UUnniiddaadd 11.. EELLEECCTTRRIICCIIDDAADD · 3.2. Simbología normalizada 4. MAGNITUDES...

UUnniiddaadd 11.. EELLEECCTTRRIICCIIDDAADD

TECNOLOGÍA 4ºESO

1. INTRODUCCIÓN

2. CORRIENTE ELÉCTRICA

2.1. Naturaleza eléctrica de la materia

2.2. Carga eléctrica

2.3. Materiales conductores y aislantes

2.4. Corriente eléctrica

2.5. Sentido de la corriente eléctrica

2.6. Tipos de corriente eléctrica

2.7. Conversión de corriente alterna (CA) en corriente continua (CC)

3. CIRCUITO ELÉCTRICO

3.1. Elementos de un circuito eléctrico

3.2. Simbología normalizada

4. MAGNITUDES ELÉCTRICAS

4.1. Resistencia eléctrica (R)

4.2. Intensidad de corriente eléctrica (I)

4.3. Tensión, voltaje o diferencia de potencial (V)

5. LEY DE OHM

6. ASOCIACIÓN DE GENERADORES

6.1. Asociación en serie

6.2. Asociación en paralelo

7. CIRCUITOS SERIE, PARALELO Y MIXTO

7.1. Circuito serie

7.2. Circuito paralelo

7.3. Circuito mixto

8. POTENCIA Y ENERGÍA ELÉCTRICA

8.1. Potencia eléctrica

8.2. Energía eléctrica

9. RESUMEN DE LAS MAGNITUDES ELÉCTRICAS

ACTIVIDADES UNIDAD 1

Unidad 1. ELECTRICIDAD

TECNOLOGÍA 4ºESO 2

1. INTRODUCCIÓN

La electricidad es una de las formas de energía más empleada por el hombre, hasta tal punto que hoy en día es difícil

pensar nuestra sociedad sin la electricidad. Con ella iluminamos nuestras viviendas, hacemos funcionar nuestros

electrodomésticos, medios de transporte, sistemas de comunicación, máquinas, procesos industriales,... La

electricidad se encuentra presente en nuestra vida cotidiana desde que suena el despertador hasta que apagamos la

luz al acostarnos.

La electricidad tiene mucha importancia en la actualidad debido a una serie de características que la hacen muy útil:

Se puede obtener de fuentes muy diversas (saltos de agua, viento, luz solar, carbón, gas natural, núcleos de

átomos, biomasa,…).

Se puede transportar a grandes distancias (red de transporte y distribución eléctrica).

Puede emplearse en muchas aplicaciones: luz (bombilla), calor (resistencia), movimiento (motor eléctrico),

sonido (zumbador), …

2. CORRIENTE ELÉCTRICA

2.1. Naturaleza eléctrica de la materia

Todos los materiales están formados por partículas muy pequeñas llamadas átomos. A su vez, los átomos están

compuestos por otras partículas aún más pequeñas, que se clasifican, según la naturaleza de su carga, en:

Protones. Son partículas con carga positiva (+) que se encuentran en el núcleo del átomo.

Neutrones. Son partículas sin carga que también se hallan en el núcleo del átomo.

Electrones. Son partículas con carga negativa (-) que se encuentran moviéndose en la corteza del átomo.

Estas partículas se pueden desprender de los átomos de algunos materiales siendo responsables de la forma

de energía que conocemos como electricidad.

2.2. Carga eléctrica

Por lo general, casi todos los materiales están compuestos por átomos que tienen carga neutra, es decir, tienen

tantos protones (+) como electrones (-), aunque este equilibrio se puede alterar. En determinadas circunstancias,

algunos objetos adquieren un exceso de protones o electrones; cuando esto sucede , decimos que están cargados

eléctricamente, y entonces se pueden producir fuerzas de atracción y repulsión.

La carga eléctrica (Q) es el exceso o defecto de electrones que presenta un cuerpo cargado. Las cargas de

igual signo se repelen y las de distinto signo se atraen.



Las cargas del mismo signo se repelen (tienden a alejarse) y las de signo contrario se atraen (tienden a

acercarse entre sí).

Unidad de carga eléctrica: sería lógico considerar como unidad de carga eléctrica el electrón, porque la carga

eléctrica indica la ganancia o pérdida de electrones. Sin embargo, la carga de un electrón es demasiado pequeña y

por lo tanto poco manejable, por lo que se elige como unidad de carga eléctrica una unidad mucho mayor que es el

Culombio(C).

