Guía Teórica N°2 Fundamentos de la Electricidad I:

 

Guía Teórica N° 2 

Fundamentos de la Electricidad II

Guía Teórica N°2 Fundamentos de Electricidad II:

 1.- Las Tres Magnitudes Eléctricas Esenciales

      Para dominar la electricidad y realizar cálculos, es fundamental comprender las tres variables principales que interactúan dentro de cualquier circuito. Para que las entiendas de forma muy sencilla, utilizaremos la analogía hidráulica, comparando la electricidad con un sistema de tuberías de agua corriente. 

A) El Voltaje (Tensión Eléctrica o Potencial)

 

• Definición: Es la fuerza, presión o "empuje" eléctrico que obliga a los electrones a ponerse en movimiento dentro del conductor. Sin voltaje, los electrones se quedarían quietos en sus átomos y no habría corriente.
• Unidad de medida: Se mide en Voltios, cuyo símbolo matemático es la V.
• Comparación práctica: Imagina un gran tanque de agua ubicado en el techo de una casa, conectado a una tubería que baja hasta el jardín. El voltaje equivale a la presión del agua generada por la gravedad debido a la altura del tanque. Si el tanque está muy alto (alto voltaje, como una pila de 9V), el agua bajará con mucha fuerza. Si el tanque está casi en el suelo (bajo voltaje, como una pila de 1.5V), la fuerza con la que saldrá el agua será mínima. 

 

B) La Intensidad de Corriente (Corriente)

• Definición: Es la cantidad o volumen de electrones que pasan por una sección determinada del cable conductor en un segundo. Mide la velocidad del flujo eléctrico, es decir, qué tan "caudaloso" es el río de electrones.
• Unidad de medida: Se mide en Amperios, cuyo símbolo matemático es la A (en las fórmulas se representa con la letra I).
• Comparación práctica: Siguiendo el ejemplo del agua, la intensidad de corriente equivale al caudal o volumen de agua que sale por el extremo de la manguera por segundo. Se traduce en cuántas gotas de agua (electrones) están cruzando el tubo al mismo tiempo. Un río caudaloso es como un circuito con altos amperios, mientras que un goteo fino representa un amperaje muy bajo. 

C) La Resistencia Eléctrica

• Definición: Es la oposición, dificultad o freno que ofrece un material conductor al paso libre de los electrones a través de él. Los receptores (como los bombillos) tienen resistencia para aprovechar esa fricción y transformarla en luz o calor.
• Unidad de medida: Se mide en Ohmios, cuyo símbolo matemático es la letra griega omega (Ω), y en las ecuaciones se representa con la letra R.
• Comparación práctica: Imagina que pisas levemente la manguera del jardín por donde corre el agua, o que introduces arena dentro del tubo. Ese obstáculo que dificulta el paso del agua es la resistencia. Si aprietas mucho la manguera (alta resistencia), pasará muy poca agua; si quitas el pie por completo (baja resistencia), el agua fluirá libremente y en gran cantidad. 

 

2.- La Ley de Ohm: La Relación Matemática de la Electricidad

      En el año 1827, el físico alemán Georg Simon Ohm descubrió que estas tres magnitudes fundamentales no actúan de manera aislada, sino que están íntimamente amarradas por una ley matemática fija. Esta se conoce como la Ley de Ohm y establece que: 

      "La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un circuito cerrado es directamente proporcional al voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia del circuito". 

      La Fórmula Matemática

      La ecuación fundamental se escribe de la siguiente forma: 

Donde:

 𝑉= Voltaje o tensión (medido en Voltios [V]

       𝐼 = Intensidad de la corriente (medida en Amperios [A]

      𝑅= Resistencia eléctrica (medida en Ohmios [Ω] 

 

      Gracias al álgebra básica, si conocemos dos de estos datos en nuestro circuito del laboratorio, podemos despejar con facilidad el tercero utilizando estas tres variantes: 

1.    Para hallar el Voltaje: 𝑽 =𝑰 ⋅𝑹

2.      Para hallar la Corriente:

3.      Para hallar la Resistencia:

 

Ejemplos Comparativos y Análisis Cualitativo

 

• ¿Qué pasa si aumentamos el Voltaje manteniendo la misma Resistencia? Al conectar una pila con más fuerza (por ejemplo, cambiar una pila de 1.5V por una de 9V en el mismo bombillo), los electrones serán empujados con mayor violencia. Como la resistencia no cambió, la Intensidad de Corriente (𝑰) aumentará, haciendo que el bombillo brille mucho más (¡ten cuidado de no quemarlo!).
• ¿Qué pasa si aumentamos la Resistencia manteniendo el mismo Voltaje? Si mantenemos conectados los cables a una pila fija de 9V, pero cambiamos el bombillo por uno que posea un filamento mucho más largo y difícil de cruzar (mayor resistencia), a los electrones les costará mucho más avanzar. Por lo tanto, la Intensidad de Corriente (𝑰) disminuirá, reduciendo el flujo eléctrico. 

      ¡Felicitaciones! Ya cuentas con las bases teóricas necesarias para comprender el comportamiento de la electricidad. En la próxima sesión de clases, utilizaremos estos conocimientos para realizar mediciones reales, pelar cables conductores y armar tus primeros circuitos eléctricos en la mesa de trabajo de forma completamente segura. ¡La ciencia se aprende experimentando!