¿Qué es la corriente eléctrica? Y ¿Qué tipos existen?

Juan Carlos G 2020-01-03
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¿Qué es la corriente eléctrica? Y ¿Qué tipos existen?

Concepto de corriente eléctrica

Hoy te hablare de lo mas importante que debes saber de la corriente eléctrica, repasaremos sus tipos y formulas para que despejes todas tus dudas y puedas aplicarlo en cada uno de tus proyectos, no obstante quiero recordarte que el tema de la corriente también debe ser un tema de cuidado y durante tus practicas siempre debes ser muy cuidadoso como en cualquier proyecto electrónico.

 

 

¿Qué es la corriente eléctrica?

Primero que nada te dejo una definición sencilla para que comprendas que es la corriente y por que están importante

 

La corriente eléctrica es un flujo de carga eléctrica positiva que se mueve a través de un conductor, en donde, la cantidad de carga por cada unidad de tiempo se le denomina intensidad de corriente eléctrica.

 

Si, la corriente es un flujo solo que en este caso es flujo de carga la cual es una propiedad física de algunas partículas subatómicas que manifiestan atracción o repulsión, por lo tanto, para que la corriente eléctrica exista, se necesita que los electrones que están mas alejados del núcleo, se muevan libremente entre los átomos de un conductor.

 

Sentido de la corriente eléctrica

En un circuito eléctrico la circulación de electrones se realiza desde el punto de menor potencial eléctrico a otro de mayor potencial eléctrico, no obstante se ha definido dos sentidos en la circulación de corriente eléctrica:

  • Sentido real, el cual es aquel que marca la circulación de los electrones desde el polo negativo al polo positivo
  • Sentido convencional, es aquel en la que la circulación de los huecos dejan los electrones en su recorrido desde el polo positivo al polo negativo.

 

¿Cual es la unidad de medida de la corriente eléctrica?

En el Sistema Internacional de Unidades, esta definida como Ampere [A] lo cual es igual a un culombios por segundo C/s.

 

¿Cómo se mide la corriente eléctrica?

La corriente eléctrica siempre se mide en serie.

La forma mas sencillo es tomar tu multímetro ponerlo donde dice A y listo, te va a dar el valor de corriente, sin embargo, esto es porque esa opción hace que el multímetro se calibre como un amperímetro, que es precisamente el instrumento que nos permite medir la corriente. Por lo tanto, para medir corriente necesitas:

  • Un amperímetro
  • El amperímetro siempre debe estar en serie con el conductor por donde circula la corriente

Otra forma de medir u obtener la corriente eléctrica es utilizar la ley de Ohm, aquí te dejo un post donde te explico a detalle ¿Qué es y como funciona la ley de Ohm?, no obstante te adelanto que:

 

Intensidad de corriente = valotaje / resistencia        [A]

La corriente eléctrica es igual al voltaje entre resistencia

 

Formula de la corriente continua

Ahora hay que profundizar en la formula de corriente según lo visto anteriormente

 

Formula general de la corriente eléctrica

 

Creo que la formula anterior es bastante clara y expresa la definición que propongo, de todos modos:

  • i es la intensidad de corriente eléctrica
  • q es Coulomb
  • t es tiempo en segundos
  • dq es la razón de cambio de Coulomb
  • dt es la razón de cambio respecto al tiempo

 

Conducción y circulación de la corriente eléctrica

Ya hemos visto el sentido y convención de la corriente eléctrica y ¿Qué es?, pues bien, en la estructura atómica de los materiales determina cuan fácil se mueve el flujo de electrones a través de ellos, y podemos distinguir 3 tipos:

  • Los aislantes, estos materiales no permiten el paso de la corriente eléctrica:
    • Plásticos
    • Vidrio
    • Porcelana
    • Papel
  • Conductores, son aquellos materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica fácilmente:
    • Platino
    • Plata
    • Cobre
    • Oro
    • Aluminio
  • Y los Semiconductores, que por cierto tengo todo una serie de artículos donde te hablo ¿Qué son los semiconductores? Lo semiconductores pueden comportase como aislantes o como conductores, todo depende de la energía externa que se aplique.

 

Conducción eléctrica

Dicho lo anterior nos centraremos en la conducción de la corriente y veremos aspectos muy importantes que debes conocer, por ejemplo:

Los materiales conductores poseen una cantidad superior de electrones libres y por lo tanto la electricidad fluye muy fácilmente.

