Hemos dicho que la corriente se origina por un movimiento de cargas eléctricas. ¿Qué puede hacer desplazar las cargas eléctricas? Un campo eléctrico. Podemos crear un campo eléctrico cuando tenemos concentraciones de cargas en el espacio. Si han probado alguna vez a frotar un globo sobre un jersey de lana, ya sabrán de qué estamos hablando. Al frotar el globo sobre la superficie, se carga eléctricamente y podemos detectar la presencia de cargas porque, si acercamos el globo a nuestro pelo, si todavía nos queda alguno, su superficie los atrae. Este es un sencillo ejemplo de campo eléctrico.
Al conectar un conductor entre dos polos de un generador, cerramos un circuito y conseguimos que dentro del conductor se establezca un campo eléctrico. Las partículas presentes en el campo eléctrico sufrirán una fuerza, denominada fuerza electromotriz, que las pondrá en movimiento y, por tanto, podremos generar una corriente. Cuando hablamos de tensión o de voltaje, nos referimos a la diferencia de potencial entre dos puntos. El potencial de un punto lo produce la energía (potencial) que posee una partícula en dicha posición. En cambio, la diferencia de potencial eléctrico es el trabajo necesario para mover una carga de un punto a otro.
Retomando la metáfora acuática, podemos decir que la tensión es comparable a la altura desde la cual cae el agua o a la inclinación de un tubo. Si queremos que circule el agua, el tubo debe inclinarse.
La tensión es una medida relativa y siempre se refiere a dos puntos. Hablaremos de tensión entre el punto A y B indicándolo con las letras VAB.
VAB = VA – VB
La letra V se utiliza tradicionalmente para indicar la tensión. Cuando esta muestra una única letra, no es absoluta, pero significa que se refiere a masa o al punto de tierra, es decir, a un punto que por convención asumimos que tenga un potencial 0 y, normalmente, corresponde al negativo del generador o la batería que utilizamos para alimentar el circuito.
De forma parecida a la corriente, podemos dar una definición operativa de la tensión de este modo:
La tensión se obtiene de la relación entre la diferencia de energía potencial de dos puntos, dividida entre la cantidad de carga. Sin olvidar que el joule es la unidad de medida de la energía, podemos medirlo así:
La unidad de medida es el voltio. Podemos medir fácilmente una diferencia de potencial con un voltímetro o un multímetro común.
Ley de Ohm
Una de las leyes fundamentales de la electrónica necesaria para la resolución de circuitos es la ley de Ohm, que vincula la tensión y la corriente a través de la resistencia:
V = I · R
La resistencia se mide en ohmios, unidad de medida que toma el nombre del físico alemán Georg Ohm, quien, a principios de 1800, estudió las relaciones entre corriente y tensión, y los efectos producidos sobre distintos materiales. El símbolo del ohmio es la letra griega omega: Ω. Los componentes que se utilizan normalmente en electrónica tienen resistencias que van de fracciones de ohmio (miliohmios) a megaohmios. El símbolo que se suele utilizar para representar las resistencias es una línea en zigzag con dos terminales o, en algunos casos, un simple rectángulo. Las resistencias se indican con la letra R normalmente numerada en subíndice: R1. Las resistencias son componentes sin polarizar: es posible invertir sus terminales sin que cambie su comportamiento. El efecto producido por una resistencia es el de frenar el paso de los electrones y, por tanto, determinar una caída de tensión. Es comparable, volviendo a la metáfora hidráulica, a un tubo estrangulado.
Figura 1.3 – Símbolos (a) (b) utilizados normalmente para indicar una resistencia y un dibujo (c) que la representa como un tubo estrangulado.
A menudo, en electrónica también se trabaja con el inverso de la resistencia, es decir, la conductancia, indicada habitualmente con la letra G (también en minúsculas). La conductancia se mide en siemens. El símbolo se indica unas veces con una s y otras con un ohmio invertido o bien con 1/ohm.
En el campo electrónico tenemos dispositivos que funcionan como generadores, que proporcionan corriente y tensión, y dispositivos que se comportan como usuarios. Un resistor es un dispositivo que cuenta con dos terminales que opone una cierta resistencia al paso de la corriente. Si conectamos un generador al resistor, estamos aplicando una tensión V a sus extremos. La corriente absorbida por el resistor depende precisamente de su resistencia y está definida por la ley de Ohm.
La corriente suele ser representada con una flecha apoyada o superpuesta a uno de los terminales, mientras que la tensión es una flecha que va de un punto a otro del circuito. En algunos casos, en lugar de una flecha se utilizan los signos + y -.
Vamos a suponer que tenemos un generador de tensión que puede proporcionar un voltaje de 12 V. Al conectar a sus bornes una resistencia, fijaremos la corriente que circula en el circuito. Suponiendo que medimos 10 mA, podemos obtener el valor de la resistencia conectada:
Existe una segunda formulación de la ley de Ohm, denominada macroscópica, de tipo más experimental. Teniendo en cuenta que todos los materiales pueden transportar corriente más o menos bien o no transportar nada (aislantes), es posible obtener un coeficiente de resistividad (rho). Conociendo la resistividad de un material, podemos obtener el valor de su resistencia, el cual está vinculado a la longitud (I) y a su sección (S).
Cuanto mayor es la longitud del material, mayor será la resistencia medida. En cambio, la resistencia disminuye cuando crece la sección: a mayor sección, menor resistencia. La resistividad de los metales depende también de la temperatura.
Tabla 1.1 – Resistividad de algunos materiales.
| Material | Resistividad (Ωm) |
| Plata | 1.63 x 10–8 |
| Cobre | 1.72 x 10–8 |
| Hierro | 6.54 x 10–8 |
| Aluminio | 2.82 x 10–8 |
| Vidrio | 1012 |
| Teflón | 1023 |
Conexiones en serie y en paralelo
Un circuito eléctrico está formado por un conjunto de componentes eléctricos conectados entre sí. Los componentes también se conocen como dipolos, para indicar que están dotados de dos terminales definidos como polos o hilos conductores. Podemos tener dos tipos de conexión fundamentales:
• conexión en serie;
• conexión en paralelo.
En la conexión en serie, los componentes están conectados de modo que realizan un recorrido único por la corriente que fluirá a través de ellos. El terminal de un componente está directa y únicamente conectado al terminal del componente siguiente. La tensión se aplicará a los terminales libres
