Electricidad y circuitos

¿Qué es la electricidad?

La electricidad es una forma de energía producida por el movimiento de los electrones, unas partículas diminutas con carga negativa que forman parte de los átomos. Cuando esos electrones se mueven de forma ordenada por un material, decimos que circula una corriente eléctrica. Esa corriente puede producir luz, calor, movimiento o sonido: por eso la electricidad mueve casi todo lo que nos rodea.

Para entenderlo, viene muy bien la analogía del agua. Imagina un circuito como un circuito de agua con una bomba y tuberías:

• La tensión es como el desnivel que empuja el agua: cuanto más alto, más fuerza.
• La intensidad es el caudal: cuántos electrones pasan por segundo.
• La resistencia es un estrechamiento de la tubería: cuanto más estrecha, menos agua pasa.

Según cómo se muevan los electrones, distinguimos dos tipos de corriente: la corriente continua (CC), que circula siempre en el mismo sentido (la de una pila o una batería), y la corriente alterna (CA), que cambia de sentido muchas veces por segundo (la que llega a los enchufes de casa).

No todos los materiales dejan pasar la corriente igual. Los conductores (los metales como el cobre) la dejan pasar con facilidad; los aislantes (plástico, goma, vidrio, madera seca) la frenan. Por eso los cables son de cobre por dentro y de plástico por fuera.

El circuito y sus partes

Un circuito eléctrico es el camino cerrado por el que circula la corriente. Para que la corriente pase tienen que cumplirse tres condiciones: que haya un generador, que el camino esté cerrado y que tenga un receptor conectado por conductores. Sus elementos son:

• Generador: aporta la energía (pila, batería, dinamo, placa solar).
• Conductores: los cables por los que circula la corriente.
• Receptores: transforman la electricidad en otra cosa (bombilla → luz, motor → movimiento, zumbador → sonido).
• Elementos de maniobra: abren y cierran el circuito (interruptor, pulsador, conmutador).
• Elementos de protección: cortan la corriente si hay peligro (fusible, magnetotérmico).

Para dibujar circuitos sin pintar cada objeto se usa la simbología normalizada: cada elemento tiene un símbolo universal (la pila son dos rayas, la bombilla un círculo con una cruz, el interruptor una línea que se abre…). Así cualquier persona del mundo entiende el mismo esquema.

En el simulador puedes montar un circuito desde cero, abrir y cerrar el interruptor y comprobar que la bombilla solo luce cuando el camino está cerrado:

Magnitudes y ley de Ohm

La corriente eléctrica se mide con tres magnitudes que están relacionadas entre sí:

• Tensión o voltaje (V): la «fuerza» con la que se empuja a los electrones. Se mide en voltios (V) con un voltímetro, que se conecta en paralelo.
• Intensidad (I): la cantidad de corriente que circula. Se mide en amperios (A) con un amperímetro, que se conecta en serie.
• Resistencia (R): la oposición al paso de la corriente. Se mide en ohmios (Ω) con un óhmetro.

Estas tres magnitudes se relacionan con la ley de Ohm, una de las fórmulas más importantes de toda la tecnología:

Una forma fácil de recordarlo es el triángulo de Ohm: tapas con el dedo la magnitud que buscas y las otras dos te dicen si hay que multiplicar o dividir.

Practica con el simulador en modo Ley de Ohm: mueve la tensión y la resistencia y observa cómo cambian la intensidad y el brillo de la bombilla.

Serie y paralelo

Cuando hay varios receptores (por ejemplo, dos bombillas), se pueden conectar de dos formas, y el comportamiento del circuito cambia por completo:

• En serie: uno detrás de otro, en un único camino. La intensidad es la misma en todo el circuito y la tensión se reparte entre ellos. El gran inconveniente: si una bombilla se funde, se apagan todas (como las antiguas luces de Navidad).
• En paralelo: cada receptor en su propia rama. Todos reciben la misma tensión y cada uno tiene su intensidad. Si una se funde, las demás siguen funcionando. Así está montada la instalación de tu casa.

Compruébalo tú mismo: monta dos bombillas en serie y luego en paralelo, quita una y mira qué pasa con la otra.

Los efectos de la corriente

La electricidad es tan útil porque puede transformarse en otras formas de energía. Sus efectos principales son:

• Efecto luminoso: produce luz (bombillas, LED, pantallas).
• Efecto calorífico: produce calor (estufa, tostadora, secador, fusible).
• Efecto motor: produce movimiento (ventilador, lavadora, patinete eléctrico).
• Efecto sonoro: produce sonido (timbre, zumbador, altavoz).
• Efecto magnético: crea campos magnéticos (electroimanes, motores).

Todos esos aparatos consumen energía, y eso es lo que paga la factura de la luz. La potencia (P), que se mide en vatios (W), indica lo rápido que un aparato consume energía y se calcula con P = V × I. La energía consumida se mide en kilovatios-hora (kWh): cuanta más potencia y más tiempo encendido, más energía gasta y más cuesta.

El proyecto: Ilumina tu maqueta

En el proyecto final pondrás en práctica todo lo aprendido: diseñarás primero el circuito en el simulador y después lo montarás de verdad para iluminar una maqueta (una casita, un belén, un escenario…). Tendrás que decidir qué bombillas van en serie y cuáles en paralelo, dibujar el esquema con la simbología normalizada y conseguir que cada interruptor encienda lo que toca.

Es el salto del esquema al objeto real: lo que primero es una idea en la pantalla acaba siendo un circuito que funciona con sus pilas, sus cables y sus bombillas. La versión ampliada para 3.º ESO, «Casa inteligente», añade la instalación de una habitación completa con punto de luz conmutado.

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