Las 4 magnitudes básicas de la electricidad que debemos conocer

Para poder medir y comprender el funcionamiento de un circuito eléctrico nos auxiliamos de una serie de propiedades físicas de la corriente eléctrica. Las más relevantes son:  Voltaje(V), Resistencia eléctrica(R), Corriente(I) y Potencia (P).

Resistencia eléctrica

  En electricidad los materiales pueden dividirse en 3 tipos: aislantes, semiconductores y conductores. Los de tipo aislantes, dada la naturaleza del material, guardan una firme oposición al paso de la corriente eléctrica.

En otro orden los de tipo conductor a pesar de mantener una resistencia al paso de la corriente, permiten ser atravesados por  esta. De modo que la intensidad de la corriente eléctrica que los atraviese será directamente proporcional al valor de resistencia de dicho conductor.

Por tanto entre mayor sea la longitud del cable, mayor será la resistencia y por consiguiente menor será la corriente que lo atraviese y entre mayor sea la sección transversal de dicho conductor, mayor será la corriente.

Por otro lado, tenemos a los materiales semiconductores, que en dependencia como se les trate podrán comportarse como aislantes o conductores. En un semiconductor  la circulación de corriente eléctrica a través de ellos permite ser regulada.

La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el Ohmios (ꭥ) y el aparato de medida utilizado es el óhmetro, sin embargo esta medición también la podemos llevar a cabo mediante cualquier multímetro.

como medir resistencia con un multímetro
Como medir resistencia con un multímetro
Multímetro Digital

La educación es "cara", pero lo es aún mucho más la ignorancia.

Multímetro Digital Profesional
Multímetro Digital Profesional
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Neoteck Multímetro Resistencia, Frecuencia, Capacitancia
Neoteck Multímetro Resistencia, Frecuencia, Capacitancia
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multímetro y sus partes
Multímetro y sus partes

Corriente eléctrica

La cantidad de electricidad que atraviesa la sección de un conductor en una unidad de tiempo está representada por la corriente eléctrica. Podemos compararla al caudal de agua que fluye por una tubería.

No obstante para garantizar que existe corriente eléctrica en un circuito es necesario el cumplimiento de al menos dos escenarios: la existencia de una diferencial de potencial en el circuito y que el circuito se encuentre cerrado.

Continuando con lo anterior, la unidad de medida de la corriente eléctrica es el amperio (A) y el aparato de medición utilizado es el amperímetro, pero al igual que el caso de la resistencia, también podremos obtenerlo con ayuda de un multímetro.

Medidor de consumo de corriente
Medidor de consumo de corriente
Como medir la corriente eléctrica con un multímetro
Como medir la corriente eléctrica con un multímetro
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Medidor de voltaje corriente potencia de consumo
Medidor de voltaje corriente potencia de consumo
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Voltaje, Tensión ó Diferencia de potencial

Este término aparte de ser un parámetro de gran relevancia en el análisis de un circuito eléctrico, también resulta interesante mencionar que generalmente es un concepto explicado pocas veces de una manera muy clara.

 Pero luego de leer las líneas siguientes NO SOBRARÁN DUDAS ALGUNA . Para que una corriente pueda originarse a través de un circuito, es necesario que esté presente algo capaz de desplazar a los electrones de un punto hacia otro.

 Sin duda alguna hacemos referencia a este “algo” a la diferencia de electrones con los que se encuentra cargado uno de los extremos de un circuito (fuente de voltaje, CA ó CC) con respecto al número de protones que se encuentran contenidos en el otro extremo de dicho circuito.

Debemos suponer que lo anterior se traduce a tener dos terminales; una terminal positiva y una terminal negativa, dando origen así al concepto: DIFERENCIA DE POTENCIAL.

De este modo al estar uno de los extremos cargado con un número superior de ELECTRONES y el otro extremo con una mayor cantidad de PROTONES, los electrones o cargas negativas serán atraídas por las cargas positivas (sentido real de la corriente) ubicadas en el otro punto.

Efectivamente esa atracción entre cargas diferentes provocará un flujo de electrones a través del conductor que une ambos extremos.

En consecuencia ese fenómeno  se repetirá hasta que el número de cargas en ambos extremos logren estabilizarse (igual número de electrones y protones en cada extremo del circuito), originando así lo que conocemos como CORRIENTE ELÉCTRICA.

