AYUDA3.pdf

7/17/2019 AYUDA3.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/ayuda3pdf-568dca2a12d4d 1/23

Conceptos básicos de

electricidad

Electrostática

La materia que nos rodea está formada por

átomos. Los átomos a su vez están formados porpartículas distribuidas en el núcleo y la corteza. En el

núcleo nos encontramos con los neutrones (partículas

sin carga y con masa) y protones (partículas con carga

positiva y masa). En la corteza girando alrededor del

núcleo nos encontramos a lo electrones (partículas con

masa despreciable y carga negativa).

Cuando el número de protones y electrones es

el mismo tenemos átomos neutros, mientras que si el

número de ambos no coincide tenemos iones, átomos

cargados. Estos iones pueden ser;

Iones positivos.- el número de protones es

mayor que el número de electrones.

Iones negativos.- el número de electrones es

mayor que el número de protones.

http://www.aulatecnologia.com/ESO/TERCERO/teoria/teoriatercero.htm



Corriente eléctrica

El movimiento de los electrones a través de un

conductor. Según el tipo de desplazamiento

diferenciamos entre corriente continua y alterna.

En la corriente continua los electrones se

desplazan siempre en el mismo sentido. Gráficamente:

En la corriente alterna los electrones cambian

de sentido en su movimiento 50 veces por segundo en

el caso europeo y 60 veces por segundo en América.

El movimiento descrito por los electrones en este casoes sinusoidal.



Magnitudes básicas

Por magnitud física entendemos cualquier

propiedad de los cuerpos que se puede medir o

cuantificar. En los circuitos eléctricos tenemos:

Vo ltaje o ten s ión eléctr ic a .- energía por unidad

de carga que hace que éstas circuln por el circuito. Se

mide en voltios V.

Intensidad .- Número de electrones que atraviesan

la sección de un conductor en la unidad de tiempo. Se

mide en amperios (A).

I = (siendo q la carga y t el tiempo)

El amperio es una unidad muy grande equivalente

al paso de 6,24·1018 electrones por segundo.



Resistencia mide la oposición que ofrece un

material al paso de corriente eléctrica. Se mide en

Ohmios (W).

La resistencia que ofrece un material al paso de

corriente eléctrica viene determinada por su longitud

su sección y sus características según la ecuación:

Atendiendo a esta resistencia los materiales se

clasifican en dos grandes grupos:

Conductores.- permiten el paso de

corriente eléctrica, metales, agua,….

Aislantes.- no permiten el paso de

corriente eléctrica, madera, plástico,…

Ley de Ohm

Ohm realizó numerosos experimentos analizando

los valores de estas tres magnitudes observando que

si aumentaba la resistencia manteniendo fija la

intensidad, aumentaba el voltaje. Si aumentaba la

intensidad manteniendo fija la resistencia, aumentabael voltaje. Es decir la resistencia y la intensidad son

directamente proporcionales al voltaje.



Estos experimentos llevaron a Ohm a enunciar su

ley para el cálculo de las magnitudes básicas de un

circuito eléctrico de la siguiente forma:

V = I · R

Instrumentos de medida

Para medir las diferentes magnitudes

eléctricas, existen instrumentos específicos siendo los

más utilizados el voltímetro, el amperímetro y el

polímetro.

Ø Vo ltímet ro .- Mide el voltaje o tensión

eléctrica. El aparato se conecta en paralelo con el

componente o generador cuya tensión se quiere

medir. La resistencia interna del aparato es muy alta

de modo que a través de él casi no circula corriente.

Suele tener varias escalas, voltios o milivoltios

siendo preciso elegir la escala adecuada a la tensiónque se va a medir. Si trabajamos con tensiones muy

elevadas debemos tener cuidado para no dañarlo.

Ø Amperímetro .- Mide la intensidad de la

corriente. Se conecta en serie con el circuito. La

resistencia interna del aparato es muy pequeña por

lo que apenas afecta a la corriente del circuito.También aquí debemos seleccionar la escala

adecuada a la intensidad que vamos a trabajar. Si

conectamos el aparato en paralelo podemos dañarlo.



Ø Polímet ro .- Es más avanzado que los

anteriores, nos permite medir tensión, intensidad,

resistencia,… en diferentes escalas de medida.

Puede ser analógico o digital.



Circuito eléctrico

Conjunto de operadores unidos de tal forma

que permitan el paso de corriente eléctrica para

conseguir algún efecto útil (luz, calor, movimiento,…).

Los elementos básicos de un circuito eléctrico son:

Elementos Función Símbolos

Generadores

Suministra energíaeléctrica acumulada enpilas o generada

dinamo

Conductores

Materiales que sirvende unión entre losdistintos operadores delcircuito y permiten elpaso de corriente

eléctrica.

