TECNOLOGÍAS 3º ESO TEMA 1:...

TECNOLOGAS 3 ESO

TEMA 1:

ELECTRICIDAD

ndice de contenido

1. Introduccin..................................................................................................................................4

1.1. Usos de la electricidad........................................................................................................6

2. Generacin de la corriente elctrica......................................................................................7

2.1. Corriente continua y corriente alterna...........................................................................7

2.2. Generacin de corriente continua...................................................................................7

2.3. Generacin de corriente alterna.....................................................................................8

2.4. Transformacin de la corriente elctrica.....................................................................9

3. Simbologa de un circuito elctrico.......................................................................................10

3.1. Pila o generador..................................................................................................................10

3.2. Cables...................................................................................................................................10

3.3. Bombillas..............................................................................................................................11

3.4. Motores................................................................................................................................11

3.4. Resistencias........................................................................................................................12

3.5. Fusibles................................................................................................................................13

3.6. Interruptores.....................................................................................................................13

3.7. Pulsadores...........................................................................................................................15

3.8. Conmutadores.....................................................................................................................15

4. Paso de la corriente por un circuito......................................................................................17

4.1. Circuito abierto..................................................................................................................17

4.2. Cortocircuito......................................................................................................................18

5. Tipos de circuito........................................................................................................................21

5.1. Circuitos en serie...............................................................................................................21

5.2. Circuitos en paralelo........................................................................................................22

5.3. Circuitos mixtos................................................................................................................23

6. Circuitos idnticos....................................................................................................................25

7. Energa elctrica y medio ambiente.....................................................................................27

8. Criterios de evaluacin............................................................................................................28

Tecnologas 3 ESO Tema 1: Electricidad Pgina 4

1. Introduccin

La electricidad consiste en el movimiento de electrones a travs de un circuito

cerrado.

En un circuito existen siempre cuatro tipos de elementos:

Una pila, batera o generador de corriente. En el generador se han creado dos

polos, uno positivo y otro negativo; los electrones son cargas negativas y

tienden a moverse hacia el polo positivo.

Unos cables o conductores; los electrones no pueden circular si los dos polos no

se ponen en contacto, es decir, si el circuito no se cierra a travs de un

material capaz de conducirlos. Los materiales adecuados son los metales,

especialmente el cobre, ya que por sus propiedades permiten el movimiento de

los electrones.

Unos elementos pasivos que reciben la corriente elctrica, la cual produce un

cierto efecto sobre ellos.


Elementos de control o de maniobra, que deciden si la corriente puede pasar o

no, o por qu camino debe pasar (interruptores y conmutadores).

He aqu un circuito bsico con un generador, cable conductor, un elemento pasivo (la

bombilla) y un elemento de control (el interruptor).


1.1. Usos de la electricidad

Las diferentes utilidades que puede tener la electricidad vienen del efecto que

produce la corriente elctrica sobre los distintos elementos pasivos:

ELEMENTO PASIVO PROPIEDAD UTILIDAD

Lmpara o bombilla Transforma la energa elctrica en luminosa Iluminacin

Motor elctrico Transforma la energa elctrica en mecnica Producir movimiento

Resistencia Transforma la energa elctrica en calorfica Producir calor


2. Generacin de la corriente elctrica

2.1. Corriente continua y corriente alterna

La corriente elctrica puede ser continua o alterna.

En corriente continua, los electrones circulan siempre en el mismo sentido. El polo

positivo y el polo negativo son siempre los mismos.

La corriente se representa en sentido contrario al movimiento real de los electrones,

es decir, del polo positivo al negativo:

En corriente alterna los polos negativo y positivo se estn invirtiendo continuamente, y

con ellos el sentido de la corriente.

2.2. Generacin de corriente continua

Los generadores de corriente continua son pequeas pilas, bateras o dinamos como la

de la bicicleta. Generan corriente de escaso voltaje por lo que slo sirven para

circuitos de pequea potencia, como el de un mando a distancia.


Pila, batera y dinamo. Fuente de la imagen de la dinamo: Wikipedia.

La pila y la batera generan corriente a partir de reacciones qumicas, mientras que la

dinamo es capaz mediante un imn de transformar el movimiento en electricidad.