En la siguiente figura podemos apreciar de forma esquemática como se presenta la diferencia de potencial y como esta es capaz de crear un fluido (en nuestro caso: la corriente eléctrica) de un extremo al otro.

Representación gráfica del origen del concepto de diferencia de potencial
Representación gráfica del origen del concepto de Diferencia de potencial
Medido de voltaje sin contacto
Medido de voltaje sin contacto
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Probador de voltaje para todo tipo de aparato eléctrico
Probador de voltaje para todo tipo de aparato eléctrico
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Estabilización de cargas diferentes

Como se preciso en el párrafo anterior al estar uno de los extremos cargado con un mayor número de ELECTRONES y el otro extremo con un mayor número de PROTONES, los electrones o cargas negativas serán atraídas por las cargas positivas (sentido real de la corriente) ubicadas en el otro punto.

Lo anterior lo podemos comparar a la diferencia existente de líquido contenido en dos probetas de laboratorio, mismas que si lográramos enlazar una a otro mediante un tubo que permita la circulación del líquido.

Siguiendo lo anterior podremos observar que mientras una de las probetas contenga un mayor nivel de líquido(electrones), habrá una circulación de este hacia la probeta con menor nivel(con menor número de electrones y mayor número de protones) hasta que ambas probetas logren estabilizar su contenido(igual número de protones y electrones en ambos extremos).

 La unidad de medida cuando se está analizando el voltaje es el VOLT y se abrevia V y el instrumento de medida utilizado es también en este caso el multímetro. En la siguiente imagen se muestra cómo podemos medir el voltaje en una carga.

Medición de Voltaje en Corriente Alterna
Medición de Voltaje en Corriente Alterna
Medido remoto de Potencia, voltaje, Corriente
Medido remoto de Potencia, voltaje, Corriente
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Multímetro Digital Inteligente de Bolsillo
Multímetro Digital Inteligente de Bolsillo
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Potencia Eléctrica

La potencia eléctrica hace referencia al desplazamiento que experimentan las cargas en una unidad de tiempo (1s,1ms, 1h,1dia, etc.), efectuando de este modo un determinado trabajo gracias a ese movimiento de electrones.

Por tanto ese trabajo es representado en el caso de la CC, como la cantidad de energía transformada (P=V.I) o generada en ese intervalo de tiempo.

En el caso de la corriente alterna (CA) la relación anterior (P=V.I) se cumplirá siempre y cuando los receptores del circuito sean resistivos puros, pero si son receptores  inductivos, es decir cuentan con devanados como los motores y transformadores.

Ahora bien el cálculo de la potencia consumida por dicho circuito solamente será una aproximación, dado que en el producto (P=V.I) intervendrá una variable llamada factor de potencia (cosα), modificando la relación anterior como se muestra a continuación: P=V . I . cosα.

La unidad de medida de la potencia eléctrica es el vatios (W) y se mide con un vatímetro o al igual que las anteriores variables, también podemos medirla mediante un multímetro.

Por lo dicho anteriormente no debemos olvidar que al utilizar un multímetro para la obtención de este valor (potencia) deberemos medir antes el valor del voltaje y la corriente. A continuación procedemos a calcular dicho valor mediante la ecuación antes descrita (P=V*I).

En la siguiente imagen puedes apreciar en qué posición debemos colocar el multímetro con la carga para la obtención de los parámetros: voltaje y corriente eléctrica, que a través de la multiplicación de ambos podremos encontrar el valor de la potencia.

Como medimos la potencia eléctrica de una carga en AC
Como medimos la potencia eléctrica de una carga en AC
Medidor y monitor de Consumo de Energía
Medidor y monitor de Consumo de Energía
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Medidor de potencia, medidor trifásico
Medidor de potencia, medidor trifásico
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Como has logrado observar, el cálculo de la potencia eléctrica podemos realizarlo de diferentes maneras.

Por una parte, colocando el multímetro de forma paralela con la carga, situando el selector de este en posición de voltaje. A continuación configuramos el multímetro para medición de corriente y en serie con la carga y la fuente de alimentación.

Una vez obtenido estos dos parámetros procedemos a multiplicarlos para obtener así la potencia utilizada por la carga para efectuar su trabajo (en nuestro ejemplo a continuación, para el encendido de una bombilla).

¿Cómo se relacionan la corriente , el voltaje y la resistencia en un circuito eléctrico o electrónico?

