El voltaje, tensión o diferencia de potencia
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.
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.
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.
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.
El Voltímetro:
Es
el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es
el Voltio (V) con sus múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y
sub.-múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros
que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de
tensiones alternas, los electromagnéticos.
Sus
características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una
resistencia en serie. Dicha resistencia debe tener un valor elevado para
limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la intensidad a través
de ella y además porque el valor de la misma es equivalente a la conexión
paralela aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la
diferencia del potencial que se mide (I2 x R) no varía.
Ampliación de la escala del Voltímetro
El
procedimiento de variar la escala de medición de dicho instrumento es
colocándole o cambiándole el valor de la resistencia Rm por otro de mayor
Ohmeaje, en este caso.
Uso del Voltímetro
- Es necesario conectarlo en paralelo con el circuito, tomando en cuenta la polaridad si es C.C.
- Se debe tener un aproximado de tensión a medir con el fin de usar el voltímetro apropiado
- Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada.
- Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.
Utilidad del Voltímetro
Conocer
en todo momento la tensión de una fuente o de una parte de un circuito. Cuando
se encuentran empotrados en el Laboratorio, se utilizan para detectar alzas y
bajas de tensión. Junto el Amperímetro, se usa con el Método ya nombrado.
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.
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.
RESISTENCIA DE LOS METALES AL PASO DE LA CORRIENTE
ELÉCTRICA
Todos los materiales y elementos conocidos ofrecen
mayor o menor resistencia al paso de la corriente eléctrica, incluyendo los mejores
conductores. Los metales que menos resistencia ofrecen son el oro y la plata,
pero por lo costoso que resultaría fabricar cables con esos metales, se adoptó
utilizar el cobre, que es buen conductor y mucho más barato.
Con alambre de cobre se fabrican la mayoría de los cables conductores que se emplean en circuitos de baja y media tensión. También se utiliza el aluminio en menor escala para fabricar los cables que vemos colocados en las torres de alta tensión para transportar la energía eléctrica a grandes distancias.
Con alambre de cobre se fabrican la mayoría de los cables conductores que se emplean en circuitos de baja y media tensión. También se utiliza el aluminio en menor escala para fabricar los cables que vemos colocados en las torres de alta tensión para transportar la energía eléctrica a grandes distancias.
Entre los metales que ofrecen mayor resistencia al
paso de la corriente eléctrica se encuentra el alambre nicromo (Ni-Cr),
compuesto por una aleación de 80% de níquel (Ni) y 20% de cromo (Cr). Ese es un
tipo de alambre ampliamente utilizado como resistencia fija o como resistencia
variable (reóstato), para regular la tensión o voltaje en diferentes
dispositivos eléctricos. Además se utilizan también resistencias fijas de
alambre nicromo de diferentes diámetros o grosores, para producir calor en
equipos industriales, así como en electrodomésticos de uso muy generalizado.
Entre esos aparatos o quipos se encuentran las planchas, los calentadores o estufas eléctricas utilizadas para calentar el ambiente de las habitaciones en invierno, los calentadores de agua, las secadoras de ropa, las secadoras para el pelo y la mayoría de los aparatos eléctricos cuya función principal es generar calor.
Entre esos aparatos o quipos se encuentran las planchas, los calentadores o estufas eléctricas utilizadas para calentar el ambiente de las habitaciones en invierno, los calentadores de agua, las secadoras de ropa, las secadoras para el pelo y la mayoría de los aparatos eléctricos cuya función principal es generar calor.
Otro elemento muy utilizado para fabricar
resistencias es el carbón. Con ese elemento se fabrican resistencias fijas y reóstatos
para utilizarlos en los circuitos electrónicos. Tanto las resistencias fijas
como los potenciómetros se emplean para regular los valores de la corriente o
de la tensión en circuitos electrónicos, como por ejemplo, las corrientes de
baja frecuencia o audiofrecuencia, permitiendo controlar, enre otras cosas, el
volumen y el tono en los amplificadores de audio.
El Ohmímetro:
Es
un arreglo de los circuitos del Voltímetro y del Amperímetro, pero con una
batería y una resistencia. Dicha resistencia es la que ajusta en cero el
instrumento en la escala de los Ohmios cuando se cortocircuitan los terminales.
En este caso, el voltímetro marca la caída de voltaje de la batería y si
ajustamos la resistencia variable, obtendremos el cero en la escala. Generalmente,
estos instrumentos se venden en forma de Multímetro el cual es la combinación
del amperímetro, el voltímetro y el Ohmímetro juntos. Los que se venden solos
son llamados medidores de aislamiento de resistencia y poseen una escala
bastante amplia.
Uso del Ohmímetro
- La resistencia a medir no debe estar conectada a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento del circuito, pues causan mediciones inexactas.
