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Electricidad 1º Bachillerato

Electricidad y circuitos eléctricos
by

SONIA VERDEGUER

on 30 October 2013

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Transcript of Electricidad 1º Bachillerato

¿Qué es la electricidad? ¿Por qué la utilizamos? Utilizamos la electricidad para alimentar multitud de aparatos eléctricos en nuestras casas, en el instituto, en las oficinas, en la industria, etc.

Cuando necesitamos pequeñas cantidades de electricidad recurrimos a la corriente continua (pilas, baterías, etc.), sin embargo el consumo necesario para abastecer a las fábricas y al resto de los usuarios necesita una producción masiva (corriente alterna). ¿De dónde viene? La corriente eléctrica se produce en plantas de generación y luego es conducida a través de gruesos cables, que forman la red de distribución, hasta las subestaciones de transformación y finalmente, por ejemplo, a tu casa.

Las centrales eléctricas producen la electricidad por medio de generadores o alternadores que generan una corriente eléctrica alterna a una tensión de 15.000 a 20.000 voltios. Índice
1. INTRODUCCIÓN
2. CARGA ELÉCTRICA. LEY DE COULOMB
3. CORRIENTE ELÉCTRICA
4. CIRCUITO ELÉCTRICO
5. TIPOS DE CIRCUITOS
6. ENERGÍA ELÉCTRICA. EFECTO JOULE
7. POTENCIA ELÉCTRICA
8. INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN VIVIENDAS http://www.digital-text.com/muestra_capitulos/2010/te82e.html La electricidad y el circuit eléctric 1. Introducción La electricidad o corriente eléctrica es el flujo de electrones entre dos cuerpos.

Si unimos a través de un conductor dos cuerpos, uno cargado positivamente y el otro negativamente, habrá una circulación de electrones hasta que los dos cuerpos tengan el mismo potencial. Esta circulación de electrones o cargas eléctricas se denomina corriente eléctrica. Carga eléctrica Ley de Coulomb Utilizamos la electricidad para alimentar multitud de aparatos eléctricos en nuestras casas, en el instituto, en las oficinas, en la industria, etc.

Cuando necesitamos pequeñas cantidades de electricidad recurrimos a la corriente continua (pilas, baterías, etc.), sin embargo el consumo necesario para abastecer a las fábricas y al resto de los usuarios necesita una producción masiva (corriente continua). 2. Carga eléctrica.
Ley de Coulomb. La carga eléctrica de un cuerpo es el exceso o defecto de electrones que posee.

En estado de reposo, los átomos son eléctricamente neutros, excepto:
- Un átomo que ha modificado su número de electrones: ion.
- Si ha perdido uno o diversos electrones queda cargado positivamente: catión.
- Si ha ganado uno o varios electrones queda cargado negativamente: anión.

Las cargas de diferente símbolo se atraen y las del mismo signo se repelen.

La carga de un protón es la misma que la de un electrón, con la diferencia de que la carga de protones es positiva y la de los electrones negativa.

La carga eléctrica es una propiedad general
de la materia que se puede medir, cuya
unidad es el Coulomb (C). Sentido de la corriente Tipos de corriente Dependiendo del sentido del movimiento de los electrones, se puede clasificar la corriente eléctrica en: 3. Corriente eléctrica La corriente eléctrica es la circulación de electrones a través de un material conductor que se mueve siempre del polo (-) al polo (+) de la fuente de suministro.
Aunque el sentido convencional de circulación de la corriente eléctrica es a la inversa, del polo (+) al polo (-). Ley de Coulomb 'La fuerza con que se atraen o repelen dos cuerpos cargados, es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa'. Ley de Coulomb Utilizamos la electricidad para alimentar multitud de aparatos eléctricos en nuestras casas, en el instituto, en las oficinas, en la industria, etc.

