Ciencias físicas 2º año Prof. Andrea Layes

CONDUCCIÓN ELÉCTRICA

Introducción a la corriente eléctrica.

La importancia que tiene la energía eléctrica para la humanidad, hace de éste un tema necesario en nuestro curso de introducción a las Ciencias físicas. Para nosotros la corriente eléctrica es algo muy común porque todos los días la usamos: para iluminar nuestra casa, poner en funcionamiento alguna máquina o un electrodoméstico. Sin embargo, su estudio en el ámbito científico es relativamente reciente y su utilización en nuestro país comenzó hace aproximadamente 100 años.

Recordemos además, que su importancia no solo radica en su uso doméstico e industrial, sino que está muy relacionado con otras áreas del conocimiento, por ejemplo con la biología. Todos los estímulos, se transmiten por el sistema nervioso y son de naturaleza eléctrica, como pueden ser los latidos del corazón, la respiración, las percepciones de nuestros sentidos, etc.

Carga eléctrica.

Un experimento que quizás hayas realizado alguna vez, consiste en frotar un globo inflado de tamaño pequeño en el pelo o sobre la ropa y luego acercarlo a la pared o el cielorraso, éste parecerá pegarse a la pared. Este fenómeno que para muchos puede parecer “mágico” tiene una explicación física; para que puedas comprenderla, debemos previamente estudiar una propiedad muy importante de la materia denominada carga eléctrica.

En la naturaleza existen dos tipos de cargas: las cargas positivas que se representan con el signo “+ “ y las cargas negativas que se representan con el signo “ – “.

¿Cómo se comportan estas cargas? Las cargas de diferente signo se atraen y las cargas de igual signo se repelen.

¿Dónde se encuentran las cargas eléctricas?Todos los objetos, independientemente del material que estén formados, de su tamaño o forma contienen cargas

eléctricas. Estas cargas eléctricas se encuentran “en la menor porción de materia” es decir, en el átomo. Se ha elaborado un modelo atómico de la materia que describe al átomo con 2 zonas: el núcleo (zona central) y la periferia (zona que rodea al núcleo). Se determinó también que todos los átomos están a su vez formados por partículas llamadas subatómicas. De todas ellas mencionaremos tres, llamadas partículas fundamentales: el protón (tiene carga positiva y está ubicado en el núcleo), el electrón (tiene carga negativa, está ubicado en la periferia y se encuentra en continuo movimiento) y el neutrón (no tiene carga y se ubica en el núcleo).

En el átomo las cargas positivas (protones) se ubican en el núcleo y las cargas negativas (electrones) están ubicadas en la periferia.

¿Cómo explicamos entones el fenómeno “del globo pegajoso”? Cuando dos objetos se frotan, ocurre una transferencia de electrones, un intercambio de electrones (puede decirse

también que los electrones se mueven a veces, desde los átomos de un objeto a los átomos del otro). Por fricción los electrones de un átomo interactúan con los electrones del otro y esto hace que un material (uno de los objetos) quede cargado positivamente y el otro negativamente. Luego al acercar el globo a la pared hay nuevamente una transferencia de carga.

Corriente eléctrica.

Así como una corriente de agua es agua en movimiento o una corriente de aire es aire en movimiento, una corriente eléctrica está formada por cargas eléctricas en movimiento.

Hemos visto que todos los objetos materiales tienen cargas eléctricas en su interior y si mediante algún procedimiento podemos mover algunas de ellas en un sentido determinado, estaremos generando una corriente eléctrica.

Denominamos corriente eléctrica a cualquier flujo de carga eléctrica.(Denominamos conducción eléctrica a la propiedad que indica la transferencia de corriente eléctrica por conducción de

un material a otro basado en su contacto directo).

Las corrientes eléctricas más comunes consisten en cargas eléctricas moviéndose en conductores metálicos, pero también se pueden generar corrientes en líquidos y en gases. Por ejemplo, dentro de los tubos de luz que utilizamos para iluminar nuestras casas, hay cargas eléctricas que se mueven en un medio gaseoso.

Para producir el movimiento de las cargas por un conductor (corriente eléctrica) es necesario utilizar ciertos dispositivos llamados generadores y crear lo que denominamos un circuito eléctrico.

+ - + +

Circuitos eléctricos.

En un circuito eléctrico sencillo los elementos que podemos observar son: una pila (o batería), una lamparita y cables conductores. Cada uno de ellos cumple una función en el circuito y en su conjunto permiten utilizar la corriente eléctrica en una aplicación concreta, en este caso obtener luz de la lamparita. Los circuitos pueden estar conectados en serie o en paralelo.

Generadores eléctricos:Los generadores son los dispositivos que tienen la capacidad de convertir algún tipo de energía en energía eléctrica. La

pila es un ejemplo de generador o fuente de corriente continua y su función es aportar la energía necesaria para que las cargas eléctricas se muevan. Las baterías son los generadores que se utilizan en los automóviles y en nuestras casas utilizamos la energía de la red de U.T.E. proveniente de las represas hidroeléctricas o de centrales térmicas.

Receptores eléctricos:Son los dispositivos que tienen la función de convertir la energía eléctrica aportada por el generador en otra forma de

energía. Las lamparitas, los motores y los electrodomésticos son ejemplos de receptores. En el caso de la lamparita, la energía eléctrica se transforma en luz y calor que se “transfiere” al ambiente.

