¿Qué es la corriente eléctrica y cómo la definimos?
El físico italiano Alessandro Volta fue el primero en conseguir corriente eléctrica continua al inventar la primera pila eléctrica en 1800. El suyo fue el primer paso para poder contar con la energía que ilumina nuestros días y hace que el mundo funcione del modo en el que lo conocemos.
Pero, sin duda, fueron Thomas Alva Edison con su corriente continua y Nikola Telsa con su corriente alterna los que consiguieron hacer llegar la corriente eléctrica a los hogares e industrias y conseguir el mayor aprovechamiento de este recurso.
Definición de corriente eléctrica
La definición más corta de la corriente eléctrica es que se trata del transporte de la carga eléctrica. Este se realiza, esencialmente, a través del movimiento de electrones a través de conductores y semiconductores durante un tiempo determinado, todo bajo la influencia de una diferencia de potencial y con capacidad para crear campos electromagnéticos. Te dejo un artículo con el que puedes aprender a saber si un cable tiene correiente eléctrica.
La corriente eléctrica se expresa en C/s (columbios por segundo según recoge el Sistema Internacional de Unidades) y se la conoce por la unidad Amperio (A).
¿Cómo se produce la corriente eléctrica?
Como hemos dicho antes, las corrientes eléctricas se crean por el desplazamiento de los electrones que orbitan el núcleo de los átomos del conductor por el que están pasando.
Así, para iniciar ese movimiento de las partículas necesitamos que los extremos del conductor reciban una tensión externa, como puede ser el uso de una batería. Una vez aplicada esta tensión, se genera un campo eléctrico sobre los electrones que, al tener una carga negativa, se ven atraídos hacia la terminal positiva. Además, el sentido de la corriente siempre apunta en la dirección que va del campo positivo al negativo.
Tal y como puedes ver, para que todo funcione necesitamos usar materiales que tengan una gran cuota de electrones libres o, dicho de otra manera, un gran número de electrones situados en su última órbita alrededor del núcleo, puesto que estos son más susceptibles de movilizarse al estar menos atraídos menos atraídos por el núcleo.
Dicho esto, diferenciaremos los materiales a usar en las instalaciones de corriente eléctrica entre materiales conductores, semiconductores y aislantes. Un tipo de conductor, y el más conocido por todos, son los cables eléctricos como bien sabréis. Por lo que es importante también saber diferenciar los colores de los cables eléctricos que estemos manipulando siempre que exista una corriente eléctrica.
La unidad de corriente eléctrica
Podemos encontrar diferentes unidades de medida a la hora de hablar de corriente eléctrica:
- La unidad básica en electricidad es el Amperio (A), que expresa la cantidad de corriente eléctrica (I) que circula dentro de un conductor.
- Voltios para el potencial eléctrico. La tensión (U) define la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, su unidad de medida es el Voltio (V). Así, en instalaciones de baja tensión, esta será de 230 o 400 Voltios y en las de alta tensión puede ser de más de 10.000 Voltios.
- Potencia eléctrica en Watios (W). Con ellos se mide la potencia eléctrica (P) y es el resultado matemático de la tensión (U) y la intensidad (I): P= U x I.
- Frecuencia en Hertzios (H). La frecuencia de la corriente eléctrica se mide con los Hertzios (Hz) e indica el número de ciclos por segundo en los que se repite la onda de corriente alterna, que es el sistema de transmisión de electricidad más corriente. En Europa, la frecuencia de la red eléctrica es de 50 Hz, pero en USA y otros países es 60 Hz, haciendo que algunos dispositivos eléctricos europeos no funcionen bien allí.
¿Cuáles son los tipos de corriente eléctrica?
Según la naturaleza de la corriente, encontraremos diferentes tipos de corriente eléctrica que, como ya sabes, se genera por medio del movimiento de los electrones yendo del campo negativo al positivo. Así, encontramos estos tipos de corrientes eléctricas.
Corriente eléctrica continua (CC)
La corriente continua se caracteriza por mantener la carga de voltaje constantemente, ya sea en forma positiva o negativa.
De hecho, este es el tipo de electricidad que se produce hoy en día en los paneles solares. Posteriormente se transforma en corriente alterna pura para poder usarla en casa.
Corriente eléctrica alterna (CA)
La corriente alterna varía la carga de su voltaje en el tiempo. Así, cualquier tipo de corriente que no sea constante entra dentro de esta categoría. Volviendo a las instalaciones fotovoltaicas, sus inversores de corriente se encargan de convertir la electricidad continua que producen en corriente alterna.