Una de las leyes más sustanciales de la electricidad es la ley de Ohm, llamada así en honor al científico que la estableció, dicha ley relaciona la corriente, el voltaje y la resistencia de un circuito.

La corriente que atraviesa un circuito es directamente proporcional a la tensión utilizada para alimentar dicho circuito e inversamente proporcional a la resistencia de este.

Esta relación de magnitudes matemáticamente es representada de la siguiente forma:

I=V/R

De esta misma ley podemos conocer cualquiera de las variables si son conocidas las otras dos.

En efecto podríamos calcular el valor de la resistencia de un conductor (o de cualquiera de las otras dos variables) dividiendo la tensión ubicada en los extremos de este conductor entre la corriente que circula a través de él, quedándonos un despeje:

R=V/I

Del mismo modo procederíamos a despejar el valor de V para calcular la caída de tensión a lo largo del conductor en función de su resistencia, quedándonos la ecuación:

V=IR

Una forma de visualizar y poder interpretar esta ecuación, es mediante el gráfico de la ley de Ohm, que te muestro a continuación. 

Parámetros de la ley de Ohm
Parámetros de la ley de Ohm

Cubriendo con nuestro dedo índice la variable que deseamos conocer podremos identificar el proceso matemático que se deberá realizar (multiplicación ó división) para tal fín.

¿Qué otros equipos de medidas se utilizan en Electricidad o Electrónica?

A continuación, se presentan otros instrumentos de uso general en Electricidad y Electrónica.

Megger Multifunción

Es un aparato portátil utilizado para la adquisición de medidas reglamentadas en instalaciones eléctricas, tanto domesticas como industriales.

Este equipo nos permite obtener mediciones de parámetros tales como: Frecuencia, corriente, continuidad, pruebas de aislamiento…etc.

Cuenta con una variedad de puntas de prueba, utilizadas de acuerdo al parámetro a medir, dispone de una pantalla de cristal líquido para la presentación de lectura. También  cuenta con selectores necesarios para la selección de la medición y rango a utilizar.

Megger mft1741 multifunción comprobador
Megger mft1741 multifunción comprobador
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Puntas de prueba para Multímetro

Las puntas de prueba nos permiten una serie de mediciones con ayuda del Multímetro u otro tipo de dispositivo ajustado a ellas, de una forma rápida, con ellas podemos realizar pruebas de conductividad, Resistencia, Tensión, entre otros.

Cables de prueba con sondas de prueba mini ganchos
Cables de prueba con sondas de prueba mini ganchos
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Kit cables de prueba 21 en 1
Kit cables de prueba 21 en 1
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¿Qué se mide con la pinza Amperimétrica?

La Pinza Amperimétrica constituye el elemento de  medición portátil más utilizado por electricistas, una característica a resaltar y que lo diferencia del Multímetro tradicional, es su capacidad de entregar mediciones de corrientes de elevados valores tanto en CC como en CA sin necesidad de interrumpir el circuito.

Dicho aparato está compuesto por dos pinzas en forma de tenaza utilizadas para “envolver” el conductor en medición y con circulación de corriente, sin necesidad de desmontar ninguna parte del circuito ni hacer contacto con el conductor en medición.

La mayoría de funciones contenidas en la Pinza Amperimétrica son muy similares a las que nos ofrece la mayoría de Multímetros digitales.

¿Cómo se usa la Pinza Amperimétrica?

Primeramente, deberemos ajustar en el selector el rango de medición según el valor de corriente que deseamos medir, posteriormente sujetamos el conductor a medir.

Luego apretamos el gatillo para abrir las mordazas de la abrazadera y ubicar dentro de ellas el conductor en cuestión, posteriormente soltamos el gatillo para cerrar las abrazaderas, a continuación, podremos observar en la pantalla la medición obtenida.

Un aspecto que debemos tomar muy en consideración al momento de realizar las mediciones, es que las mordazas únicamente deberán abrazar un solo cable conductor.

Un ejemplo de lo anterior  es que si nos dispusiéramos a realizar las mediciones en una INSTALACIÓN MONOFÁSICA si se abrazaran ambos cables, la medición final sería cero puesto que ambas corrientes se estarían CANCELANDO.

