Corriente electrica y circuitos ¿Como funciona?

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Hola comunidad de científica de Steem-Español y de Steemit en general, como ya he mencionado en mis publicaciones anteriores, soy estudiante de Ingeniería Electrónica, lo cual hace inherente a mi curiosidad y estudio, el mundo de la física. Es por ello que en esta oportunidad pretendo conversarles de manera explicativa pero concisa un tema básico pero sumamente importante, esto es, sobre las cargas eléctricas en movimiento, o dicho de otra forma Electrodinámica

Para adentrarnos al tema, conviene citar el concepto contenido en el texto Física teorica – William A. Suarez (Pag. 135) que señala lo siguiente: “La electrodinámica es la parte de la física encargada del estudio de las cargas eléctricas en movimiento.”

Al respecto, resulta de interés establecer en primer lugar, que los metales conductores de electricidad tienen dentro electrones (cargas negativas) en constante movimiento, estimulados por la acción térmica, y que provoca que estos no se muevan en una dirección constante; sino por el contrario origina que los mismos se muevan desordenadamente a lo largo de todo el material.

Una vez que a este material –para mejor ilustración imaginemos una barra metálica–, se le conectan en los extremos una fuente de energía, supongamos así que es una batería, y que la misma se conecta en cada polo a un extremo de la barra, generando una diferencia de potencial y los electrones antes libres, ahora serán obligados a moverse en una dirección motivados por el campo eléctrico.

Como ya lo sabemos los electrones serán repelidos por el polo negativo de la batería y atraídos por el polo positivo. Es decir, los electrones irán en el sentido opuesto del campo y las cargas positivas irán en el mismo sentido del campo.

[Ejemplo de barra conectada](Elaboración propia)

En este sentido podemos deducir entonces, que la corriente eléctrica es el movimiento ordenado de las cargas eléctricas dentro de un material conductor, con la influencia de un campo eléctrico. Lo que nos lleva a pensar, que la corriente común no es más que un flujo imaginario de cargas positivas que se desplazan a través de un material en sentido opuesto a las cargas positivas; tal como lo describe la siguiente gráfica y maqueta que posiblemente todos alguna vez hemos hecho para divertirnos un poco.

[Ejemplo de circuito](Elaboración propia)

Leyenda del ejemplo de circuito

¿Quién nunca se divirtió con las luces del árbol de navidad poniéndoles una pila a un lado para ver cómo encendían? Y es que los efectos de la corriente eléctrica es lo que más llama nuestra atención, lo vemos a diario, y por ello dedicaré los siguientes párrafos a explicar mejor este proceso.

Efectos de la corriente eléctrica

Como sabrán, toda acción tiene una reacción y en el caso de la corriente hemos aprendido a aprovechar todos los posibles efectos que la misma genera, tales como:

Efecto térmico

El conductor de corriente eléctrica tienda a calentarse cuando el mismo es atravesado por las cargas, actualmente hemos aprovechado este efecto utilizando “resistencias” que magnifican este efecto calórico convirtiendo la energía eléctrica en energía calórica. Como es el caso de las cocinas eléctricas o las planchas de ropa o para cabello.

Cocina eléctrica

Efecto Magnético

Se genera cuando en torno a los conductores de la carga eléctrica se producen campos magnéticos, lo que genera que los objetos metálicos que se acerquen al campo magnético giren en su dirección. Tal como sucede con los ventiladores convencionales, generan un campo magnético alrededor de un eje para hacerlo girar a grandes velocidades, este a su vez porta un aspa en la punta generando la ventilación.

Turbina o ventilador

Efecto lumínico

Es evidenciado cuando al pasar el flujo de cargas a través del filamento se enciende. El caso más común es el de los viejos bombillos amarillos, simplemente constan de una resistencia que se calienta tanto y a tal punto que su energía eléctrica se transforma en energía lumínica al resplandecer por el calor generado.

Bombilla encendida

Efecto fisiológico

Es el efecto que la corriente eléctrica genera al pasar por el cuerpo humano o animal. Mejor conocido como “Electrocución” Es usado en el campo médico para la reanimación del corazón cuando el mismo pierde su carga a través del “Electroshock”, en alta intensidad es utilizado para el sacrificio de animales.

