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Electricidad

Carga, corriente, voltaje y resistencia; después, la ley de Ohm, los circuitos en serie y en paralelo, la potencia, la factura de electricidad y la seguridad. En el laboratorio de circuitos construyes circuitos con pilas, focos, resistores, interruptores y fusibles, y el laboratorio calcula cada corriente sobre la marcha.

Progreso

Acerca de este curso

Benjamin Franklin podía ver lo que hacía la carga eléctrica sin saber qué la causaba. En el siglo 18 (años 1700) eligió qué tipo de carga llamar positiva, y no tenía forma de ver los electrones. Más tarde resultó que su elección hizo que los electrones se clasificaran como negativos. Aquella vieja decisión sigue con nosotros: el sentido en que dibujamos la corriente en un circuito es el que seguiría la carga positiva, opuesto al sentido en que realmente se mueven los electrones de un cable. Un electrón lleva 1.602176634 × 10⁻¹⁹ culombios, así que un culombio equivale a unos 6.24 trillones de electrones.

Las siete unidades empiezan con la carga, y siguen con la corriente, el voltaje y la resistencia. Una batería de camión que envía 720 culombios por su motor de arranque en 4 segundos entrega 180 amperios. Luego viene la ley de Ohm y después los circuitos en serie, donde dos focos de 12 Ω en una batería de 6 V reciben 3 V cada uno, y los circuitos en paralelo, donde los mismos focos toman 0.5 A cada uno y la batería suministra 1 A. Después vienen la potencia y la factura de electricidad: un foco de 60 W encendido durante 1000 horas consume 60 kWh, o $7.20 a 12 centavos por kWh. La unidad final, sobre seguridad, señala que de 10 a 20 mA a través del cuerpo pueden dejar la mano pegada a un cable. En el laboratorio de circuitos armas circuitos con baterías, focos, resistencias, interruptores y fusibles y ves calculada cada corriente. Puedes abrir un interruptor para ver que un foco se apaga en serie y no en paralelo, y cerrar un lazo para provocar un cortocircuito.

Ohm hizo sus experimentos en 1825 y 1826 con una aguja magnética colgada cerca del cable, ya que todavía no se habían inventado los amperímetros, y publicó la ley en 1827. Las Bibliotecas Smithsonian señalan que al principio su trabajo fue ridiculizado.

Antes de empezar

La ley de Ohm es una ecuación de una línea, y las unidades de serie y paralelo suman y dividen resistencias, así que el álgebra de Ecuaciones lineales cubre lo que necesitas. Una mirada rápida a Átomos ayuda con la unidad inicial sobre electrones y carga.

Al terminar

Después podrás calcular la corriente a partir de la carga y el tiempo, usar la ley de Ohm para hallar una resistencia o una corriente y obtener los totales de resistencias en serie y en paralelo. También podrás convertir vatios y horas en kilovatios hora y en una factura, explicar por qué dos focos en serie brillan menos que uno y qué hace un fusible en un circuito.

  1. 1Carga eléctricaLa magnitud de la carga de un electrón es 1.602176634 × 10⁻¹⁹ culombios, así que un culombio corresponde a la magnitud de la carga de unos 6.24 trillones de electrones.
  2. 2Corriente, voltaje y resistenciaUna batería de camión que hace pasar 720 culombios por el motor de arranque en 4 segundos suministra una corriente de 180 amperios.
  3. 3Ley de OhmUn faro de automóvil que consume 2.50 A de una batería de 12.0 V tiene una resistencia de 12.0 ÷ 2.50 = 4.80 Ω.
  4. 4Circuitos en serieDos focos de 12 Ω en serie conectados a una batería de 6 V reciben cada uno 3 V y 0.25 A, y cada uno brilla con la cuarta parte de la potencia que tendría un solo foco.
  5. 5Circuitos en paraleloDos focos de 12 Ω conectados en paralelo a 6 V consumen 0.5 A cada uno, así que la batería suministra 1 A: el doble que para un solo foco.
  6. 6Potencia eléctrica y la factura de luzUn foco de 60 W encendido durante 1000 horas consume 60 kWh; a 12 centavos por kWh, cuesta $7.20.
  7. 7Seguridad eléctricaUna corriente de unos 10 a 20 mA a través del cuerpo puede dejar la mano aferrada a un cable, y una persona empapada puede tener solo 10 kΩ de resistencia.

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Fuentes de este curso (14)
  • OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 18.1 Static electricity and charge (amber and the Greek word elektron, like charges repel, glass and silk, Franklin)
  • 20.1 Current (I = ΔQ/Δt, 1 A = 1 C/s, truck battery 720 C in 4.00 s, calculator 0.300 mA, conventional current traced to Franklin, drift speed of order 10⁻⁴ m/s, 12-gauge copper wire 2.053 mm, copper density 8.80 × 10³ kg/m³)
  • 20.2 Ohm's law (Ohm first showed I ∝ V by experiment, ohmic materials, headlight 12.0 V and 2.50 A = 4.80 Ω, dry person hand to foot about 10⁵ Ω)
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  • 20.4 Electric power and energy (P = IV = V²/R = I²R, kWh, 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J, 60 W bulb for 1000 h at 12 cents per kWh = $7.20, 15 W CFL)
  • 20.6 Electric hazards and the human body (thermal and shock hazards, short circuit 120 V across 0.100 Ω = 144 kW, worn cord 2.00 Ω at 10.0 A = 200 W, fuses and circuit breakers, Table 20.3 shock effects, dry skin 200 kΩ, wet 10.0 kΩ)
  • 21.1 Resistors in series and parallel
  • 21.2 Electromotive force and internal resistance
  • 21.3 Kirchhoff's rules
  • 23.8 Electrical safety (three-wire system, earth/ground wire, double insulation, GFI trips above 5 mA)
  • NIST CODATA elementary charge 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C exact (physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?e)
  • Safety text is general information, not advice for working on mains wiring. Linda Hall Library, Scientist of the Day: Georg Ohm (lindahall.org/about/news/scientist-of-the-day/georg-ohm, experiments 1825 and 1826 with a compass needle, Die galvanische Kette 1827)
  • Smithsonian Libraries, Die galvanische Kette (library.si.edu/digital-library/book/diegalvanischeke00ohmg, first publication of Ohm's law, ridiculed at first)
  • IEC 60038:2009 standard voltages (230 V grew out of 220 V and 240 V systems; 220 V still used).

Fecha de consulta: 2026-10-17