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Curso de Electrónica Básica - Capítulo 5: La Corriente Eléctrica y Generadores

hola a todos mi nombre es josé román y con este vídeo os traigo la quinta entrega del curso de electrónica básica producido por radio electrónica punto es volvemos a la ilustración que usé en el capítulo anterior como ejemplo de una descarga eléctrica mediante depósitos de agua concord haréis conmigo en que una vez que el nivel del fluido sea igualado en ambos depósitos la circulación del líquido elemento por el tubo cesará la corriente de agua se mantendrá mientras exista una diferencia de nivel entre los depósitos lo cual como ya he mencionado representa a la diferencia de potencial de un circuito eléctrico para que el agua siga circulando por el tubo tenemos que buscar algo que mantenga esa diferencia de niveles de lo contrario todo habrá sido una descarga rápida y momentánea que se detendrá a los pocos segundos vamos a solucionar esto [Música] supongamos que comunicamos los depósitos por la parte superior con una tubería que incorpora una bomba capaz de aspirar agua del depósito de la derecha para arrojarla en el depósito de la izquierda imaginad que esta bomba es completamente automática de manera que la velocidad con que mueve agua de un depósito a otro es idéntica a la velocidad de la corriente de agua a través del tubo inferior dicho de otra manera si el depósito de la derecha recibe 10 litros por minuto desde el depósito de la izquierda a través del tubo inferior la bomba aspira igualmente 10 litros por minuto del depósito derecho y los deja caer en el depósito izquierdo esto significa que tendríamos una corriente de fluido desde el depósito izquierdo al derecho el tubo inferior y otra corriente de la misma magnitud por la parte de arriba desde el depósito derecho a la izquierda a través de la bomba así conseguiríamos mantener en el tiempo la corriente del fluido ya que gracias a la bomba se mantendría la diferencia de niveles de agua lo que representa insisto la diferencia de potencial en un circuito eléctrico algo que es indispensable para establecer y mantener la corriente notar la similitud que existe entre la corriente de un fluido en un circuito hidráulico y la corriente de electrones en un circuito eléctrico este parecido ha propiciado que a la corriente eléctrica también se le llame fluido eléctrico observa que hemos construido un circuito cerrado por el que circula una corriente de agua trasladando esto de nuevo a lo que nos interesa podemos ya expresar que es un circuito eléctrico un circuito eléctrico es un camino cerrado por el que circula una corriente eléctrica aplicamos ahora lo que hemos aprendido del circuito hidráulico supongamos que tenemos dos cuerpos uno con carga negativa y otro con carga positiva ahora los unimos por medio de un cable conductor como entre ellos existe una diferencia de potencial comienza a circular una corriente eléctrica a través del cable para que esta corriente de electrones se mantenga constante debemos colocar algo que devuelva al cuerpo cargado negativamente los electrones que están cediendo al cuerpo positivo ese algo se llama generador un generador es un dispositivo que tiene la capacidad de transformar algún tipo de energía ya sea mecánica química magnética o cualquier otra en energía eléctrica creando y manteniendo una diferencia de potencial en el circuito en el que está conectado las pilas o baterías son generadores que usan un proceso químico para producir electricidad esto que ves es lo mismo que esto otro el cuerpo cargado negativamente es la parte plana de la pila el cuerpo positivo es el tetón ambos cuerpos se llaman electrodos y el generador se encuentra en el interior de la pila el generador crea una diferencia de potencial eléctrico también llamada tensión entre los electrodos de la pila si unimos estos electrodos con un conductor eléctrico comienza el movimiento de electrones desde el negativo hacia el positivo el generador químico de la pila mantiene la diferencia de potencial entre ambos electrodos y permite que la corriente circule sin interrupción esto ocurre gracias a la transformación de la energía química en energía eléctrica que se produce en el interior de la pila al grado en que un generador es capaz de producir esta transformación se le llama fuerza electromotriz que abreviadamente se escribe efe punto y punto m punto ahora vamos a sustituir el conductor de nuestro circuito por una pequeña bombilla supongamos que la pila es nueva y por lo tanto la bombilla luce con todo su esplendor sin embargo al cabo de un rato su iluminación va a menos progresivamente porque la pila se va agotando está claro que la corriente eléctrica que circulaba por la bombilla al principio era mayor que la que circula después de un rato de esta manera nos hemos dado cuenta que podemos cuantificar la cantidad de corriente que circula por la lámpara gracias al efecto que produce en ella a más corriente más iluminación y a menos corriente la bombilla da menos luz por lo tanto esta experiencia nos indica que podemos medir la corriente que circula por un circuito en base al efecto que produce en aquello que tenga conectado en este caso el nivel de iluminación de una bombilla efectivamente la electricidad es una energía que podemos