¿Cuáles son las fuentes de corrientes eléctricas?

Para que dicho flujo de cargas se mantenga dentro del conductor es necesaria que las mismas sean motivadas por la diferencia de potencial entre los dos extremos. Esto se obtiene conectando el conductor a una fuente generadora de corriente, la cual debe utilizar un tipo distinto de energía para que sea capaz de generar su propia energía eléctrica.
Actualmente existen millones de tipos de generadores de corriente, pero los más conocidos en el ámbito común son los que utilizan otro tipo de energía para generar energía eléctrica, como es el caso de la energía química, mecánica o térmica.

Los generadores químicos son comunes, utilizan diferentes reacciones químicas para generar cargas, o diferencias de potencial en sus polos y así a traer o reparar las cargas, como es el caso de las baterías, (carros, motor, alcalinas o hasta las más pequeñas para controles remotos y juguetes) las cuales, utilizan dentro una serie de componentes que al mezclarse generan energía eléctrica en diferentes cargas, y que es canalizada a través de los polos.

Bateria de 12V / Bateria 5V

Los generadores magnéticos se basan en el hecho de variación del campo magnético, lo cual origina un campo eléctrico y como derivación una corriente eléctrica. Estos efectos fueron tomados en cuenta inicialmente por Michael Faraday y Joseph Henry, quienes estudiaron que al variar la magnitud del campo magnético en una región cercana un conductor aparece un campo eléctrico.

Los generadores termoeléctricos, son los capaces de transformar la energía calórica en energía eléctrica, como es el caso de algunas plantas solares, utilizan el calor del sol para generar corriente eléctrica.

¿Qué es una corriente continua?

Desde el momento en el que se establece un campo eléctrico en un conductor, se origina en este una corriente eléctrica, y como el sentido convencional lo demuestra, su dirección es la misma del campo eléctrico. Si éste campo eléctrico permanece constante, también lo será en el mismo sentido la dirección de las cargas que dentro de él se mueven, siendo denominado corriente continua, porque la corriente se mueve continuamente en el mismo sentido.
Siendo ésta definida en el texto física teórica de Willian A. Suárez Pag. 139 como: “aquella en la cual las cargas eléctricas dentro del conductor se desplazan en un solo sentido”

¿Qué es una corriente alterna?

De modo inverso a la corriente continua, el campo eléctrico en el conductor de las cargas varia constantemente de sentido teniendo como efecto que las cargas eléctricas en el conductor se muevan a veces a veces en un sentido, y a veces, en el sentido opuesto.

Dicho de otra forma, la corriente alterna es aquella cuyas cargas eléctricas dentro del conductor circulan en un sentido u otro, haciendo que la corriente cambie constantemente de sentido.

La corriente común que utiliza actualmente nuestros hogares, es una corriente alterna, pudiendo este efecto ser revertido, es decir, se puede convertir corriente alterna en corriente continua mediante unos equipos llamados rectificadores que tienen como finalidad dirigir la corriente en un solo sentido.

Conductividad eléctrica

Es la capacidad que tienen los materiales, cuerpos o sustancias para conducir las cargas eléctricas. Como es de esperarse, algunos materiales tienen mayor conductividad, valga como ejemplo los metales.

También existen materiales que no conducen casi nada o nada de electricidad y son conocidos como aisladores o dieléctricos, recordemos el caso de los capacitores ya estudiados en mi anterior post. Para ver mi post anterior: Click aqui.

Es preciso concluir, señalando que también existen equipos diseñados para administrar el flujo del campo eléctrico, como es el caso de los apagadores de las lámparas que regulan la intensidad de corriente que a ésta llega.

Como habrán notado, mis amigos de Steemit, la física es más fácil de lo que podamos creer, se encuentra en cada aspecto de nuestra vida cotidiana, y a parte de curioso e interesante es importante tener en cuenta, al menos de forma somera, datos como éstos sobre nuestro entorno.

Espero este contenido haya sido de su agrado y utilidad. ¡Hasta una próxima oportunidad!