La electricidad es el movimiento de cargas eléctricas que circulan por un conductor. Este movimiento se realiza de acuerdo con unas determinadas propiedades físicas. Estas propiedades están recogidas en una série de leyes y teoremas que los científicos han ido desarrollando a lo largo de la historia.
Las leyes y teoremas relacionados con la energía eléctrica más importantes son:
Ley de Coulomb
La ley de Coulomb establece que la fuerza eléctrica de dos objetos cargados es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. La ley de Coulomb también dice que, esta fuerza es directamente proporcional al producto de las cargas.
Esta ley fue introducida por primera vez en 1785 por el físico Charles-Augustin de Coulomb.
Ley de Ampère
La ley de Ampère la desarrolló el francés André-Marie Ampère en 1831. La ley de Ampère relaciona un campo magnético estático con la causa que lo provoca. Más tarde, James Clerk Maxwell la corrigió y pasó a formar parte de las ecuaciones de Maxwell.
La ley de Ampère indica que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es proporcional a la corriente eléctrica que recorre en ese contorno.
Ley de Ohm
La ley de Ohm establece que la intensidad de corriente eléctrica que fluye de un conductor que conecta dos puntos es directamente proporcional a la tensión entre los dos puntos e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica del conductor.
La ley de Ohm logra describir con gran precisión el comportamiento de casi todos los materiales conductores de electricidad. Sin embargo, hay algunos materiales conductores que no siguen esta ley. Estos se denominan materiales conductores no óhmicos.
La ley debe su nombre al físico alemán George Ohm. En 1827, George Ohm describió las corrientes y voltajes que se producían en circuitos eléctricos simples. En honor suyo se expresa la resistencia en Ohmios (ω).
Ley de Faraday
La ley de inducción electromagnética de Faraday es una ley básica del electromagnetismo, con:
-
un transformador
-
un elemento de inductancia
-
una pluralidad de funcionamiento del generador de cerca.
La ley establece que:
La magnitud de la fuerza electromotriz inducida en cualquier circuito cerrado es igual a la tasa de cambio del flujo magnético a través del circuito .
Esta ley fue descubierta por Michael Faraday en 1831. Joseph Henry descubrió esta ley antes que Faraday en un estudio independiente en 1830, pero no publicó este descubrimiento. Por lo tanto, esta ley se llama ley de Faraday.
Tradicionalmente, hay dos formas de cambiar el flujo magnético a través del circuito. En cuanto a la fuerza electromotriz inducida , lo que cambia es su propio campo eléctrico, como cambiar la corriente que genera el campo (como un transformador). En cuanto a la fuerza motriz electromotriz , lo que cambia es el movimiento de la totalidad o parte del circuito en el campo magnético, como en un generador de la misma polaridad.
Ley de la corriente de Kirchhoff (primera ley de Kirchhoff) :
La ley de las corrientes de Kirchhoff se aplica en una corriente que pasa por un nodo de un circuito eléctrico cerrado en estado estacionario.
Según la ley de Kirchhoff, la suma algebraica de las corrientes que entran en cualquier nodo de un circuito eléctrico (con un signo diferente si entran o salen) es cero.
Ley de tensión de Kirchhoff (segunda ley de Kirchhoff)
En general, la ley de las tensiones de Kirchhoff establece que la suma algebraica de las caídas de tensión que actúan entre los pares de puntos en el espacio que forman cualquier secuencia cerrada (orientada) es igual a cero.
En la formulación más simple, la ley dice que la suma algebraica del potencial eléctrico a lo largo de una línea cerrada (con el signo apropiado dependiendo de la dirección de desplazamiento de la malla) es igual a cero.
Teorema de Thévenin
El teorema de de Thévenin hace referencia a cualquier circuito lineal con solo fuentes de voltaje y corriente y resistencias. El teorema establece que si los puntos A y B están disponibles, es equivalente a una sola fuente de voltaje V y una sola resistencia R en serie con ella.
Teorema de Bernard Thévenet es la afirmación de que cualquier fuente puede ser reemplazada de manera equivalente por una fuente de voltaje ideal conectada en serie y la resistencia interna.
Este teorema es una declaración dual del teorema de Norton sobre el reemplazo equivalente de un circuito arbitrario con una fuente de corriente ideal y un resistor conectados en paralelo.
En otras palabras, la corriente en cualquier resistencia Zn conectada a cualquier circuito es igual a la corriente en la misma resistencia Zn conectado a una fuente de voltaje ideal con un voltaje igual al voltaje de circuito abierto del circuito. Además, tiene una resistencia interna Zi igual a la resistencia total de la "parte cerrada" del circuito. Esta resistencia queda determinada por el lado de los terminales Zn siempre que todas las fuentes dentro del circuito sean reemplazadas por impedancias iguales a las impedancias internas de estas fuentes.
Teorema de Norton
En el campo de los circuitos eléctricos, el teorema de Norton establece que cualquier circuito lineal, por complejo que sea, visto desde dos nodos A y B es equivalente a un generador de corriente real que consiste en un generador de corriente ideal en paralelo con una resistencia. La equivalencia está limitada al voltaje y la corriente en los nodos A y B.
El teorema de Norton es una extensión del teorema de Thévenin y fue obtenido en 1926 por dos personas diferentes al mismo tiempo:
-
Hans Ferdinand Mayer (1895-1980), un investigador de Hause-Siemens
-
Edward Lawry Norton (1898-1983), un laboratorio de Bell. ingeniero.
Solo Mayer publicó su trabajo, pero Norton dio a conocer su trabajo a través de un informe técnico interno de Bell Laboratories.
Teorema de superposición
El teorema de superposición establece que en un circuito lineal con más de una fuente independiente, el efecto de todas las fuentes sobre una impedancia es la suma de los efectos de cada fuente de forma independiente, reemplazando otras fuentes de voltaje con un cortocircuito y reemplazando todas las demás fuentes de corriente con un abierto circuito.