El otro punto no menos importante es que si no se está seguro del rango de medición  a utilizar en la pinza porque se desconoce la corriente que se está utilizando. Entonces inicie por el mayor rango que le ofrezca esta; de este modo podrá ir graduando la medición de un rango mayor a menor hasta obtener la medición adecuada.

A continuación te muestro la colocación de la PINZA AMPERIMETRICA en un conductor que alimenta un microondas del cual deseo conocer la corriente que lo alimenta.

Como medir corriente con una pinza amperimétrica
Como medir la corriente eléctrica con una PINZA AMPERIMÉTRICA
Pinza Amperimétrica Profesional
Pinza Amperimétrica Profesional
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Pinza Amperimétrica prueba de rango automático
Pinza Amperimétrica prueba de rango automático
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Tipos de Pinza Amperimétrica

Podemos encontrar DOS TIPOS DE PINZAS APERIMÉTRICAS; una que nos entregue mediciones únicamente en CA.

La anterior nos proporciona la medición de corriente a partir de un campo electromagnético recibido a partir de un núcleo magnético ubicado en la parte interna de ambas mordazas y el segundo tipo, es el que hace uso del efecto hall que nos proporciona mediciones tanto en CD como CA.

Es así que si contamos con aparato como el ultimo mencionado, dependiendo que tipo de corriente se vayamos a medir y como sea configurado el aparato, podremos obtener valores de corriente alterna (CA) o corriente directa(CD) en rangos de hasta 1 KHz.

Para el caso del PRIMER TIPO DE PINZA, el conductor responsable de entregarnos la corriente medida son unas mordazas rígidas de hierro cubiertas por alambres de cobre, que juntos actúan como un devanado primario y secundario de un transformador.

En cambio las pinzas de efecto hall a pesar de contar con mordazas rígidas de hierro que a su vez les permite concentrar el campo magnético que rodea al conductor en medición, no están envueltas por un alambre conductor.

En las pinzas de efecto hall el campo magnético generado por el conductor, se concentra a través de uno o más espacios creados en el núcleo una vez que las mordazas se han colocado alrededor del conductor en medición.

En la siguiente imagen podremos apreciar el espacio de encuentro de los tipos de PINZAS AMPERIMÉTRICAS en cuestión.

pinza amperimétrica de medición solamente en corriente alterna-y-pinza amperimétrica de efecto hall
PINZA AMPERIMÉTRICA de medición en corriente alterna y pinza amperimétrica de efecto hall para medición en CA y CD

En la parte de la imagen anterior, mostradas en círculo azul podemos apreciar el punto de encuentro en cada uno de los DOS TIPOS DE PINZAS AMPERIMÉTRICAS antes descritas.

En la misma imagen se puede apreciar que en el caso de la PINZA AMPERIMÉTRICA de efecto hall las puntas de las mandíbulas se topan creando una bolsa de aire que el campo magnético deberá saltar. Esto contribuye a que el núcleo no tienda a saturarse y arrojarnos de este modo valores erróneos.

La bolsa creada de aire en la PINZA AMPERIMÉTRICA de efecto hall, es causada por una delgada moldura de plástico, en ella se encuentra un semiconductor conocido como sensor de efecto Hall. Un transductor que varía su voltaje de salida cuando responde al campo magnético del conductor o cable que se esté midiendo. 

Su propósito es medir el flujo magnético directamente. El voltaje de salida del sensor luego se amplifica y se escala para representar la corriente que fluye a través del conductor que se encuentra dentro de las mordazas de la pinza.

 Cuando se haga uso de las PINZAS DE EFECTO HALL, antes de realizar las mediciones en el cable deberemos colocar la medición del equipo a cero debido a la sensibilidad que presenta el sensor y POSTERIORMENTE PROCEDEMOS CON LAS MEDICIONES.

Megger mft1741 multifunción comprobador
Megger mft1741 multifunción comprobador
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Pinza Amperimétrica Profesional
Pinza Amperimétrica Profesional
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Pinza Amperimétrica prueba de rango automático
Pinza Amperimétrica prueba de rango automático
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Multímetro Digital 5 en 1
Multímetro Digital 5 en 1
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Adaptador de pinza de corriente 60 A
Adaptador de pinza de corriente 60 A
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Multímetro Digital profesional Trifásico prueba de corriente digital
Multímetro Digital profesional Trifásico prueba de corriente digital
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Detector de voltaje sin contacto
Detector de voltaje sin contacto
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