IES LUIS GARCÍA BERLANGA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍATECNOLOGÍA 3º ESOUD 1. LA ELECTRICIDAD

1. La electricidad y su generaciónLa corriente eléctrica es el movimiento de la carga eléctrica (electrones) a lo largo de un conductor.

La generación de electricidad tiene lugar en las centrales de producción que pueden ser de diversos tipos, según la tecnología que empleen: nuclear, hidráulica, térmica, solar, eólica, etc. En nuestro país el 30% de la demanda anual de energía eléctrica se cubre a partir de fuentes renovables, como el viento, el agua o el sol.

2. Corriente continua y corriente alterna La Corriente Continua (CC) es la corriente eléctrica que se genera en las baterías y las pilas de los dispositivos eléctricos portátiles, móviles, coches, linternas, portátiles, reproductores de música,...

La corriente continua se caracteriza porque los electrones van siempre en el mismo sentido dentro del circuito (como en un circuito de velocidad).

La Intensidad y la Tensión son constantes, es decir, su valor siempre es el mismo. Normalmente los valores de Tensión son de varios voltios (1.5, 3, 4.5, 9, 12 V,...) y la Intensidad de miliamperios (mA).

Corriente continuaFuente: www.portaleso.com

Corriente alternaLa electricidad que nos lleva a casa es Corriente Alterna (CA). La Corriente Alterna se caracteriza porque los electrones no circulan en el mismo sentido sino que cambian de dirección constantemente, es decir, los electrones oscilan constantemente.En este caso tanto la Tensión como la Intensidad son variables y cambian de sentido muchas veces por segundo.Esta corriente se genera en los alternadores de las centrales eléctricas. 

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Se define Tensión eficaz a la tensión que debería tener la corriente continua para que produjese el mismo efecto energético, es decir, para que una bombilla brillara lo mismo o una resistencia calentase lo mismo. DEl mismo modo se defina laIntensidad eficaz.

La corriente eléctrica de casa tiene una Tensión eficaz de 220 V y una Frecuencia de 50 hercios (Hz), es decir, cambia 50 veces por segundo.

La mayoría de los aparatos que utilizamos (lámparas, calentadores,...) funcionan con corriente alterna. Esto es debido a que la corriente alterna es más ventajosa que la continua, debido a:

Es más fácil generar corriente alterna que continua, ya que los alternadores (CA) son más simples y eficaces las dinamos (CC).

El transporte de corriente alterna es más eficaz (menos pérdidas) porque aumentamos el voltaje (transformadores) y disminuimos la intensidad para minimizar las pérdidas.

La corriente alterna (CA) se puede transformar fácilmente en corriente continua (CC). De hecho las baterías de los dispositivos portátiles se cargan conectándolos mediante un transformador a la corriente alterna.

3. El circuito eléctrico Definición

Conjunto de componentes conectados entre si por donde existe la posibilidad de que circule la corriente eléctrica y se produzca algún efecto.

RamaRama es el recorrido a lo largo del circuito entre dos nudos consecutivo

Nudo Punto de un circuito donde concurren más de dos conductores

MallaCamino cerrado en un circuito eléctrico

2. Componentes del circuito eléctrico4.1 GeneradoresProporcionan Energía eléctrica al circuito. En corriente continua son pilas y baterías

4.2 Conductores. Los cables

4.3 ReceptoresUn receptor eléctrico es un dispositivo capaz de transformar la energía eléctrica en otra forma de energía.

Motor Bombilla timbre o zumbador Resistencia

4.4 Elementos de mando, maniobra y protección

Elementos que abren y cierran el circuito a voluntad. Los de protección son los fusibles y sirven para proteger el circuito de sobretensiones.

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Fusible

4.5 Simbología

3. Magnitudes eléctricas5.1Tensión o diferencia de potencial

Tensión, voltaje o diferencia de potencial entre dos puntos es la diferencia de energía eléctrica que existe entre dos puntos (entre los bornes de una batería, entre los polos de una pila, o los terminales de un enchufe).Se mide en Voltios (V).  