2.3. Materiales conductores y aislantes

Hay materiales, como los plásticos, la madera, los materiales cerámicas en los que los

electrones no se mueven de un átomo a otro. Estos materiales se llaman aislantes y no

permiten en paso de la electricidad

En otros materiales, los electrones se pueden mover con cierta facilidad. Estos materiales

se denominan conductores y dejan pasar la electricidad. Son buenos conductores los

materiales metálicos (oro, plata, cobre, aluminio...).

2.4. Corriente eléctrica

Los cuerpos cargados eléctricamente tienden a neutralizarse, es decir, a no tener carga. Por tanto, los cuerpos cuyos

átomos están cargados positivamente tienden a tomar electrones de otros átomos que los contienen en exceso.

Asimismo, un cuerpo cuyos átomos están cargados negativamente, es decir, con un exceso de electrones, tienden a

cederlos.

Entonces, si se colocan 2 cuerpos, uno cargado positivamente y otro cargado negativamente, y se unen mediante un

material conductor, se observa que se produce un desplazamiento de electrones desde el cuerpo que tiene un exceso

hacia el cuerpo que tiene un defecto de ellos, originándose así una corriente eléctrica.

Entre estos dos cuerpos no se produce ningún paso de electrones (corriente eléctrica) cuando los conectamos con un cable conductor porque tienen la

misma carga.

El cuerpo de la izquierda está cargado con más electrones (más negativamente) que el de la derecha. Cuando conectemos ambos con un material

conductor pasarán electrones desde el cuerpo de la izquierda al de la derecha, hasta que ambos queden con la misma carga.

Para que exista corriente es necesario que los distintos elementos conformen un circuito cerrado.

La circulación de electrones no se genera de forma espontánea, sino que se necesita algún elemento que produzca

ese desplazamiento de electrones. De eso se encargan los generadores que veremos más adelante.

2.5. Sentido de la corriente eléctrica

El sentido real de la corriente se produce desde el cuerpo que tiene un exceso de electrones hacia el cuerpo que

posee un defecto de electrones. A pesar de esto, para analizar circuitos, diseñar máquinas o hacer cálculos eléctricos

se emplea la interpretación contraria: la corriente eléctrica circula del cuerpo cargado positivamente hacia el cuerpo

cargado negativamente. Este es el llamado sentido convencional de la corriente, y es el que tienes que emplear

-

-- --

-

-

-

-

-

-

----

-

-- -

--

La corriente eléctrica es el paso de electrones a través de un material conductor desde un cuerpo con carga

negativa (exceso de electrones) a un cuerpo con carga positiva (con déficit de electrones).

1 Culombio=6,25.1018 electrones



siempre a partir de ahora, aunque sabemos que los electrones se mueven en sentido contrario. La razón de emplear

esta interpretación es histórica. Los primeros científicos que estudiaron la electricidad pensaban que la corriente

era un flujo de partículas de carga positiva (protones) y que circulaban desde el polo positivo al negativo. Después

se descubrió que las partículas que se movían no tenían carga positiva, sino negativa (los electrones) y que el

sentido de circulación era el contrario, pero quedó esta manera de interpretar la electricidad.

SENTIDO REAL DE LA CORRIENTE SENTIDO CONVENCIONAL DE LA CORRIENTE

2.6. Tipos de corriente eléctrica

Según que la tensión o el voltaje del generador sea o no constante tanto en valor como en sentido, se pueden

considerar dos tipos de corrientes:

Corriente continua: es la corriente que circula siempre

en un mismo sentido, producida por dinamos, pilas,

baterías, celdas fotovoltaicas... Sin embargo,

normalmente se entiende por continua aquella corriente

que circula siempre en el mismo sentido con un valor

constante de tensión. Todos los dispositivos electrónicos

trabajan con este tipo de corriente.

Corriente alterna: es la corriente que cambia periódicamente de valor y de sentido de circulación en función

del tiempo. Es la corriente que se produce en las

centrales eléctricas, ya que permite obtener voltajes

muy altos, grandes cantidades de energía y es más fácil

de transportar.

2.7. Conversión de corriente alterna (CA) en

corriente continua (CC)

Muchos aparatos electrónicos (ordenadores, equipos de música, impresoras,…) funcionan con corriente continua de

baja tensión (voltaje). Para que puedan enchufarse a la red, vienen provistos de una fuente de alimentación, que

convierte la corriente alterna de 230V en corriente continua de tensión adecuada. Para conseguir la tensión que se

necesita, la fuente de alimentación dispone de un transformador.

