Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM).
AHORA VAMOS A DEFINIR LO QUE ES :
CONDUCTORES ELÉCTRICOS
Un conductor eléctrico Es aquel cuerpo que puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie. Generalmente elementos, aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento de cargas.
1. De alta conductividad:
Plata: este es el material con menor resistencia al paso de la electricidad pero al ser muy costoso, su uso es limitado. La plata se halla en la naturaleza en forma de cloruros, sulfuros o plata nativa. Este material se caracteriza por ser muy dúctil, maleable y no muy duro y fácil de soldar. Es utilizado en fusibles para cortocircuitos eléctricos porque es muy preciso en la fusión, es inoxidable y posee una conductividad sumamente alta. También se lo usa en contactos de relevadores o interruptores para bajas intensidades por su elevada conductividad térmica y eléctrica. La plata también es usada en instrumentos eléctricos de medicina como por ejemplo el termocauterio.
Cobre: este es el conductor eléctrico más utilizado ya que es barato y presenta una conductividad elevada. Este material se encuentra en la naturaleza de manera abundante, en forma de sulfuros, carbonatos, óxidos y en muy pocos casos se halla el cobre nativo. Se caracteriza por ser dúctil y maleable, sencillo de estañar y soldar y es muy resistente a la tracción. Para mejorar sus cualidades mecánicas, el cobre es fusionado con bronce y estaño.
Aluminio: este ocupa el tercer puesto por su conductividad, luego de los dos anteriores. Su conductividad representa un 63% de la del cobre pero a igualdad de peso y longitud su conductancia es del doble. El aluminio se encuentra en grandes cantidades y se lo extrae de un mineral llamado bauxita. Se caracteriza por no ser muy resistente a la tracción, ser más blando que el cobre y no es fácil de soldar. A pesar de esto, al ser dúctil permite ser trabajado por estirado, laminado, forjado, hilado y extrusión. Para mejorar la resistencia mecánica del aluminio se le agrega magnesio, hierro o silicio.
2. De alta resistividad:
Aleaciones de cobre y níquel: estas presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica relativamente baja y una fuerza electromotriz elevada en relación al cobre. El níquel representa el 40% y el cobre el 60% restante y es una aleación que no resulta útil para instrumentos de medida de precisión, a pesar de que su coeficiente de temperatura es bajo. Sin embargo, este se puede incrementar añadiéndole zinc.
Aleación de cromo y níquel: estas se caracterizan por presentar coeficientes bajos de temperatura, un coeficiente de resistividad mayor y una fuerza electromotriz pequeñas con respecto al cobre. Debido a que el conductor está cubierto por una capa de óxido que lo protege del ataque del oxígeno, resulta útil para trabajar a temperaturas que superen los 1000° C.
Los conductores de alta resistividad se caracterizan entonces por perdurar con el paso del tiempo, contar con un punto de fusión elevado, ser fáciles de soldar, ser dúctiles y maleables. Además, su fuerza electromotriz es menor a la del cobre, son resistentes a la corrosión y presentan un coeficiente térmico de conductividad bajo.
OTRA DEFINICION DE ITNERES ES :
SEMICONDUCTORES:
Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un
conductor metálico pero superior a la de un buen aislante. El semiconductor más utilizado es el silicio,
que es el elemento más abundante en la naturaleza, después del oxígeno. Otros semiconductores son
el germanio y el selenio.
1. Materiales conductores (metales): Los metales tienen estructura
cristalina, esto es, los núcleos de los átomos que componen un metal
están perfectamente ordenados y los electrones de valencia de los
mismos están tan débilmente atados a sus respectivos átomos que cada
uno de ellos es compartido por todos los átomos de las estructura. Es
por ello que en el metal se forma un nube electrónica cuyos electrones
son compartidos por toda la estructura y ninguno de ellos está atado
particularmente alguno de los átomos.
2. Material aislante: Los electrones de valencia están ligados fuertemente a
sus respectivos núcleos atómicos. Los electrones de uno de sus átomos
no son compartidos con otros átomos.
3. Materiales semiconductores: Estos materiales se comportan como
aislantes a bajas temperaturas pero a temperaturas más altas se
comportan como conductores. La razón de esto es que los electrones de
valencia están ligeramente ligados a sus respectivos núcleos atómicos,
pero no lo suficiente, pues al añadir energía elevando la temperatura son
capaces de abandonar el átomo para circular por la red atómica del
material. En cuanto un electrón abandona un átomo, en su lugar deja un
hueco que puede ser ocupado por otro electrón que estaba circulando
por la red.
