Fundamentos Esenciales de Electricidad y Magnetismo

Corrientes Eléctricas

Corriente Alterna (CA)

La Corriente Alterna (CA) cambia constantemente de dirección. A diferencia de la corriente continua, la CA va y viene, alternando su dirección de manera regular. El voltaje de esta corriente no es constante, sino que sube y baja en un patrón cíclico: la mitad del ciclo es positivo y la otra mitad es negativo.

Corriente Continua (CC)

Abreviada como CC, es un tipo de corriente eléctrica que siempre fluye en una sola dirección. En el mundo eléctrico, esta dirección se refiere al camino que toman las cargas eléctricas desde un punto de alta energía (polo positivo) a uno de menor energía (polo negativo). Esta siempre mantiene su dirección constante.

Sentidos de la Corriente

  • Sentido Real: Los electrones fluyen desde el polo negativo al polo positivo.
  • Sentido Convencional: Va del polo positivo al negativo.

Magnitudes Eléctricas Fundamentales

Voltaje (Diferencia de Potencial)

El Voltaje (Diferencia de Potencial) es la fuerza que impulsa a los electrones a moverse en un circuito eléctrico. Cuanto mayor sea el voltaje, más electrones serán empujados a través del circuito. Su unidad de medida es el voltio (V).

Intensidad Eléctrica

Se refiere a la cantidad de corriente eléctrica que fluye a través de un punto específico en un tiempo determinado. Se representa con la letra i (intensidad) y se mide en amperios (A).

Resistencia Eléctrica

Es la oposición que un material ofrece al paso de la corriente eléctrica.

Tipos de Voltaje

Existen diversas clasificaciones de voltaje según su aplicación y naturaleza:

  1. Voltaje Inducido: Es la fuerza necesaria para generar electricidad.
  2. Voltaje Alterno: Suele ser el voltaje más común, presenta valores positivos o negativos y su frecuencia depende del país.
  3. Voltaje Directo: El más usado en baterías y motores. Gracias a transformadores o fusibles, este tipo de voltaje o corriente alterna se transforma.
  4. Voltaje Continuo: Es la forma de corriente eléctrica más pura. Se suele usar en microprocesadores y para su obtención se usan condensadores electrolíticos.

Medición y Leyes Básicas

Ley de Ohm

Para medir la corriente eléctrica se utiliza la Ley de Ohm, una fórmula esencial en el mundo eléctrico. Esta ley se basa en tres pilares fundamentales: la intensidad, el voltaje y la resistencia eléctrica.

Medición del Flujo

Utilizamos una unidad llamada amperios (A) que nos dice cuántos electrones están pasando por el material conductor en un determinado momento.

Definición y Efectos de la Corriente Eléctrica

Corriente Eléctrica

Es un flujo constante de partículas diminutas llamadas electrones que se desplazan a través de materiales conductores durante un periodo determinado de tiempo, como cables de electrodomésticos.

Potencial Eléctrico

Los campos eléctricos pueden realizar distintos trabajos, medidos en voltios.

Carga Eléctrica

Toda la materia está formada por átomos que poseen igual cantidad de electrones (con carga eléctrica negativa) y de protones (con carga positiva).

Electricidad

Conjunto de fenómenos físicos vinculados a la presencia y transmisión de cargas eléctricas.

Aplicaciones de la Energía Eléctrica

La electricidad se manifiesta a través de varios efectos prácticos:

  • Generar Movimiento: Diversos aparatos son activados mediante electricidad para generar movimiento, como los motores y rotores, que convierten la energía eléctrica en mecánica. La energía eléctrica también se puede almacenar (pilas o baterías) para usarse cuando se requiera generar movimiento.
  • Generar Calor: El efecto Joule describe cómo el paso de electrones por un conductor genera energía calórica, aprovechable mediante resistencias para calefaccionar, soldar o cocinar.
  • Generar Luz: Las lámparas y bombillas aprovechan el flujo eléctrico en el vacío para radiar luz, iluminando ambientes.

Relación entre Electricidad y Magnetismo

Campos Magnéticos y Eléctricos

Según la Ley de Ampère y Ecuaciones de Maxwell, los campos magnéticos y campos eléctricos suelen existir juntos en la naturaleza.