Fuente de alimentación de un ordenador de sobremesa

En el taller de Tecnología trabajamos con fuentes de alimentación que enchufadas a la

red, nos proporcionan corriente continua a la tensión deseada.



3. CIRCUITO ELÉCTRICO

La finalidad de un circuito eléctrico es transformar la energía eléctrica en otro tipo de energía útil (luminosa,

calorífica, mecánica, sonora,…), para realizar algún trabajo útil: iluminar una bombilla, calentar un horno, mover un

motor, hacer que suene un zumbador, etc.

3.1. Elementos de un circuito eléctrico

Todo circuito eléctrico se compone, al menos, de unos elementos mínimos (generador, conductor y receptor). Sin

embargo en la mayoría de los circuitos suelen incorporarse otros dispositivos: elementos de control y elementos de

protección.

a) Generadores

Los generadores son los elementos que subministran la energía eléctrica a un circuito.

Proveen al circuito de la necesaria diferencia de cargas entre sus dos polos o bornes (tensión)

para que se produzca una corriente eléctrico, y además, son capaces de mantenerla

eficazmente durante el funcionamiento del circuito.

Un generador consta de dos polos, uno negativo y otro positivo. No basta con conectar un

extremo del conductor al polo negativo del que salen los electrones. Hay que conectar el otro

extremo al polo positivo, al que vuelven los electrones. Si cortamos el cable en un punto, los

electrones se detienen en todo el cable (al igual que cuando cerramos un grifo el agua se

detiene en toda la tubería).

La energía eléctrica o la “fuerza de impulso” con la que los generadores alimentan a los electrones se llama

tensión, voltaje o diferencia de potencial y se mide en voltios (V).

Hay muchos tipos de generadores que se clasifican según el tipo de corriente que generan:

Generadores de corriente continua: pilas, baterías, dinamos (utilizadas en las bicicletas), células solares, …

Generadores de corriente alterna: los más utilizados son los alternadores (utilizados en las centrales

eléctricas).

b) Conductores

Los conductores son los elementos que transportan la energía eléctrica desde el generador hasta los receptores, o

dicho de otro modo, es el elemento a través del cual circula la corriente eléctrica. Los conductores más comunes son

los cables. Están formados por uno o varios hilos de un material conductor, normalmente cobre, envuelto por una

capa de plástico que lo aísla del exterior. Los cables que sólo tienen un hilo conductor se denominan cables

unifilares. Los cables que tienen muchos hilos se denominan multifilares.

Cable multifilar (izquierda) y cable unifilar (derecha)

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí por los cuales circula una corriente

eléctrica y que produce algún efecto (como luz, calor, sonido o movimiento).



c) Elementos de control

Los elementos de control son los que permiten gobernar el funcionamiento del circuito, es decir, actúan de forma

que permiten o interrumpen el paso de la corriente eléctrica. Los principales son los interruptores, los pulsadores y

los conmutadores.

Interruptores. Abren o cierran el circuito y permanecen así hasta que volvamos a actuar sobre ellos.

Cuentan con dos terminales de conexión o patillas y dos posiciones estables.

Ejemplos de interruptores Símbolo

Pulsadores. Tienen una posición estable, de forma que, si se aprietan, cambian de estado, pero solamente

durante el tiempo que se mantienen pulsados. Al dejar de pulsarlos, un muelle hace que vuelvan a su estado

de reposo. Pueden ser normalmente abiertos (NA) o normalmente cerrados (NC), dependiendo de cómo

estén antes de accionarlos. Cierran o abren el circuito (según sean normalmente abiertos o cerrados)

mientras estemos actuando sobre ellos.

Pulsador normalmente abierto (NA) Pulsador normalmente cerrado (NC)

Tipo de pulsador Mientras es pulsado... Ejemplo

Normalmente abierto (NA) El circuito funciona. El timbre de una puerta

Normalmente cerrado (NC) El circuito no funciona. La luz de una nevera

Conmutadores. Tienen dos posiciones, de forma que, al pulsarlos, se cambian (se conmutan) de una

posición a la otra.. Selecciona entre dos circuitos, al tiempo que abre un circuito, cierra otro. Los

conmutadores simples presentan 3 terminales de conexión o patillas (entrada, salida por circuito 1, salida

por circuito 2), mientras que los conmutadores dobles o bipolares presentan 6 terminales de conexión

que les permite gobernar simultáneamente dos circuitos.