Los materiales semiconductores más conocidos son: Silicio (Si) y
Germanio (Ge), los cuales poseen cuatro electrones de valencia en su
último nivel. Por otra parte, hay que decir que tales materiales forman
también estructura cristalina.
Hay que destacar que, para añadir energía al material semiconductor, además de calor, también se puede emplear luz.
QUE ES LA RESISTENCIA ELÉCTRICA?
Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.
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A.- Electrones fluyendo por un buen conductor eléctrico, que ofrece baja resistencia. B.- Electrones fluyendo por un mal conductor.eléctrico, que ofrece alta resistencia a su paso. En ese caso los electrones chocan unos contra otros al no poder circular libremente y, como consecuencia, generan calor.
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Normalmente los electrones tratan de circular por el circuito eléctrico de una forma más o menos organizada, de acuerdo con la resistencia que encuentren a su paso. Mientras menor sea esa resistencia, mayor será el orden existente en el micromundo de los electrones; pero cuando la resistencia es elevada, comienzan a chocar unos con otros y a liberar energía en forma de calor. Esa situación hace que siempre se eleve algo la temperatura del conductor y que, además, adquiera valores más altos en el punto donde los electrones encuentren una mayor resistencia a su paso.
QUE ES UN CIRCUITO ELÉCTRICO?
Un circuito eléctrico consiste en un conjunto de elementos u operadores que, unidos entre sí, permiten
establecer una corriente entre dos puntos, llamados polos o bornes, para aprovechar la energía eléctrica.
Todo circuito eléctrico se compone de los siguientes elementos mínimos:
- generador,
- receptor,
- conductor.
Los generadores son los elementos que proveen al circuito de la necesaria diferencia de cargas entre sus dos polos o bornes y que, además, son capaces de mantenerla eficazmente durante el funcionamiento del circuito. Ejemplos de ellos son las pilas y baterías y las fuentes de alimentación.
Los receptores son los elementos encargados de convertir la energía eléctrica en otro tipo de energía útil de manera directa, como la lumínica, la mecánica (movimiento), calorífica, etc. Los receptores eléctricos más usuales en nuestro taller serán las lámparas o bombillas, las resistencias eléctricas y los motores.
Los conductores o cables son los elementos que nos sirven para conectar todos los demás elementos que forman el circuito. Con ellos estableceremos el camino que deban recorrer los electrones desde el polo negativo hasta el positivo del generador. Los conductores están fabricados con materiales que conducen bien la electricidad -metales como cobre y aluminio-, recubiertos de materiales aislantes -normalmente plásticos-.
Además de los anteriores, hay otros elementos que forman parte de un circuito y, aunque no son estrictamente necesarios para establecer dicho circuito, sí que en la mayoría de los casos se hacen imprescindibles por una u otra razón. Estos son:
Elementos de maniobra, que permiten, de manera fácil, manipular el paso de la corriente. El interruptor es un elemento básico de cualquier circuito, ya que permitirá abrir o cerrar el circuito sin necesidad de separar los hilos conductores del generador; los conmutadores y pulsadores son otros dos tipos muy usuales de elementos de maniobra usados en el taller de Tecnología.
Elementos de protección, que, como indica su nombre, sirven para proteger a las personas o a los elementos del circuito, del riesgo de manipulaciones inadecuadas o variaciones imprevistas en la corriente. El fusible es un elemento de protección presente en la mayoría de los aparatos eléctricos; y los interruptores automáticos, (Pia’s)o magnetotérmicos y los interruptores diferenciales, están presentes de manera obligatoria en todos los edificios y viviendas.
QUE SON LOS RECEPTORES ELÉCTRICOS ESTOS SON POR LOS CUALES PASA LA CORRIENTE ELÉCTRICA Y EN OCASIONES LA TRANSFORMA EN OTRO TIPO DE ENERGÍA.
Son aquellos los que se transforma la energía en calor (estufas, calentadores, planchas, secadores).
Receptores lumínicos: son aparatos que reciben energía eléctrica y la transforman en luz (lámparas).
