El ABC de la electricidad
Curso 1
Instalaciones Eléctricas
Resumen
Lección 1. ¿Qué es la electricidad?
Objetivo
En esta lección identificarás el concepto de electricidad, a partir del estudio breve de su historia, así como los
elementos fundamentales para su funcionamiento, con el fin de ubicar su relación con la práctica profesional.
Concepto de electricidad
Seguramente has escuchado la palabra electricidad, es un término común, lo empleamos prácticamente en
todos los aspectos de nuestra vida cotidiana. Pero, ¿te has preguntado qué es?
Definición
La electricidad es el fenómeno físico relacionado a la interacción de cargas eléctricas positivas y negativas
(estáticas o en movimiento), que componen el átomo presente en la materia.
Todo lo que existe en el universo, incluso nosotros, está hecho con materia compuesta de partículas y
variables conformadas por átomos.
¿Cómo está compuesto un átomo?
El átomo tiene un centro llamado núcleo que contiene
protones con carga positiva y neutrones con carga
neutra, alrededor del núcleo hay una partícula llamada
electrón que tiene una carga negativa y se encuentra
orbitando el núcleo del átomo constantemente.
• Electrón: comúnmente representado por la fórmula
e-, es una partícula subatómica con una carga eléctrica
elemental negativa.
• Neutrón: es una partícula subatómica, un nucleón,
sin carga.
• Protón: es una partícula subatómica con una carga
eléctrica elemental positiva.
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Lección 1. ¿Qué es la electricidad?
Los electrones pueden ser movidos de su posición mediante una fuerza externa, ya sea un campo magnético,
fricción, calor o hasta una reacción química.
Un electrón que ha sido sacado de su órbita, deja un espacio en el átomo que tiene que ser llenado por otro
electrón proveniente de un átomo diferente, mediante el desplazamiento de electrones de un átomo a otro, se
produce un flujo de electrones y este movimiento es la base de la electricidad.
Este fenómeno físico siempre ha existido pero la humanidad lo desconocía.
Corriente continua y alterna
Como ya hemos visto, en el mundo se puede encontrar la electricidad de manera natural en fenómenos como
tormentas, erupciones e incluso en algunos animales capaces de generarla para sobrevivir. Pese a que en la
naturaleza se presenta dicho fenómeno, el ser humano no tiene control sobre éste, por eso se buscaron
formas para generar de manera artificial un flujo de electrones.
Se descubrió que el flujo de electrones necesita materiales como cobre o aluminio, que permiten el fácil
desplazamiento de los electrones. El material que soporta el flujo de electrones se llama conductor.
Al establecerse los principios para estudiar las cargas eléctricas, se pensaba que dentro de un material
conductor tanto electrones como protones tenían libre movimiento. Hoy sabemos que los electrones pueden
moverse en un sentido y alternar entre dos sentidos, así se distinguen los dos tipos de corriente: continua y
alterna, las cuales fueron descubiertas en distintos momentos y se diferencian por el movimiento de los
electrones al interior del material.
Corriente continua o directa
• Los electrones se alternan, el flujo eléctrico se da en
dos sentidos opuestos, lo que resulta en voltaje
positivo y negativo en el tiempo.
• Fue la primera en descubrirse y su alcance es
limitado.
• Se utiliza comúnmente en baterías y pilas, que se
usan en aparatos con una demanda de energía
eléctrica baja como un celular o un control remoto.
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Corriente alterna
• Los electrones se alternan, el flujo eléctrico se da en
dos sentidos opuestos, lo que resulta en voltaje
positivo y negativo en el tiempo.
• Se descubrió luego de intentar eliminar los
problemas que suponía transportar a grandes
distancias la corriente directa.
• Este tipo de corriente es la que llega hoy a nuestra
casa, ilumina las calles y hace funcionar los
electrodomésticos.
Veamos cómo funcionan:
Corriente continua
En el afán de controlar la electricidad, se descubrió que al pasar un imán por una espiral de cobre u otro
material conductor, se generaba un flujo de electrones a través del cable.
Gracias a los estudios de Niels Bohr acerca del átomo,
se descubrió que los electrones se mueven a través del
conductor; posteriormente se definió que el flujo de
electrones va de positivo a negativo, aunque la carga
negativa del electrón y la carga positiva del protón se
atraen.
Para hacer una conexión en corriente continua, se
tiene que respetar la polaridad del aparato que
deseamos energizar y el generador de corriente,
negativo con negativo y positivo con positivo, para
asegurar que el flujo de electrones vaya de positivo a
negativo.
Con este principio funcionaron los primeros
generadores eléctricos.
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Corriente alterna
A finales del siglo XIX se comenzó a trabajar en la llamada corriente alterna, para transportar la corriente
eléctrica a grandes distancias, de manera más económica y eficiente.
Para crear este tipo de corriente, a diferencia de la continua, se usó un generador rotacional, con el que al
cambiar la posición de los polos de un imán, se alternó el flujo de electrones entre una dirección y otra.
Actualmente este mecanismo se utiliza para transportar la corriente, de manera eficaz a grandes distancias,
por medio de torres de transmisión eléctrica que conforman los sistemas eléctricos de potencia.
Observa en la siguiente gráfica que existe un flujo de electrones respecto al tiempo.
• Cresta positiva: el tiempo que tarda en alinearse el
polo positivo con el conductor es con el que se obtiene
la cresta positiva de la gráfica.
Cresta positiva
Tiempo
Cresta negativa
• Cresta negativa: el tiempo que tarda en alinearse el
polo negativo es en el que se obtiene la cresta
negativa de la gráfica.
• Tiempo: se divisa la figura con parte negativa y parte
positiva; esto se debe a que la rotación del campo
magnético es cíclica y el imán cuenta con dos polos
(positivo y negativo).
Como se observa, ambas crestas tienen el mismo valor, se van repitiendo de manera periódica, a este cambio
en el tiempo se le conoce como frecuencia y se mide en hertz.
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Por definición: "un hertz es la repetición de un éxito o fenómeno por cada segundo” (ECURED, 2011), es decir,
que si este intercambio de polaridad en la generación de electricidad tiene una frecuencia de 60 hertz (como
la que utilizan todas las instalaciones eléctricas), se repetirá sesenta veces en un segundo, o sea, que habrá
sesenta cambios de sentido en el flujo de electrones.
A continuación se compara gráficamente la corriente alterna de 1 Hz y 60 Hz.
Corriente alterna a 1 Hertz
Observa que se cumple un ciclo completo en un segundo.
Ciclo que se repite
1
0.5
Segundos
0
0.5
1
1.5
2
-0.5
-1
Corriente alterna a 60 Hertz
• Los electrones se alternan, el flujo eléctrico se da en corriente alterna a 60 Hertz
Ciclo que se repite
0
-1
0.05
0.1
0.15
0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45
0.45 0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8 0.85 0.9 0.95 1
Segundos
Importante
La frecuencia de la energía varía en cada país. En el siguiente enlace encontrarás la lista de voltajes y
frecuencias mundiales y te darás cuenta de que no es el mismo voltaje en Argentina que en Estados Unidos:
https://www.iec.ch/worldplugs/list_bylocation.htm
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Al utilizar la corriente alterna resulta indiferente la conexión entre polos, ya que de cualquier forma el flujo de
electrones va de un lado a otro sin importarle si es de positivo a negativo o al revés. Por ello, se les llama fase y
neutro a cada una de las terminales de las que se puede obtener corriente alterna.
Retomemos las diferencias
principales entre corriente alterna y continua
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