CURR9CULO DE BACHILLERATO EN EXTREMADURA

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ELECTROTECNIA

INTRODUCCIÓN

La finalidad práctica del estudio de los fenómenos electromagnéticos y laenorme cantidad de aplicaciones desarrolladas, proporcionan a laElectrotecnia una gran capacidad de intervenir en la vida de las personas yen el desarrollo de la sociedad.

La Electrotecnia en el Bachillerato debe ofrecer una formación queproporcione, en el campo de la Electricidad, la base necesaria para cursarmúltiples opciones de formación técnica más especializada, tanto en ciclosformativos de formación profesional como en estudios universitarios deingeniería. Se trataría de desarrollar en los alumnos y las alumnascapacidades para acometer el análisis sistemático de circuitos y dispositivoseléctricos, ya sea para justificar su funcionamiento y construcción, ya seapara modificarlos y que respondan a nuevos planteamientos.

El carácter de ciencia aplicada de la electrotecnia le confiere un valorformativo relevante, al integrar y aplicar conocimientos procedentes dedisciplinas científicas de naturaleza más abstracta y especulativa conconocimientos empíricos procedentes del desarrollo de la técnica.

Los contenidos están organizados entorno a tres grandes campos delconocimiento y la experiencia: los conceptos y leyes científicas que explicanlos fenómenos físicos que tienen lugar en los dispositivos eléctricos; loselementos con los que se componen circuitos y aparatos eléctricos, suprincipio de funcionamiento, su disposición y conexiones características y,por último, las técnicas de análisis, cálculo y predicción del comportamientode circuitos y dispositivos eléctricos.

Los conceptos se han de exponer con el rigor científico y el lenguajematemático propio de la etapa que se está cursando. El estudio de lasmáquinas y dispositivos ha de hacerse de forma sistemática, partiendo desus fundamentos científicos, pero entrando a continuación en suscaracterísticas técnicas y aplicaciones típicas, a ser posible mediante sumanipulación experimental. Se dedicará un especial interés al análisis, diseño

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y medida de circuitos eléctricos, utilizando el lenguaje gráfico normalizado,introduciendo los métodos y teorías habitualmente empleados en ingenieríaeléctrica, debidamente adaptados a este nivel, y realizando abundantesejercicios. En Electrotecnia, la utilización de las Tecnologías de la Informacióny la Comunicación disponibles, pueden ser de gran valor en las explicacionesdel funcionamiento de las máquinas, simulación de circuitos, obtención dedatos e imágenes actuales, realización de trabajos, etc..

Se concederá también la debida atención a las implicaciones científicas ysociales del conocimiento y el progreso técnico en el campo de laelectricidad y la electrónica, por su enorme influencia en las últimas etapasde la historia de la Humanidad, así como a su impacto sobre el medioambiente y el equilibrio de la Naturaleza. Y se procurará relacionar elaprendizaje de la materia con los recursos naturales, económicos eindustriales de Extremadura, dentro del contexto más amplio de España yla Unión Europea.

OBJETIVOS

1. Comprender el comportamiento de dispositivos eléctricos sencillos, yseñalar los principios y leyes físicas que los fundamentan.

2. Entender el funcionamiento y utilizar correctamente distintoscomponentes de un circuito eléctrico para que respondan afinalidades predeterminadas.

3. Obtener el valor de las principales magnitudes de un circuito eléctricocompuesto por elementos discretos en régimen permanente pormedio de la medida o el cálculo.

4. Analizar e interpretar esquemas y planos de instalaciones y equiposeléctricos característicos, comprendiendo la función de un elemento ogrupo funcional de elementos en el conjunto.

5. Seleccionar e interpretar información adecuada para plantear y valorarsoluciones, en el ámbito de la electrotecnia, a problemas técnicoscomunes.

6. Conocer el funcionamiento y utilizar adecuadamente los aparatos demedida de magnitudes eléctricas, estimando su orden de magnitud yvalorando su grado de precisión.

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7. Proponer soluciones a problemas en el campo de la electrotecnia conun nivel de precisión coherente con el de las diversas magnitudes queintervienen en ellos.

8. Comprender descripciones y características de los dispositivoseléctricos y transmitir con precisión conocimientos e ideas sobre ellosutilizando vocabulario, símbolos y formas de expresión apropiadas.

9. Actuar con autonomía, confianza y seguridad al inspeccionar,manipular e intervenir en circuitos y máquinas eléctricas paracomprender su funcionamiento.

10. Aplicar las Tecnologías de la Información y la Comunicación comofuente de información y para la simulación, medida y cálculo decircuitos eléctricos.

11. Relacionar la evolución de las tecnologías eléctrica y electrónica con elprogreso técnico en general, sus implicaciones sociales y su impactosobre el equilibrio de la naturaleza.