Receptores electro químicos: son los que transforman la energía eléctrica en energía química, dando lugar a reacciones químicas (células electrónicas).
Receptores mecánicos: es una máquina que transforma la energía eléctrica en energía mecánica (motores eléctricos de corriente continua o alterna).
Al igual que el generador, el receptor tiene dos características propias: la fuerza contra electromotriz y la resistencia interna.
Fuerza contra electromotriz E´ es la energía consumida por el motor en un segundo y por unidad de intensidad.
La unidad para la fuerza contreelectromotriz de un receptor es el voltio. La energía consumida por el motor y transformada en energía mecánica se obtiene despejando L:
QUE ES UN GENERADOR
ELÉCTRICO?
Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por laacción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz (F.E.M.).
En la actualidad, la generación de C.C. se realiza mediante pilas y acumuladores o se obtiene de la conversión de C.A. a C.C. mediante los puentes rectificadores. El uso de la dinamo para la producción de energía en forma de C. C. se estuvo utilizando hasta la llegada de los alternadores, que con eltiempo la han dejado totalmente desplazada. Hoy en día únicamente se utilizan las dinamos para aplicaciones específicas, como por ejemplo, para medir las velocidades de rotación de un eje (tacodinamos), ya que la tensión que presentan en los bornes de salida es proporcional a la velocidad de la misma.
Se puede decir que una dinamo es una máquina eléctrica rotativa que produce energía eléctrica en forma de corriente continua aprovechando el fenómeno de inducción electromagnética. Esta máquina consta fundamentalmente de un electroimán encargado de crear un campo magnético fijo conocido por el nombre de inductor, y un cilindro donde se enrollan bobinas de cobre, que se hacen girar a una cierta velocidad cortando el flujo inductor, que se conoce como inducido.
Tipos de generadores
Solar: Los generadores eléctricos solares transforman los rayos solares en energía eléctrica, que permitie abastecer varias formas de uso. La energía producida por los módulos fotovoltaicos, es controlada por un regulador de carga y reserva las energias baterías.
Nuclear: En las plantas nucleares, energía eléctrica se produce a través de la fusión de átomos de uranio, lo que genera una gran cantidad de energía calórica que hacen funcionar al generador eléctrico, generando energía eléctrica. A pesar de parecer un conveniente generador tiene los contras de ser un generador con altisimos riesgos.
Eolica: Los generadores eléctricos eólicos funcionan con la fuerza que el viento. Usan los denominados “molinos de vientos”. Este movimiento de rotación es transmitido al eje del generador eléctrico, el cual transforma la energía mecánica de rotación en energía eléctrica. Los molinos se ubican en “parques eolicos”. Las aspas pueden estar vertica o horizontalmente
Geotérmica: Las centrales geotérmicas funcionan a través del calentamiento de un líquido que alcanza una gran temperatura, que se destina a producir vapor con el que se da impulso a la turbina, que a su vez mueve un generador eléctrico, generando electricidad.
Hidraulica: Son centrales hidroelectricas las que producen esta electricidad, y estan puesta en lugares donde las aguas fluyan con mucha fuerza. Se utiliza la energia del agua moviendo turbinas, las cuales deben mover grandes volúmenes de agua salada o dulce con un pequeño salto, pero con grandes costos.
Mareomotriz: Se usa el movimento de las aguas del mar, en las centrales mareomotrices. Todo esto consiste en que las corrientes de agua deben pasar por unas tubinas, en las cuales el movimiento de estas genera energia electrica.
Combustibles fosiles: Produce electricidad a partir de la combustión de: Gas, Petróleo o Carbón. En este caso se quema el combustible para calentar calderas de agua y producir vapor de agua, éste vapor a alta presión es disparado contra las aspas de grandes generadores, moviéndolos y produciendo la energía mecánica necesaria para convertirla posteriormente en energía eléctrica.
Clasificación de Generadores Eléctricos
Los generadores eléctricos se clasifican en dos tipos fundamentales: primarios y secundarios.
Los primarios son los que convierten en energía eléctrica la energía de otra naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente.
Los secundarios entregan una parte de la energía eléctrica que han recibido previamente. Se agruparán los dispositivos concretos conforme al proceso físico que les sirve de fundamento. También se pueden dividir en:
Generadores electromecánicos: Generadores en los que un motor de cualquier tipo mueve el eje de una maquina para producir electricidad. Ejemplos: E. Eólica, E. Nuclear, E. Hidráulica, etc.
