o con un hilo de mayor coeficiente de resistividad. Por otro lado, este hilo debe tener un punto de fusión más bajo que los conductores de línea que protege.

Ejemplo: Cortocircuito accidental.

Ejemplo: Si tenemos un fusible de 1 A, éste soportará una corriente de hasta 1 A. Cuando por

cualquier circunstancia la corriente sea mayor a 1 A, él se cortará.

Cuando el fusible tiene que soportar la elevación brusca de una corriente en amperios, superior a la que puede resistir en condiciones normales de trabajo, el hilo o la lámina se funde y el circuito se

abre inmediatamente, protegiéndolo de que surjan males mayores. El resultado de esa acción es similar

a la función que realiza un interruptor, que cuando lo accionamos deja de fluir de inmediato la corriente.

El fusible tiene como finalidad resguardar la integridad del resto de los componentes.



El fusible normalmente se coloca entre la fuente de alimentación y el circuito a alimentar. En

equipos eléctricos o electrónicos comerciales, el fusible está colocado dentro de éste.

Cuando se queme un fusible, siempre hay que reemplazarlo por uno de las mismas características, sin excepciones, previa revisión del equipo en cuestión, para determinar la causa de que

el fusible se haya quemado.

4.3.1. Tipos de fusibles

Fusible desnudo: constituido por un hilo metálico (generalmente de plomo) que se funde por

efecto del calor.

Fusible encapsulado de vidrio: utilizado principalmente en equipos electrónicos.

Fusible de tapón enroscable: pieza cilíndrica de porcelana o similar, sobre la cual se pone una

camisa roscada que sirve para que sea introducido en el circuito. El alambre (fusible) se coloca

internamente, se fija con tornillos y se protege con una tapa roscada.

Fusible de cartucho: está constituido por una base de material aislante, sobre la cual se fijan

unos soportes metálicos que sirvan para introducir a presión el cartucho (véase la siguiente

figura).

Algunos símbolos de fusibles se pueden ver a continuación:

Hoy en día, para la fabricación de hilos de los fusibles, se emplean aleaciones especiales

estudiadas para conseguir los mejores resultados. Estas aleaciones pueden ser de cobre-plata, plomo-

estaño, etc.

Cuando un hilo de fusible se funde, las gotas de material en estado líquido se proyectan, lo que

puede producir quemaduras y accidentes, incluido el peligro de incendio. Por esta razón, los hilos de

fusibles se deben colocar en el interior de recipientes herméticamente cerrados, llamados cartuchos

de fusibles.



Ejemplo: Aspecto de una gama de cartuchos de fusibles comerciales de diferente tamaño, así

como sus calibres en amperios.

Una de las ventajas de los cartuchos de fusible es que están calibrados en amperios. El calibre

de un fusible nos indica la intensidad que puede pasar por él sin fundirse. Cuando se supera esta

intensidad, el fusible corta el circuito. La rapidez con que lo hace está en función de lo alta que sea la

intensidad del fallo.

Los fusibles resultan muy seguros en la protección de cortocircuitos, pero presentan el

inconveniente de que son difíciles de reponer. Al fundirse el fusible queda inutilizado, por lo que hay

que encontrar otro de las mismas características y realizar la operación de recambio. En muchas

ocasiones esta operación resulta engorrosa y, si no se hace por un especialista, puede ser hasta

peligrosa. Además, los fusibles reaccionan muy lentamente ante las sobrecargas.

4.4. Interruptores automáticos

Los interruptores automáticos, también conocidos como disyuntores, están sustituyendo en muchas aplicaciones a los fusibles, ya que protegen bien contra los cortocircuitos y actúan ante las sobrecargas más rápidamente y de forma más selectiva.

Ejemplo: Para proteger la línea de corriente eléctrica que llega hasta nuestras casas, se

instalan interruptores diferenciales e interruptores automáticos, que realizan la misma función que el

fusible, pero que no hay que sustituirlos por otro nuevo cuando ocurre un cortocircuito. En la siguiente

imagen se puede ver un interruptor automático de protección contra cortocircuitos.

Cuando los circuitos están protegidos por un diferencial y por interruptores automáticos, una

vez que queda resuelta la avería que ocasionó que se abriera el circuito, solamente será necesario

accionar su palanquita, tal como se hace con cualquier interruptor común, y se restablecerá de nuevo el

suministro de corriente.

Tanto los fusibles como los dispositivos automáticos se ajustan de fábrica para trabajar a una tensión o voltaje y a una carga determinada, para lo cual incorporan un dispositivo térmico que abre el

mecanismo de conexión al circuito cuando la intensidad de la corriente sobrepasa los límites

previamente establecidos.

Los fusibles también muestran entre sus especificaciones, el voltaje máximo al que se puede

conectar.



5. DETECCIÓN DE AVERÍAS

Se trata de descubrir por qué el circuito no funciona como debería.

Los dos tipos de averías más comunes son: dispositivo en cortocircuito y dispositivo en circuito

abierto.

5.1. Cortocircuito

Sus características son:

La tensión es cero en el dispositivo.

La corriente es desconocida.

Ejemplo: Una resistencia puede estar en cortocircuito si durante el horneado y soldadura de

una tarjeta de circuito impreso, se cae una gota de soldadura y conecta 2 pistas cercanas, que es

conocido como Puente de Soldadura, esto es, cortocircuitar un dispositivo entre 2 pistas.

Hay que mirar en el resto del circuito para calcular la I.

5.2. Circuito abierto

Sus características son:

La corriente es cero a través del dispositivo.

La tensión es desconocida.

Ejemplo: En circuitos impresos una mala soldadura significa la “no” conexión normalmente. Esto

es conocido como Unión de Soldadura Fría y significa que el dispositivo está en circuito abierto.



6. FACTORES DE RIESGOS ELÉCTRICOS MÁS COMUNES



7. ORGANIZACIÓN DEL TALLER. LAS 5 S

Las 5 S

Orden y Limpieza



Comparativa entre una organización que “NO” aplica las 5 S y otra que “SÍ” las aplica

tema 1. electricidad y electrónica

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