medir por los efectos que producen si en lugar de una bombilla colocamos en el circuito o un instrumento o medidor adecuado está claro que su aguja se desplazará tanto más cuanto mayor sea la corriente que no atraviesa y mediante él podremos conocer la cantidad de corriente eléctrica que está circulando en ese momento la pregunta ahora es qué unidad de medida vamos a usar para medirla ya sabemos que a fin de cuentas la corriente eléctrica son electrones en movimiento los cuales se desplazan empujados por la diferencia de potencial o tensión que existe entre dos terminales o polos de unos electrodos como hay presente un movimiento no tenemos más remedio que incluir en la medición el factor tiempo me explico supongamos que marcamos un punto cualquiera del conductor que hemos incluido en nuestro circuito lo que queremos saber es cuántos electrones pasan por ese punto en un periodo de tiempo por ejemplo en un segundo para ver esto de manera más clara y acudiendo de nuevo al símil hidráulico veamos cómo se hace para medir el agua que circula por un determinado lugar supongamos que tenemos cerca de casa una fuente de la que emana cierta cantidad de agua para conocer su caudal ojo al concepto de caudal que es muy importante repito para conocer su caudal colocamos una vasija en la fuente y cronometrados el tiempo que tarda en llenarse por supuesto sabemos que esta vasija tiene una capacidad de 20 litros si la vasija tarda en llenarse un minuto sabremos que el caudal de la fuente o sea el agua que circula a través de ella es de 20 litros por minuto si el caudal de la fuente fuera mucho más abundante tendríamos que hablar por ejemplo de 60 litros por minuto lo que equivaldría a un litro por segundo [Música] trasladando esto al circuito eléctrico el concepto de caudal podemos perfectamente asimilarlo y sustituirlo por el de intensidad de la corriente eléctrica la cual podemos definir como la cantidad de electrones o cargas eléctricas que circula por una sección determinada de un conductor en cada unidad de tiempo es importantísimo que tengas esto muy claro en tu mente te repito la idea desde otro punto de vista para que exista una intensidad de corriente eléctrica es necesario que los electrones se muevan dentro de un circuito obligados por la presencia de una diferencia de potencial o tensión si los electrones están estáticos no existe corriente eléctrica por los cables lo mismo que si el agua no se mueve tampoco existe una corriente por las tuberías por donde está presente lo que tenemos son electrones inmóviles lo que tenemos es una carga estática no una corriente eléctrica de la misma manera que si tenemos una masa de agua parada lo que tenemos es un estanque de agua almacenada y no una corriente de agua claro que los electrones al igual que la molécula de agua es algo tan pequeño que resulta imposible en la práctica contarlos uno a uno imagina que queremos medir el caudal de agua que emana de la fuente anterior contando sus moléculas verdad que es imposible lo mismo pasa con la intensidad de la corriente eléctrica el electrón es algo tan pequeño que la descarga de una simple chispa apenas imperceptibles ya contiene muchos millones de ellos tal y como hacemos con el caudal de agua de una fuente que contabilizamos normalmente en litros por minuto la intensidad de una corriente eléctrica también tiene su unidad de medida para ello usamos el colombo por segundo el colombia es la unidad con que medimos la magnitud de una carga o dicho de otra manera menos ortodoxa la cantidad de electrones lo mismo que el litro es la unidad con que medimos la cantidad de un líquido que también tiene un número determinado de moléculas se llama así en honor de charles de coulomb el hombre que enunció la ley de atracción y repulsión de cargas eléctricas para retener en tu mente este concepto recuerda el símil hidráulico y así mira un cool hombro de carga eléctrica como si se tratara de un litro de agua la verdad es que usar el colombo por segundo como unidad de medida para la intensidad de la corriente eléctrica resulta incómodo y engorroso ftc al tener que manejar dos parámetros diferentes la carga y el tiempo así que normalmente se usa el amperio cuando hablamos de un amperio estamos hablando de una intensidad de corriente eléctrica de un colombia por segundo es exactamente lo mismo pero expresado con una sola palabra algo similar ocurre al hablar de la velocidad de un avión a reacción cuando decimos que viaja a más lo que queremos decir con eso es que se mueve a 340 metros por segundo combinando en la expresión más 1 tanto a la distancia como al tiempo estoy seguro que en este momento te estás haciendo la pregunta del millón y cuántos electrones tiene un colombia es lógico que preguntes esto sin embargo en principio voy a contestar con otro interrogante alguna vez te has preguntado cuántas moléculas tiene un litro de agua verdad que no obstante voy a responder a la pregunta un colombia tiene más de 6 trillones con p de electrones libres aproximadamente 6 trillones 241 mil 506 millones de electrones es muy probable que esto no te diga absolutamente nada te has quedado exactamente igual que antes lo sé no te haces una idea de la enorme magnitud de ese número sin embargo aún me quedan ganas de explicarte la inmensidad que supone una