Cantidad de electricidad
Q = I · t
| Magnitud | Símbolo | Unidad |
|---|---|---|
| Cantidad de electricidad | Q | C |
| Intensidad | I | A |
| Tiempo | t | s |
Elec Class
aprender electricidad manipulando
Ficha del curso · capítulo 3 de 15
La tensión (en voltios) es la diferencia de potencial entre dos puntos, la que empuja las cargas; la corriente (en amperios) es la cantidad de carga que atraviesa un cable cada segundo: I = Q / t. Para que circule una corriente hacen falta una tensión y un circuito cerrado.
El resultado se calcula ante tus ojos, línea por línea, como en la pizarra.
1Busco
2Doy los valores conocidos
Fórmula utilizada Q = I · t
3El resultado
Cantidad de electricidad Q7.200 C
Una corriente de 2 A durante 3.600 s hace pasar 7.200 C.
La definición, lo esencial que hay que recordar y ejemplos de todos los días.
La tensión U entre dos puntos es la diferencia de sus potenciales (V_A − V_B), en voltios: es la que pone las cargas en movimiento. La corriente I es el caudal de cargas, en amperios: 1 A = 1 C/s. Por convención circula del + al − fuera del generador (los electrones van al revés).
La cantidad de electricidad Q = I·t se cuenta en culombios o amperios-hora. La densidad de corriente J = I/S (A/mm²) limita el calentamiento de un conductor. La red europea distribuye 230 V entre fase y neutro, 400 V entre fases.
La tensión es la diferencia de altura entre el depósito del pueblo y tu grifo: cuanto mayor es, con más fuerza empuja el agua. La corriente es el caudal, en litros por segundo, igual que la intensidad cuenta culombios por segundo. Con el grifo cerrado, la presión está ahí pero no sale nada: es el circuito abierto, con tensión y sin corriente. Límite: en un cable, las cargas ya están en todas partes y no se vacían como un depósito.
| Magnitud | Símbolo | Unidad |
|---|---|---|
| Cantidad de electricidad | Q | C |
| Intensidad | I | A |
| Tiempo | t | s |
| Magnitud | Símbolo | Unidad |
|---|---|---|
| Densidad de corriente | J | A/mm² |
| Intensidad | I | A |
| Sección | S | mm² |
| Magnitud | Símbolo | Unidad |
|---|---|---|
| Sección | S | mm² |
| Diámetro | d | mm |
Cuatro pasos para resolver bien un ejercicio y, después, un ejemplo corregido línea por línea.
¿Una tensión entre dos puntos, una corriente en una rama, una cantidad de electricidad o una densidad de corriente?
Horas a segundos (× 3 600) para obtener culombios, horas sin convertir para amperios hora; sección en mm² para J en A/mm².
Q = I × t, I = Q / t o t = Q / I; para un cable redondo, calcula primero S = π × d² / 4 y luego J = I / S.
Una batería dura horas, no segundos; un cable doméstico lleva unos pocos amperios por mm², no cientos.
Una batería de 40 Ah suministra una corriente constante de 2 A. ¿Cuánto tiempo puede durar? ¿Qué cantidad de electricidad, en culombios, representa? Un hilo de 1,5 mm² recorrido por 10 A: ¿qué densidad de corriente?
Q = I · t, luego t = Q / I = 40 / 2 = 20 h.
En culombios: 40 Ah × 3 600 = 144 000 C (1 Ah = 3 600 C).
J = I / S = 10 / 1,5 = 6,7 A/mm²: demasiado para una instalación doméstica (se admiten 5 a 6 A/mm²), el hilo se calentaría.
Con la carga y la duración: I = Q / t. Por ejemplo, 600 C en 5 minutos (300 s) dan I = 600 / 300 = 2 A. En un circuito, también se obtiene con la ley de Ohm, I = U / R.
El voltímetro se conecta en paralelo, en los dos bornes del componente; el amperímetro, en serie, en el circuito abierto, para que la corriente lo atraviese. Un amperímetro conectado en paralelo provoca un cortocircuito y a menudo funde su fusible.
Por una convención fijada en el siglo XIX, antes del descubrimiento del electrón (1897). El sentido elegido resultó ser el contrario al movimiento de los electrones, pero todos los cálculos siguen siendo correctos: se mantuvo la convención.
Lo que hace daño es la corriente que atraviesa el cuerpo: bastan unas decenas de miliamperios, de ahí el umbral de 30 mA de los interruptores diferenciales. Pero es la tensión la que hace pasar esa corriente: por encima de 50 V en alterna se considera peligrosa.
La corriente es el fenómeno, cargas que se desplazan; la intensidad es su medida, en amperios. Se dice «una corriente de 2 A» en lugar de «una corriente de intensidad 2 A».
Sus dos patas tocan el mismo cable, al mismo potencial: la tensión entre ellas es casi nula, así que no los atraviesa ninguna corriente. Un pájaro que tocara dos cables a la vez, o un cable y una torre, se electrocutaría.
La tensión es la «presión» que empuja las cargas, en voltios, entre dos puntos; la corriente es el caudal de cargas resultante, en amperios, en un conductor. Sin circuito cerrado hay tensión pero no corriente.
3 600 C: un amperio durante una hora, es decir 3 600 segundos. Una batería de 40 Ah almacena por tanto 144 000 C.
Del más sencillo al más completo, cada ejercicio tiene su solución paso a paso.
En el laboratorio, medir la tensión en los bornes de la pila, del interruptor y de la resistencia, con el interruptor abierto y luego cerrado: los alumnos comprueban que, abierto, el interruptor tiene en sus bornes toda la tensión de la pila aunque no pase ninguna corriente.
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