3º ESO: ELECTRICIDAD

La electricidad

y sus aplicaciones

Unidad6. Electricidad6.1Electricidad

6.2 Corriente eléctrica

6.3 Magnitudes eléctricas

6.4 Ley de Ohm

6.5 Circuito eléctricoElementosSímbolos

6.6 Asociaciones eléctricas

6.7 Producción de electricidad

6.6 Potencia eléctrica

6.1 La electricidad

¿Qué pasaría si no hubiese electricidad?

?

6.1 La electricidad

Hoy en día necesitamos la electricidad para realizar casi todas nuestras actividades diarias.

6.1 La electricidad

1º Ejercicio.Realiza una lista de 20 objetos

que empleen la energía eléctrica

6.1 La electricidad

No obstante tenemos que ser conscientes que podemos reducir la energía que desaprovechamos, ayudando a desarrollo sostenible

6.1 La electricidad

¿Pero qué es la electricidad?La electricidad engloba todos los

fenómenos relacionados con las cargas eléctricas de los cuerpos.

6.1 La electricidad

La materia está formada por átomos, los cuales a su vez posee unas partículas más pequeñas con carga eléctrica:

los electrones y protones

Átomo

Electrón

Protónes

6.1 La electricidadLos electrones y protones que están

dentro de los átomos tienen carga negativa y positiva respectivamente.

Protones

Electrones

6.1 La electricidadLas cargas crean unas fuerzas entre

ellas de atracción y repulsión en función del signo de la carga:

Cargas iguales: se repelenCargas diferentes: se atraen

Atracción Repulsión Repulsión

6.1 La electricidad

La materia se puede cargar eléctricamente cuando se descompensa la distribución de las cargas.

Por ejemplo podemos hacerlo al frotar un bolígrafo contra el pelo y acercarlo contra pedazos de papel

6.2 La corriente eléctrica

¿ Cómo podemos mover las cargas?Si queremos mover las cargas eléctricas

tenemos que crear una descompensación entre dos elementos y conectarlos.

Distribución de cargas desequilibrada

Cargas equilibradas


¿Pero cómo se mueven los electrones?

Por ejemplo, en una batería un polo tiene más electrones (cargas negativas), por ello al conectarlo con el otro polo se inicia un trasvase de electrones hasta que se llega al equilibrio.

Hemos creado corriente eléctrica


Podemos lograr que las cargas se muevan continuamente, creando así una corriente eléctrica.

La corriente eléctrica es el desplazamiento de las cargas eléctricas a través de un material.


¿Para qué sirve la corriente eléctrica?

Gracias al movimiento de cargas se transforma la energía eléctricas en otras energías útiles para nosotros

Energía magnética


Energía calorífica

Energía luminosa

Energía mecánica

Energía magnética

Energía Eléctrica

La corriente eléctica se transforma en las siguientes energías.

y estas a su vez pueden usarse para crear energía eléctrica

Ejercicio

2º EjercicioTienes que buscar en

casa diez equipos eléctricos y escribir sus nombres indicando la energía que se obtiene al transformar la electricidad.

Equipo eléctrico

Energía

Vitrocerámica Energía calorífica

6.3 Las magnitudes eléctricas

Para poder entender la electricidad debemos conocer las magnitudes que definen la electricidad:

VOLTAJEINTENSIDAD

RESISTECIA

6.3 Las magnitudes eléctricas. El voltaje eléctrico

¿Por qué se mueven las cargas?Los electrones necesitan energía para

moverse por un material y esta se llama Voltaje

Definimos el voltaje como la energía por unidad de carga que hace que estas circulen por un material. Esta magnitud que se mide en Voltios


Para entender la corriente podemos entenderla como una corriente de agua donde las gotas son las cargas eléctricas

Aprovechamos la fuerza del movimiento de las gotas de agua para crear energía


Vemos que el agua tendrá mas fuerza si tiene más agua en el depósito. Lo mismo ocurre con la electricidad

Menos presión de agua

Más presión de agua


Cuanto mayor es la tensión eléctrica mayor energía tendrán las cargas eléctricas en su movimiento

Menos tensión

Más tensión

6.3 Las magnitudes eléctricas. La intensidad

La intensidad eléctrica es la cantidad de carga que circula a través de un conductor por unidad de tiempo. Se mide en Amperios