Generadores electroquímicos: Son pilas o baterías recargables de acumuladores. Los acumuladores eléctricos se utilizan para almacenar la corriente eléctrica producida por otros medios y utilizarla cuando sea preciso.
Generadores fotovoltaicos: Generan corriente eléctrica continua directamente de la energía radiante solar, por fenómenos fotovoltaicos en el silicio, que no son explicables intuitivamente y requieren modelos quánticos para una mejor comprensión. La energía de estos paneles se acumula en baterías, y de ellas o bien se usa directamente la corriente continua, o se transforma con facilidad en alterna por onduladores electrónicos.
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CONDUCTORES Y AISLANTES
Un conductor eléctrico es aquel cuerpo que puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie. Generalmente elementos, aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento de cargas.
Los elementos capaces de conducir la electricidad cuando son sometidos a una diferencia de potencial eléctrico más comunes son los metales, siendo el cobre el mas usado de entre todos ellos, otro metal utilizado es el aluminio y en aplicaciones especiales, debido a su baja resistividad y dureza a la corrosión, se usa el oro. Aunque todos los metales son conductores electricos existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la electricidad como son el grafito, las soluciones salinas (p.e. el agua de mar) y cualquier material en estado de plasma.
Para que un material se considere buen conductor se requiere que posea una baja resistencia o resistividad para evitar elevadas caídas de tensión y pérdidas desmedidas por el Efecto Joule.
Para el transporte de la energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el metal empleado universalmente es el cobre en forma de cables de uno o varios hilos. Alternativamente se emplea el aluminio, metal que si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de la del cobre es, sin embargo, un material mucho más ligero, lo que favorece su empleo en líneas de transmisión de energía eléctrica.
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° Se denomina aislante eléctrico al material con escasa conductividad eléctrica. Aunque no existen cuerpos absolutamente aislantes o conductores, sino mejores o peores conductores, son materiales muy utilizados para evitar cortocircuitos, forrando con ellos los conductores eléctricos, para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que, de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión, pueden producir una descarga, y para confeccionar aisladores, elementos utilizados en las redes de distribución eléctrica para fijar los conductores a sus soportes sin que haya contacto eléctrico. Los más frecuentemente utilizados son los materiales plásticos y las cerámicas.
El comportamiento de los aislantes se debe a la barrera de potencial que se establece entre las bandas de valencia y conducción que dificulta la existencia de electrones libres capaces de conducir la electricidad a través del material (para más detalles ver semiconductor).
Un material aislante de la electricidad tiene una resistencia teóricamente infinita. Algunos materiales, como el aire o el agua, son aislantes bajo ciertas condiciones pero no para otras. El aire, por ejemplo, aislante a temperatura ambiente y bajo condiciones de frecuencia de la señal y potencia relativamente bajas, puede convertirse en conductor.
CONDUCTORES:
AISLANTES:
TENSIÓN, VOLTAJE O DIFERENCIA DE POTENCIAL
El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.
A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.
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Las cargas eléctricas en un circuito cerrado fluyen del polo negativo al polo positivo de la propia fuente<de fuerza electromotriz.
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La diferencia de potencial entre dos puntos de una fuente de FEM se manifiesta como la acumulación de<cargas eléctricas negativas (iones negativos o aniones), con exceso de electrones en el polo negativo (–)<y la acumulación de cargas eléctricas positivas (iones positivos o cationes), con defecto de electrones<en el polo positivo (+) de la propia fuente de FEM.
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A la izquierda podemos apreciar la estructura completa de un átomo de cobre (Cu) en estado "neutro",<con un solo electrón girando en su última órbita y a la derecha un "ión" cobre, después que el átomo ha<perdido el único electrón que posee en su órbita más externa. Debido a que en esas condiciones la<carga positiva de los protones supera a las cargas negativas de los e lectrones que aún continúan<girando en el resto de las órbitas, el ión se denomina en este caso "catión", por tener carga positiva.<
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En otras palabras, el voltaje, tensión o diferencia de potencial es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico cerrado. Este movimiento de las cargas eléctricas por el circuito se establece a partir del polo negativo de la fuente de FEM hasta el polo positivo de la propia fuente.
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