CONMUTADOR SIMPLE O UNIPOLAR CONMUTADOR DOBLE O BIPOLAR

Ejemplos de aplicación de conmutadores

Aplicación de un conmutador simple.



Control de un punto de luz desde dos lugares diferentes utilizando dos conmutadores simples.

Aplicación de un conmutador doble para cambiar el giro de un motor.

Relé. Es un interruptor automático controlado por electricidad. Permite abrir o cerrar circuitos sin la

intervención humana. El relé es un elemento que da la orden de que funcione el motor de una puerta

automática, las luces de un semáforo, el motor de un ascensor, y multitud de sistemas automáticos.

Cuando se hace pasar corriente eléctrica a través de la bobina o electroimán, este genera un campo

magnético a su alrededor, y atrae la armadura que, con su movimiento, hace que los contactos cambien de

posición.

De esta manera estamos actuando sobre un conmutador por medio de la corriente eléctrica, sin contacto

físico.

El símbolo del relé varía en función del número de contactos que tenga. Puede ser un interruptor, un

conmutador simple o unipolar, un conmutador doble o bipolar...

Bobina

Relé con conmutador unipolar

Relé con conmutador bipolar

Este circuito permite encender una bombilla mediante un relé al presionar un pulsador. No es un circuito útil ya que

podríamos prescindir del relé conectando directamente el pulsador a la bombilla, pero nos ayuda a entender como actúa

un relé. Si quisiéramos hacer un circuito práctico podríamos colocar, por ejemplo, un circuito electrónico con un sensor de

luz. El sensor activaría el relé y encendería la bombilla al hacerse de noche (de esta forma funciona una farola automática).



d) Elementos de protección

Son los elementos encargados de proteger al resto de los elementos del circuito frente a corrientes demasiado

elevadas o frente a derivaciones o fugas de corriente. Son los fusibles, interruptores diferenciales y los interruptores

magnetotérmicos.

Los fusibles se componen de un hilo de cobre con una sección determinada para que sólo

pueda pasar una determinada corriente. De esta forma, si la corriente es mayor, el hilo de

cobre se rompe y, por lo tanto, se abre el circuito y se impide el paso de la corriente. Su

función, pues, es evitar que puedan dañar otros elementos del circuito.

e) Receptores

Los receptores son los dispositivos que almacenan, disipan o transforman la energía eléctrica en otra forma de

energía; es decir, son los elementos que producen algún efecto cuando los atraviesa la corriente eléctrica. Son, por

ejemplo, las bombillas, los zumbadores y los motores eléctricos. En realidad, cualquier aparato o electrodoméstico

que consuma energía eléctrica es un receptor.

3.2. Simbología normalizada

Para representar circuitos eléctricos se utilizan símbolos normalizados, con lo cual podemos entenderlos o

dibujarlos fácilmente. En la siguiente tabla se recogen algunos de ellos, así como su función:



4. MAGNITUDES ELÉCTRICAS

4.1. Resistencia eléctrica (R)

La resistencia eléctrica es la oposición que presenta un material al paso de la corriente eléctrica.

El valor de la resistencia depende fundamentalmente de tres factores:

La propia naturaleza del material, es decir, de su resistividad (ρ), que es una característica de cada material

que nos indica si es buen o mal conductor. Cuanto más bajo sea su valor, mejor conductor será el material. Por el

contrario, una resistividad elevada significará que se trata de un aislante. Por tanto, cuanto más pequeña sea la

resistividad (ρ) mejor conductor será el material, y más baja será la resistencia. Es decir, a más resistividad,

más resistencia.

La longitud (l). Cuanta más distancia tenga que recorrer la corriente más difícil le resultará. Por tanto, a mayor

longitud, más resistencia. Se mide en metros (m).

La sección (s). Cuanto más ancho sea el camino por el que circulan los electrones, más fácil lo tendrán. A mayor

sección, menos resistencia. Se mide en mm2.

Todos los materiales (conductores y aislantes) y los elementos que componen los circuitos ofrecen o presentan

cierta resistencia. Sin embargo, la resistencia de los conductores es muy baja, mientras que la resistencia de los

aislantes es altísima.

La unidad en la que se mide la resistencia eléctrica es el ohmio (). Con frecuencia se emplean unidades mayores:

1k=1 000 =103 e 1M=1 000 000 =106 .

4.2. Intensidad de corriente eléctrica (I)

La intensidad de corriente eléctrica es la cantidad de carga que circula por un conductor en un segundo.