- Se debe ajustar a cero para evitar mediciones erráticas gracias a la falta de carga de la batería. En este caso, se debería de cambiar la misma
- Al terminar de usarlo, es más seguro quitar la batería que dejarla, pues al dejar encendido el instrumento, la batería se puede descargar totalmente.
Utilidad del Ohmímetro
Su
principal consiste en conocer el valor Óhmico de una resistencia desconocida y
de esta forma, medir la continuidad de un conductor y por supuesto detectar
averías en circuitos desconocidos dentro los equipos
Antes
de hacer una medición con el multímetro, debes tener en cuenta las siguientes
Recomendaciones.
a) La escala de medición en el multímetro debe ser más grande que el valor de la medición que se va a hacer. En caso de no conocer el valor de la medición, se debe seleccionar la escala más grande del multímetro y a partir de ella se va reduciendo hasta tener una escala adecuada para hacer la medición.
b) Para medir corriente eléctrica se debe conectar el multímetro en serie con el circuito o los elementos del circuito en donde se quiere hacer la medición.
c) Para medir voltaje el multímetro se conecta en paralelo con el circuito o los elementos en donde se quiere hacer la medición.
d) Para medir la resistencia eléctrica el multímetro también se conecta en paralelo con la resistencia que se va a medir.
LA CORRIENTE ELÉCTRICA
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).
Quizás hayamos oído hablar o leído en algún texto que el sentido convencional de circulación de la corriente eléctrica por un circuito es a la inversa, o sea, del polo positivo al negativo de la fuente de FEM. Ese planteamiento tiene su origen en razones históricas y no a cuestiones de la física y se debió a que en la época en que se formuló la teoría que trataba de explicar cómo fluía la corriente eléctrica por los metales, los físicos desconocían la existencia de los electrones o cargas negativas.
Al descubrirse los electrones como parte integrante de los átomos y principal componente de las cargas eléctricas, se descubrió también que las cargas eléctricas que proporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se mueven del signo negativo (–) hacia el positivo (+), de acuerdo con la ley física de que "cargas distintas se atraen y cargas iguales se rechazan". Debido al desconocimiento en aquellos momentos de la existencia de los electrones, la comunidad científica acordó que, convencionalmente, la corriente eléctrica se movía del polo positivo al negativo, de la misma forma que hubieran podido acordar lo contrario, como realmente ocurre. No obstante en la práctica, ese “error histórico” no influye para nada en lo que al estudio de la corriente eléctrica se refiere.
REQUISITOS PARA QUE CIRCULE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Para que una corriente eléctrica circule por un circuito es necesario que se disponga de tres factores fundamentales:
a) La escala de medición en el multímetro debe ser más grande que el valor de la medición que se va a hacer. En caso de no conocer el valor de la medición, se debe seleccionar la escala más grande del multímetro y a partir de ella se va reduciendo hasta tener una escala adecuada para hacer la medición.
b) Para medir corriente eléctrica se debe conectar el multímetro en serie con el circuito o los elementos del circuito en donde se quiere hacer la medición.
c) Para medir voltaje el multímetro se conecta en paralelo con el circuito o los elementos en donde se quiere hacer la medición.
d) Para medir la resistencia eléctrica el multímetro también se conecta en paralelo con la resistencia que se va a medir.
LA CORRIENTE ELÉCTRICA
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).
Quizás hayamos oído hablar o leído en algún texto que el sentido convencional de circulación de la corriente eléctrica por un circuito es a la inversa, o sea, del polo positivo al negativo de la fuente de FEM. Ese planteamiento tiene su origen en razones históricas y no a cuestiones de la física y se debió a que en la época en que se formuló la teoría que trataba de explicar cómo fluía la corriente eléctrica por los metales, los físicos desconocían la existencia de los electrones o cargas negativas.
Al descubrirse los electrones como parte integrante de los átomos y principal componente de las cargas eléctricas, se descubrió también que las cargas eléctricas que proporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se mueven del signo negativo (–) hacia el positivo (+), de acuerdo con la ley física de que "cargas distintas se atraen y cargas iguales se rechazan". Debido al desconocimiento en aquellos momentos de la existencia de los electrones, la comunidad científica acordó que, convencionalmente, la corriente eléctrica se movía del polo positivo al negativo, de la misma forma que hubieran podido acordar lo contrario, como realmente ocurre. No obstante en la práctica, ese “error histórico” no influye para nada en lo que al estudio de la corriente eléctrica se refiere.
REQUISITOS PARA QUE CIRCULE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Para que una corriente eléctrica circule por un circuito es necesario que se disponga de tres factores fundamentales:
- Una fuente de fuerza electromotriz (FEM) como, por ejemplo, una batería, un generador o cualquier otro dispositivo capaz de bombear o poner en movimiento las cargas eléctricas negativas cuando se cierre el circuito eléctrico.
