1.2. Conceptos de magnitudes eléctricas

Magnitud: Es una propiedad medible de un objeto o suceso.

Propiedad medible: se le puede asignar un valor numérico

Basado en la experimentación.

Ej.: tiempo, masa, carga, corriente, tensión, potencia ...

Valor de una magnitud: es el producto de un valor numérico y

de una unidad.Unidad es una cantidad conocida del mismo tipo

que se toma como referencia.

Magnitudes eléctricas fundamentales:

Carga, campo eléctrico, corriente, tensión, potencia

Carga eléctrica Las Cargas eléctricas pueden ser negativas o positivas. Se consideran como cargas positivas los protones y como negativas los electrones, ambos componentes del átomo. Las cargas de igual signo se repelen, mientras que las de signos opuestos se atraen con una fuerza dada por la expresión:

 F= 9 * 10⁹ *q1*q2/D²;                     [Newton] (1)
donde:
q1, q2 – cargas eléctricas [Coulomb]
d- distancia entre las cargas [metros]
La carga eléctrica puede ser comparada con el volumen del líquido en un sistema hidráulico, o con el desplazamiento en un sistema mecánico.

Corriente eléctrica Si a través de la sección de un conductor circula un infinitesimal de carga dq Coulomb durante un infinitesimal de tiempo dt segundos, la cantidad de electricidad que pasa a través de dicha sección del conductor durante ese infinitesimal de tiempo se denomina Corriente eléctrica y se expresa cuantitativamente como:
i= dq/dt ;                                       [Ampere] (2)
Se dice que circula una corriente de un Ampere de intensidad a través de un conductor eléctrico, cuando las cargas en el mismo se mueven a razón de un Coulomb por segundo.
El símil de la corriente eléctrica en un sistema hidráulico es el gasto y en un sistema mecánico la velocidad.

Campo eléctrico La fuerza de atracción o repulsión F entre cargas eléctricas dada por la expresión (1) se produce a causa de la influencia que cada una ejerce en su propia vecindad. Tal influencia, que se manifiesta en forma de un campo de fuerza, se denomina campo eléctrico. El campo eléctrico es inherente a la naturaleza de las cargas y es independiente de sus movimientos.
Las cargas eléctricas pueden encontrarse en estado de reposo o en movimiento. El comportamiento de las cargas en reposo es menos importante a los fines de nuestro estudio que el de las cargas en movimiento puesto que solamente estas últimas son capaces de transferir energía.

Campo magnético Cuando a través de un conductor circula una corriente eléctrica, en las cercanías de éste aparece un nuevo campo de fuerza, denominado campo magnético, o sea, el campo magnético es engendrado solamente por cargas en movimiento. Este campo es capaz de ejercer influencia sobre otros cuerpos de material ferromagnético u otros elementos conductores de corriente.
Ambos campos, el eléctrico y el magnético, aparecen simultáneamente.

Diferencia de potencial La transferencia o cambios de energía acompañan al movimiento de las cargas eléctricas. La Diferencia de potencial, la cual designaremos con v, entre los puntos 1 y 2 de un circuito, es el trabajo o energía asociada con la transferencia de un Coulomb (una unidad de carga positiva) desde un punto hasta otro.
La unidad en el sistema MKS utilizada para medir el trabajo o energía por unidad de carga se denomina volt (V), por tanto:
V= J/q;                                          [Volt] (3)
donde:
J [Joule], energía asociada con la transferencia de la unidad de carga positiva q entre los puntos considerados.
q [Coulomb], unidad de carga positiva.
El voltaje puede ser comparado con la fuerza en un sistema mecánico y con la presión en un sistema hidráulico.

Subida de potencial Cuando se realiza trabajo sobre la unidad de carga, y como consecuencia, su energía potencial aumenta al ir desde el punto 1 hacia el 2, se dice que existe una subida de potencial (o de voltaje) en la dirección de 1 a 2.

Caída de potencial Contrario a lo anterior, si la unidad de carga positiva pierde energía potencial al ir desde 2 a 1 se dice que existe una caída de potencial en la dirección de 2 a 1.
Cuando existen varias trayectorias posibles de recorrido para la unidad de carga positiva entre los puntos 1 y 2, las afirmaciones anteriormente realizadas se cumplen, independientemente de la trayectoria que se escoja.

Fuerza electromotriz Cuando una diferencia de potencial se encuentre asociada con una fuente de energía eléctrica, por ejemplo, asociada con la conversión de energía en una batería en la cual, la energía química se convierte en energía eléctrica, se denomina fuerza electromotriz, abreviadamente fem.  Potencia A la razón de cambio de la energía J con respecto al tiempo se le denomina Potencia, y su unidad de medida en el sistema MKS es el Watt o joule por segundo, es decir:
p= dJ/dt;                                        [Watt] (4)
Resolviendo para J en la ecuación (3), y sustituyendo el resultado en (4) se obtiene:
p=v  dq/dt                                                (5)
Ahora, teniendo en cuenta lo planteado en (2)
p=v i                                                        (6)
En la práctica tanto los voltajes como las corrientes son funciones del tiempo.