Dpto. de Tecnología. I.E.S. Trassierra. Córdoba.

Transcripción

1 FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD 2º ESO 1. Introducción La electricidad es la energía que más utilizamos. Todos los días encendemos la luz, enchufamos el brasero o ponemos en marcha el ventilador, lavamos la ropa o enfriamos los alimentos para conservarlos. La electricidad se encuentra presente en nuestra vida cotidiana desde que suena el despertador hasta que apagamos la luz al acostarnos. Todo esto es posible gracias a la energía eléctrica que llega hasta nuestras casas. El éxito de la electricidad como fuente de energía se encuentra en la facilidad para obtenerla, trasportarla y transformarla en otros tipos de energía. 2. La carga eléctrica. Todo lo que nos rodea es materia. La materia está constituida por átomos. En lo átomos encontramos partículas más pequeñas que son: Electrones: tienen carga negativa y masa despreciable. Protones: tienen carga negativa. Neutrones: no tienen carga. En general, la materia no está cargada eléctricamente, ya que presenta el mismo número de electrones que de protones, hay un equilibrio entre cargas positivas y negativas. A veces, se produce un movimiento de electrones y éstos pasan de unos materiales a otros. Por ejemplo, cuando frotamos un bolígrafo contra un trapo, los electrones son arrancados del trapo y pasan al bolígrafo. Los cuerpos que tienen más cargas positivas que negativas o a la inversa, tendrán carga eléctrica. Dos cuerpos con el mismo tipo de carga se repelen, mientras que dos cuerpos con diferente carga se atraen. 1 de 8

2 3. La corriente eléctrica. Cuando los electrones saltan de un átomo a otro se habla de corriente eléctrica. Por tanto, la electricidad o corriente eléctrica es el movimiento de electrones por un conductor CABLE CONDUCTORES, AISLANTES Y RESISTENCIAS Hay dos tipos distintos de materiales: Un material es conductor de la corriente eléctrica cuando deja pasar fácilmente a los electrones a través de él. Los metales son conductores de la electricidad, por eso la cuchara deja pasar a los electrones que llegan hasta la bombilla, que se enciende. El cobre es conductor, por eso se utiliza para fabricar conductores (cables). Un material es aislantes cuando no dejan pasar la corriente eléctrica a través de él, no deja pasar a los electrones; por ejemplo: los plásticos, la madera, la cerámica, el vidrio, etc. Por eso se utilizan para fabricar los mangos de las herramientas o las fundas de plástico de los cables. Un material es una resistencia, cuando ni es un conductor ni aislante. Dejas pasar a los electrones pero se resiste. Como se resiste se calienta. Por ejemplo, la resistencia de un brasero está hecha de un material que deja pasar a los electrones pero con dificultad, por lo que se calienta. De esta forma podemos convertir la energía eléctrica en calor, como en el brasero, tostador, horno,...hay resistencias (como la de las bombillas) que, además de calentarse dan luz. 4. El circuito eléctrico. Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos, hechos con materiales conductores, conectados entre sí de manera que forman un camino cerrado por el que circula una corriente eléctrica (los electrones). 2 de 8

3 Esto es un circuito eléctrico básico formado por una pila, unos conductores (cables), una bombilla y un interruptor (para poder apagar y encender la bombilla). A la izquierda está dibujado tal y como sería en la realidad y a la derecha hemos utilizado los símbolos, para que resulte fácil. Como sabes, la electricidad o corriente eléctrica es el movimiento de electrones por un conductor. 5. Elementos de un circuito eléctrico. Fuentes de energía La pila, es el elemento que obliga a los electrones a moverse por el camino cerrado que forma este circuito. Proporcionan la energía necesaria para que la bombilla se encienda. Este es el símbolo de la pila los polos son las chapas de la pila. Conductores o cables Son los elementos que permiten el paso de la corriente eléctrica entre los distintos elementos del circuito. Los cables suelen ser hilos de cobre cubiertos de plástico aislante, para protegernos. Consumidor Son los elementos del circuito que gastan la energía que proporciona la pila. En este caso el consumidor es un motor que, cuando da vueltas va gastando la energía de la pila. Los consumidores transforman la energía eléctrica en otro tipo de nergía: movimiento, luz, calor, Los símbolos más habituales de los consumidores son: Bombilla Motor Resistencia Luz Movimiento (ventilador, ) Calor (brasero, tostador, ) 3 de 8

