Magnitudes y unidades eléctricas

Carga eléctrica (Q): propiedad que tienen los cuerpos materiales causante de los fenómenos eléctricos.
Los experimentos demostraron que la carga era función de la estructura interna del átomo, siendo la carga elemental la del electrón de valor e = 1,6·10-19 C. La carga o cantidad de electricidad que tiene un cuerpo se corresponde con el número de electrones en exceso (carga negativa) o en defecto (carga positiva), que ese cuerpo posee.
La unidad de carga en el S.I. de unidades es el culombio, de símbolo C, que se define como la cantidad de electricidad transportada en 1 segundo por una corriente de intensidad 1 amperio.

Diferencia de potencial o tensión eléctrica (V, V1-V2): La diferencia de potencial (d.d.p.) aparece siempre que se presenta una separación de cargas. Para lograr la separación de cargas ha habido que aportar una energía al sistema. Se define la diferencia de potencial como la capacidad para desarrollar la energía almacenada al hacer la separación.
La unidad de diferencia de potencial es el voltio, de símbolo V, que se define como la diferencia de potencial eléctrico que existe entre dos puntos de un hilo conductor que transporta una corriente de intensidad constante de 1 amperio, cuando la potencia disipada entre estos puntos es igual a 1 vatio.

Fuerza electromotriz (E): La causa capaz de mantener los electrones en movimiento en un circuito recibe el nombre de fuerza electromotriz y es característica de los diversos tipos de generadores eléctricos.
Se define la fuerza electromotriz (f.e.m.) como la relación entre la potencia y la intensidad eléctrica entregadas por el generador. La fuerza electromotriz es de la misma naturaleza que la diferencia de potencial o tensión eléctrica y, por lo tanto, se mide en voltios.

Intensidad de corriente eléctrica (I): La intensidad de corriente describe la variación del flujo de cargas eléctricas a través de una superficie macroscópica. Se define como la cantidad de carga que atraviesa una sección de un conductor en la unidad de tiempo.
La unidad de corriente eléctrica del S.I. de unidades es el amperio, de símbolo A, que se define como la intensidad de una corriente constante que, manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de 1 metro uno de otro en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10-7 newton por metro de longitud.

Resistencia eléctrica (R): La resistencia eléctrica de un material es el obstáculo que opone al paso de la corriente eléctrica.
La unidad de resistencia es el ohmio, de símbolo Ω, que se define como la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia potencial constante de 1 voltio aplicada entre estos dos puntos produce, en el citado conductor, una corriente de intensidad 1 amperio, cuando no exista fuerza electromotriz en el conductor.

Conductancia (G): La conductancia de un conductor está definida como el valor inverso de la resistencia, es decir, la facilidad que un material ofrece al paso de la corriente.
La unidad de conductancia se llama siemens, de símbolo S, que se define como la conductancia de un conductor que tiene una resistencia eléctrica de 1 ohmio.

Energía eléctrica: La electricidad es energía por lo que es cuantificable y para medirla en el S.I. se emplea como unidad el julio, de símbolo J, que se define como el trabajo producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro en la dirección de la fuerza.
Potencia eléctrica (P): La potencia eléctrica es la energía desarrollada en un circuito por unidad de tiempo.
La unidad de potencia es el vatio, de símbolo W, que se define como la potencia que da lugar a una producción de energía igual a 1 julio por segundo.

Ley de Ohm

La intensidad de corriente que recorre un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión aplicada entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia de dicho circuito.
Su formulación matemática es:

Ley de Joule

La potencia entregada a una resistencia es disipada por esta en forma de calor. El calor disipado en un tiempo t, se puede expresar en calorías, obteniendo la conocida ley de Joule:

Q = 0,24• R• I2•t (calorías)

La constante 0,24 es el equivalente mecánico del calor: 1 julio = 0,24 calorías.

Resistencia de un conductor: La resistencia de un conductor depende de la naturaleza del propio material y de sus dimensiones, según la fórmula:

S y l son respectivamente la sección y la longitud del conductor.
Cada material ofrece una oposición específica, dependiente de su estructura atómica, conocida con el nombre de resistividad. Se representa por la letra griega ρ.
Habitualmente se expresa en Ω•mm2/m, si bien, la unidad en el S.I. es el Ω•m.
El inverso de la resistividad se llama conductividad, σ, de manera que, para conocer la conductancia de un conductor, se puede establecer la siguiente relación:

Variación de la resistencia de un conductor con la temperatura: Conocido el coeficiente de temperatura de un conductor, α, se puede determinar la resistencia, R(T), del mismo, para cualquier temperatura, T, si se conoce previamente el valor de su resistencia Rref a una temperatura Tref.
R(T) = Rref[1+α·(T-Tref )]