Física y Química 3.º ESO · La corriente eléctrica y el circuito
Recuerda: intensidad, voltaje y resistencia
Objetivo: Al terminar, sabrás qué es la corriente eléctrica, distinguir la corriente continua de la alterna y reconocer sus tres magnitudes básicas (intensidad, voltaje y resistencia) con su unidad, sus múltiplos y el aparato que las mide, explicándolas con la analogía de un circuito de agua.
Recuerda
La corriente eléctrica
La corriente eléctrica es un movimiento ordenado de cargas eléctricas a través de un conductor. En los cables metálicos, las cargas que se mueven son electrones. Por convenio, el sentido de la corriente se toma del polo + al polo − del generador (por fuera de él), aunque los electrones se mueven al revés, del polo − al polo +.
Para que haya corriente hacen falta:
- un generador (pila, batería, enchufe), que «empuja» las cargas, y
- un camino cerrado de materiales conductores: un circuito cerrado.
Las tres magnitudes básicas
| Magnitud | Qué indica | Símbolo | Unidad (SI) | Se mide con |
|---|---|---|---|---|
| Intensidad | Cantidad de carga que atraviesa el conductor cada segundo | amperio (A) | amperímetro | |
| Voltaje (tensión o diferencia de potencial) | El «empuje» que da el generador a las cargas (la energía que les comunica) | voltio (V) | voltímetro | |
| Resistencia | La oposición de un material o un aparato al paso de la corriente | ohmio (Ω) | óhmetro |
Hoy los tres aparatos de medida suelen estar reunidos en uno: el polímetro.
Múltiplos y submúltiplos que verás en etiquetas y aparatos:
- 1 miliamperio: 1 mA = 0,001 A (1 A = 1000 mA).
- 1 kilovoltio: 1 kV = 1000 V.
- 1 kilohmio: 1 kΩ = 1000 Ω.
Cómo se conectan los aparatos de medida: el amperímetro se intercala en el camino de la corriente (la corriente tiene que pasar por él); el voltímetro se conecta entre los dos extremos del elemento cuyo voltaje queremos medir, sin abrir el circuito.
La analogía hidráulica
Un circuito eléctrico se parece a un circuito cerrado de agua:
| Circuito de agua | Circuito eléctrico |
|---|---|
| Bomba | Generador (pila) |
| Diferencia de presión que crea la bomba | Voltaje |
| Caudal (litros que pasan cada segundo) | Intensidad |
| Estrechamiento de la tubería | Resistencia |
| Tuberías | Cables |
| Llave de paso | Interruptor |
| Turbina o noria que mueve el agua | Receptor (bombilla, motor) |
Igual que una tubería estrecha deja pasar menos agua, una resistencia grande deja pasar menos corriente; y una bomba más potente (más voltaje) hace circular más corriente.
Conductores y aislantes
- Conductores: dejan pasar la corriente con facilidad (poca resistencia). Por ejemplo, los metales (como el cobre de los cables), el agua del grifo y el cuerpo humano.
- Aislantes: casi no dejan pasar la corriente (resistencia muy grande). Plástico, goma, vidrio, madera seca, aire.
Por eso los cables son de cobre recubierto de plástico: el cobre conduce la corriente y el plástico nos protege.
Corriente continua y corriente alterna
- Corriente continua (CC): las cargas se mueven siempre en el mismo sentido. La dan las pilas, las baterías, las placas solares y la salida de los cargadores. Símbolo: ⎓.
- Corriente alterna (CA): las cargas cambian de sentido muchas veces por segundo (en Europa, 100 veces por segundo: 50 idas y vueltas completas, es decir, 50 Hz). Es la de los enchufes de casa (230 V). Símbolo: ~.
En esta unidad trabajamos con circuitos de corriente continua.
Puntos clave
- La corriente eléctrica es un movimiento ordenado de cargas; en los metales, de electrones.
- Intensidad: carga que pasa cada segundo; se mide en amperios (A) con el amperímetro.
- Voltaje: el «empuje» del generador; se mide en voltios (V) con el voltímetro.
- Resistencia: oposición al paso de la corriente; se mide en ohmios (Ω) con el óhmetro.
- Analogía: pila ↔ bomba, voltaje ↔ presión, intensidad ↔ caudal, resistencia ↔ estrechamiento.
- 1 mA = 0,001 A; 1 kV = 1000 V; 1 kΩ = 1000 Ω.
- El amperímetro se intercala en el circuito; el voltímetro se conecta entre los extremos del elemento.
- Corriente continua: siempre en el mismo sentido (pilas, baterías). Alterna: cambia de sentido (enchufes, 230 V).
Errores frecuentes
ErrorDecir «una pila de 1,5 amperios» o «el enchufe tiene 230 amperios».
Cómo corregirloLo que caracteriza a una pila o al enchufe es su voltaje, en voltios: 1,5 V, 230 V. Los amperios miden la intensidad que circula.
