La energía, desde el punto de vista de la física, se define como la capacidad de un cuerpo o sustancia para realizar un trabajo, gracias a su manipulación y transformación. Por ejemplo, el viento es el causante de la energía eólica. Esta energía podríamos usarla directamente para producir un trabajo, como mover un barco gracias a sus velas, pero lo normal es que aprovechemos esa energía mediante su transformación en otros tipos de energía más utilizadas. Es el caso de, por ejemplo, las instalaciones de aerogeneradores, que se encargan de recoger el viento y transformarlo en energía eléctrica para suministrarla a fábricas, viviendas, farolas, etc., permitiendo que funcionen nuestros electrodomésticos, tengamos luz en las calles o funcionen los motores de las fábricas. 

Ejemplos de ellos son las pilas y baterías (que son capaces de aprovecharse de una reacción química que se produce en su interior para transformarla en energía eléctrica).

Un generador consta de dos polos, uno negativo (cátodo) y uno positivo (ánodo). Cuando ambos polos se unen mediante el hilo conductor, los electrones se mueven a través de él, desde el polo negativo al polo positivo.

Los receptores son los elementos que aprovechan la energía eléctrica que pasa a través de ellos para convertirla en otro tipo de energía (lumínica, mecánica…).

Son elementos receptores las bombillas, los LED, los timbres y altavoces, los motores eléctricos, etc.

Los conductores* son los elementos que conectan los distintos elementos del circuito permitiendo el flujo de electrones. Los conductores más utilizados en los circuitos eléctricos son los cables, hilos de cobre aislados entre sí con fundas aislantes de plástico.

*Los materiales conductores son aquellos que permiten el paso de la corriente eléctrica, como los metales. Por el contrario, los materiales aislantes son los que impiden o dificultan mucho el paso de la corriente, como los plásticos, la cerámica o la madera seca.

Voltaje, tensión o diferencia de potencial.

Cuando tenemos dos cuerpos (o puntos de un circuito) con diferente carga eléctrica, se dice que entre esos dos cuerpos o puntos hay una diferencia de potencial eléctrico o tensión eléctrica. Esta diferencia de potencial hace que los electrones fluyan de un punto a otro, generando corriente eléctrica. Cuanto mayor sea esa diferencia, mayor será el flujo de los electrones o, dicho de otra forma, más energía tendrá la carga eléctrica.

El problema es que cuando todos los electrones de la parte negativa hayan pasado a la parte positiva, cesará la corriente. Para que esto no ocurra están los generadores eléctricos, como las pilas, que se encargan de “robar” los electrones que van llegando a la parte positiva (polo positivo de la pila) para devolverlos a la parte negativa (polo negativo de la pila), permitiendo un flujo constante de electrones.

Se denomina voltaje a la diferencia de potencial que genera una pila. Cuanto más voltaje tenga mayor será la corriente eléctrica.

Para entenderlo mejor vamos a hacer un símil con un circuito hidráulico. En el siguiente circuito tenemos un primer depósito con mucha agua. Como el otro depósito está vacío, el agua tenderá a fluir del primero al segundo con una gran energía, obteniendo un trabajo útil a su paso (mover la turbina). Si, como en el segundo dibujo, el depósito tiene menos desnivel, el agua seguirá fluyendo, pero con menor energía. En este caso también producirá un trabajo, pero será menor. Si, finalmente, ambos depósitos se igualan en su nivel de agua, esta dejará de circular y no habrá trabajo útil.

Es fácil ver la comparación con un circuito eléctrico. La diferencia de potencial o voltaje que existe entre los dos polos de una pila impulsan a los electrones por el circuito con una determinada energía (mayor cuanto más voltaje tenga). Esta energía se va “perdiendo” (transformando sería lo correcto) a medida que realiza un determinado trabajo, encender una bombilla, por ejemplo. Cuando los electrones recorren todo el circuito llegan al polo positivo, pero la pila los devuelve al polo negativo y salen de nuevo despedidos gracias a la diferencia de potencial, que se mantiene.

Intensidad de corriente.

Es la cantidad de electrones que circulan por un conductor en un segundo. Sería como la cantidad de vehículos que pasan por un punto determinado de una carretera en un segundo o, siguiendo con el símil hidráulico, la cantidad de litros de agua por segundo que pasan por una tubería.

A estas alturas ya nos resulta fácil imaginar que cuanto más voltaje, tensión o diferencia de potencial exista en un circuito, mayor será la intensidad de corriente.

Esta magnitud se representa con la letra I y se mide en amperios (A).

1 amperio equivale a 6,24x 1018 electrones por segundo. Como esta unidad es muy grande, nosotros utilizaremos habitualmente el miliamperio (mA).

1 A = 1000 mA

Resistencia

Es la medida de la dificultad que oponen los materiales al paso de la corriente eléctrica. Todos los materiales conductores ofrecen en mayor o menor medida resistencia al paso de los electrones, También los cables (aunque muy pequeña) y los dispositivos receptores.

En el supuesto hidráulico, no ofrece la misma resistencia una manguera de riego que una tubería de un oleoducto, que tiene mucha más sección. De igual forma, una autopista no ofrecerá la misma dificultad de paso que un camino.

Cuanto mayor sea la resistencia, menor será la intensidad de corriente.

La resistencia se representa por la letra R y se mide en ohmios (Ω).

Ley de Ohm 

La ley de Ohm, postulada en 1827por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es un principio de vital importancia para el estudio del comportamiento de la electricidad, ya que nos relaciona las tres magnitudes básicas de una forma matemática mediante la siguiente expresión:

“La intensidad de corriente que atraviesa un circuito es directamente proporcional al voltaje o tensión del mismo e inversamente proporcional a la resistencia que presenta”.