cantidad semejante conoces la leyenda del tablero de ajedrez y los granos de trigo aquel rey indio había perdido a su hijo en una batalla su muerte le dejó completamente abatido con un tremendo dolor en su corazón cierto día un hombre llamado shisha se personó en su corte y pidió audiencia el rey los recibió y si se le presentó el juego del ajedrez una vez que el monarca aprendió las reglas comenzó a jugar y se maravilló ante la habilidad y el nivel de estrategia requerida por el juego se divirtió tanto que le ofreció asisa como recompensa lo que él quisiera que sin duda iba a concedérselo dado el poder y la riqueza que poseía el monarca si se le respondió lo siguiente quiero recibir un grano de trigo por la primera casilla del tablero de ajedrez dos granos por la segunda casilla cuatro por la tercera y ocho por la cuarta 16 por la quinta y así sucesivamente hasta llegar a la casilla número 64 el rey sorprendido y a la vez enojado por lo que parecía una petición de tan poca entidad ordenó a sus matemáticos que calcularán los granos de trigo que les correspondían a cissé y se le entregarán inmediatamente a la mañana siguiente los matemáticos le comunicaron al monarca la cantidad exacta de grano de trigo que le correspondían así se fueron más de 18 trillones ni el rey ni ningún ser humano hubiera sido capaz de satisfacer tal petición esa cantidad de granos de trigo cubriría en el globo terráqueo incluyendo la tierra y toda su agua con una altura de 5 metros en el supuesto de que fuéramos capaces de contar 5 granos de trigo por segundo trabajando día y noche sin parar ni a comer ni a dormir tardaríamos 1.170 millones de siglos en acabar nuestra tarea piensa que los electrones contenidos en solo 3 colombia superan la cantidad de granos de trigo que le pidió sisal al monarca te haces ahora una idea de los electrones que tienen un colombia por cierto te has preguntado alguna vez a qué velocidad se mueven los electrones dentro de un conductor eléctrico crees que se mueven a la velocidad de la luz o quizás a la del sonido pues siento decirte que comparativamente con estas velocidades los electrones casi ni se mueven efectivamente la velocidad de desplazamiento de los electrones en un conductor depende de la densidad de la corriente eléctrica a su través para las instalaciones eléctricas o electrónicas habituales esa velocidad es de 0 0 7 centímetros por segundo o sea de 0 a 7 milímetros por segundo eso significa que un electrón tarda en recorrer un metro de cable 24 minutos aproximadamente es decir casi media hora por lo tanto la velocidad media de desplazamiento de los electrones en los circuitos eléctricos habituales es de 252 metros por hora te clavas más que si de todas formas ha de tener en cuenta que con relación a su tamaño el desplazamiento del electrón es bastante importante después de saber esto puede que te hagas una pregunta si los electrones son tan lentos como es posible que las centrales eléctricas envíen la electricidad de forma casi instantánea a las subestaciones situadas a cientos de kilómetros la respuesta es muy sencilla y la podrás entender fácilmente si has seguido los capítulos anteriores del curso lo que se transmite de manera casi instantánea a lo largo de toda la línea eléctrica es la diferencia de potencial que como sabes también la podemos llamar tensión o voltaje desde el momento en que la central eléctrica conectará la línea esa diferencia de potencial la recorre casi instantáneamente sin que los electrones se muevan ni un solo milímetro una vez que conectamos algo en el otro extremo todos los electrones comienzan a moverse casi al mismo tiempo a lo largo de la línea entera con la velocidad mencionada antes de 0.7 milímetros por segundo es decir los electrones sólo se mueven ordenadamente cuando el circuito eléctrico se cierra y por supuesto con una diferencia de potencial aplicada y lo hacen todos a la vez suponiendo una línea eléctrica de 100 kilómetros de longitud cuando por el extremo del conductor conectado a la central eléctrica entra un electrón casi en ese mismo instante y 100 kilómetros más allá sale otro electrón por el extremo opuesto de forma que el conductor eléctrico siempre tiene el mismo número de electrones libres dentro de él se puede decir que la velocidad con que reaccionan todos los electrones libres del circuito en conjunto sí que se acerca a la velocidad de la luz sin embargo visto es uno por uno los electrones casi no se mueven es curioso verdad otra singularidad de los electrones es la manera de desplazarse dentro de un conductor eléctrico cuando están sometidos a tensiones de alta frecuencia como por ejemplo las señales procedentes de emisoras de radio en estas circunstancias los electrones prefieren circular por la periferia del conductor es decir por la parte más exterior cerca de su superficie dejando el centro del conductor prácticamente sin electrones libres esta particular forma de desplazarse se llama efecto kelvin o también efecto pelicular bueno hemos llegado al final de este quinto capítulo del curso espero y deseo que haya sido de vuestro agrado y que lo hayáis entendido todo casi todo con respecto a los temas tratados en el próximo capítulo profundizaremos más y tocaremos otros conceptos interesantes hasta entonces recibe un cordial chao [Música]