ErrorPensar que la corriente sale de la pila y «se gasta» en la bombilla.
Cómo corregirloComo el agua en un circuito cerrado, las cargas dan la vuelta completa al circuito. Lo que se gasta es la energía que la pila les da, no las cargas.
ErrorAl pasar de mA a A, multiplicar por 1000.
Cómo corregirloEl amperio es la unidad grande: 350 mA son menos de 1 A, así que se divide: 350 : 1000 = 0,35 A.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1. El circuito de agua y el de la linterna analogía
En un circuito cerrado de agua, una bomba hace circular el agua por una tubería que tiene un estrechamiento. a) ¿Qué ocurre con el caudal si estrechamos aún más la tubería? b) ¿Y si ponemos una bomba más potente? c) Traduce las dos respuestas al circuito de una linterna.
Resolución
a) Al estrechar más la tubería, al agua le cuesta más pasar: el caudal disminuye.
b) Con una bomba más potente, el agua se empuja con más fuerza: el caudal aumenta.
c) En la linterna: si aumenta la resistencia, disminuye la intensidad; si ponemos una pila de más voltaje, aumenta la intensidad (y la bombilla luce más). Es lo que la ley de Ohm dirá con números.
Ejercicios
De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.
1. Fácil
Completa la tabla:
Magnitud Unidad Aparato de medida Intensidad voltio (V) óhmetro Ver solución
Intensidad: amperio (A), amperímetro. Voltaje: voltio (V), voltímetro. Resistencia: ohmio (Ω), óhmetro.
- Intensidad → amperio (A) → amperímetro.
- Voltaje (tensión) → voltio (V) → voltímetro.
- Resistencia → ohmio (Ω) → óhmetro. (Los tres se pueden medir con un polímetro.)
2. Fácil
Escribe la unidad que falta en cada frase: a) La pila del mando a distancia es de 1,5 ___. b) El cargador del móvil da una corriente de 2 ___. c) La resistencia de un calefactor es de unos 26 ___. d) Los enchufes de casa están a 230 ___.
Ver solución
a) V. b) A. c) Ω. d) V.
a) Una pila se caracteriza por su voltaje: 1,5 V. b) Corriente → intensidad: 2 A. c) Resistencia: 26 Ω. d) Voltaje del enchufe: 230 V.
3. Media
Usando la analogía hidráulica, explica: a) por qué un circuito con el interruptor abierto no funciona aunque la pila esté nueva; b) por qué, con la misma pila, una bombilla de mayor resistencia deja pasar menos corriente.
Ver solución
a) Es como cerrar la llave de paso: el agua no puede circular. b) Es como un estrechamiento mayor en la tubería: pasa menos caudal.
a) El interruptor abierto equivale a una llave de paso cerrada: aunque la bomba funcione, el agua no puede dar la vuelta y el caudal es cero. En el circuito, la intensidad es cero. b) Mayor resistencia equivale a un estrechamiento mayor: con la misma bomba (el mismo voltaje), pasa menos agua (menos intensidad).
Para practicar más
1. Fácil
Di si son verdaderas o falsas y corrige las falsas: a) La corriente eléctrica en un cable de cobre es un movimiento de electrones. b) El voltaje se mide en amperios. c) La resistencia indica la oposición al paso de la corriente. d) En la analogía hidráulica, la pila equivale a la tubería.
Ver solución
a) V. b) F: se mide en voltios. c) V. d) F: la pila equivale a la bomba.
a) Verdadera. b) Falsa: el voltaje se mide en voltios (V); los amperios son de la intensidad. c) Verdadera. d) Falsa: la pila equivale a la bomba; las tuberías equivalen a los cables.
2. Fácil
Relaciona cada elemento del circuito de agua con su equivalente eléctrico: 1) bomba; 2) caudal; 3) estrechamiento; 4) llave de paso; 5) diferencia de presión. Elementos eléctricos: a) interruptor; b) voltaje; c) generador; d) resistencia; e) intensidad.
Ver solución
1-c, 2-e, 3-d, 4-a, 5-b.
Bomba → generador; caudal → intensidad; estrechamiento → resistencia; llave de paso → interruptor; diferencia de presión → voltaje.
3. Media
Mira la etiqueta del cargador de un móvil o de un ordenador de tu casa. Busca la salida («Output») y copia lo que pone. ¿Qué magnitud indica cada número? (Si no tienes ninguno, usa este: «Output: 5 V ⎓ 2 A».)
Ver solución
El número en V es el voltaje que da el cargador; el número en A, la intensidad máxima que puede suministrar.
En «Output: 5 V ⎓ 2 A»:
- 5 V es el voltaje (tensión) que da el cargador.
- 2 A es la intensidad máxima de corriente que puede suministrar. (El símbolo ⎓ indica corriente continua.)