El circuito eléctrico es el recorrido preestablecido por por el que se desplazan las cargas eléctricas.
Las cargas eléctrica que constituyen una corriente eléctrica
pasan de un punto que tiene mayor potencial eléctrico a otro que tiene un
potencial inferior. Para mantener permanentemente esa diferencia de potencial,
llamada también voltaje o tensión entre los
extremos de un conductor, se necesita un dispositivo llamado generador (pilas,
baterías, dinamos, alternadores...) que tome las cargas que llegan a un extremo
y las impulse hasta el otro. El flujo de cargas eléctricas por un conductor
constituye una corriente eléctrica.
Se distinguen dos tipos de corrientes:
Corriente continua: Es aquella corriente
en donde los electrones circulan en la misma cantidad y sentido, es decir, que
fluye en una misma dirección. Su polaridad es invariable y hace que fluya una
corriente de amplitud relativamente constante a través de una carga. A este
tipo de corriente se le conoce como corriente continua (cc) o corriente directa
(cd), y es generada por una pila o batería.
Corriente alterna: La corriente alterna
es aquella que circula durante un tiempo en un sentido y después en sentido
opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante. Su
polaridad se invierte periódicamente, haciendo que la corriente fluya
alternativamente en una dirección y luego en la otra. Se conoce en castellano
por la abreviación CA y en inglés por la de AC.
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Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas
y sin ella no podríamos utilizar nuestros artefactos eléctricos y no tendríamos
iluminación en nuestros hogares. Este tipo de corriente puede ser generada por
un alternador o dinamo, la cual convierten energía mecánica en eléctrica.
El mecanismo que lo constituye es un elemento giratorio
llamado rotor, accionado por una turbina el cual al girar en el interior de un
campo magnético (masa), induce en sus terminales de salida un determinado
voltaje. A este tipo de corriente se le conoce como corriente alterna (a).
Pilas y baterías:
Las pilas y las baterías son un tipo de generadores
que se utilizan como fuentes de electricidad.
Las baterías, por medio de una reacción química producen, en
su terminal negativo, una gran cantidad de electrones (que tienen carga
negativa) y en su terminal positivo se produce una gran ausencia de electrones
(lo que causa que este terminal sea de carga positiva).
Ahora si esta batería alimenta un circuito cualquiera, hará
que por éste circule una corriente de electrones que saldrán del terminal
negativo de la batería, (debido a que éstos se repelen entre si y repelen
también a los electrones libres que hay en el conductor de cobre), y se dirijan
al terminal positivo donde hay un carencia de electrones, pasando a través del
circuito al que está conectado. De esta manera se produce la corriente
eléctrica.
Fuerza electromotriz de un generador:
Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía
proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente
eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial
entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que
sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito
cerrado.
A. Circuito eléctrico abierto (sin carga o
resistencia). Por tanto, no se establece la circulación de la corriente
eléctrica desde la fuente de FEM (la batería en este caso). B. Circuito
eléctrico cerrado, con una carga o resistencia acoplada, a través de la cual se
establece la circulación de un flujo de corriente eléctrica desde el polo
negativo hacia el polo positivo de la fuente de FEM o batería.
Resumiendo, un generador se caracteriza por su fuerza
electromotriz, fem, que es la energía que proporciona a la unidad de carga que
circula por el conductor.
Fuerza electromotriz =
energía/Carga
fem= E/Q
La unidad de fuerza electromotriz en el SI es el voltio (V):
1 voltio = 1 julio / 1 culombio
Voltímetro:
La ddp y la fem se pueden medir conectando un voltímetro
entre dos puntos de un circuito o entre los terminales de un generador. El
voltímetro siempre se conecta en paralelo. La escala de un voltímetro viene
expresada en voltios.
Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el
voltímetro ha de colocarse en paralelo, esto es, en derivación sobre los puntos
entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el
voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de
que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea
de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos
electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo
muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a
través del aparato se consigue la fuerza necesaria para el desplazamiento de la
aguja indicadora.
En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan
la función del voltímetro presentando unas características de aislamiento
bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento.
En la Figura se puede observar la conexión de un
voltímetro (V) entre los puntos de a y b de un circuito, entre los que queremos
medir su diferencia de potencial.
En algunos casos, para permitir la medida de tensiones
superiores a las que soportarían los devanados y órganos mecánicos del aparato
o los circuitos electrónicos en el caso de los digitales, se les dota de una
resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltímetro, de forma que
solo le someta a una fracción de la tensión total.
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