Matemáticamente se expresa mediante la ecuación:

(t) tiempo

(Q) Carga(I) Intensidad

La unidad de intensidad de corriente eléctrica es el Amperio (A) que equivale a la intensidad de corriente que

transporta cada segundo un culombio (C) de carga.

segundo 1

Culombio 1Amperio 1

También se emplean con frecuencia submúltiplos como los miliamperios (mA): 1mA=0,001A.

1 mA =10-3 A; 1 A = 10-6 A; 1 nA = 10-9A

La cantidad de carga que pasa por un conductor se obtiene de despejar la carga eléctrica (Q) de la definición de

intensidad:

4.3. Tensión, voltaje o diferencia de potencial

Cuando dos cuerpos cargados eléctricamente se unen mediante un conductor, se produce un flujo de electrones

desde el que tiene mayor carga negativa al que tiene menos. Este flujo se mantiene hasta que el nivel de carga de los

dos cuerpos se equilibra. A esta diferencia de nivel de carga se le denomina diferencia de potencial, voltaje o

tensión eléctrica y se mide en voltios (V).

Para que la corriente circule, es necesario que exista una tensión o diferencia de potencial que “impulse” los

electrones a través del circuito. Para conseguir que en un circuito exista esta diferencia de potencial que impulse los

electrones, se utiliza un generador.

tIQ



A mayor diferencia de potencial, más impulso y energía se proporciona a los electrones para atravesar el circuito, lo

que provocará una corriente eléctrica mayor.

5. LEY DE OHM

¿Qué relación hay entre las tres magnitudes que hemos estudiado anteriormente?

Parece claro que a más voltaje obtendremos más intensidad, y que, cuanta más resistencia haya, menos

intensidad circulará.

En el año 1827, el físico alemán Georg Simon Ohm publicó la ley del mismo nombre, en la que relacionaba esas tres

magnitudes mediante la ecuación:

Como la Ley de Ohm relaciona intensidad, tensión y resistencia, la podemos emplear para calcular cualquiera de

estas magnitudes, sin más que despejar la ecuación.

6. ASOCIACIÓN DE GENERADORES

6.1. Asociación en serie

Se dice que dos o más generadores están en serie cuando están conectados uno detrás del otro. Pero cuidad, ¡no de

cualquier manera!, el borne positivo de un generador debe estar conectado al borne negativo del siguiente.

A continuación puedes ver un ejemplo de circuito que tiene dos generadores, dos pilas cilíndricas, conectadas en

serie.

En serie, se suma la tensión de todos los generadores

Si conectamos varios generadores en serie, la tensión total del conjunto será la suma de las tensiones de cada

generador. Es decir:

En el circuito anterior:



Algunas pilas o baterías que parecen generadores individuales son,

en realidad, un grupo de generadores más pequeños conectados en

serie. Un ejemplo son las pilas de petaca, como la de la foto. En su

interior encontramos 3 pilas cilíndricas conectadas en serie. Cada

pila cilíndrica tiene una tensión de 1,5V, por lo que la pila de petaca

proporciona 4,5V.

Células solares conectadas en serie

Además de pilas y baterías, otro ejemplo común de conexión en serie de

generadores son los paneles solares. Una célula solar individual produce muy

poca tensión, alrededor de 0,5V, por lo que es necesario agruparlas en paneles.

En un panel solar las células individuales se conectan en serie para obtener

mayores tensiones.

6.2. Asociación en paralelo

Dos o más generadores están conectados en paralelo cuando los bornes de la misma polaridad están conectados

entre si. Todos los bornes positivos están conectados a un cable de salida (normalmente de color rojo) y todos los

bornes negativos están conectados a un cable de entrada (normalmente de color negro).

A continuación puedes ver un ejemplo de circuito que tiene dos generadores, dos pilas cilíndricas, conectadas en

paralelo.

Dos o más generadores en paralelo proporcionan la misma tensión que uno solo

Si conectamos varios generadores en paralelo, la tensión del conjunto será la misma que la de uno solo.

En el circuito de arriba, la tensión total será:

La conexión en paralelo de pilas y baterías aumenta la autonomía del circuito.

Una gran ventaja de la conexión en paralelo de pilas y baterías es que permite aumentar la autonomía (el tiempo

que pueden funcionar) de los circuitos que alimentan. En la figura de abajo, el circuito del centro funcionará el doble

de tiempo que el circuito de la izquierda, y el circuito de la derecha, el triple.