Cuando necesitamos pequeñas cantidades de electricidad recurrimos a la corriente continua (pilas, baterías, etc.), sin embargo el consumo necesario para abastecer a las fábricas y al resto de los usuarios necesita una producción masiva (corriente continua). Magnitudes de un circuito Ley de Ohm 4. Circuito eléctrico Diferencia de potencial (V) y Fuerza electromotriz




Intensidad de corriente (I)




Resistencia eléctrica (R) Elementos de un circuito Un circuito eléctrico consiste en un conjunto de elementos conectados entre sí de manera que permiten la circulación de corriente eléctrica de modo permanente.
Todos los aparatos que funcionan con energía eléctrica, deben formar parte de un circuito cerrado. Aparatos eléctricos o electrónicos Aparato eléctrico: formado por una fuente de alimentación, cables y otros elementos como bombillas, interruptores, etc. Funcionan transformando, ampliando, reduciendo o interrumpiendo la corriente eléctrica que suministra la fuente de alimentación.
Utilizan tensiones altas (120V,...) y funcionan directamente con la corriente eléctrica.
P.e. una lámpara incandescente que transforma la electricidad en luz.


Aparato electrónico: incluye, además, otros elementos como diodos, transistores, chips, etc. Los componentes electrónicos se organizan en circuitos, destinados a controlar y aprovechar las señales eléctricas.
Utilizan tensiones bajas (5V-20V) y funcionan con circuitos más complejos.
P.e. una lámpara incandescente que se apague y se encienda cada cierto tiempo. Conceptos previos La estructura atómica El átomo está formado por partículas elementales:
partículas subatómicas.

Estas partículas se caracterizan por su masa y su carga
eléctrica.

En el núcleo están los protrones y los neutrones; en la corteza, los electrones.

En estado de reposo, la materia es electricamente neutra.

La acumulación de átomos con carga del mismo tipo hace que esa materia esté cargada y que en sus proximidades ocurran fenómenos electrostáticos. Un átomo que tenga más electrones orbitando que protones en el núcleo, tiene carga negativa, y a la inversa.

Un electrón es una partícula ligera que orbita en los átomos y transporta la unidad de carga. Es el elemento fundamental de la corriente eléctrica porque posee carga eléctrica y puede desplazarse de un átomo a otro. Objetivos
Saber qué es la corriente eléctrica.
Valorar la importancia que tiene la energía eléctrica en las sociedades modernas.
Diferenciar entre cuerpos aislantes y conductores.
Definir diferencia de potencial, intensidad de corriente y resistencia eléctrica.
Conocer los factores de los que depende la resistencia de un conductor.
Conocer la ley de Ohm y saber aplicarla.
Aprender los conceptos de potencia y diferencia de potencial.
Conocer los componentes de un circuito eléctrico.
Saber calcular la resistencia equivalente a una asociación de resistencias en serie o en paralelo.
Saber calcular las variables de un circuito de corriente continua.
Saber montar un circuito eléctrico básico.
Saber identificar los circuitos eléctricos en una vivienda. ¿Qué es la corriente eléctrica? F = fuerza de tracción o repulsión (N)
Q1 y Q2 = cargas (C)
d = distancia entre cargas (m)
K = constante de proporcionalidad que depende del medio donde se encuentren. Un culombio es la carga que posee un cuerpo que, situado frente a otro de la misma carga a 1 m de distancia en el vacío, lo repele con una fuerza de 9.10 N 9 K (aire o vacío) = 9.10 N·m ·C 9 2 -2 Ejercicios para prácticar Calcula la carga eléctrica que debe poseer un cuerpo para que, al situarlo en el vacío a 1 m de otro cuerpo, cargado con +4.10 C, lo atraiga con una fuerza de 1,8.10 N. Ejercicio 1 -4 3 F = fuerza de tracción o repulsión (N)
Q1 y Q2 = cargas (C)
d = distancia entre átomos (m)
K = constante de proporcionalidad que depende del medio donde se encuentren. K (aire o vacío) = 9.10 N·m ·C 9 2 -2 Averigua la distancia a la que se encuentran en el aire dos cargas de +4.10 C y -2.10 C si entre ellas se ejerce una fuerza de 20N. Ejercicio 2 -4 F = fuerza de tracción o repulsión (N)
Q1 y Q2 = cargas (C)
d = distancia entre cuerpos (m)
K = constante de proporcionalidad que depende del medio donde se encuentren. K (aire o vacío) = 9.10 N·m ·C 9 2 -2 -4 -4 La corriente eléctrica es el movimiento de los electrones por un conductor. Para que el movimiento de electrones se produzca hace falta que entre los extremos del conductor haya una diferencia de potencial, que también se llama tensión o voltaje. Este movimiento de cargas eléctricas se puede comparar con el agua del río, y de la misma manera que podemos medir el caudal de un río en un punto podemos medir la intensidad de la corriente eléctrica. http://www.hiru.com/c/document_library/get_file?uuid=35795998-31dd-4ae0-a4c1-608d768f25cf&groupId=10137 Corriente alterna: los polos del generador cambian de negativo a positivo en el mismo periodo, provocando que el flujo de electrones no mantenga el mismo sentido.
La generación de este tipo de corriente la realizan los alternadores.
Corriente continua: se caracteriza porque los electrones se mueven en un solo sentido por el hilo conductor.
Ejemplos de generadores de corriente continua son las pilas o las dinamos. Determina la distancia a la que se encuentran separados dos cuerpos cargados con 9mC cada uno si la fuerza de repulsión entre ellos vale 2,4.10 N . Ejercicio 3 4 F = fuerza de tracción o repulsión (N)
Q1 y Q2 = cargas (C)
d = distancia entre cuerpos (m)
K = constante de proporcionalidad que depende del medio donde se encuentren. K (aire o vacío) = 9.10 N·m ·C 9 2 -2 -4 ¿De dónde viene la energía eléctrica que utilizamos en Castellón? http://es.wikipedia.org/wiki/Central_t%C3%A9rmica_de_Castell%C3%B3n http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/ Si quieres saber más... Corriente pulsatoria: los electrones circulan siempre en el mismo sentido aunque la cantidad de ellos varía en cada instante: cambios en la intensidad o tensión. La corriente alterna se utiliza para el transporte y distribución de la energía por su facilidad para elevar la tensión.

