Notacion de cantidades electricas

Cantidades eléctricas fundamentales: corriente, voltaje, potencia. 

 El voltaje y la corriente son los conceptos fundamentales de la electricidad. En este artículo, vamos a crear nuestros primeros modelos mentales para estas cantidades eléctricas fundamentales. También vamos a hablar de la potencia, que es lo que ocurre cuando el voltaje y la corriente actúan juntos.

La carga

El concepto de electricidad surge de algo que observamos en la naturaleza: una fuerza entre objetos que, como la gravedad, actúa a la distancia. Al origen de esta fuerza le hemos llamado carga. Un hecho sobresaliente de la fuerza eléctrica es que es grande, mucho más grande que la fuerza de gravedad. Sin embargo, a diferencia de esta, hay dos tipos de cargas eléctricas. Cargas de tipos opuestos, se atraen, y cargas de tipos iguales, se repelen. La gravedad solo tiene un tipo: siempre atrae, nunca repele.

Conductores y aislantes

Los conductores están formados por átomos cuyos electrones exteriores, o de valencia, están débilmente ligados a sus núcleos. Un ejemplo es el átomo de cobre, cuya estructura idealizada representamos en la imagen. Los átomos metálicos felizmente comparten electrones exteriores cuando un montón de ellos están juntos. Como consecuencia, generan un "enjambre" de electrones que no están asociados a algún núcleo particular, y una fuerza eléctrica pequeña puede hacer que el enjambre electrónico se mueva. El cobre, el oro, la plata y el aluminio son buenos conductores, así como el agua salada.

 

 

También existen malos conductores. El tungsteno —un metal que se utiliza para hacer filamentos de focos— y el carbono —en forma de diamante— son relativamente malos conductores, pues sus electrones son menos propensos a moverse.

Los aislantes son materiales cuyos electrones exteriores están fuertemente ligados a sus núcleos. Las fuerzas eléctricas moderadas no son capaces de arrancarlos de sus átomos. Cuando se les aplica una fuerza eléctrica a estos materiales, las nubes electrónicas de sus átomos se deforman, pero los electrones exteriores no son liberados. El vidrio, el plástico, la piedra y el aire son aislantes. Sin embargo, aun para estos materiales, si la fuerza eléctrica es lo suficientemente grande, es capaz de arrancar sus electrones exteriores —esta fuerza es conocida como "fuerza de ruptura"—. Es lo que pasa con las moléculas de aire cuando observas una chispa. 

 

 

Corriente

La corriente es el flujo de carga.

La carga fluye en una corriente.

[¿Por qué dijiste eso dos veces?]

Observa la cuidadosa redacción del enunciado. La corriente es un flujo. Decir "la carga fluye" es técnicamente más correcto que decir "la corriente fluye". Sin embargo, es un hábito común entre los ingenieros decir que "la corriente fluye". Está tan arraigado que es perfectamente aceptable en el lenguaje ingenieril, siempre y cuando entiendas que es realmente la carga la que se mueve.

Describimos la corriente como el número de cargas por unidad de tiempo que pasan a través de una frontera. Visualízate colocando una frontera transversal en un cable, posicionándote cerca de esta y contando el número de cargas que la atraviesan. Reporta cuánta carga pasó a través de la frontera en un segundo, asignándole el signo positivo a la corriente que se mueve en la dirección en la que lo haría una carga positiva.