La carga transporta efectos eléctricos.
Los electrones tienen carga negativa. En los conductores metálicos, algunos electrones pueden moverse por el material. La corriente eléctrica describe un movimiento neto de carga, no la cantidad de energía que ha almacenado un dispositivo.
Una fuente, como una batería, establece una diferencia de tensión. Al conectar un recorrido completo adecuado, la carga puede fluir y la energía puede transferirse a una carga eléctrica.
La cantidad de carga se mide en culombios (C). Un culombio es una unidad de carga, no una unidad de energía. La corriente indica cuánta carga pasa por un punto cada segundo.
Tensión, corriente y resistencia.
La tensión es la energía por unidad de carga entre dos puntos, medida en voltios (V). La corriente es el caudal de carga que pasa por un punto, medido en amperios (A). La resistencia, en ohmios (Ω), describe la oposición a la corriente.
Estas magnitudes están relacionadas, pero no son intercambiables. Puede existir tensión entre los extremos de un interruptor abierto aunque no circule corriente por ese espacio.
- 1 amperio = 1 culombio por segundo
- Una corriente de 2 A significa que 2 C de carga atraviesan un punto cada segundo. No significa que el circuito contenga únicamente 2 C.
- 1 voltio = 1 julio por culombio
- Una diferencia de 12 V corresponde a 12 J de energía transferida por cada culombio que atraviesa esa diferencia de tensión.
Un primer ejemplo resuelto.
Para una resistencia óhmica, V = I × R. Despejando se obtiene I = V ÷ R, por lo que 12 ÷ 6 = 2 A.
Mantener la tensión en 12 V y aumentar la resistencia a 12 Ω reduce la corriente a 1 A. Es un modelo sencillo de resistencia, no una descripción completa de un motor AC.
- En un segundo, 2 C pasa a través de la resistencia.
- Los 12 V entre sus bornes significan 12 J por culombio se transfiere.
- 2 C × 12 J/C = 24 J en un segundo, o 24 W.
La resistencia convierte esa energía eléctrica en calor. La carga no se consume: en este circuito en serie estacionario, entra y sale de la resistencia al mismo ritmo.
Esto relaciona la tensión y la corriente con la potencia y la energía eléctricas. También explica por qué el flujo de carga y la transferencia de energía son magnitudes distintas.
La resistencia es solo parte del comportamiento en AC.
El ejemplo de la resistencia es un punto de partida útil. Cuando la tensión y la corriente son alternas, el almacenamiento de energía en un componente también afecta a su respuesta:
- Resistencia convierte la energía eléctrica en calor.
- Inductancia almacena energía en un campo magnético y se opone a los cambios de corriente.
- Capacitancia almacena energía en un campo eléctrico al separarse las cargas y se opone a los cambios de tensión.
Con una alimentación sinusoidal, la corriente puede alcanzar su pico antes o después que la tensión. Esta diferencia temporal se denomina diferencia de fase. Los efectos inductivos y capacitivos producen reactancia, que cambia con la frecuencia.
La impedancia combina la resistencia y la reactancia para describir la respuesta global a la AC: tanto la magnitud de la corriente como su fase respecto de la tensión. Se mide en ohmios, pero normalmente no se obtiene sumando sin más la resistencia y las reactancias como números positivos ordinarios.
Un motor en funcionamiento también intercambia energía con su carga mecánica. Su corriente no puede predecirse solo a partir de la resistencia de los devanados. La lección sobre AC y DC presenta las alimentaciones alternas; la explicación de vatios, VA y factor de potencia trata sus consecuencias energéticas.
Opcional: cómo se relacionan las magnitudes
Para componentes ideales a una frecuencia sinusoidal, la reactancia inductiva es XL = 2πfL y la reactancia capacitiva es XC = 1/(2πfC). La frecuencia f se expresa en hercios, la inductancia L en henrios y la capacitancia C en faradios. Ambas reactancias se expresan en ohmios.
Para una resistencia, una bobina y un condensador conectados en serie, la magnitud de la impedancia es:
|Z| = √[R² + (XL − XC)²]
Entonces IRMS = VRMS / |Z|. RMS significa raíz de la media de los cuadrados, un valor eficaz explicado en la lección sobre AC. Estas ecuaciones describen ese circuito lineal concreto en régimen sinusoidal permanente; no constituyen un modelo completo del motor de un ascensor en marcha.
Relacione los términos con un ascensor.
Un informe puede describir una tensión de alimentación, una corriente de motor o una conexión resistiva. Cada una se refiere a una propiedad distinta. Conocer la diferencia le ayuda a preguntar qué se observó sin precipitarse a un diagnóstico.
La siguiente lección sigue el recorrido de la corriente por un circuito.
Una mirada más cercana
La corriente convencional se describe como un flujo de positivo a negativo por el circuito externo. Los electrones del metal se desplazan en sentido contrario. Los cálculos de circuitos utilizan normalmente la corriente convencional.
Compruebe lo que ha entendido
¿Una diferencia de tensión siempre significa que circula corriente?
Mostrar la explicación
No. Puede haber tensión entre ambos lados de una separación en un circuito abierto sin que circule corriente por esa separación.
Para seguir leyendo.
Lectura opcional para profundizar en esta lección.
- OpenStax: corriente y carga
Empiece por la sección 9.1, en particular la definición de corriente y los diagramas de circuitos. El ejemplo posterior de cálculo es opcional; los diagramas explican la corriente convencional y el movimiento de electrones.
- OpenStax: ley de Ohm y circuitos sencillos
La sección 20.2 desarrolla la tensión, la corriente y la resistencia con cálculos resueltos. Un siguiente paso útil tras el ejemplo de 12 V de la lección.
- OpenStax: tensión como energía por unidad de carga
Lea la definición de diferencia de potencial y la relación voltio = julio/culombio. Explican cómo se relacionan la carga y la energía sin ser la misma magnitud.
- OpenStax: resistencia, inductancia y capacitancia en circuitos AC
Compare las secciones de resistencia, condensador y bobina. Sus gráficos de tensión/corriente muestran qué significan adelanto y retraso; el cálculo diferencial e integral es opcional.
- OpenStax: combinación de resistencia y reactancia
Ampliación avanzada: la ecuación 15.11 da el módulo de impedancia de un circuito RLC en serie. Los diagramas fasoriales contiguos explican por qué las partes no se suman como números positivos ordinarios.