Receptores

Operadores quetransforman la energíaeléctrica en otro tipo de

energía útil:

Resistencia(calorífica)

Bombilla (luminosa)

Timbre o Zumbador



(sonora)

Motor (mecánica,cinética)

Elementosde maniobra

y control

Sin necesidad demodificar lasconexiones del circuitopermite gobernar avoluntad sufuncionamiento. Abren ycierran el circuito a

voluntad.

Interruptores

Pulsadores

Conmutadores

Elementosde

protección

Elementos intercaladosen el circuito queprotegen las

instalaciones

Fusibles



Generadores

La obtención de energía eléctrica se puede

producir de varias formas, por frotamiento, presión, luz,

acción de campos magnéticos, reacciones químicas,…

Los métodos más utilizados son los dos últimos.

El uso de la energía química para la producción de

energía eléctrica se da en las

pilas.

Ciertas sustancias

naturales tienen la propiedad

de generar corriente eléctrica



en su interior gracias a la reacción química que se

produce entre sus componentes. Si tomamos varios

limones y unas chapas de cobre y cinc podremos

fabricar una pila de voltaje muy bajo, se trata de unapila muy básica.

Las pilas y baterías comerciales son

generadores químicos de energía eléctrica que utilizan

elementos capaces de desarrollar un flujo de

electrones más intenso.

¿Cómo funciona una pila? Para analizar sufuncionamiento imaginemos que estamos en el interior

de una pila, observamos que hay una zona en la que

existe gran

acumulación

de electrones (polo

negativo) y el otroextremo una menor

cantidad de

electrones (polo

positivo). Si

conectamos un receptor (motor) entre los dos

terminales de la pila vemos que los electrones

comienzan a circular del borne negativo al borne

positivo provocando un desplazamiento de los

electrones que al atravesar el motor producen su

movimiento. Los electrones llegan al polo positivo



donde se acumulan, la pila posee la capacidad interna

de ir “desplazando” los electrones que llegan al polo

positivo al polo negativo. ¿Por qué se gastan las pilas?

Este transvase interno de electrones se repite muchasveces hasta que esta capacidad interna se va

debilitando y ya no puede llevarse a cabo el transvase.

La mayoría de las pilas están fabricadas con

metales pesados y por tanto, pueden ser muy

contaminantes. Las pilas de tipo botón son las más

contaminantes de todas por utilizar mercurio. Elmercurio es un veneno muy activo que filtra hacia las

aguas subterráneas y desde aquí pasa a los animales

pudiendo ser la causa de graves enfermedades,

NUNCA tires las pilas a la basura recíclalas en los

contenedores existentes para ello o en comercios

encargados de recogerlas.

Hans Christian Oesterd (1777-1851), físico

danés, observó, mediante un experimento que la aguja

de una brújula situada cerca de una corriente eléctrica

se desviaba. Esto le llevó a una conclusión muy

sencilla:

La corriente eléctrica pasando a través de unconductor actúa como un imán.

¿Quieres comprobarlo? Enrolla un cable alrededor de

una brújula y después conéctalo a un pila, verás cómo

se mueve la aguja.



Este efecto también podemos observarlo en el

siguiente experimento, tomamos un papel y

practicamos un orificio para el paso de un cable, en el

papel situamos limaduras de hierro y conectamos elcable a una pila, podemos observar como la

disposición de las limaduras ala pasar la corriente

eléctrica es similar a la que formarían ante la presencia

de un imán.

Michael Faraday (1791-1867) se enteró

del experimento de Oesterd y se le ocurrió la siguiente

idea: ¿es posible que el movimiento de un imán

genere corriente eléctrica? Para comprobar esta

hipótesis construyó una bobina, arrollamiento de un

cable conductor y situó un imán en su interior. Produjoel movimiento de uno respecto al otro y observó que

se generaba un flujo eléctrico, a este fenómeno lo

denominó inducción magnética, base del

funcionamiento de las dinamos.



Si enrollamos un cable alrededor de un hierro (un

tornillo, varillas,…) tendremos una bobina mucho más

potente ya que el hierro facilita la circulación delcampo magnético por el interior de la bobina. Este

diseño se denomina electroimán y tiene múltiples

aplicaciones, timbres, grúa industr ial, …



Los alternadores y las dinamos son máquinaseléctricas que transforman la energía mecánica de

rotación, que reciben a través de su eje en energía

eléctrica alterna y continua respectivamente.

El alternador .- Cuando un conductor

se desplaza a través de un campo magnético se

genera en este una corriente eléctrica inducida. Si elcable utilizado para moverlo con mayor facilidad tiene

forma de espira, se inducirá en esta una tensión que

irá oscilando (alternado) entre unos valores máximos y



mínimo que incluso irán cambiando de giro. Se genera

una corriente alterna.