Menor intensidad

Mayor intensidad

6.3 Las magnitudes eléctricas. La resistencia

La resisitencia eléctrica es la oposición que presentan los conductores al paso de corriente. Se mide en Ohmios

Menor Resisitencia

Mayor Resistencia

6.4 La ley de Ohm

La ley de Ohm nos relaciona las tres magnitudes eléctricas :

R

VI

Magnitud Unidad

Nombre Símbolo Nombre Símbolo

Voltaje V Voltios V

Intensidad I Amperios A

Resistencia

R Ohm Ω

6.4 La ley de Ohm

La intensidad del circuito depende del voltaje de forma directamente proporcional:

Si el voltaje es alto: las cargas llevan mucha energía por lo que la Intensidad será alta

R

VI

6.4 La ley de Ohm

La intensidad depende de la resistencia de forma inversamente proporcional:

Si hay mucha resistencia, existe mucha oposición al paso de las cargas por lo que hay poca intensidad

R

VI Salen pocas cargas debido a la

oposición que encuentra

6.4 La ley de Ohm

Ejercico 3:Justifica cómo sería la intensidad si: Tenemos poco Voltage V Tenemos poca resistencia R

R

VI

R

VI

6.4 La ley de Ohm

4º Ejercicio: Explica cómo la Intensidad será si:Aumentamos la Resistencia y el Voltaje.Disminuimos la Resistencia e incrementamos el Voltaje.Aumentamos la Resistencia y disminuimos el Voltaje.Disminuimos la Resistencia y el Voltaje

6.4 La ley de Ohm. Cálculos con la ley de Ohm

Para calcular el valor que tiene una de las tres magnitudes debemos conocer el valor de las otras dos y sustituir su valor en la ecuación de Ohm:

Por ejemplo si queremos saber la I y sabemos que R=20 y V= 60V

AI

I

R

VI

4

420

80

6.4 La ley de Ohm. Cálculos con la ley de Ohm

Ejercicio 2: Cálculos con la ley de Ohm

Calcula el valor de la Intensidad en los siguientes casos

R

VI

V (V) R () I (A)

2 2

2 4

2 4

10 5

5 10

20 1000

Solution

6.5 El circuito eléctrico

El circuito eléctrico es un conjunto de elementos que permiten controlar la corriente eléctrica

Necesitamos:1.Generador2.Elementos de control3.Receptores 4.Conductores5.Elementos de

Protección

6.5 El circuito eléctrico. Elementos

Los elementos imprescindibles para un circuito son:

Generador: crea la corriente eléctrica aplicando un voltaje al circuito. Pueden ser:Pilas: Proporcionan corriente eléctrica pero de corta

duración. Si se pueden recargar hablamos de baterías

Fuentes de alimentación: permiten una corriente eléctrica constante y continua.

6.5 El circuito eléctrico. Elementos Los elementos imprescindibles para un circuito

son:Elemento de maniobra: nos permite

controlar el circuito Interruptores: mantienen la posición de encendido o

apagado (la luz del baño)

Pulsadores: sólo cierra el circuito mientras mantenemos pulsado (el timbre de la puerta)

Conmutador: permite encender o apagar un

elemento desde varios puntos de la habitación


Receptores: son los elementos que transforman la energía eléctrica en otra útil para nosotros. Por ejemplo:Bombillas incandescentes: al pasar corriente por

el filamento este se calienta emitiendo luz

Motores: la electricidad cera un campo de fuerzas que crea el movimiento

Resistencias: sirven para disminuir la intensidad que circula por un circuito


Conductor: todos los elementos deben de estar unidos mediante un material conductor

6.5 Electric circuit. Elements

Los Conductores y equipos eléctricos tienen que estar aislados para protegernos de descargas eléctricas cuando los tocamos.


El circuito tiene que estar CERRADO para poder funcionar permitiendo a la corriente circular del polo positivo al negativo


6º Ejercicio: a)Nombra y dibuja 10

receptores eléctricos como por ejemplo una bombilla o un motor…

b)Realiza una tabla con 10 materiales conductores y 10 conductores.