2.3. Generacin de corriente alterna

La mayor parte de corriente elctrica que se genera en el planeta es alterna. Los

grandes generadores de electricidad que se encuentran en las centrales elctricas y

que suministran grandes cantidades de energa elctrica son siempre alternadores.

La corriente que entra en nuestras casas es alterna, y tambin los automviles llevan

un pequeo alternador, que es quien suministra corriente a la batera.

Los alternadores funcionan igual que la dinamo, mediante un imn transforman el

movimiento en electricidad.

Un motor lleva a cabo el proceso contrario, transforma la electricidad en movimiento.


De hecho, el alternador y el motor son una misma mquina:

Si le suministramos electricidad se mueve.

Si forzamos que se mueva, nos suministra electricidad.

2.4. Transformacin de la corriente elctrica

Por lo general un electrodomstico (incluido un ordenador) necesita absorber

corriente alterna de la red de casa a 220 voltios y transformarla en corriente

continua del voltaje que toleran sus componentes, que es mucho menor (alrededor de

12 voltios).

Esto lo lleva a cabo a travs de transformadores, como el de los cargadores de los

telfonos mviles, y componentes electrnicos que rectifican la corriente alterna, es

decir, la convierten en continua. Por medio de estos elementos se disminuye el valor

del voltaje para que sea el adecuado para el aparato que lo tiene que recibir.


3. Simbologa de un circuito elctrico

3.1. Pila o generador

El smbolo genrico vlido para cualquier tipo de generador, sea una pila, una dinamo o

un alternador es este:

La lnea larga representa el polo positivo y la lnea corta el negativo. Por eso a veces al

lado de la lnea larga se coloca un +.

Es frecuente que, para aumentar el voltaje de la pila o el generador, se coloquen

varios en serie, con lo cual el smbolo pasa a dibujarse de esta forma:

3.2. Cables

Los cables conductores se representan por lneas continuas. El resto de componentes

se dibujan siempre con ambos polos rodeados de un trozo de cable:

_________________________

+


3.3. Bombillas

Son elementos pasivos que proporcionan luz cuando los atraviesa la corriente. No

tienen polaridad, es decir, es indiferente cul de sus polos se conecta al positivo o al

negativo de la pila. Se representan mediante un aspa metida dentro de un crculo.

El casquillo metlico de la bombilla es uno de sus polos; el otro es el extremo inferior.

3.4. Motores

Son elementos pasivos que tienen un eje que se pone a girar cuando los atraviesa la

corriente. Se representan con una M dentro de un crculo.

El palito que surge de la M es el eje del motor; puede dibujarse o no.

El motor tiene polaridad, girar en uno u otro sentido en funcin de cul de sus polos

se conecta al positivo y cul al negativo. He aqu un dibujo de un motor con trozos de


cable enganchados a sus polos:

3.4. Resistencias

Son elementos pasivos que presentan una fuerte oposicin al paso de la corriente por

ellos. Pueden usarse con dos fines:

Limitar el paso de la corriente por el circuito y as evitar que otros

componentes se quemen debido a una corriente excesiva.

Proporcionar calor (se calientan debido a la especie de friccin que les produce

el paso de la corriente).

Pueden representarse mediante un rectngulo o mediante un zigzag:

En la realidad pueden ser muy variadas; aqu tenemos la resistencia que proporciona el

calor en una cocina vitrocermica:

Y aqu una de las pequeas resistencias electrnicas que podemos encontrar en el

interior de los ordenadores:


3.5. Fusibles

Son elementos pasivos que, en caso de que la corriente sea muy elevada, se funden y

de esa forma cortan la corriente evitando que otros elementos ms importantes se

quemen por exceso de corriente. Es decir, se sacrifican para proteger a motores,

lmparas y resistencias.

Suelen llevar un hilo de plomo, de ah la expresin de han saltado los plomos.

Se representan por un rectngulo atravesado por un cable:

En la realidad tienen un aspecto parecido a este:

3.6. Interruptores

Son elementos de control o maniobra que permiten o impiden el paso de la corriente.

Lo que hacen es poner en contacto dos terminales o separarlos, es decir, cerrar o

abrir el circuito.


