Definición de tensión y corriente en los circuitos eléctricos
El concepto de carga eléctrica es la base para describir todos los fenómenos eléctricos. Recordemos
algunas características importantes de la carga eléctrica.
• La carga es bipolar, lo que quiere decir que los efectos eléctricos se describen en términos de
cargas positivas y negativas.
• La carga eléctrica existe en cantidades discretas, que son múltiplos enteros de la carga electrónica,
1,6022 X 10-19 C.
• Los efectos eléctricos pueden atribuirse a la separación de las cargas y al movimiento de éstas.
En teoría de circuitos, la separación de las cargas crea una fuerza eléctrica (tensión), mientras que
el movimiento de una carga crea un fluido eléctrico (corriente).
Los conceptos de tensión y de corriente son útiles desde el punto de vista del ingeniero porque pueden expresarse de forma cuantitativa. Cuando separamos cargas positivas y negativas, tenemos que gastar energía en el proceso. La tensión es la energía por unidad de carga creada por la separación.
Expresamos este cociente en forma diferencial como:
donde v = tensión en voltios,
w = energía en julios,
q = carga en culombios.
Los efectos eléctricos causados por las cargas en movimiento dependen de la tasa de flujo de la
carga. La tasa de flujo de la carga se conoce como corriente eléctrica, que se expresa como:
donde = corriente en amperios,
q = carga en culombios,
I = tiempo en segundos.
Las Ecuaciones 1 y 2 son definiciones que nos dan la magnitud de la tensión y la corriente, respectivamente.
La naturaleza bipolar de la carga eléctrica requiere que asignemos referencias de polaridad
a estas variables.
Aunque la corriente está formada por electrones discretos en movimiento, no tenemos necesidad de
considerarlos individualmente, debido a la enorme cantidad de ellos que hay. En lugar de ello, pensamos en los electrones y en su correspondiente carga como en una entidad que fluye de forma continua.
Por tanto, i se trata como una variable continua.
Una ventaja de utilizar modelos de circuito es que podemos modelar un componente estrictamente
en función de la tensión y la corriente en sus terminales. Así, dos componentes físicamente distintos
podrían presentar la misma relación entre la tensión en los terminales y la corriente en los mismos. Si
es así, ambos componentes son idénticos en lo que respecta al análisis del circuito. Una vez que sabemos cómo se comporta un componente en sus terminales, podemos analizar su comportamiento dentro de un circuito. Sin embargo, a la hora de desarrollar modelos de circuito, nos interesa conocer el comportamiento interno de un componente. Queremos conocer, por ejemplo, si la conducción de carga tiene lugar debido a que una serie de electrones libres se mueven a través de la estructura cristalina de un metal o si se produce porque los electrones se mueven dentro de los enlaces covalentes de un material semiconductor. Sin embargo, estos temas caen más allá del ámbito de la teoría de circuitos. En este blog, vamos a usar modelos de circuito que ya han sido desarrollados; no entraremos a explicar el modo en que se desarrollan los modelos de componentes.
algunas características importantes de la carga eléctrica.
• La carga es bipolar, lo que quiere decir que los efectos eléctricos se describen en términos de
cargas positivas y negativas.
• La carga eléctrica existe en cantidades discretas, que son múltiplos enteros de la carga electrónica,
1,6022 X 10-19 C.
• Los efectos eléctricos pueden atribuirse a la separación de las cargas y al movimiento de éstas.
En teoría de circuitos, la separación de las cargas crea una fuerza eléctrica (tensión), mientras que
el movimiento de una carga crea un fluido eléctrico (corriente).
Los conceptos de tensión y de corriente son útiles desde el punto de vista del ingeniero porque pueden expresarse de forma cuantitativa. Cuando separamos cargas positivas y negativas, tenemos que gastar energía en el proceso. La tensión es la energía por unidad de carga creada por la separación.
Expresamos este cociente en forma diferencial como:
DEFINICIÓN DE LA TENSIÓN
donde v = tensión en voltios,
w = energía en julios,
q = carga en culombios.
Los efectos eléctricos causados por las cargas en movimiento dependen de la tasa de flujo de la
carga. La tasa de flujo de la carga se conoce como corriente eléctrica, que se expresa como:
DEFINICIÓN DE LA CORRIENTE
donde = corriente en amperios,
q = carga en culombios,
I = tiempo en segundos.
Las Ecuaciones 1 y 2 son definiciones que nos dan la magnitud de la tensión y la corriente, respectivamente.
La naturaleza bipolar de la carga eléctrica requiere que asignemos referencias de polaridad
a estas variables.
Aunque la corriente está formada por electrones discretos en movimiento, no tenemos necesidad de
considerarlos individualmente, debido a la enorme cantidad de ellos que hay. En lugar de ello, pensamos en los electrones y en su correspondiente carga como en una entidad que fluye de forma continua.
Por tanto, i se trata como una variable continua.
Una ventaja de utilizar modelos de circuito es que podemos modelar un componente estrictamente
en función de la tensión y la corriente en sus terminales. Así, dos componentes físicamente distintos
podrían presentar la misma relación entre la tensión en los terminales y la corriente en los mismos. Si
es así, ambos componentes son idénticos en lo que respecta al análisis del circuito. Una vez que sabemos cómo se comporta un componente en sus terminales, podemos analizar su comportamiento dentro de un circuito. Sin embargo, a la hora de desarrollar modelos de circuito, nos interesa conocer el comportamiento interno de un componente. Queremos conocer, por ejemplo, si la conducción de carga tiene lugar debido a que una serie de electrones libres se mueven a través de la estructura cristalina de un metal o si se produce porque los electrones se mueven dentro de los enlaces covalentes de un material semiconductor. Sin embargo, estos temas caen más allá del ámbito de la teoría de circuitos. En este blog, vamos a usar modelos de circuito que ya han sido desarrollados; no entraremos a explicar el modo en que se desarrollan los modelos de componentes.