5.2 Intensidad (I)

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CONMUTADOR

Cantidad de carga eléctrica que recorre un material por unidad de tiempo. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del conductor. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en Amperios. A 

5.3 Resistencia (R)Es la oposición que ejerce un material al paso de la corriente eléctricaSe mide en Ohmios (Ω)

5.4 Potencia eléctrica (P)El término de potencia es un concepto instantáneo, es decir, la potencia es la energía por unidad de tiempo que produce o consume un elemento eléctrico (Emisor o Receptor). Es una característica muy importante de los aparatos eléctricos (bombillas, calentadores,...). Se mide en Vatios (W).

P = V · I = E / t = R · I 2

5.5 Energía eléctrica.La energía que consume un receptor eléctrico (motor, calentador) en un determinado periodo de tiempo viene determinada por el voltaje de alimentación, la intensidad que circula y el tiempo de funcionamiento. La energía consumida se mide en el Sistema Internacional (SI) en Julios (J), aunque para la factura de la electricidad consumida en los hogares y empresas se utiliza en kilovatio hora (kWh).

E = V · I · t = P · t

5.6 Efecto JouleSe conoce como efecto Joule al fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo.El calor perdido se calcula mediante la siguiente expresión

Q = I2 · R · t

4. Ley de OhmLa Ley de Ohm relaciona mediante una expresión matemática las tres magnitudes fundamentales. La intensidad que atraviesa un elemento es directamente proporcional a su voltaje e inversamente proporcional a su resistencia. A mayor voltaje, mayor intensidad y a mayor resistencia, menor intensidad.   

5. Asociación de resistencias5.1Serie

Un circuito en serie, es aquel en donde los receptores que forma el circuito están conectados secuencialmente. Es decir, el terminal de salida de un dispositivo, se conecta con el terminal de entrada del dispositivo siguiente, y así sucesivamente.

Ejemplos

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V = I · R

Características generales

En un circuito de resistencias en serie podemos considerar las siguientes propiedades o características: La intensidad de corriente que recorre el circuito es la misma en todos los componentes y en

todos los puntos del circuito.

Tensión. La suma de las caídas de tensión es igual a la tensión aplicada. (Esta es una de las leyes de Kirchoff)

Donde VS es la tensión de la pila y Vi son las distintas caídas de tensión (consumo de tensión de cada receptor)Cada una de las caídas de tensión, la calculamos con la Ley de Ohm.

Donde Vi es la caída de tensión, I es la intensidad y Ri es la resistencia considerada.

Resistencia. La resistencia equivalente del circuito es la suma de las resistencias que lo componen.

Donde RS es la resistencia equivalente del circuito serie y Ri son las distintas resistencias. La resistencia equivalente es mayor que la mayor de las resistencias del circuito.La intensidad total del circuito la calculamos con la Ley de Ohm y la resistencia total del circuito

Donde I es la intensidad, VS es la tensión aplicada y RS es la resistencia equivalente del circuito serie.

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5.2ParaleloCircuito donde los receptores eléctricos están conectados a los mismos puntos eléctricos.Estos puntos son los nudos o nodos.

Características generalesEn un circuito de resistencias en paralelo podemos considerar las siguientes propiedades o

características: Tensión. La tensión es la misma en todos los puntos del circuito. Intensidad. La suma de las intensidades de rama es la intensidad total del circuito, coincide

con la que sale de la pila. (Esta es una de las leyes de Kirchoff)

Donde IT es la intensidad total e Ii son las intensidades de rama. Resistencia equivalente. La inversa de la resistencia equivalente del circuito paralelo es

igual a la suma de las inversas de las resistencias.

Donde Rp es la resistencia equivalente del circuito paralelo, y Ri son las distintas resistencias de rama.En un circuito en paralelo se observa que:

La resistencia equivalente es menor que la menor de las resistencias del circuito. Las intensidades de rama las calculamos con la Ley de Ohm.

Donde Ii es la intensidad de rama, VS es la tensión de la pila y Ri es la resistencia de rama.

Ejemplos de circuitos serie y circuito paralelo

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5.3Circuitos mixtoCircuito donde tenemos elementos conectados en serie y elementos conectados en paralelo.

6. Las leyes de Kirchoff1ª ley de Kirchoff o ley de las mallasLa suma de las caídas de tensión en cada malla es igual a la tensión suministrada por la pila

∑Vi = Vt1ª ley de Kirchoff o ley de los nudosLa suma de las intensidades que entran en un nudo es igual a la suma de intensidades que salen

7. Cálculo de magnitudes

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