7. CIRCUITOS SERIE, PARALELO Y MIXTO

Los receptores se pueden conectar en los circuitos de diversas formas, pero las más empleadas y sencillas son el

circuito serie, el circuito paralelo y el circuito mixto.

Veremos que para calcular cualquier magnitud que no conozcamos en un circuito serie, paralelo o mixto, agrupamos

todas las resistencias de los receptores y las sustituimos por una sola equivalente. De esta forma, el circuito es

equivalente a un circuito simple con una única resistencia. En este circuito simple podemos realizar los cálculos de

manera sencilla y luego deducir o calcular los valores para cada una de las resistencias de los receptores.

7.1. Circuito serie

En un circuito serie se conectan todos los receptores seguidos (uno a

continuación del otro), de forma que toda la intensidad de corriente

eléctrica va recorriendo todos los receptores. Hay un solo camino

posible para la corriente.

Las características de este circuito son:

Si uno de los receptores deja de funcionar, no funcionará ninguno, ya que se abre el circuito. Esto ocurre

cuando uno de los receptores se funde, tiene una avería o está mal conectado al circuito.

El voltaje de la pila se reparte entre todos los receptores en serie. Si todos

los receptores son iguales, todos estarán sometidos a la misma tensión. Por

ejemplo: si conectamos 3 bombillas iguales a una pila de 4,5V, a cada una le

corresponderá sólo 1,5V. Si son bombillas fabricadas para funcionar a 3,5V,

iluminarán muy poco.

Por todos los receptores circula la misma intensidad.

La resistencia total del circuito se calcula como la suma de cada una de las resistencias de los receptores

que lo componen.

7.2. Circuito paralelo

En un circuito paralelo se conectan los receptores en ramales independientes. Hay varios caminos posibles para la

corriente. Los dispositivos eléctricos de nuestras viviendas están conectados en paralelo.

+ -

R1 R2 R3

VT

IT

I1 I2 I3

V1 V2 V3

RT=R1+R2+R3

IT=I1=I2=I3

VT=V1+V2+V3



Las características de este circuito son:

Si uno de los receptores deja de funcionar, los

demás siguen funcionando, porque la corriente

puede llegar por otro camino (el circuito se cierra por

otro camino).

Todos los receptores funcionan con la misma

tensión, la del generador, como si estuviesen

conectados directamente. Por ejemplo, si

conectamos 2 bombillas a una pila de 4,5V, cada una

estará sometida a una tensión de 4,5V. Las bombillas

lucirán igual que si estuviesen conectadas

directamente a la pila.

La intensidad de corriente que sale del generador

se reparte entre todos los ramales, circulando más

corriente por aquel ramal que oponga menor resistencia.

Cuantos más receptores en paralelo se conecten, más

corriente eléctrica deberá suministrar el generador. En el

caso de las pilas y baterías, la consecuencia será que se

descargarán antes. Lo podemos comparar con un depósito de

agua que tiene un tubo de salida. Si le añadimos nuevas

salidas, el depósito se quedará sin agua antes.

La resistencia total del circuito es menor que la resistencia de cualquiera de los receptores que se

asocien en paralelo. Se calcula utilizando la ecuación que se indica en el recuadro de abajo.

7.3. Circuito mixto

En un circuito mixto hay elementos conectados en serie y otros conectados en paralelo. Posee las características de

los dos circuitos, por lo que se tiene que resolver por partes: primero los receptores que están en paralelo y luego

los que están en serie.

La resistencia total del circuito se calcula hallando las resistencias parciales de cada tramo del circuito.

+ -

R1

R2

R3

IT

I1 I2

I3

VT

321T R

1

R

1

R

1

R

1

IT=I1+I2+I3

VT=V1=V2=V3



8. POTENCIA Y ENERGÍA ELÉCTRICA

Los generadores de un circuito eléctrico producen energía eléctrica, que es transportada por la corriente eléctrica a

los receptores.

Los receptores o aparatos eléctricos conectados al circuito eléctrico consumen energía eléctrica, y la convierte en

otras formas de energía: luz (bombilla), calor (resistencia), movimiento (motor), etc.

8.1. Potencia eléctrica

La potencia está relacionada con el voltaje o tensión del generador y con la intensidad de corriente mediante la

expresión:

Potencia (P)= Tensión (V) Intensidad (I) = VI

Aplicando la ley de Ohm podemos obtener fórmulas equivalentes para conocer la potencia eléctrica:

La potencia es una característica muy importante de los receptores. Se mide en vatios (W). También se emplean los

múltiplos:

1kW=1000W=103W 1MW=1 000 000=106W

8.2. Energía eléctrica

La energía eléctrica la producen los generadores y la consumen los receptores.