Corriente alterna monofásica
Este tipo de corriente se consigue al tomar una sola fase de la corriente trifásica junto a un cable neutro. Se trata del estándar empleado en España para la generación y transmisión de la electricidad, ya que facilita una tensión de 230 voltios, que es la más indicada para hacer funcionar la gran mayoría de nuestros electrodomésticos y sistemas de iluminación.
Corriente eléctrica trifásica
La forma de electricidad más común es la corriente trifásica. Está formada por tres corrientes alternas de idéntica frecuencia, valor y amplitud llamadas fases, que vienen en un orden determinado y presentan una diferencia de 120º entre ellas.
Esta corriente, que nos llegó a manos de Tesla, es altamente eficaz y por ello, la más común en nuestro planeta, siendo la preferida en instalaciones industriales o empresariales.
Corriente alterna sinusoidal
La corriente sinosuidal recibe este nombre porque la forma de su onda sigue la que marca la función matemática SENO. Se trata de una corriente eléctrica periódica y es la más importante entre las corrientes alternas, ya que es la única que puede pasar a través de resistencias, bobinas y condensadores sin deformarse.
Así, el valor de su corriente varía según una ley sinusoidal: el potencial de cada extremo del conductor cambia con respecto al potencial del otro extremo del conductor, alternando del polo positivo al negativo y cambiando el sentido. Además, pasa por todos los potenciales intermedios.
Con esto se obtiene una corriente que cambia su dirección constantemente del siguiente modo: al moverse en una dirección aumenta hasta alcanzar su valor de amplitud máximo, a continuación, disminuye volviéndose igual a cero en algún punto para volver a aumentar de nuevo en otra dirección y repetir el ciclo que hemos descrito.
Corriente eléctrica cuasiestacionaria
Este tipo de corriente alterna de cambio lento, tiene unos valores instantáneos en los que las leyes de corrientes constantes (ley de Ohm, las reglas de Kirchhoff, etc.) se cumplen con la precisión suficiente.
Al igual que sucede con la corriente continua, la corriente eléctrica cuasiestacionaria tiene la misma intensidad de corriente en todas las secciones de un circuito no ramificado.
Corriente eléctrica de alta frecuencia
En cuanto a la corriente de alta frecuencia podemos decir que es una corriente alterna para la cual fenómenos como la radiación electromagnética y el efecto de la piel son significativos.
Así, si la longitud de onda de la radiación de corriente alterna es comparable con las dimensiones de los elementos del circuito eléctrico, se viola la condición cuasiestacionaria, haciendo que se necesiten enfoques especiales para realizar el cálculo y diseño de estos circuitos.
Corriente eléctrica de Foucault
La corriente eléctrica de Foucault es una corriente que se encuentra cerrada dentro de un conductor masivo y se produce cuando se cambia el flujo magnético que lo penetra, es decir, es una corriente de inducción. Además, cuanto más rápido sea el cambio del flujo del campo magnético, más fuertes serán las corrientes parasitarias obtenidas.
Este tipo de corriente destaca porque sus circuitos circulares crean electroimanes con campos magnéticos que, conforme son más fuertes, alcanzan una mayor conductividad y velocidad relativa de movimiento.
Al darse estas corrientes parasitarias se crean efectos en la piel, ya que la corriente alterna y el flujo magnético se propagan esencialmente en la capa superficial del material del que esté hecho el conductor. Así, la corriente eléctrica de Foucault de los conductores lleva a pérdidas de energía, sobre todo en los núcleos de las bobinas de corriente alterna.
Hay que destacar que se puede reducir esta pérdida de energía que provocan las corrientes parasitarias dividiendo los circuitos magnéticos de corriente alterna en placas separadas aisladas entre sí y puestas de modo perpendicular, siguiendo siempre la dirección de las corrientes parasitarias. Con esta separación se controlan los posibles contornos de los caminos, reduciendo mucho la magnitud de estas corrientes.
Efectos de la corriente eléctrica
La corriente eléctrica ha sido el motor de la humanidad desde que llegó a nuestras vidas. Este antes y después para nuestra especie fue el pistoletazo de salida para la modernización de nuestra existencia, mejorando nuestra calidad de vida, revolucionando sectores como la salud, la industria o transportes entre otros y lo ha hecho gracias a los efectos que pueden realizar los diferentes tipos de corriente eléctrica:
La corriente eléctrica y sus efectos químicos
La corriente eléctrica puede ser empleada para crear cambios en las sustancias y catalizar diversas reacciones químicas. Con ella se consiguen mecanismos como la electrólisis, que es proceso que separa los elementos de un compuesto a través de la electricidad y que se usa para la protección de metales del óxido y la corrosión, romper enlaces químicos para conseguir sustancias puras y para fundir algunos metales como el chapado en oro.