Se utilizan transformadores eléctricos: es una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. Los componentes de un circuito eléctrico son: Ejercicio 1 Calcula la intensidad de corriente que corresponde al desplazamiento de una carga de 2·10 C durante 16 s.

- Calcula el tiempo de desplazamiento si la intensidad de corriente es de 4 µA. -5 Ejercicio 2 Calcula la resistencia eléctrica que presenta una varilla de hierro de 60 cm de longitud y 3 mm de sección. 2 Ejercicio 3 Averigua la sección, en mm , que debe tener un cable de aluminio de 500 mm de longitud para que su resistencia no sea mayor de 5 Ohms. Ejercicio 4 Un conductor de cobre de 2,5 mm de sección, tiene una resistencia de 21Ohms. Averigua su longitud. 2 P.e. la corriente producida por una dinamo. - Ley de Coulomb Utilizamos la electricidad para alimentar multitud de aparatos eléctricos en nuestras casas, en el instituto, en las oficinas, en la industria, etc.

Cuando necesitamos pequeñas cantidades de electricidad recurrimos a la corriente continua (pilas, baterías, etc.), sin embargo el consumo necesario para abastecer a las fábricas y al resto de los usuarios necesita una producción masiva (corriente continua). Circuitos en paralelo Circuitos mixtos 5. Tipos de circuitos Circuitos en serie Tipos de circuitos Ejercicio 1 Calcula la intensidad de corriente que corresponde al desplazamiento de una carga de 2·10 C durante 16 s.