CONTENIDOS

Bloque 1: Conceptos y Fenómenos Eléctricos

1. Fuerzas electrostáticas. Campo eléctrico. Magnitudes y unidadeseléctricas: Diferencia de potencial. Formas de generar una diferencia depotencial, tipos de generadores. Fuerza electromotriz. Intensidad ydensidad de corriente. Resistencia y conductancia. Conductores yaislantes. Rigidez dieléctrica y descarga disruptiva. Condensadoreseléctricos: Carga y descarga, capacidad de un condensador, acoplamientoen serie y paralelo. Potencia, trabajo y energía eléctrica. Efecto térmico dela corriente eléctrica, ley de Joule. Otros efectos de la corriente eléctrica.Medida en circuitos eléctricos. Instrumentos de medida. Procedimientosde medida.

Bloque 2: Conceptos y Fenómenos Electromagnéticos

1. Magnetismo y electromagnetismo. Imanes. Intensidad del campomagnético. Inducción y flujo magnético. Campos y fuerzas magnéticascreados por corrientes eléctricas. Fuerzas electromagnética yelectrodinámica. Fuerza sobre una corriente en un campo magnético.

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Propiedades magnéticas de la materia. Permeabilidad. Ciclo dehistéresis. Circuito magnético. Fuerza magnetomotriz. Reluctancia. Leyde Hopkinson.

2. Inducción electromagnética. Ley de Faraday. Inducción mutua yautoinducción. Influencia de una autoinducción en un circuito eléctrico.

Bloque 3: Circuitos Eléctricos

1. Circuito eléctrico de corriente continua. Resistencias y condensadores.Características. Identificación. Pilas y acumuladores. Medida demagnitudes de corriente continua. Análisis de circuitos de c.c. Leyes yprocedimientos. Acoplamientos de receptores. Divisor de tensión eintensidad.

2. Circuito eléctrico de corriente alterna. Generación de una c.a.Características de la c.a. Magnitudes senoidales. Efectos de laresistencia, autoinducción y capacidad en la c.a. Reactancia. Impedancia.Variación de la impedancia con la frecuencia. Representación gráfica.Potencia en c.a. monofásica: Instantánea, activa, reactiva y aparente.Representación gráfica. Medida de magnitudes de corriente alterna.Análisis de circuitos de corriente alterna monofásicos. Leyes yprocedimientos. Circuitos simples. Acoplamientos. Corrección del factorpotencia. Resonancia serie y paralelo.

3. Sistemas polifásicos. Generación. Acoplamiento en estrella y entriángulo. Potencias. Procedimientos de medida. Mejora del factor depotencia.

4. Componentes electrónicos. Semiconductores. Códigos. Identificación.Diodos, transistores, tiristores, termistores, varistores, fotorresistencias,LED y fotoelementos. Valores característicos y su comprobación.

5. Instalaciones eléctricas. La red eléctrica. Instalaciones receptoras de bajatensión: Circuitos, conductores, canalizaciones y elementos de conexión,accionamiento y protección. Peligros de la corriente eléctrica. Sistemasde seguridad y protección. Representación gráfica de instalaciones,circuitos y equipos eléctricos.

Bloque 4: Máquinas Eléctricas

1. Transformadores monofásicos y trifásicos. Funcionamiento. Constitución.Pérdidas y rendimiento. Tipos y aplicaciones.

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2. Máquinas rotativas de corriente continua: Principios de funcionamientoy constitución interna, reversibilidad. Conmutación. Reacción delinducido. Magnitudes básicas: Fuerza electromotriz y parelectromagnético. Generadores de c.c., tipos, características defuncionamiento y aplicaciones. Motores de c.c., tipos, características defuncionamiento y aplicaciones. Conexionado, arranque e inversión degiro, regulación de la velocidad.

3. Máquinas rotativas de corriente alterna: Alternadores, constitucióninterna, tipos, funcionamiento. Motores de corriente alterna, síncronosy asíncronos, monofásicos y trifásicos. Funcionamiento y aplicaciones.Conexionado, arranque e inversión de giro, regulación de la velocidad.

4. Electrotecnia y Sociedad. Evolución histórica. Influencia en la vidacotidiana y en el desarrollo de la industria. Eficiencia energética de losdispositivos eléctricos. Domótica.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

1. Explicar cualitativamente el funcionamiento de circuitos simplesdestinados a producir luz, energía motriz o calor, y señalar lasrelaciones e interacciones entre los fenómenos que tienen lugar enellos.

Los alumnos y las alumnas deben conseguir interpretar correctamenteel funcionamiento de un circuito y sus elementos, prediciendo losefectos que en él tienen lugar sin necesidad de tener que recurrir acálculos para su explicación.

2. Seleccionar elementos o componentes de valor adecuado y conectarloscorrectamente para formar un circuito, característico y sencillo.

Los alumnos y las alumnas deben ser capaces de realizar circuitoseléctricos desarrollados de forma esquemática y de utilizar ydimensionar los elementos necesarios para su realización. Secomprobará si se comprende su funcionamiento en su conjunto y el decada uno de los elementos que lo compone.