Ejercicio 3Indica cuál de estas bombillas lucirá


Ejercicio 3¿Lucirá esta bombilla?

Solution


Elementos de protección: evitan que se destruyan los restantes elementos del circuito cuando hay subidas o bajadas de tensiónFusibles: son componentes que se

destruyen en caso de subida de tensión, cortando el circuito. Se cambian con facilidad

Interruptores automáticos: protegen instalaciones complejas como las de las casas, sin tener que cambiarlos, solo reactivando el interruptor

6.5 El circuito eléctrico. Simbología

La simbología eléctrica nos permite representar los circuitos eléctricos empleando dibujos que sustituyen los elementos de los circuitos.


La simbología eléctrica nos permite representar los circuitos eléctricos empleando símbolos que sustituyen los elementos de los circuitos.

6.5 El circuito eléctrico. SimbologíaGenerador

Pila, batería o dinamo

Asociación de generador

Conductores:

cuando se solapan sin conetarse se indica con una curva

6.5 El circuito eléctrico. SimbologíaElementos de maniobra

Pulsador

Interruptor

Conmutador

6.5 El circuito eléctrico. SimbologíaElementos de protección

Fusible

Receptores:

Lámpara

Resistencias: poseen dos símbolos

Motores


Ejercicio: Dibuja los siguientes circuitos empleando la simbología normalizada

6.6 Conexiones de los circuitos eléctricos

El comportamiento de los elementos de un circuito dependen de cómo estén estos conectados entre sí.

Existen tres configuraciones posibles:SerieParaleloMixto


Conexión en SERIELa conexión en serie distribuye los

elementos conectando sus extremos uno tras otro

De esta forma sólo existe un punto de unión entre los elementos 1 y 2 están unidos sólo por el punto A2 y 3 están unidos sólo por el punto B


Conexión en PARALELOLa conexión en paralelo tiene todos los

elementos conectados entre sí por dos puntos

De esta forma 1, 2 y 3 están unidos a A y a B


Conexión MIXTALa conexión mixta posee elementos

conectados en serie y otros en paralelo

1, 2 y 3 están en paralelo y todos ellos a su vez están en serie con 4


10º Ejercicio Indica cual de los siguientes

elementos está en serie, paralelo y mixto. Indícalo mediante círculos como en el ejemplo, nombra las conexiones con letras

Solution


11º EjercicioIndica cual de los siguientes

elementos está en serie, paralelo y mixto.

Solución

6.6 Conexiones de los circuitos eléctricos12º Ejercicio

Indica cual de los siguientes elementos está en serie, paralelo y mixto.

Solución


¿Pero que resultado tiene las diferentes asociaciones de los elementos?

Las asociaciones en paralelo y serie tienen efectos sobre la intensidad y voltaje que llegan a los elementos conectados

6.6 Conexiones de los circuitos eléctricosEl voltaje

Serie Paralelo

El voltaje se reparte entre los elementos, de forma que tienen menos energía para cada bombilla, por lo que lucen poco

El voltaje llega por igual a todos los elementos, por lo que todas la bombillas tienen la misma energía que la pila y lucen igual

La intensidad

Serie Paralelo

En serie todas las bombillas están en línea y por ello generan mayor resistencia, por lo que la intensidad es menor y la pila durará más tiempo

En paralelo las bombillas separadas ofrecen menos resistencia por lo que la intensidad por las bombillas será grande y la pila se agotará pronto

El circuito

Serie Paralelo

Si se corta en algún punto el circuito, ya no podrá continuar la electricidad por lo que todo el circuito está cortado

En paralelo si se corta en algún punto, la corriente puede ir por otro camino por lo que no se corta todo el circuito

Cortado

Si estamos en serie y hay una fuga el agua no puede continuar. En paralelo encuentra otro camino

6.7 Producción de energía eléctricaElectricity generation started when

Alessandro Volta made the first electric battery

Alessandro Volta (1745-1825)

6.7 Producción de energía eléctricaHans Christian Oersted descubrió que

una corriente eléctrica puede alterar una brújula (que tiene una aguja inmantada).


Lo mismo pasa si ponemos un imán natural, por lo que Oersted concluyó que un circuíto cerrado es un imán articial.