Entonces, cuando una carga neta es transportada de un lugar a otro, se dice que existe corriente, por lo tanto, si en un alambre o conductor la carga q se mueve a través de la sección transversal del material en un tiempo t, la intensidad de corriente se define por:

 

I = q / t

Tal como vimos en la formula de la corriente eléctrica

Y como ya sabemos que significa cada parámetro podemos encontrar un equivalencia:

 

1 A = 1 C/s

Lo anterior es importante para comprender dos cosas, que pasa si:

  • Si en un conductor no aplicamos ninguna diferencia de potencial o campo eléctrico externo
  • Y que pasa si ponemos una diferencia de potencial entre las terminales del mismo

Pues bien, en un conductor cuando no se le aplica una energía externa como un campo eléctrico, los electrones libres se mueven de forma aleatoria en el material del conductor, no obstante, la suma de todos esos movimientos es igual a cero.

Cuando se le aplica una diferencia de potencial, hacemos que todos los electrones se muevan en un solo sentido hacia la terminal positiva del conductor, en otras palabras, los electrones son atraídos por el terminal positivo y rechazados por el negativo.

 Cuando el flujo de electrones comienza a circular podemos tener lo siguiente:

  • Si la intensidad de corriente es constante a través del tiempo, se tiene corriente continua
  • Si esta cambia de magnitud y de sentido es alterna
  • Ahora si no se produce almacenamiento o disminución de carga se entiende que es estacionaria.

Esto lo veremos a continuación en los tipos de corriente más importantes.

 

Tipos de corriente eléctrica

Hagamos un pequeño repaso de los tipos de corriente más importantes.

  • Corriente continua
  • Corriente alterna
  • Corriente pulsante
  • Corriente monofásica
  • Corriente trifásica

Aunque realmente debería ser corriente continua y alterna, el estudio de sistemas monofásicos y trifásicos son muy importantes, así que lo tomaremos como tipos diferentes.

 

Corriente continua (CC)

La corriente directa o también llamada corriente continua, es aquel flujo de carga eléctrica que no cambia de sentido respecto al tiempo.

Pero hagamos una lista para que notemos mejor, las características de este tipo de corriente.

 

Gráfica de la corriente directa o continua
Gráfica de la corriente directa o continua

 

 

¿Cuáles son las características de la corriente continua o directa?

  • El valor de voltaje es constante V = cte
  • La intensidad de corriente siempre es una constante I = cte
  • La corriente directa siempre tiene el mismo sentido mientras circula en el circuito eléctrico.
  • La corriente continua es muy ineficiente para distribuirse a grandes distancias, creo que actualmente, la red mas grande que distribuye corriente directa es el metro, aunque no para usuarios, si no para el propio funcionamiento de los metros.

 

Fuentes de corriente continua

Este tipo de corriente esta presente en:

  • Pilas principalmente
  • Acumuladores
  • Baterías
  • Fuentes de alimentación
  • En dinamos
  • Células fotovoltaicas

 

¿Cuáles son las aplicaciones de la corriente directa?

  • Este tipo de corriente es utilizada en su mayoría para alimentar aparatos eléctricos
  • También es usada en tracción eléctrica

 

Corriente alterna (CA)

El tema de la corriente alterna es muy interesante ya que el análisis de cualquier circuito se complica un poco cuando hablamos de este tipo de corriente que cambia con el tiempo.

 

La corriente alterna es aquella que puede variar su módulo y/o sentido de circulación.

 

Gráfica de la corriente alterna
Gráfica de la corriente alterna

Cuando hablamos de corriente alterna tenemos algunas características que destacar, el valor instantáneo de voltaje (v) es el que toma la señal de tensión en cada instante de tiempo, para mayor referencia hagamos una lista de sus principales características.

 

¿Cuales son las características de la corriente alterna?

  • Lo primero es que el voltaje no se mantiene constante en el tiempo.
  • Las terminales de la fuente de alimentación de alterna cambia de polaridad, por lo tanto, el flujo de electrones se mueve en un sentido y en otro.
  • Este tipo de corriente es más fácil de generar y distribuir para fines de alimentar con electricidad a las casas de cientos de personas.
  • La forma de onda puede variar según la aplicación y generador, por ejemplo:
    • Cuadrada
    • Triangular
    • O la forma senoidal que es la mas usada en la actualidad y es como llega a tu hogar

 

¿Cuáles son los parámetros de la corriente alterna?