- Calcula el tiempo de desplazamiento si la intensidad de corriente es de 4 µA. -5 Ejercicio 2 Calcula la resistencia eléctrica que presenta una varilla de hierro de 60 cm de longitud y 3 mm de sección. 2 Ejercicio 3 Averigua la sección, en mm , que debe tener un cable de aluminio de 500 mm de longitud para que su resistencia no sea mayor de 5 Ohms. Ejercicio 4 Un conductor de cobre de 2,5 mm de sección, tiene una resistencia de 21Ohms. Averigua su longitud. 2 Efecto Joule 6. Energía eléctrica y efecto Joule. Energía eléctrica La energía suministrada por el generador (pila, etc.) provoca una diferencia de potencial que desplaza las cargas eléctricas a lo largo del circuito: Densidad de corriente 2 Ejercicio Calcula la sección mínima que debe tener un conductor por el que ha de circular una corriente de 10 A si su densidad de corriente permitida es de 4 A/mm. Las magnitudes fundamentales de un circuito en serie son: Las magnitudes fundamentales de un circuito en paralelo son: Ejercicio En un circuito se conectan en serie tres resistencias de 18 Ohms , 9 Ohms y 6 Ohms. La tensión del circuito es de 66 V. Calcula la resistencia equivalente, la intensidad de corriente y la tensión en cada resistencia. Ejercicio Entre los extremos de un hilo de cobre de 50 m de longitud y 1,5 mm de sección se establece una diferencia de potencial de 15 V.

- Calcula la intensidad de corriente que circula a través de él. Ejercicio Un conductor de 30 m de longitud y 0,5 mm de sección presenta una resistencia de 12 Ohms .

- Calcula su resistividad y determina de que material se trata. 2 Ω Ejercicio En un circuito a 120 V de tensión se conectan en paralelo tres resistencias de 40 Ohms, 60 Ohms y 120 Ohms. Calcula la resistencia equivalente y la intensidad de corriente en el circuito. Ejercicio Analiza el siguiente circuito y calcula su resistencia equivalente y la intensidad de corriente que circula por cada una de sus ramas. 2 E = energía suministrada (J)
Q = carga eléctrica (C)
V = diferencia de potencial (V) E = Q·V Para calcular la energía consumida por un receptor en unidad de tiempo, hay que tener en cuenta que la intensidad de corriente depende de la carga transportada: ¿En qué se emplea la energía consumida por un circuito eléctrico?

Según el tipo de receptor, la energía eléctrica se transforma en diferentes formas de energía: mecánica, luminosa, química, etc.
En el caso de los conductores, la energía eléctrica se disipa en forma de calor. Este fenómeno se conoce como Efecto Joule. ‘El efecto Joule es el fenómeno por el cual la energía eléctrica se transforma en forma de calor en cuanto la corriente eléctrica atraviesa un conductor’. Para calcular la energía disipada por un receptor: E = I · t ·V si V = I · R E = I · R · t 2 E = energía suministrada (J)
I = intensidad de corriente (A)
t = tiempo (s)
R = resistencia (Ω) 7. Potencia eléctrica. Potencia eléctrica La potencia de un receptor eléctrico es la energía que consume por unidad de tiempo: P = potencia (W)
E = energía eléctrica (J)
t = tiempo (s) P = E / t Densidad de corriente es la relación entre la intensidad de corriente que circula por un conductor y su sección geométrica: A partir de la densidad de corriente se puede determinar la sección de un conductor a partir del valor de la intensidad máxima de corriente que puede soportar. 2 Ejercicio De este modo obtenemos que la energía eléctrica es: Calcula la energía eléctrica necesaria para trasladar una carga de 10 μC entre dos puntos cuya diferencia de potencial es de 125 V. EJEMPLO 4 EJEMPLO Calcula la energía disipada por un calentador eléctrico conectado a una tensión de 220 V por el que circula una corriente de 4 A durante 2 horas. De las fórmulas vistas en puntos anteriores obtenemos: En una cascada, la potencia del agua depende del desnivel del salto y del caudal del río. En un circuito eléctrico, el "desnivel" es la diferencia de potencial (ddp) o tensión, que se mide en voltios (V). El "caudal"equivale a la intensidad de corriente, medido en amperios (A). Si aplicamos la Ley de Ohm: V = R·I P=R·I·I P=R·I 2 EJERCICIO Calcula la potencia de una lámpara conectada a 220 V por la que circula una corriente de 0,5 A de intensidad. EJERCICIO Un motor eléctrico de 0,5 CV de potencia está conectado a una tensión de 220 V. Calcula la intensidad de corriente que circula por él y la resistencia del motor. Dato: 1 CV = 736 W 2 http://prezi.com/bhc0mkyiodgo/electricidad/ Presentación Unidad Didáctica:
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