La energía consumida por un receptor depende de su potencia eléctrica y del tiempo de funcionamiento:

La energía se mide en Julios (J), pero en el caso de la energía eléctrica suele emplearse como unidad el kilovatio

hora (kWh).

El instrumento que sirve para medir la energía eléctrica es el contador eléctrico, que es un aparato que la

compañía eléctrica instala en nuestras viviendas para medir nuestro consumo de energía eléctrica en kWh.

Sabiendo el consumo de energía eléctrica que marca el contador y el precio del kW.h (en €) que fija el gobierno, se

puede calcular el coste de la energía consumida (en €) empleando la siguiente expresión:

La potencia eléctrica es la capacidad que tiene un receptor para transformar la energía eléctrica en otro tipo

de energía, es decir, es la cantidad de trabajo que es capaz de realizar en un tiempo determinado.

P = VI = I2R = V2/R

Energía (E) = Potencia (P)tiempo (t) = Pt

Coste Energíaconsumida = Energíaconsumida Precio kWh



9. RESUMEN DE LAS MAGNITUDES ELÉCTRICAS

MAGNITUD SÍMBOLO UNIDAD

RESISTENCIA R Ohmio ()

VOLTAJE o TENSIÓN ELÉCTRICA V Voltio (V)

INTENSIDAD I Amperio(A)

POTENCIA ELÉCTRICA P Vatio (W)

ENERGÍA ELÉCTRICA E Kilovatio hora (kWh)

Actividades UNIDAD 1. ELECTRICIDAD

1. A partir del circuito de la figura, y despreciando la resistencia interna de cada bombilla, contesta a las siguientes preguntas

razonando tus respuestas (sin hacer ningún cálculo):

a) ¿Están todas las bombillas sometidas a la misma tensión?

b) ¿Por qué bombilla circulará una mayor intensidad de corriente?

c) ¿Cuál de las bombillas lucirá más?

d) ¿Duraría más la pila si se conectaran las bombillas en serie?

e) ¿Qué pasaría si se fundiese la bombilla conectada a la resistencia de 150 Ω?

2. Un motor presenta una resistencia da la corriente de 1,1kΩ. Las instrucciones del motor indican que para funcionar requiere

una intensidad de 5mA. ¿Qué voltaje debe tener, como mínimo, la pila para que funcione el motor?

3. Un microondas tiene una resistencia de 55. Si la corriente eléctrica que llega a nuestras casas lo hace a

una tensión de 230V, ¿cuál será la intensidad de corriente que circula por el microondas?

4. En el circuito de la figura de la derecha, en el que un pequeño panel solar proporciona 2V de tensión, ¿cuál

será la intensidad de corriente que atravesará la resistencia?

5. Indica si los siguientes generadores están conectados, o no, en serie:

6. Indica si los siguientes generadores están conectados, o no, en paralelo:

7. ¿Cuál de las dos bombillas lucirá con más intensidad? ¿Por qué?



8. ¿Cuántas pilas de 4,5V habrá que conectar, en serie, en un circuito si disponemos de 3 bombillas conectadas en serie que

requieren 3V cada una para encenderse correctamente?

9. Indica que bombilla iluminará más, teniendo en cuenta que en ambos casos presenta la misma resistencia eléctrica. Señala

también en qué caso estará más tiempo encendida la bombilla. Justifica las respuestas.

10. Calcula la intensidad de corriente que indicará el amperímetro de cada uno de los siguientes circuitos:

a) b)

11. Dispones de dos pilas de 4,5V y dos bombillas de voltaje máximo 3,5V cada una.

a) ¿Cómo conectarías estos cuatro elementos? Dibuja la solución y justifícala.

b) ¿Qué intensidad de corriente pasaría por cada bombilla, sabiendo que cada una de ellas tiene una resistencia de 10Ω?

12. Relaciona las siguientes frases con el tipo de conexión de los elementos de un circuito (en serie o paralelo):

a) Todos los receptores están sometidos a la misma tensión eléctrica.

b) Si uno de los elementos del circuito dejan de funcionar el resto tampoco funcionan.

c) La resistencia equivalente es igual a la suma de las resistencias individuales de cada receptor.

d) Si uno de los elementos deja de funcionar, el resto funciona normalmente, como si no hubiese pasado nada.

e) La intensidad de la corriente que genera a la pila se reparte entre todos los receptores.

f) La inversa de la resistencia equivalente es igual a la suma de las inversas de las resistencias individuales de cada

receptor.

g) El voltaje de la pila se reparte entre todos los receptores conectados.

h) La intensidad de la corriente que atraviesa cada receptor es la misma para todos los receptores.