6.7 Producción de energía eléctrica


Mr Michael Faraday tuvo una idea, si una corriente eléctrica puede generar un campo magnético,

¿Puede un campo magnético crear una corriente eléctrica?

6.7 Producción de energía eléctrica


SI!!!!Por lo tanto Mr Michael Faraday descubrió que podemos crear electricidad cuando movemos un imán cerca de un circuito cerrado.

6.7 Producción de energía eléctricaHoy en día, las grandes centrales

eléctricas emplean el descubrimiento de Faraday’s.

6.7 Producción de energía eléctricaSe usan otras energías para mover

una turbina que a su vez mueve el circuito que está dentro den generador the generator

Generadorturbina

6.8 Potencia eléctricaDesde el generador de la central eléctrica

se transmite la electricidad a nuestras casas.


¿Qué diferencia hay entre una bombilla de 100 W y una de 7 W?

6.8 Potencia eléctricaEsta es una bombilla de bajo consumo This is a energy saving light porque consume menos energía (7 W) que una a incandescente(100W)

Los sabemos porque W es la unidad de la potencia eléctrica.

6.8 Potencia eléctricaW es la unidad de la Potencia Eléctrica y

expresa la energía consumida por unidad de tiempo de un equipo eléctrico.

IVP P= Potencia (Vatios W)V= Voltaje (voltios V)I= Intensidad (Amperio

A)

6.8 Potencia eléctricaEn casa todos los enchufes tienen 230 Voltios,

por lo que si sabemos la que la potencia de una bombilla de 100W podemos calcular la Intensidad a través de la bombila.

V 230 V

100W P

0,34AI230

100I

V

PI

IVP


La electricidad que consumimos es medida en kwh y pagamos 0,1 €/Kwh:

6.8 Potencia eléctricaUn Kwh es el resultado de

multiplicar la potencia por las horas de uso:

h PPkWh

6.8 Potencia eléctricaPara calcular el precio que tenemos

que pagar multiplicamos la potencia en kwh por el precio 0,1 €/kwh

1,0P0,1hPPrice kWh

6.8 Potencia eléctricaVamos a calcular cuánto tenemos que

pagar cuando usamos una lavadora durante 2h si consumimos 1500W.

h 2 Time

1,5kw1500W P

3kwhP

25,1P

PhP

kWh

kWh

kWh

0,3€Pricekwh

€0,1kwh 3 Price

0,1P Price kWh

A cerrado

B abierto

A abierto

B cerrado

A cerrado

B cerrado

Motor

Lámpara 1

Lámara 2

Calcula el valor de la intensidad

V (V) R () I (A)

6 2

7 2

4 6

300 6

21 7

1000000 20

V (V) R () I (A)

2 2

2 4

6.4 Ohm’s law Calculations with Ohm’s law 5º Exercise Solution

1AI 2

2I

R

VI

A5,0I 4

2I

R

VI

V (V) R () I (A)

2 4

10 5

6.4 Ohm’s law Calculations with Ohm’s law Solution

8VV

24V

IRV

2R5

10R

I

VR

V (V) R () I (A)

5 10

20 1000

6.4 Ohm’s law Calculations with Ohm’s law Solution

A 0,5I

10

5I

R

VI

20kvV

V00002V

200001V

IRV

exercise


La corriente eléctrica circula siempre por el camino que menos resistencia encuentre (al igual que lo hace el agua)

Resistencia necesaria para emitir luz

Resistencia nula

Ejercicio

6.6 Conexiones de los circuitos eléctricosEjercicios Rojo: serie Azul: paralelo

SERIE: 1 y 2 están unidos A. 2 y 3 están unidos por B3 y 4 unidos por C

Mixto: Serie1 está unido a 2 y 3 por A Paralelo: 2 y 3 unidos por A y B Serie: 2 y3 unidos a 4 por C

Ejercicio


Ejercicios

Paralelo: 1, 2 y3 están unidos entre sí por A y por B

Serie: 1 y 2 unidos por A; 2 y 3 unidos por B

Ejercicio

6.6 Conexiones de los circuitos eléctricosEjercicios

Mixto: Serie: 1 y 2 unidos sólo por ASerie: 2 y la asociación de 4 y 3 unidos por BParalelo: 4 y 3 unidos por B y C

Ejercicio

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