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Conceptos Básicos: Voltaje, Corriente, Resistencia, Potencia

En este foro hablaremos y haremos todo lo necesario para aprender electrónica, desde lo más básico y conocido, hasta lo más complejo, con conceptos claros y bien meditados, y con infinidad de proyectos a implementar para aprender.


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Conceptos Básicos: Voltaje, Corriente, Resistencia, Potencia

Notapor ~ » Lun Abr 17, 2017 11:53 am

La Electrónica es una ciencia que tiene como finalidad manipular de una forma controlada y útil la electricidad para lograr un fin específico, como los que vemos en cualquier aparato electrónico y en las redes eléctricas, y para eso investiga las formas en las que se pueden implementar diferentes componentes para lograr aprovechar esos efectos físicos basados en la manipulación de la electricidad y en afectar los diferentes tipos de componentes.

Deberemos seguir la lógica que se siguió en la historia del desarrollo eléctrico, electromecánico y electrónico, para entender sus conceptos de forma limpia.

Los componentes más básicos son:

- Los alambres. Hechos de diferentes metales y siempre separados entre sí por algún recubrimiento o distancia fija entre ellos.

- Las resistencias. Son componentes diseñados específicamente para limitar el paso de la corriente, es decir, que una resistencia individual no hará más que bajar la cantidad de electrones que circulan en un circuito, pero el voltaje, es decir, la diferencia de potencial o carga entre el polo cargado y el polo muerto seguirá siendo, obviamente, el mismo. Las resistencias más comunes y útiles de usar cotidianamente en la casa son los focos incandescentes de filamento (el filamento es una resistencia), las planchas para planchar ropa, y las cocinas eléctricas con hornillas eléctricas en espiral, que también son resistencias, y que disipan tanta carga eléctrica que generan luz y calor. Están cerca de hacer corto circuito ya que tienen los cables eléctricos directamente entre dos extremos, pero ya que son resistencias, disipan dicha carga eléctrica en vez de hacer que una casa agarre fuego por un corto circuito directo y real (es decir por contacto directo entre los dos cables de conexión).

- Fuente eléctrica. La fuente más común es la pila o batería. A esta le sigue la electricidad de una casa. Esta última idealmente tiene 3 cables en un enchufe (una línea viva, que tiene corriente alterna, una línea neutral, y una línea que va hacia tierra para cerrar realmente el circuito entre el polo vivo hecho por los dos cables principales y de corriente alterna, y el cable del polo muerto o tierra). De lo contrario no habrá un circuito realmente cerrado sino solo alterno.


¿Por qué le dicen corriente alterna si los electrones solo tienen un tipo de carga? ¿Que la corriente es de alguna forma estática o continua cuando no hay nada conectado, y se vuelve alterna solo cuando se cierra el circuito, cuando se unen los 2 cables principales, la línea viva y la neutral, con un aparato? ¿Entonces si uno toca una línea de corriente alterna estaría generando corriente alterna pero no devolviéndola a la red eléctrica sino que tirándola a tierra, y entonces la línea neutra es igual de descargada que la tierra, es solo un retorno pero no realmente tierra? Parece que la conexión de una casa es altamente alterna.
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Tenemos que ver cómo pudieron haber analizado un circuito para derivar originalmente las fórmulas. Primero, tuvieron que haber tenido una fuente de electricidad, una pila. De esta tuvieron que haber determinado que había una diferencia de carga eléctrica entre un polo cargado específicamente y manualmente, y un polo muerto, solo para completar el circuito, la reacción química que liberaba la carga. Después tuvieron que haber determinado que había una cantidad de electrones en un tiempo dado, es decir la corriente. Ahora tenemos voltaje y corriente. Tuvieron también que haber determinado qué materiales conducían la electricidad, que había materiales que conducían más electricidad, y materiales que conducían menos electricidad. A esto le llamaron "resistencia", es decir cuánta electricidad deja pasar el material usado como conductor, que inicialmente puede ser absolutamente cualquiera. Entre menos electricidad pasa, más "resistencia" tiene el material. Ahora tenemos resistencia (los materiales conductores y aislantes), voltaje (la pila o fuente de energía, con su diferencia entre el polo cargado y el polo muerto), y la corriente (la cantidad de electrones que circulan por un circuito o una ruta de este en un tiempo dado, exactamente igual que en una carretera con tráfico).


Sobre el voltaje, podemos considerar que tenemos una carga. Tradicionalmente se dice que algo se carga negativamente cuando gana electrones, pero en el Universo podría ser algo más que electrones lo que ganan los átomos, pero el caso es que es eso lo que ganan cuando se cargan eléctricamente.