13. En las siguientes asociaciones de resistencias, indica de qué tipo son y calcula el valor de la resistencia equivalente (total):

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)



i)

j)

k)

l)

m)

n)

14. Observa los circuitos que se muestran a continuación y responde a las siguientes cuestiones:

a) ¿En cuál de los dos circuitos la bombilla alumbrará más? Justifica tu respuesta calculando la corriente que pasa por ese

elemento en cada circuito.

b) ¿En cuál de los circuitos la bombilla permanecerá más tiempo encendida? ¿Por qué?

CIRCUITO 1 CIRCUITO 2

15. Dispones de 3 resistencias de 5Ω, 10Ω y 30Ω, respectivamente, que debes conectar en serie. El conjunto está conectado a una

batería de 12V.

a) Dibuja el esquema eléctrico correspondiente.

b) Calcula la resistencia equivalente del circuito.

c) Calcula la intensidad que circula por las resistencias.

d) Determina la tensión o diferencia de potencial en los extremos de cada resistencia.

16. Un circuito dispone de una pila de 9V, un pequeño motor eléctrico con una resistencia de 12 Ω, y dos pequeñas lámparas de

30Ω cada una (todos los receptores están instalados en paralelo).

a) Dibuja el esquema del circuito eléctrico.

b) Resistencia equivalente del mismo.

c) Intensidad total que sale del generador.

d) Intensidad que atraviesa cada uno de los receptores.

17. Se diseña en el aula-taller de Tecnología una torre de control de un aeropuerto que se hace girar mediante un motor de 10

de resistencia e ilumina la torre con dos bombillas de 70 cada una, conectando los tres elementos en serie a una fuente

de alimentación de 15 V. Calcula:

a) Dibuja el esquema del circuito.

b) La resistencia equivalente del circuito.

c) La intensidad de corriente que pasa por cada elemento.

d) La diferencia de potencial (tensión) a que está sometido cada elemento.

18. Observa el circuito de la figura y responde a las siguientes preguntas:

a) Calcula el voltaje suministrado por la pila.

b) Calcula el voltaje y la intensidad en cada resistencia.



19. Dado el circuito de la figura, con: V=18V; R1=18Ω; R2=6Ω; R3=12Ω, calcula:

a) La resistencia total del circuito.

b) La intensidad suministrada por la pila.

c) La tensión e intensidad en la resistencia R1.

d) La intensidad que pasa por las resistencias R2 y R3.

e) Las tensiones en las resistencias R2 y R3.

20. Tenemos un secador de pelo de 1800W y 230V. Calcula:

a) El valor de su resistencia.

b) La energía consumida en 30 días, si funciona una media de 15 minutos al día.

c) El coste de la energía consumida, si el precio es de 0,14 €/kWh.

21. Calcula la potencia de un horno eléctrico cuya resistencia es de 96,8Ω cuando se conecta a una fuente de tensión de 220V.

¿Cuánta energía, expresada en kWh, consumirá en 120 minutos de funcionamiento? ¿Cuánto costará tener el horno

eléctrico calentando durante 75 min si el precio del kWh es de 0,14€?

22. Si tenemos una bombilla de una potencia de 100W y permanece encendida una media de tres horas al día, calcula cuánta

energía consume al mes.

23. Un ordenador portátil marca en su parte trasera 20 V y 8,5 .

a) Calcula la potencia eléctrica del portátil.

b) Calcula la energía consumida al cabo de un mes si lo utilizas 2 horas cada día.

c) ¿Cuánto tendrías que pagar por esa energía consumida en un mes? (El precio del kWh cuesta 0,14 €)

24. Calcula todas las tensiones e intensidades en los siguientes circuitos:

25. Calcula todas las tensiones e intensidades en los siguientes circuitos:

26. La intensidad total que pasa por la asociación de resistencias del siguiente circuito es de 12 A. Calcula:

a) Resistencia total del circuito.

b) Tensión del generador.

c) Intensidades que circulan por cada resistencia.

d) Energía consumida por la resistencia de 10 en 8 horas.

Solución: a) RT=14Ω ;b)VT=168V; c)I1=I2=I3=IT=12A; I4=I5=8A; I5=I6=4A; d)1,28kW.h

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