- Un camino que permita a los electrones fluir, ininterrumpidamente, desde el polo negativo de la fuente de suministro de energía eléctrica hasta el polo positivo de la propia fuente. En la práctica ese camino lo constituye el conductor o cable metálico, generalmente de cobre.
Cuando las cargas eléctricas circulan normalmente
por un circuito, sin encontrar en su camino nada que interrumpa el libre flujo
de los electrones, decimos que estamos ante un “circuito eléctrico cerrado”.
Si, por el contrario, la circulación de la corriente de electrones se
interrumpe por cualquier motivo y la carga conectada deja de recibir corriente,
estaremos ante un “circuito eléctrico abierto”. Por norma general todos los
circuitos eléctricos se pueden abrir o cerrar a voluntad utilizando un interruptor
que se instala en el camino de la corriente eléctrica en el propio circuito con
la finalidad de impedir su paso cuando se acciona manual, eléctrica
o electrónicamente.
INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
La intensidad del flujo de los electrones de una
corriente eléctrica que circula por un circuito cerrado depende
fundamentalmente de la tensión o voltaje (V) que se aplique y de la resistencia
(R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la carga o consumidor conectado
al circuito. Si una carga ofrece poca resistencia al paso de la corriente, la
cantidad de electrones que circulen por el circuito será mayor en comparación
con otra carga que ofrezca mayor resistencia y obstaculice más el paso de los
electrones.
Mediante la representación de una analogía
hidráulica se puede entender mejor este concepto. Si tenemos dos depósitos de
líquido de igual capacidad, situados a una misma altura, el caudal de salida de
líquido del depósito que tiene el tubo de salida de menos diámetro será menor
que el caudal que proporciona otro depósito con un tubo de salida de más ancho
o diámetro, pues este último ofrece menos resistencia a la salida del líquido.
De la misma forma, una carga o consumidor que posea una resistencia de un valor alto en ohm, provocará que la circulación de los electrones se dificulte igual que lo hace el tubo de menor diámetro en la analogía hidráulica, mientras que otro consumidor con menor resistencia (caso del tubo de mayor diámetro) dejará pasar mayor cantidad de electrones. La diferencia en la cantidad de líquido que sale por los tubos de los dos tanques del ejemplo, se asemeja a la mayor o menor cantidad de electrones que pueden circular por un circuito eléctrico cuando se encuentra con la resistencia que ofrece la carga o consumidor.
De la misma forma, una carga o consumidor que posea una resistencia de un valor alto en ohm, provocará que la circulación de los electrones se dificulte igual que lo hace el tubo de menor diámetro en la analogía hidráulica, mientras que otro consumidor con menor resistencia (caso del tubo de mayor diámetro) dejará pasar mayor cantidad de electrones. La diferencia en la cantidad de líquido que sale por los tubos de los dos tanques del ejemplo, se asemeja a la mayor o menor cantidad de electrones que pueden circular por un circuito eléctrico cuando se encuentra con la resistencia que ofrece la carga o consumidor.
La intensidad de la corriente eléctrica se designa
con la letra ( I ) y su unidad de medida en el Sistema Internacional ( SI
) es el ampere (llamado también “amperio”), que se identifica con la
letra ( A ).
EL AMPERE
De acuerdo con la Ley de Ohm, la corriente eléctrica
en ampere ( A ) que circula por un circuito está estrechamente
relacionada con el voltaje o tensión ( V ) y la resistencia en ohm (R)
de la carga o consumidor conectado al circuito.
Definición de ampere:
Un ampere ( 1 A ) se define como la corriente
que produce una tensión de un volt ( 1 V ), cuando se aplica a una
resistencia de un ohm ( 1 Ohmnio).
Un ampere equivale una carga eléctrica de un coulomb por segundo ( 1C/seg ) circulando por un circuito eléctrico, o lo que es igual, 6 300 000 000 000 000 000 = ( 6,3 · 1018 ) (seis mil trescientos billones) de electrones por segundo fluyendo por el conductor de dicho circuito. Por tanto, la intensidad ( I ) de una corriente eléctrica equivale a la cantidad de carga eléctrica ( Q ) en coulomb que fluye por un circuito cerrado en una unidad de tiempo.