Así que a este nivel no diremos que se carga ni negativamente ni positivamente, solo que gana electrones, simplemente que se carga. Así entenderemos mejor el sentido convencional y el sentido real de la corriente. En cuanto al sentido real de la corriente (de - a +, del polo cargado al descargado), probablemente se dice que se carga negativamente porque cargar algo requiere un desgaste, un trabajo, una inyección de corriente de electrones, y eso en términos generales es un desgaste para el ambiente, los recursos y quien carga. El sentido convencional de la corriente simplemente invierte el signo + y - de una fuente de voltaje, simplemente la pone al revés y asume que ese es el sentido de la corriente.

Para desarrollar electrónica real, necesitaremos el sentido real de la corriente, pero necesitaremos verlo, no como + o -, sino que de forma más simple y todavía más real, así que solo necesitamos pensar en un polo cargado y un polo muerto como un paquete individual, empaquetado, que nos da la electricidad.

Así que sobre el voltaje, podemos decir que tenemos un polo cargado, y un polo muerto. Cuando se ponen juntos y empaquetados, con materiales y estructura adecuada, y típicamente un electrólito o alguna forma de hacer reaccionar el lado cargado y el lado muerto de la pila o fuente, es cuando tenemos dicha pila.

Pero realmente solo tenemos:

- Un polo o lado cargado.
- Un polo o lado muerto.


Esto es todo lo que la electrónica, como ciencia, estudia cómo manipular para hacer posibles todos los aparatos que conocemos y disfrutamos, al afectar desde los componentes internos hasta los componentes complejos de interfaz humana, como las pantallas de TVs, celulares y computadoras.



¿Cómo es que hay flujo eléctrico al conectar un aparato entre los 2 polos de una pila, o fuente, pero sobre todo una pila para empezar?

Tiene que haber una estructura que conecta los 2 polos para que pueda haber un flujo eléctrico.

Y obviamente esa estructura es la diferencia de materialel, la diferencia en las que cada polo ha reaccionado aunque sean del mismo material básico, y el electrólito, que une a ambos polos aunque estos no hagan contacto directo.

Las placas o estructuras de ambos polos tienen que estar fijas, y tener un electrólito.

Obviamente ese electrólito conduce la electricidad, es conductor, y también hace reaccionar apropiadamente al material de las placas para mantener una carga almacenada.

Además la placa de matarial cargado está cargada con más electrones de lo que normal y naturalmente estaría sin el trabajo de estructurarlo y hacerle pasar una corriente para cargarlo, así que la reacción natural es que los electrones se vayan hacia la placa descargada aunque sea a través de un aparato, para igualar las cargas normales de electrones, y es eso lo que de paso hace funcionar al aparato con la electricidad que necesita.

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Con los rayos de las nubes y la tierra es lo mismo, hay una estructura que relaciona la parte de la fuente sin una carga específica o prácticamente sin carga (que es la tierra) y la parte que tiene la carga, que son las nubes. También estaría el aire. Es como decir que la estructura aquí está un poco invertida, una placa es la tierra, que estaría en vez del polo muerto, estaría el aire como separador fijo entre la tierra y la humedad, y tendríamos las nubes cargadas con mucha humedad.

Puede que se necesite algún tipo de nube de electrones que viaje y cargue el vapor de agua del ambiente, cuando es suficiente haría que se formen muchas nubes, y a medida se carga y se atraen las cargas en las nubes, estas se forman en gotas de agua. Es posible que la tierra también tenga que ver con esa atracción, atracción de la humedad con otra carga, y formación de las gotas.

Cada vez que hay suficiente carga, hay rayos y truenos que caen hasta la tierra. Si no hay suficiente humedad o carga, la falta de agua o electricidad puede hacer que uno o pocos rayos terminen la lluvia porque ya no se atraen para formar las gotas. Pero si se siguen uniendo nubes de electrones que arrastran vapor de agua, seguirá habiendo rayos, truenos y mucha lluvia, según sea la cantidad de electricidad con vapor de agua que se siga uniendo a la nube principal ya existente en un lugar determinado.

Puede que una nube tenga también una parte cargada y descargada y que reaccione entre sí misma como una pila cíclica, y la tierra complete un circuito cada vez que haya rayos y que esos rayos depositen electrones, electricidad adicional para que haya flujo de lluvia en el futuro.


¿Y los rayos especiales que tienen forma de chispa gigante o hacia arriba de las nubes y que son mucho más fuertes que los normales? Tal vez también sean una fuente eléctrica para esas nubes de electrones.


Tal vez sea posible generar una máquina de lluvia usando una fuente de electricidad estática hacia el aire acompañada de vapor de agua y fina humedad, de forma masiva y constante, parecido a un baño cerrado, también usando calor, energía solar, energía normal, el viento, partículas finas de polvo, y diferentes alturas, que como sabemos será posible enviar vapor de agua desde el suelo, tal vez cargado de alguna forma estructurada para que empiece a formar lluvias...
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