Campo Magnético

Es la representación matemática del modo en que las fuerzas magnéticas se distribuyen en el espacio que circunda a una fuente magnética. Son capaces de generar atracción o repulsión; polos iguales se repelen y opuestos se atraen.

Fuentes de Campo Magnético

Para que exista un campo magnético, debe haber:

  1. Una fuente de energía magnética (como un imán).
  2. Una carga en movimiento.
  3. Una corriente eléctrica.

Una carga eléctrica genera a su alrededor un campo magnético que ejercerá una fuerza sobre otra carga en movimiento.

Características del Campo Magnético

La característica fundamental de los campos magnéticos es que son dipolares: poseen un polo norte y un polo sur, a los que también se les suele decir polo positivo y negativo.

Conceptos Magnéticos

  • Energía Magnética: Uno de los dos componentes de la radiación electromagnética (junto a la electricidad) que se manifiesta a través de fuerzas de atracción o repulsión entre ciertos tipos de materiales.
  • Magnetismo: Componente de la radiación electromagnética manifestado como fuerzas de atracción o repulsión en ciertos tipos de materiales.

Leyes Fundamentales del Magnetismo

  • Ecuaciones de Maxwell: Conjunto de 4 ecuaciones que describen cómo se comportan los campos eléctricos y magnéticos, y cómo interactúan entre sí con la materia.
  • Ley de Ampère: Nos dice que toda corriente eléctrica que circula por un conductor genera un campo magnético a su alrededor. La intensidad de este campo depende de cuánta corriente pasa y de la distancia al conductor.

Clasificación de Materiales Magnéticos

Ferromagnéticos

Son aquellos que poseen la capacidad de magnetizarse intensamente y mantener esa magnetización incluso después de retirar el campo magnético externo.

Ejemplo: hierro, níquel y cobalto.

Diamagnéticos

Son aquellos que, al ser expuestos a un campo magnético externo, generan una magnetización en sentido opuesto al campo aplicado.

Ejemplo: bismuto, cobre, oro.

Paramagnéticos

Son aquellos que tienen electrones desapareados en sus átomos, lo que les permite generar momento magnético individuales y son de atracción débil.

Ejemplo: aluminio, magnesio y titanio.

Tipos de Corriente Alterna y Aplicaciones

Corriente Monofásica

Es un tipo de corriente eléctrica alterna que utiliza una sola fase y un neutro para transportar energía.

Uso Cotidiano: Se utiliza en electrodomésticos, iluminación y equipos electrónicos.

Corriente Trifásica

Es un sistema de distribución eléctrica que utiliza tres fases de corriente alterna, cada una desfasada 120° respecto a las otras. Esto permite una transmisión más eficiente y estable de energía, en contextos de alta demanda.

Uso Cotidiano: Su uso más común es en entornos industriales y de comercio (motores eléctricos, ascensores, etc.). También se utilizan en edificios y residencias grandes.

Corriente Sinusoidal

Es un tipo de corriente alterna cuya forma de onda sigue una función matemática senoidal: sube y baja suavemente en el tiempo como una curva ondulante.

Uso Cotidiano: Se encuentra en electrodomésticos, iluminación, motores eléctricos, sistemas de climatización, etc.

Corrientes Utilizadas en el Área de la Salud

Corriente VMS (Variable Muscle Simulator)

Tipo de corriente eléctrica utilizada en electroterapia. Se caracteriza por su forma de onda bifásica simétrica cuadrangular, con pulsos de baja frecuencia y corta duración. Se utilizan para:

  • Fortalecimiento muscular, especialmente en músculos inervados.
  • Reeducación Neuromuscular (NMES) tras lesiones o cirugías.
  • Tratamiento del dolor agudo y crónico.

La corriente más usada en el área de la salud es la alterna.

Clasificación por Frecuencia en Terapia

Corriente de Baja Frecuencia
  • Galvánica (0 Hz)
  • Diódica (50-100 Hz)
  • TENS (1-150 Hz)
  • Trabert (143 Hz)
  • Exponenciales
Corriente de Media Frecuencia
  • Interferenciales (4000 Hz)
  • Kots o Rusas (2500 Hz)
  • Modulada de Amplitud
Alta Frecuencia
  • Microondas (2450 MHz)
  • Ondas Ultracortas (2450 MHz)
  • Corriente d’Arsonval
  • Radiofrecuencia