Este es el smbolo del interruptor cuando est abierto, que es el que se usa

habitualmente:

Y este sera un interruptor cerrado:

Aqu podemos ver el funcionamiento del interruptor abierto y cerrado:


3.7. Pulsadores

Se trata de otro elemento de control o maniobra; la diferencia con el interruptor es

que, mientras el interruptor una vez accionado se queda en esa posicin hasta que se

le vuelve a pulsar, el pulsador slo deja pasar la corriente mientras se est

haciendo presin sobre l; al dejar de pulsarlo, corta la corriente.

Este es el smbolo del pulsador:

El botn que hace sonar el timbre de la puerta es el ejemplo ms cotidiano de un

pulsador.

3.8. Conmutadores

Son tambin elementos de control o de maniobra. Exteriormente no se distinguen de

un interruptor, pero por dentro, mientras un interruptor tiene slo dos terminales que

se ponen en contacto o se separan, el conmutador tiene tres terminales. En una

posicin enva la corriente en una direccin y en la otra posicin en otra direccin

distinta.

Existen dos smbolos para el conmutador, que lo representan en sus dos posiciones.


Este conmutador enva la corriente hacia la bombilla de la izquierda o bien hacia la de

la derecha:


4. Paso de la corriente por un circuito

4.1. Circuito abierto

Recordemos que la corriente elctrica consiste en la circulacin de electrones a

travs de un conductor que forma un circuito cerrado. Si el circuito est abierto, es

decir, si no existe contacto entre dos puntos del circuito, no puede pasar la corriente.

Atencin: es un fallo frecuente el pensar que, si existe un cable cortado en un

circuito, la corriente fluye hasta el punto donde est cortado. No es as, si la

corriente no puede cerrar un circuito, no va a pasar por ningn punto.

Podemos ver que en este ejemplo, en el que hay un cable cortado entre la segunda y la

tercera bombilla, ninguna de las tres puede brillar:

Un circuito puede estar abierto de forma accidental, porque un cable se ha cortado o

se ha aflojado, o de forma voluntaria mediante un interruptor, pulsador o conmutador.


4.2. Cortocircuito

El cortocircuito se produce cuando existe un contacto directo a travs de un cable

entre los dos polos de la pila, sin que en medio haya ningn elemento pasivo

(bombilla, motor, resistencia o fusible). Dado que no existe ningn elemento que se

oponga al paso de la corriente, sta se hace muy elevada, pudiendo llegar a agotar la

pila y quemar el cable.

En la siguiente imagen existe un cortocircuito en el circuito de la izquierda ; la

bombilla est apagada porque toda la corriente se est escapando por el cable que une

los dos polos de la pila. De no cortar ese cable la pila se gastar en poco tiempo; si lo

cortamos, la bombilla funcionar de forma normal, como en el circuito de la derecha:


Adems de que los cortocircuitos impiden el paso de la corriente por el resto de

elementos del circuito, son muy peligrosos. Casi siempre que alguien se electrocuta o

que se da un accidente o un incendio de tipo elctrico, se debe a un cortocircuito.

Sin que llegue a haber un cortocircuito total, uno o varios elementos de un circuito

pueden estar cortocircuitados y por lo tanto apagados. Veamos algn ejemplo:


Algunas de las bombillas no se encienden porque la corriente prefiere rodearlas a

travs del cable. Un circuito de este tipo supone un error de diseo.


5. Tipos de circuito

Segn la forma de conectar los elementos pasivos entre s, tenemos dos tipos bsicos

de circuito: en serie y en paralelo. El circuito mixto es una combinacin de los dos.

5.1. Circuitos en serie

Un circuito est en serie cuando consta de una sola rama y todos sus elementos

encienden o apagan a la vez (nos referimos solamente a los elementos pasivos, no a

pilas, interruptores, etc.).

El circuito en serie es el ms sencillo de montar, pero tiene el problema de que un fallo

en uno de los componentes supone un fallo en todo el circuito.

Veamos un circuito de tres bombillas en serie:

En este circuito, cualquier interruptor que pongamos en cualquier posicin apagar

todas las bombillas.


5.2. Circuitos en paralelo

Un circuito est en paralelo cuando cada uno de sus elementos es independiente y

se puede apagar manteniendo encendidos todos los dems.

El montaje en paralelo es ms complicado pero nos asegura que, en caso de fallo de un

componente, los dems seguirn funcionando; de ah que sea el montaje ms habitual.