Conductores eléctricos:Los conductores eléctricos son los que hacen posible que la energía eléctrica llegue del generador (pila) al receptor

(lamparita), en general se utilizan cables o alambres metálicos. A Través de ellos se produce el movimiento de las cargas eléctricas y de esta forma es transportada la energía eléctrica. Los cables metálicos de las instalaciones eléctricas domiciliarias son de cobre por varias razones: buen conductor, dúctil y de bajo costo. Sin embargo hay otros materiales capaces de cumplir esta función, por ejemplo la plata o el oro, pero son demasiado costosos para este tipo de uso.

Elementos de un circuito y sus símbolos.

Para facilitar y estandarizar el diseño y representación de los circuitos eléctricos, en lugar de realizar el dibujo de sus elementos se utilizan símbolos que los representan. Símbolo de lamparita (transforma energía eléctrica en luz y calor)

+ - + - Símbolo de fuente de corriente continua. Circuito eléctrico sencillo Ej pila. (Entrega energía) (en serie)

Símbolo de conductor. Ej cables (A través de ellos se desplazan los electrones)

Símbolo de interruptor. Ej llave de luz (Si el interruptor esta cerrado permite el pasaje de corriente eléctrica y si el interruptor está abierto no permite el pasaje de corriente)

CUESTIONARIO:1. ¿Por qué es importante la conducción eléctrica?2. Sabiendo que todos los materiales poseen cargas, indica cómo son y cómo se comportan.3. ¿Qué es la corriente eléctrica?4. Considerando un circuito eléctrico ¿Cómo se clasifica a una lamparita y que función cumple?5. Dibuja un circuito sencillo y luego haz la representación del mismo utilizando los símbolos adecuados. Indica la función

que cumple cada elemento.6. ¿Por qué los cables están fabricados de cobre y forrados de plástico?

Material preparado por prof. A.Layes y A. Souto.

Ciencias físicas 2º año Prof. Andrea Layes

Ficha de ejercicios: Conducción eléctrica

1- Indica si los siguientes pares de partículas cargadas se atraen o se repelen cuando las acercamos:I- ambas cargadas positivamente.II- ambas cargadas negativamente.III- Una positiva y otra negativa.

2- a) ¿Qué significa que un material es buen conductor? Indica ejemplos.b) ¿Qué significa que un material es mal conductor? Indica ejemplos.

3- Realiza el dibujo de cada uno de los circuitos representados indicando que elementos pueden formar parte de él y que función cumplen.

4- Indicar si los circuitos representados anteriormente están conectados en serie o en paralelo.

5- Realiza el esquema de los circuitos que se indican utilizando los símbolos correspondientes:a) Circuito que se compone de una llave de luz, una pila y una lamparita.b) Circuito que se compone de una batería y dos lamparitas conectadas en serie.c) Circuito que se compone de una pila, una llave de luz y dos lamparitas conectadas en paralelo.

6- En los siguientes circuitos indica cuales lámparas pueden encender y cuales no: 1

1 1 2 2 3

7- a) Indica cuál circuito está conectado en serie y cuál está conectado en paralelo. b) Si se quema la lámpara nº1 ¿cuál de los circuitos sigue funcionando? 1 2 2 1 2 1 2 1

8- a- De los siguientes materiales indica cuál es conductor de la corriente eléctrica y cuál es aislante. Justifica. 1-cobre 2-madera 3-aluminio 4-vidriob-Representa un circuito eléctrico sencillo (utilizando símbolos) indicando nombre de cada elemento del circuito.c-Explica qué función cumple un interruptor (llave de luz) en un circuito y qué función cumple una pila (o batería).

9- a- Representa con los símbolos correspondientes el siguiente circuito: b-Nombra los elementos señalados con las letras A-B-C-D-E. c-Clasifica cada elemento del circuito (generador, conductor, receptor). d-Explica qué función cumple cada uno de los elementos del circuito. e-Indica qué tipo de conexión presenta éste circuito. ¿Existe otro tipo? Si es así, nómbralo. f-Si entre el elemento A y el B colocaras un trozo de cerámica ¿Observarías algún cambio en el circuito? g-¿Cómo clasificarías el trozo de cerámica según la conducción eléctrica? Justifica.

10- Representa 3 circuitos diferentes utilizando los siguientes elementos: generador, conductores, tres lámparas.

Ciencias físicas 2º año

Actividad experimental nº…

Conductores y aislantes eléctricos

1- Objetivo: Estudiar cuáles materiales sirven como conductores eléctricos y cuáles no.

2- Materiales: o Generador.o Lámparao Cables conductoreso Pinzas o interruptoro Materiales a estudiar

3- Procedimiento: 1) Armar el circuito (no encender el generador hasta que el profesor lo indique)2) Colocar entre las pinzas uno de los materiales a estudiar y encender el generador.3) Observar si la lamparita se enciende y registrarlo en el cuadro4) Repetir los pasos anteriores para el resto de los materiales.

4- Recolección de datos:

Completa el cuadroMaterial Enciende

lámparaNo enciende lámpara

Clasificación

Representa el circuito utilizado con los símbolos correspondientes.

5- Conclusión:

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