Concepto de Carga, Corriente, Tensión y Potencia

Como se sabe, las sustancias (sean simples o compuestas) que constituyen los cuerpos están formadas por moléculas, y cada molécula está formada por uno o más átomos, esto se puede apreciar, simplemente en la molécula del agua que está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.El átomo está formado por un núcleo central, en el cual se encuentran agrupados cierto número de protones (partículas extremadamente pequeñas con carga positiva) con un determinado número de neutrones (sin carga eléctrica, como su nombre indica), alrededor del cual giran a gran velocidad los electrones, partículas elementales de carga negativa. El número de electrones, en condiciones de equilibrio, es igual al número de los protones del núcleo; este número determina los diferentes cuerpos simples(elementos), y por lo tanto, las propiedades físicas y químicas de cada elemento.
Al ser el núcleo del átomo positivo y la corteza negativa, ese núcleo ejerce una atracción sobre los electrones, que será mayor en los de las órbitas cercanas y menor sobre los de las órbitas alejadas. A estos electrones, de las últimas órbitas, se les llama libres, por la facilidad con que se pueden escapar del átomo y siendo estos los que producen la corriente eléctrica. Si pierde electrones el átomo, se descompensa positivamente dando lugar a una carga positiva, y si gana electrones se carga negativamente al desequilibrarse con el núcleo.
Definimos pues que la carga eléctrica de un cuerpo, es la cantidad de electrones que tiene de más (carga eléctrica negativa) o de menos (carga eléctrica positiva).La unidad elemental de carga eléctrica es el electrón, pero por ser demasiado pequeña se toma el Columbio que equivale a 6'2 trillones de electrones.
La corriente eléctrica es el cambio con respecto al tiempo del movimiento de cargas eléctricas. La corriente puede ser un movimiento de cargas positivas, cargas negativas o una combinación de cargas positivas y negativas, que se mueven en direcciones opuestas.
En los conductores metálicos, la corriente es un movimiento de electrones libres de la red cristalina que forman los átomos. En los gases, la corriente es un movimiento de electrones cargados negativamente en una dirección y una corriente de iones cargados positivamente en la dirección opuesta (un ion es una partícula de materia cargada eléctricamente). En soluciones salinas, la corriente es un movimiento de iones positivos y negativos en direcciones opuestas. En semiconductores, la corriente es un movimiento de electrones en una dirección y un movimiento de huecos cargados positivamente en la dirección opuesta.
El fin primordial de un circuito eléctrico es mover cargas a lo largo de un camino específico. Este movimiento de cargas constituye, como hemos dicho, una corriente eléctrica, que se representa por la letra i o I, según que la magnitud dependa o no del tiempo.
La corriente eléctrica representa la variación de carga con el tiempo que se produce en la sección transversal de un conductor, es decir:
Ecuacion 1

Desgraciadamente, antes de conocerse que la corriente en un metal era debida al movimiento ordenado de electrones, se adoptó (Benjamín Franklin) el convenio que daba a la corriente el mismo sentido que el del movimiento de una carga positiva. Como, en definitiva, es un convenio, éste se mantuvo por no tener que corregir la bibliografía ya existente, cuando se descubrió la realidad (a efectos operativos es indistinto considerar electrones moviéndose en un sentido o cargas positivas en el sentido opuesto). Para indicar el sentido de la corriente eléctrica en un conductor, se utiliza una flecha de referencia al lado de aquel, que muestra también el valor o magnitud de la corriente. Como es sabido, para que exista un movimiento ordenado de cargas, es decir, una corriente eléctrica, es preciso disponer de una fuente o generador de fuerza electromotriz (f.e.m.). De este modo se comunica energía a las cargas.
Se define la diferencia de potencial (d.d.p.) o tensión entre dos puntos de un circuito, como el trabajo realizado al mover la carga unidad entre esos dos puntos:
Ecuacion 2

(siendo W el trabajo indicado). La tensión se representa por las letras v o V, según que su magnitud dependa o no del tiempo. Para que la tensión entre dos puntos A y B quede completamente especificada, se debe señalar su función v(t) y unos signos + y - que se colocan en dichos puntos.
También, para describir la d.d.p. entre dos puntos, se utiliza una notación con doble subíndice, así V(AB) representa la d.d.p. entre A y B (o de A respecto de B), de forma que V(AB) = V(A) - V(B) En muchos casos se prefiere describir la tensión entre A y B en términos de caídas o elevaciones de tensión. En términos energéticos, se tiene una caída de tensión entre A y B, cuando la carga unidad desarrolla un trabajo al moverse de A hasta B; o al contrario, se tiene una elevación de tensión entre A y B cuando se requiere un trabajo externo para mover la carga desde B hasta A.
Como sabemos, la potencia eléctrica es el trabajo realizado por unidad de tiempo. De ese modo, y usando las ecuaciones (1) y (2), se puede escribir:
Ecuacion 3

Como quiera que la potencia eléctrica depende de dos variables, tensión y corriente, habrá que tener en cuenta los sentidos de referencia de ambas magnitudes para obtener el sentido de la potencia.
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