Para conseguir este tipo de efectos químicos se necesitan conductores iónicos, en los que la corriente puede conseguir los cambios químicos.
La corriente eléctrica y sus efectos caloríficos
Al pasar calor por un material que ofrece resistencia a su paso, se produce una resistencia, aumentando la temperatura del conductor. Esta disipa el calor, pudiéndose emplear para calentar espacios, cocinar, etc.
La corriente eléctrica y sus efectos magnéticos
Con la corriente eléctrica también se generan campos magnéticos como los electroimanes, que son usados en las brújulas eléctricas, televisiones, radios, amperímetros, grúas encargadas de levantar grandes piezas metálicas, como las empleadas en los desguaces de coches, zonas portuarias, operaciones de demolición y rescate de personas en derrumbes y muchos más tipos de aplicaciones.
La corriente eléctrica y sus efectos lumínicos
El gesto más sencillo: apretar un botón y tener luz en casa. Este efecto que parece mágico se da cuando la corriente eléctrica pasa por un conductor con una resistencia eléctrica muy baja, creando un campo magnético parecido al que se da en los imanes.
Una gran cantidad de electrones circula por la resistencia, luz y un poco de calor, que se nota en las bombillas tradicionales.
La corriente eléctrica y sus efectos fisiológicos
Finalmente, también hay que hablar de los efectos fisiológicos que puede causar la corriente eléctrica en personas y animales, provocando la electrocución. Algo que puede ir de un ligero chispazo, a salvarnos la vida con aparatos de electromedicina, pasando por accidentes mortales por quemaduras.
Sentido y dirección de la corriente eléctrica
El sentido de la corriente, también llamado dirección de corriente, siempre hace circular los electrones desde el polo negativo (-) al positivo (+), aunque el sentido convencional en el que circulan es justo al contrario, yendo del polo positivo al negativo.
También hay que destacar que, tradicionalmente, la corriente eléctrica se conocía como el desplazamiento de la carga positiva. Una vez se descubrió que la electricidad pudo ser causada por electrones moviéndose en la dirección opuesta, se asignó al electrón una carga negativa. Así, la antigua definición de dirección del flujo se mantuvo vigente.
Sentido real corriente eléctrica:
Sentido real y convencional de la corriente eléctrica
Como hemos dicho en el punto anterior, existen dos formas de definir o mostrar el sentido o dirección de la corriente eléctrica, el convencional y el real.
Los electrones recorren una distancia de menos de un milímetro en un segundo, mientras que la fuerza de propagación electromagnética, encargada de incitar el movimiento de los electrones, es de 300.000 km al segundo desde donde se genera la tensión, hasta el receptor, llegando al polo contrario.
La forma de representación convencional muestra que la corriente se mueve desde el polo positivo al negativo. Este movimiento no es real, pero esta definición sigue estando presente en muchos documentos.
Por otro lado, encontramos la forma de representación de la corriente real, que refleja la verdadera dirección y sentido de los electrones al moverse por el circuito eléctrico, que es yendo del polo negativo al positivo, tal y como ya hemos explicado en otros puntos.
¿Cómo podemos medir la corriente eléctrica?
Para poder medir la corriente eléctrica se usa la ley de Ohm, que reza así:
- Intensidad = Voltaje / Resistencia (I = V/R)
Así, la intensidad se medirá en amperios, el voltaje en voltios y la resistencia en ohms.
De todas formas, como podemos encontrar algunas variaciones en el resultado si tratamos con fuentes de corriente alternas, lo más habitual y sencillo es emplear un amperímetro o pinza amperimétrica, como las que puedes encontrar en el catálogo del Grupo Jarama.
El uso de estas herramientas es sencillo: el amperímetro se conecta en serie con el circuito a medir, causando la menor pérdida de voltaje posible y, la pinza amperimétrica, diseñada para su uso con corrientes alternas, se sujeta como una abrazadera alrededor de un conductor que lleva corriente. Así, el campo magnético creado alrededor del material conductor en las pinzas induce una corriente, siendo esta una medida que fluye a través del conductor sujeto.
Ahora que ya conoces cuántos tipos de corriente existen, su funcionamiento, posibilidades, efectos y medición, puedes comprender mejor el gran avance e impacto que esta ha tenido en el desarrollo de la humanidad, así como lo importante que es que esta pueda llegar a los países empobrecidos y en vías de desarrollo, puesto que, sin duda, es la llave del motor de la salud, el avance social y la calidad de vida.
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