El alternador consta de dos partes, el rotor y el

estator.

El rotor es un elemento

cilíndrico provisto de

electroimanes situado en el

interior del estator capaz de

girar alrededor de su eje

cuando éste es impulsado porla acción de una fuerza.

El estator es la carcasa

metálica fija en cuyo interior se

aloja el rotor sobre el que se

arrolla un hilo conductor.

La dinamo y el mo tor .- Empleando un

imán y una espira con unos anillos colectores es

posible generar corriente eléctrica alterna, si



sustituimos los anillos colectores por un solo anillo

dividido en dos partes aisladas entre sí tendremos una

dinamo. En este caso la corriente circula en un solo

sentido, corriente continua.



La dinamo es una máquina reversible puede

trabajar como generador o como motor. Como

generador transforma la energía mecánica en energía

eléctrica y como motor transforma la energía eléctrica

en mecánica de rotación.



Efectos de la corriente eléctrica

Efecto luminosos

Efecto térmico o efecto Joule.- Cuando lacorriente eléctrica atraviesa un conductor aumenta

su temperatura. Este efecto no es deseado en los

conductores. La cantidad de calor producida en un

conductor depende de las características de éste, es

decir, de su resistencia, del tiempo y de la cantidad

de corriente que circula por el mismo.

Efecto magnético.- Como ya vimos

descubierto por Oesterd



Efecto químico.- Cuando la corriente

eléctrica atraviesa disoluciones electrolíticas o

conductoras.

Efectos fisiológicos.- Efectos que produce la

corriente eléctrica sobre los seres vivos. Se pueden

clasificar en:

Ø Efectos beneficiosos, aparatos para

tratamientos en medicina,

electrocardiogramas, electrocirugía,

electrodiálisis…

Ø Efectos perjudiciales producen

electrocución. Paradas

cardiorespiratorias, quemaduras,…

Tipos de circuitos eléctricos

Para comprender y realizar cálculos en lso

circuitos eléctricos es imprescindible conocer la Ley de

Ohm.

En un circuito eléctrico, hay tres formas de

conexionar los generadores y los receptores: en serie,

en paralelo y mixto.

Serie.- Los elementos de un circuito están

conectados en serie

cuando se colocan uno

a continuación de otro



formando una cadena, de modo que la corriente que

circula por un determinado elemento será la misma

que para el resto.

Asociación de generadores en serie.- La

tensión equivalente Ve será igual a la suma de todas

las pilas conectadas en el mismo sentido, con este tipo

de conexión conseguimos mayor voltaje o tensión para

el circuito.

Asociación de resistencias en serie.- Como

ya vimos en un circuito en serie la intensidad del

circuito y la intensidad que atraviesa cada receptor es

la misma, y el voltaje total es igual a la suma de los

voltajes de cada receptor:

IT = I1 = I2

Aplicamos la ley de Ohm:

I · Re = I · R1 + I · R2

I · Re = I · (R1 + R2) Re = R1 + R2

La Resistencia equivalente en un circuito enserie es igual a la suma de las resistencias del circuito.



Paralelo.- Los elementos de un circuito

están conectados en paralelo cuando todos ellos están

conectados a los mismos puntos y por tanto, a todos

se les aplica el mismo voltaje o tensión.

Asociación de generadores en paralelo.- Se

deben conectar siempre pilas del mismo voltaje y en el

mismo sentido. La tensión equivalente es la misma

que la de una de las pilas. En este caso conseguimos

aumentar la duración de las pilas.

Ve = Vi

Todos los elementos del circuito tienen el

mismo voltaje, es decir: VT = V1 = V2 = V3

Asociación de resistencias en paralelo.-

Como podemos observar, en un circuito en paralelo laintensidad del circuito es igual a la suma de las

intensidades de cada receptor:

IT = I1 + I2 + I3



Aplicamos la ley de Ohm: y por tanto:

Mixto.- Los elementos de un circuito

están conectados en paralelo y en serie. La resolución

de este tipo de circuitos es una combinación de los dos

anteriores.

Energía y potencia eléctrica

La energía o trabajo eléctrico, W, es el

producto de la fuerza electromotriz necesaria para



transportar las cargas eléctricas por el valor de estas

cargas. Se mide en Julios (J). Un Julio es un watio por

segundo, J = w · s

E = W = fem · carga = V · q = V · I · t

La potencia eléctrica podemos definirla como la

cantidad de energía eléctrica generada o transformada

por unidad de tiempo.

AYUDA3.pdf

Documents

Transcript of AYUDA3.pdf