Electrónica: conceptos, definiciones, leyes, teoremas

La corriente continua (CC), es elresultado del flujo de electrones (carga negativa) por un conductor (alambre ocable de cobre casi siempre), que va delterminal negativo al terminal positivo de una batería.

Circula en una sola dirección, pasando por una carga. Un foco / bombillo en este caso.

La corriente continua no
cambia su magnitud ni su
dirección con el tiempo.

No es equivocación, la corriente eléctrica sale del terminal negativo y termina en el positivo.

Lo que sucede es, que es un flujo de electrones que tienen carga negativa.

La cantidad de carga de electrón es muy pequeña. Una unidad de carga muy utilizada es el Coulomb (mucho más grande que la carga de un electrón).

1 Coulomb = la carga de 6 280 000 000 000 000 000 electrones
ó en notación científica: 6.28 x 10¹⁸ electrones

Para ser consecuentes con nuestro gráfico y con la convención existente, se toma a la corrientecomo positiva y ésta circula desde el terminal positivo al terminal negativo.

Lo que sucede es que un electrón al avanzar por el conductor va dejando un espacio [hueco] positivo que a su vez es ocupado por otro electrón que deja otro espacio [hueco] y así sucesivamente.

Esto genera una serie de huecos que viajan en sentido opuesto al viaje de los electrones y que se puede entender como el sentido de la corriente positiva que se conoce.

La corriente es la cantidad de carga que atraviesa la lámpara en un segundo, entonces

Corriente = Carga en coulombs / tiempo
ó
I = Q / T

Si la carga que pasa por la lámpara es de 1 coulomb en un segundo, la corriente es de 1 amperio

Ejemplo: Si por la foco / bombillo pasa una carga de 14 coulombs en un segundo, entonces lacorriente será:

I = Q / T = 14 coulombs/1 seg = 14 amperios

La corriente eléctrica se mide en (A) Amperios y para circuitos electrónicos generalmente se mide en mA (miliAmperios) ó (uA) microAmperios. Ver las siguientes conversiones.

1 mA (miliamperio) = 0.001 A (Amperios)
1 uA (microAmperio) = 0.000001 A (Amperios)

Efectos de un choque
eléctrico

Comúnmente se cree que a mayor voltaje, es mayor la posibilidad de que un choque eléctrico sea mortal.

En realidad no es el voltaje lo causa daño, si no la cantidad de corriente que pasa por el cuerpo. El choque eléctrico hay que asociarlo entonces al paso de la corrientepor el cuerpo humano.

Una corriente superior a los 0.01 amperios (10 miliamperios) puede producir contracciones en los músculos bastante dolorosas.

Ahora si la cantidad de corriente es de 0.1 amperios (100 miliamperios) o más, elchoque eléctrico podría causar hasta la muerte.

Una corriente superior a los 0.2 amperios (200 miliamperios) no necesariamente es mortal, pero podría causar quemaduras de consideración o hasta dejar inconciente a una persona.

Este problema generalmemte se resuelve con ayuda de respiración artificial.

En la tabla se muestra las consecuencias de varios niveles de corriente eléctrica en el cuerpohumano. Esta cantidad de corriente varía, dependiendo de los puntos de cuerpo donde fueron los contactos.

- Aproximadamente a 20mA la respiración empieza a dificultarse.
- Aproximadamente a 75ma la respiración es bastande difícil.
- Aproximadamente a 100mA ocurre una fibrilación ventricular del corazón, que es una trepitación descontrala de las paredes de los ventrículos.
- A más de 200mA, las contracciones musculares son tan fuertes que el corazón se comprime. Esta compresión protege al corazón de entrar en una fibrilación ventricular y las posibilidades de supervivencia de la persona aún son buenas.

Características generales de los conductores eléctricos

Los conductores eléctricos son hilos de metal (cobre o aluminio) que se utilizan para conducir la corriente eléctrica. Los conductores se utilizan en:

- Instalaciones eléctricas en general (vivienda, industria, comercio, etc.)
- Instalaciones eléctricas de automoviles, y..
- Construcción de bobinas

Los tipos de conductores más utilizados son: alambres, cables, cordones, conductores con cubierta protectora

Tipos de conductores eléctricos

Alambres

Los alambres son conductores construidos con un solo hilo de metal y puede estar desnudo o revestido (ver el siguientediagrama) por una o más capas de material aislante.1

Dependiendo del aislante, el alambre se utiliza en bobinados o en instalaciones eléctricas.

- Alambre para bobinados: Este tipo de alambre esta recubierto por esmaltes especiales, seda o algodón.
- Alambre para instalaciones eléctricas: Este tipo de alambre esta cubierto de plástico o goma.

Cables

Los cables son un conjunto retorcido de alambres no aisldados entre si y pueden ser desnudos o revestidos por una o varias capas de aislante. Estos aislante son de tela, goma o plástico. (ver el siguiente diagrama)

Los cables se utilizan en instalaciones eléctricas de todo tipo incluyendo las instalaciones eléctricas automotrices. Los hilos son de cobre blando o endurecido y también de aluminio.

Algunos alambres de cobre pueden estar estañados, para evitar la oxidación y facilitar la soldadura.

Número de polos. Devanados del motor de corriente alterna

Una de las características de un motor de corriente alterna o motor AC (CA) es el número de polos del rotor. Este dato automáticamente dará el número de devanados que tiene el motor:
# devanados = # polos x 2.

Ejemplo:
- Si un motor tiene 4 polos, entonces el motor tiene 8 devanados.
- Si un motor tiene 6 polos, entonces el motor tiene 12 devanados.

Los devanados que tenga un motor AC se dividen en dos grupos. (ver el diagrama)

Un grupo A y el otro B. Todos los devanados de cada grupo están conectados en serie, formando dos grandes devanados.

Estos dos grandes devanados se diferencian entre si en que la voltaje que los alimenta están desfasados 90°. Este desfase se logra con un capacitor y es el desfase que existe en devanados adyacentes en el motor. En la figura el voltaje de alimentación es E = E sen(wt + 90°).

Los polos en el rotor se representan por N y S (imanes)

Velocidad del motor AC

Como en el rotor los polos son fijos y en estator la polaridad de los campos varía (está alimentado por corriente alterna), los polos fijos del rotor, siguen las variaciones de polaridad de los devanados del estator.

Habrá efectos de atracción y repulsión de campos magnéticos que causará la rotación del rotor.

Como el voltaje de alimentación del estator es periódica, entonces el movimiento del rotor (rotación) sigue esta variación periódica delvoltaje de alimentación y como consecuencia la velocidad de rotación es constante.

La velocidad del motor AC está dada por la fórmula: Ns = 60 x f/p

Donde:
- Ns = velocidad del motor en rpm (revoluciones por minuto)
- f = frecuencia de la alimentación en Hertz (Hz)
- p = número de pares de polos del motor.

Importante:
- Mientras más polos tenga un motor, menor es su velocidad de rotación (ver la fórmula)
- Si el rotor por tener una carga muy grande, no puede seguir las variaciones del estator, causará que el motor deje de girar.
- La velocidad de giro del motor AC depende exclusivamente de la frecuencia del voltaje que alimenta el motor