Al conectar los elementos en paralelo reciben la misma corriente que si estuvieran

solos, por lo que las bombillas brillan ms, los motores giran ms rpido y las

resistencias se calientan ms que en un circuito en serie. Tambin el desgaste de la

pila es mayor.

Aqu tenemos un circuito de tres bombillas en paralelo; se puede apreciar que el brillo

es mayor que en un circuito en serie:


En un circuito de en paralelo, cualquiera de los elementos puede tener su interruptor y

encenderse y apagarse de forma independiente:

5.3. Circuitos mixtos

Cuando no todos los elementos de un circuito estn en serie, y tampoco estn todos en

paralelo, se dice que el circuito es mixto.

Aqu tenemos dos ejemplos de circuitos mixtos: uno con dos bombillas en serie entre

s y en paralelo con una tercera, y otro de dos bombillas en paralelo entre s y en serie

con una tercera:


Es fcil ver si un circuito est en serie o no; la duda puede estar entre los circuitos

mixtos y paralelos.

Los circuitos 1 y 2 parecen muy similares, pero uno es paralelo y el otro mixto. En el

circuito 1 las dos bombillas de la derecha se pueden apagar de forma independiente

pero la de la izquierda no, si la apagamos apagaremos todo el circuito; se trata de un

circuito mixto. En cambio en el circuito 2 las tres bombillas se podran apagar de

forma independiente; se trata de un circuito en paralelo.


6. Circuitos idnticos

Un circuito admite mltiples montajes, es decir, puede montarse de diferentes

maneras.

Por ejemplo, estos tres circuitos son el mismo, son tres montajes distintos de un

circuito de tres bombillas en serie:

Y aqu tenemos otros tres montajes del mismo circuito, en esta ocasin de tres

bombillas en paralelo:

Sin embargo los dos montajes que vemos a continuacin s que responden a dos

circuitos diferentes: en el de la izquierda tenemos dos bombillas en serie entre s y en

paralelo con una tercera, y en el de la derecha dos bombillas en paralelo entre s y en

serie con una tercera.


7. Energa elctrica y medio ambiente

La electricidad no es en s misma una energa contaminante; el problema que origina

en el medio ambiente no est en su uso sino en su obtencin y transporte:

La electricidad se genera en centrales elctricas; o bien quemando carbn o

petrleo en una central trmica, que es una actividad muy contaminante, o bien

mediante un reactor nuclear que produce residuos radiactivos. Aunque se estn

empleando cada vez ms las energas alternativas, su produccin es todava

insuficiente y tampoco est totalmente exenta de perjuicio al medio ambiente.

Para minimizar las prdidas de energa, la electricidad se distribuye por medio

de lneas de alta tensin que pueden ser peligrosas para el medio ambiente por

los campos electromagnticos que generan y el riesgo de electrocucin para

personas y animales.


8. Criterios de evaluacin

Tras haber estudiado este tema debes ser capaz de:

Conocer y valorar los efectos de la energa elctrica, su capacidad de

conversin en otros tipos de energa y las consecuencias medioambientales de

su utilizacin.

Disear circuitos con la simbologa adecuada, simular y comprender su

funcionamiento.

Comprender el funcionamiento de elementos de control como interruptores y

conmutadores.

Distinguir los diferentes tipos de circuito y las diferentes formas que puede

adoptar un mismo circuito.

Identificar cortocircuitos y otros errores de diseo en un circuito elctrico.

Conocer los efectos medioambientales de la generacin y el uso de la corriente

elctrica.

1. Introduccin1.1. Usos de la electricidad

2. Generacin de la corriente elctrica2.1. Corriente continua y corriente alterna2.2. Generacin de corriente continua2.3. Generacin de corriente alterna2.4. Transformacin de la corriente elctrica

3. Simbologa de un circuito elctrico3.1. Pila o generador3.2. Cables3.3. Bombillas3.4. Motores3.4. Resistencias3.5. Fusibles3.6. Interruptores3.7. Pulsadores3.8. Conmutadores

4. Paso de la corriente por un circuito4.1. Circuito abierto4.2. Cortocircuito

5. Tipos de circuito5.1. Circuitos en serie5.2. Circuitos en paralelo5.3. Circuitos mixtos

6. Circuitos idnticos7. Energa elctrica y medio ambiente8. Criterios de evaluacin

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