Teoría de Circuitos Eléctricos.

Con este tema doy inicio a una serie de artículos que escribiré (no sé cuantos) respecto de la teoría de circuitos, basados en principio en dos leyes: Ley de Ohm y Ley de Watt. Trataré de escribirlos como siempre lo más simplificados posible casi-casi para que los entiendan mis abuelitas, lástima que ya murieron, que si no, hubiera hecho de ambas las mejores electricistas ancianas. Fiel a mi costumbre haré referencia a cuestiones prácticas aunque para estar acorde al título de esta categoría muchas veces será teoría pura.

Sin mayores preámbulos vayamos a la Ley de Ohm.

Ley de Ohm.

Georg Simón Ohm un Físico alemán estudioso de la electricidad logró entre otras cosas establecer la relación existente entre tres fenómenos eléctricos: corriente,voltaje y resistencia. Pero… ¿qué significan estas tres palabras?

Corriente eléctrica es el movimiento de electrones por un conductor. ¿Y…? ¿Qué son electrones y que es un conductor? Los electrones son pequeñísimas partículas que giran alrededor del núcleo de un átomo. ¿Y…? ¿Qué es un átomo y que es el núcleo del átomo? Bueno… el átomo es el principio de la materia entendiéndose por esta todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, que puede verse y tocarse. Por ejemplo, si divides un trozo de materia de cualquier cosa –pensemos una moneda- en dos partes, luego cada parte la divides en dos y así sucesivamente, llegarías a un pequeño conjunto llamado Átomo cuya forma sería más o menos la del gráfico de la izquierda. Como ves, el núcleo es la parte central del átomo que mantiene “ligados” a protones (esferas rojas) y neutrones (esferas azules) que para efectos de la Ley de Ohm no intervienen de manera significativa. Aquí interesan los electrones (las esferitas amarillas), los cuales –algunos- al “salirse” de sus órbitas conforman una corriente eléctrica. Entonces una corriente es simplemente un movimiento “en bloque” de electrones.

Para provocar una corriente eléctrica se necesita una fuerza y materia, y es aquí en donde entran en juego los denominados conductores eléctricos…

Conductor eléctrico es un alambre o cable (varios alambres) hecho de cobre o de aluminio (en algunos casos de plata o incluso de oro) del cual y por el cual se van a mover los electrones. El conductor es materia, pero… ¿Por qué de cobre, aluminio, plata u oro, y no de otros metales? Bueno… sucede que en todos estos materiales es relativamente fácil mover los electrones libres de la última capa (llamada capa de valencia, esferita roja) de sus átomos, mientras que en los demás no. Pero… ¿y como se consigue mover los electrones de los metales mencionados? Para ello existen algunas fuerzas naturales y otras artificiales que podemos aplicarles y con esto hacer que se desplacen, a esta fuerza se le llama Voltaje…

Voltaje eléctrico es la fuerza aplicada a un material que consigue hacer mover a los electrones, desplazándolos por un conductor hasta conseguir una corriente eléctrica. Pero… ¿Qué tipo de fuerza es ésta que puede mover a los electrones?

Algunos materiales reaccionan al calor, otros a la fricción (rozamiento), otros a la presión (fuerza de un golpe), otros a la luz, otros más actúan “dejando” fluir sus electrones libres mediante reacciones químicas, y algunos como el cobre “sueltan” su electrón libre de la capa de valencia al moverlos dentro de un campo magnético. De todas las formas (o fuerzas) para mover electrones hasta ahora la última que mencioné es la que produce más electricidad.

Como ya debes saber un campo magnético es una fuerza que no vemos pero que algunos materiales tienen. Me refiero a esos imanes de los cuales puedes comprar veinte de diferentes formas en la papelería de la esquina. Pues bien, si aplicas la fuerza de un imán a un trozo de conductor de cobre acercándolo a él ocasionas con ello que los electrones de la última capa se muevan de su lugar, no puedes verlo pero las teorías más aceptadas de científicos que se dedican a estudiar profundamente al átomo -no como yo que soy amateur- así lo indican. El caso es que se mueven. Ahora bien no quiero que pienses que con un imán de 2×3 por 0.5 Cms. de espesor, y medio metro de conductor de cobre como el que tienes en tu casa, vas a producir electricidad suficiente para alumbrarla, esto no es posible todavía, quizá en el futuro, pero por ahora no. Para producir grandes cantidades de electricidad existen las llamadas centrales eléctricas de las cuales debe haber alguna cerca de tu comunidad, por ejemplo en mi caso la más cercana es la central termoeléctrica “General Manuel Álvarez” ubicada en Manzanillo, Colima. En este lugar tienen unas maquinas parecidas a motores eléctricos llamadas generadores de tamaño aproximado a 2.5 metros de altura por 6 o 7 metros de longitud, las cuales se encargan de producir la electricidad que consumimos en varias ciudades. Los conductores de cobre que tienen estos generadores tienen un grosor de unas mil veces el de los conductores de tu casa interactuando con un campo magnético un millón de veces mayor al de la barra de imán que puedes comprar en cualquier papelería, acomodados en la estructura del generador.

Pues bien, espero que todo este preámbulo sirva para que te quede claro lector(a) a lo que llegó Don Jorge Simón Ohm. Su conclusión fue que por un Conductor eléctrico que alimenta a una Resistencia (también llamada carga por ejemplo un foco o bombilla eléctrica) circula una Corriente que es igual a la fuerza aplicada para mover los electrones (voltaje) entre el valor de la Resistencia de dicho foco. Bueno… como este enunciado está bastante largo lo simplificó escribiendo: I=V/R, o sea: Corriente es igual a Voltaje entre Resistencia.

Entonces, desde 1827 hasta ahora y por los siglos de los siglos… la Ley de Ohm es:

I=V/R

En el siguiente tema veremos aplicaciones y resolveremos problemas de la famosa Ley de Ohm
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