Parámetro Abreviación Descripción
Frecuencia f Indica la velocidad de repetición de la onda
Período T Es el tiempo que ha transcurrido entre dos puntos equivalentes.
Voltaje o valor instantáneo v Modulo o magnitud de la onda en un instante de tiempo
Voltaje máximo V0 Es la magnitud máxima que presenta la onda en un periodo
Voltaje medio Vm Es la media aritmética de los valores instantáneos de la onda
Valor eficaz V o Vrms Es el valor de corriente directa que se requiere para producir la misma potencia que dicha corriente alterna

 

Fuentes de suministro de corriente alterna

  • Centrales eléctricas a través de Generadores o Alternadores
  • Osciladores
  • Inversores
  • Generador electrónico de funciones

 

¿Cuáles son las aplicaciones mas comunes de la corriente alterna?

  • La mas grande aplicación es en lineas de transmisión de energía eléctrica, la electricidad que llega a nuestras casas es alterna y se origina en centrales eléctricas, como hidroeléctricas, termoeléctricas. etc.
  • Alimentación de aparatos eléctricos, antes de la etapa de rectificación.
  • Alimentación de maquinas y motores eléctricos

Un excelente ejemplo de aplicación de este tipo de corriente son los alternadores en las centrales eléctricas, el cual tiene 3 bobinas que en la parte del estator las cuales están desfasadas 120°. Cuando giran en su interior se presenta un campo magnético  fijo que se produce en la bobina del rotor, esto a su vez genera en las bobinas del estator un sistema de fuerzas electromotrices sinusoidales del mismo valor eficaz y frecuencia, pero que se desfasan 120° entre si.

 

Corriente alterna Sinusoidal

Es la forma de onda o tipo de corriente alterna mas común, es usada en cientos de aplicaciones y es la forma en que se distribuye la corriente eléctrica que nos llega a las casas.

La corriente alterna Sinusoidal es aquel tipo de corriente alterna que alterna su sentido siguiente una forma de onda Senoidal

 

Forma de onda de la corriente alterna Sinusoidal
Forma de onda de la corriente alterna Sinusoidal

 

Formula de la corriente alterna Sinusoidal

Podemos representar la intensidad de esta forma de onda con la siguiente ecuación:

 

 

Donde:

  • IMAX es el valor máximo o también conocido como el valor pico en Ampere
  • ω es la velocidad angular en rad/seg

 

Es importante (y de cierto modo un poco obvio ya que la onda Senoidal es periódica), entender lo siguiente:

  • Un corriente sinusoidal toma el mismo valor instantáneo con igual tasa de crecimiento en cada ciclo o periodo T, como vimos en la gráfica de la forma de onda.
  • El valor instantáneo es el que toma la ordenada en un instante t determinado.

 

Generador de corriente eléctrica Sinusoidal

Aquí veremos la razón del porque es una Senoidal la forma de onda que llega a nuestros hogares, su forma de onda se debe completamente por el generador que crea esta corriente.

 

Generador de corriente alterna elemental

 

En un generador eléctrico elemental de este tipo de corriente, se puede obtener lo siguiente:

  • Al girar el imán central provoca un flujo magnético, induciendo sobre las bobinas que se encuentran fijadas en la máquina una fuerza electromotriz (FEM) tal como se describe en la ley de Faraday-Lenz.
  • Esta FEM provoca una circulación de corriente alterna.
  • La inlcusión de la velocidad angular ω en la formula de la intensidad de corriente alterna, tiene su origen en la velocidad angular del giro del rotor.
  • Y la relación entre la velocidad angular ω, periodo T, frecuencia f y velocidad de giro n, la podemos ver en las siguientes formulas

 

Formulas del generador de corriente alterna Sinusoidal
Formulas del generador de corriente alterna Sinusoidal

 

Causas de la oposición de los componentes a la circulación de la corriente alterna

Ahora hablemos un poco sobre la oposición de algunos componentes a la circulación de corriente, y será un resumen ya que destinaré un artículo completo para cada uno de estos 3 componentes, resistencia, capacitor y bobina.

  • Oposición en las resistencias, se debe al choque de electrones contra la estructura atómica e impurezas con las que están hechas las resistencias.
  • Oposición en los capacitores, aquí hablamos del tema de discontinuidad del circuito eléctrico que existe entre las capas del capacitor, esto significa que en un capacitar se tiene un circuito abierto y la circulación de corriente se da en un proceso de carga o descarga, cuando un capacitor almacena determinada carga eléctrica se rompe el dieléctrico del que esta hecho y la corriente circula y se detiene cuando la carga desciende y no es capaz de romper este dieléctrico.
  • Oposición en una bobina, aquí entra en juego algo que se conoce como autoinducción ya que al circular una corriente a través de una bobina se produce un campo magnético el cual también es alterno, lo que hace que la polaridad de los polos en el inductor se inviertan, esto causa una opción sobre la circulación de corriente.

 

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Juan Carlos G

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