Los submúltiplos más utilizados del ampere son los siguientes:
miliampere ( mA ) = 10-3 A = 0,001 ampere
microampere ( mA ) = 10-6 A = 0, 000 000 1 ampere
Un ampere equivale una carga eléctrica de un coulomb por segundo ( 1C/seg ) circulando por un circuito eléctrico, o lo que es igual, 6 300 000 000 000 000 000 = ( 6,3 · 1018 ) (seis mil trescientos billones) de electrones por segundo fluyendo por el conductor de dicho circuito. Por tanto, la intensidad ( I ) de una corriente eléctrica equivale a la cantidad de carga eléctrica ( Q ) en coulomb que fluye por un circuito cerrado en una unidad de tiempo.
Los submúltiplos más utilizados del ampere son los siguientes:
miliampere ( mA ) = 10-3 A = 0,001 ampere
microampere ( mA ) = 10-6 A = 0, 000 000 1 ampere
MEDICIÓN DE LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
O AMPERAJE
La medición de la
corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por medio de un
amperímetro o un. Miliamperímetro, según sea el caso, conectado
en serie en el propio circuito
eléctrico. Para medir. Ampere se emplea el "amperímetro"
y para medir milésimas de ampere se emplea el miliamperímetro.
La intensidad de circulación de corriente eléctrica
por un circuito cerrado se puede medir por medio de un amperímetro conectado en
serie con el circuito o mediante inducción electromagnética utilizando un
amperímetro de gancho. Para medir intensidades bajas de corriente se puede
utilizar también un multímetro que mida miliampere (mA).
El ampere como unidad de medida se utiliza,
fundamentalmente, para medir la corriente que circula por circuitos eléctricos
de fuerza en la industria, o en las redes eléctricas doméstica, mientras que los submúltiplos se
emplean mayormente para medir corrientes de poca intensidad que circulan por
los circuitos electrónicos.
TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA
En la práctica, los dos tipos de corrientes
eléctricas más comunes son: corriente directa (CD) o continua y
corriente alterna (CA). La corriente directa circula siempre en un solo
sentido, es decir, del polo negativo al positivo de la fuente de fuerza
electromotriz (FEM) que la suministra. Esa corriente mantiene siempre
fija su polaridad, como es el caso de las pilas, baterías y dinamos.
La corriente alterna se diferencia de la directa en
que cambia su sentido de circulación periódicamente y, por tanto, su polaridad.
Esto ocurre tantas veces como frecuencia en hertz (Hz) tenga esa
corriente . A la corriente directa (C.D.) también se le llama
"corriente continua" (C.C.).
La corriente alterna es el tipo de corriente más
empleado en la industria y es también la que consumimos en nuestros hogares. La
corriente alterna de uso doméstico e industrial cambia su polaridad o sentido
de circulación 50 ó 60 veces por segundo, según el país de que se trate. Esto
se conoce como frecuencia de la corriente alterna.
En los países de Europa la corriente alterna posee 50 ciclos o hertz (Hz) por segundo de frecuencia, mientras que los en los países de América la frecuencia es de 60 ciclos o hertz.
En los países de Europa la corriente alterna posee 50 ciclos o hertz (Hz) por segundo de frecuencia, mientras que los en los países de América la frecuencia es de 60 ciclos o hertz.
El Amperímetro:
Es
el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de
medida es el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio. Los
usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos Corriente
Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente
Alterna, usaremos el electromagnético.
El
Amperímetro de C.C. puede medir C.A. rectificando previamente la corriente,
esta función se puede destacar en un Multimetro. Si hablamos en términos
básicos, el Amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar
pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia paralela llamada Shunt.
Los amperímetros tienen resistencias por debajo de 1 Ohmnio, debido a que no se
disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito energizado.
La
resistencia Shunt amplia la escala de medición. Esta es conectada en paralelo
al amperímetro y ahorra el esfuerzo de tener otros amperímetros de menor rango
de medición a los que se van a medir realmente.
Uso del Amperímetro
- Es necesario conectarlo en serie con el circuito
- Se debe tener un aproximado de corriente a medir ya que si es mayor de la escala del amperímetro, lo puede dañar. Por lo tanto, la corriente debe ser menor de la escala del amperímetro
- Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada. Si no se siguen estas reglas, las medidas no serían del todo confiable y se puede dañar el eje que soporta la aguja.
- Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.
- Las lecturas tienden a ser más exactas cuando las medidas que se toman están intermedias a al escala del instrumento.
- Nunca se debe conectar un amperímetro con un circuito que este energizado.
Utilidad del Amperímetro
Su
principal, conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en
todo momento, y ayuda al buen funcionamiento de los equipos, detectando alzas y
bajas repentinas durante el funcionamiento. Además, muchos Laboratorios lo usan
al reparar y averiguar subidas de corriente para evitar el malfuncionamiento de
un equipo
Se
usa además con un Voltímetro para obtener los valores de resistencias aplicando
la Ley de Ohm. A esta técnica se le denomina el “Método del Voltímetro -
Amperímetro”
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