3. Explicar cualitativamente los fenómenos derivados de una alteraciónen un elemento de un circuito eléctrico sencillo y describir lasvariaciones que se espera que tomen los valores de tensión ycorriente.

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Los alumnos y las alumnas deben poder intuir las variaciones quesufrirán tanto la corriente como la tensión dentro de un circuito conelementos resistivos, capacitivos y/o inductivos, cuando se modifiquela colocación o el valor de alguno de ellos, así como de explicar deuna manera clara qué le ocurrirá al resto de componentes de dichocircuito como consecuencia de ello.

4. Calcular y representar vectorialmente las magnitudes básicas de uncircuito mixto simple, compuesto por cargas resistivas y reactivas yalimentado por un generador senoidal monofásico.

Se trataría de desarrollar, en los alumnos y las alumnas, la capacidadde trabajar y calcular de forma módulo-argumental (fasores) losvalores complejos de la tensión, corriente e impedancia en régimenpermanente; saber representarlos vectorialmente, identificando elpapel del ángulo de desfase, así como de las componentes real eimaginaria de la impedancia. También deben saber interpretar lascomponentes de la potencia, así como su relación con los distintostipos de carga que posea el circuito.

5. Analizar planos de circuitos, instalaciones y equipos eléctricos de usocomún e identificar la función de un elemento discreto o de un bloquefuncional en el conjunto.

Partiendo de un plano eléctrico, los alumnos y las alumnas tienen queser capaces de analizar las diferentes partes del mismo, la función decada componente o bloque, utilizando para ello un vocabulariotécnico adecuado.

6. Representar gráficamente en un esquema de conexiones o en undiagrama de bloques funcionales la composición y el funcionamientode una instalación o equipo eléctrico sencillo y de uso común.

Los alumnos y las alumnas deben dominar la simbología eléctrica de ma-nera que, partiendo de un esquema o un diagrama de bloques, sepanidentificar los elementos que componen un sistema, su función dentrodel conjunto y el funcionamiento global de la aplicación representada.

7. Interpretar las especificaciones técnicas de un elemento o dispositivoeléctrico y determinar de ellas las magnitudes principales de sucomportamiento en condiciones nominales.

Los alumnos y las alumnas han de interpretar en un elemento o disposi-tivo, cuáles son los valores nominales y máximos de funcionamiento (ten-

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sión nominal, potencia, corriente, etc.) y seleccionarlos para su correctofuncionamiento.

8. Medir las magnitudes básicas de un circuito eléctrico, seleccionandoel aparato de medida adecuado, conectándolo correctamente yeligiendo la escala óptima. Interpretar las medidas efectuadas paraverificar su correcto funcionamiento, localizar averías e identificar susposibles causas.

Se trata de realizar mediciones sobre un circuito de sus magnitudesprincipales, utilizando el voltímetro, amperímetro, vatímetro, etc.eligiendo el fondo de escala correspondiente y conectándolo alaparato correctamente. Asimismo, comprobar que las medicionesrealizadas corresponden con las calculadas teóricamente o con lasespecificadas en las características del elemento o dispositivo, asícomo detectar las causas de las averías encontradas.

9. Montar y comprobar mediante programas de simulación porordenador circuitos eléctricos a partir del esquema de una aplicacióncaracterística.

Los alumnos y las alumnas han de ser capaces de interpretar losesquemas de conexiones de circuitos eléctricos, seleccionar yconectar de forma adecuada, mediante simulación asistida porordenador, los componentes, realizar mediciones, cálculos y verificarsu correcto funcionamiento.

10. Utilizar las magnitudes de referencia de forma coherente y correcta ala hora de expresar la solución de los problemas.

Los alumnos y las alumnas deben utilizar de forma rigurosa el lenguajematemático y las distintas unidades y magnitudes usadas en lassituaciones y experiencias propuestas.

11. Utilizar las Nuevas Tecnologías de la Información y la Comunicaciónpara la búsqueda de información técnica sobre materiales, técnicas ysistemas utilizados en Electrotecnia.

La aplicación de este criterio supone que los alumnos y las alumnassean capaces de utilizar el ordenador como una herramienta eficazpara la búsqueda de información relativa a cada tema, bien sea através de enciclopedias virtuales, bien sea a través de Internet; valorarcon sentido crítico dicha información y aplicarla con coherencia.

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12. Demostrar curiosidad e interés por conocer los últimos avances enelectricidad y electrónica, y valorar su influencia sobre la vida de laspersonas y su posible impacto sobre el medio ambiente y el equilibrioecológico.

Con este criterio se valora el interés de los alumnos y las alumnas porconocer la evolución que se produce en electricidad y electrónica, lacuriosidad mostrada ante cualquier novedad, el análisis y la valoraciónque hace sobre el avance que representa y la repercusión que puedetener en nuestra vida y en el medio ambiente.