4 Elementos de control Son los elementos que permiten controlar el funcionamiento del circuito eléctrico, los más habituales son: Interruptores: como el que nos permiten encender y apagar la luz de una habitación, de una linterna,... Pulsador como los timbres o las luces de las escaleras, que al soltarlos vuelven a su posición. Conmutador, que nos permiten por ejemplo encender la luz de nuestro pasillo desde dos sitios distintos. Interruptor: abre o cierra un circuito, de modo que deja pasar o no, la corriente eléctrica hacia el consumidor. MOTOR PARADO MOTOR EN MARCHA Como has visto, para que el motor se ponga en marcha la corriente eléctrica debe salir del polo positivo de la pila, atravesar el motor y llegar al polo negativo de la pila, o sea debe recorrer un camino cerrado. Si lo abrimos (cortando un cable), el motor deja de moverse porque la corriente eléctrica no puede atravesarlo. Eso es lo que hace un interruptor. Un interruptor es un mecanismo que abre o cierra un conductor. 1. Si el interruptor está abierto, el camino no está cerrado, no puede pasar la corriente eléctrica y el motor está parado 2. Si el interruptor está cerrado, el camino está cerrado, pasa corriente eléctrica y el motor se mueve 1. Circuito abierto 2. Circuito cerrado Ejercicio 1: a. Indica que elementos componen cada uno de estos circuitos eléctricos (pilas, bombillas, motores, interruptores, resistencias,...) b. Explica que pasará en cada caso. a b c d 4 de 8

5 Ejercicio 2:Explica que pasará en cada circuito cuando cerremos el interruptor. a b c d Pulsador: cuando lo tenemos pulsado, funciona como un interruptor (cierra el circuito y deja pasar la corriente eléctrica), pero cuando lo soltamos regresa a su posición inicial y el circuito vuelve a abrirse. Ej: En este circuito, hemos conectado una pila, un timbre y un pulsador. Siempre que mantengamos pulsado el pulsador, el timbre sonara. Conmutador: hace que pase la corriente eléctrica por un camino o por otro. Cuando lo pulsamos, cambia de posición. Ej.: En este circuito, la luz esta encendida y el motor parado, cuando cambiemos la posición del conmutador, dejará de pasar energía eléctrica por la bombilla, y se apagará, y se pondrá en marcha el motor. V=4 5 v V=4 5 v Elementos de protección En todas nuestras casas, siempre hay una caja, a la entrada, en la que encontraras unos interruptores que cortan la luz en toda tu casa. Estos elementos tienen la misión de protegernos tanto a nosotros como a la instalación eléctrica. Cuando sucede un accidente de cualquier tipo, por ejemplo si tocamos un cable pelado y nos da corriente, estos interruptores se abren rápidamente y cortan la luz para protegernos. 5 de 8

6 6. Simbología. Dpto. de Tecnología. I.E.S. Trassierra. Córdoba. Los esquemas eléctricos son dibujos abreviados que nos permiten representar de forma clara y sencilla las conexiones existentes entre los diferentes elementos de un circuito eléctrico. En ellos podemos identificar cada elemento con su correspondiente símbolo eléctrico. Símbolo Componente PILA CONDUCTOR LÁMPARA O BOMBILLA MOTOR RESISTENCIA TIMBRE O ZUMBADOR INTERRUPTOR PULSADOR CONMUTADOR 7. Conexión de los elementos de los circuitos Serie: cuando todos sus elementos se encuentran conectados uno a continuación del otro. Este circuito presenta un problema: si quitamos una de las bombillas o simplemente se funde, dejara de pasar la corriente eléctrica, porque el circuito estará abierto y no cerrado, y no funcionará ninguna de las otras bombillas. Además, cuando conectamos bombillas en serie estas dan menos luz. 6 de 8

7 Paralelo: cuando todos sus elementos se encuentran conectados entre el polo positivo y el negativo de la pila. Si desconectamos o se estropea una de las bombillas, las otras continuarán funcionando, porque hay caminos cerrados por los que puede pasar la corriente eléctrica. Además, cuando conectamos las bombillas en paralelo, dan más luz. En nuestra casa, todo está conectado en paralelo: bombillas, televisión, microondas, horno,. De esta forma, si se estropea una luz porque se ha fundido la bombilla, las otras continuaran funcionando. 8. Efectos de la corriente eléctrica Luz: El filamento de una bombilla es una resistencia, de modo que cuando esta es atravesada por la corriente eléctrica, se calienta y emite luz. Hay resistencias que no producen luz sino calor u otros efectos. Calor Cuando una resistencia es atravesada por la corriente eléctrica se calienta (efecto Joule). En este fenómeno se basa el funcionamiento de muchos de nuestros aparatos domésticos como son: estufa eléctrica, brasero, plancha, horno, secador, tostador, etc. Movimiento Un motor eléctrico es una máquina que, cuando es atravesada por la energía eléctrica produce un movimiento de giro. Este movimiento puede ser aprovechado en numerosas aplicaciones: ventilador, batidora, lavadora, taladro, coche de juguete, etc. 9. Magnitudes eléctricas básicas Las magnitudes eléctricas básicas son: Intensidad ( I ) La intensidad de corriente o corriente eléctrica se define como la cantidad de electrones que pasa por un conductor en la unidad de tiempo. Cuanto mayor sea el número de electrones que pase por un cable mayor será la intensidad que estará pasando por el mismo. Su unidad de medida es el amperio (A) y el aparato con el que se mide recibe el nombre de amperímetro. 7 de 8

8 Voltaje (V) El voltaje o tensión representa la diferencia de potencial existente entre dos puntos de un circuito eléctrico. O sea la diferencia de energía que existe entre dos puntos de un circuito eléctrico. La tensión se mide en voltios (V) y su aparato de medida es el voltímetro. Resistencia (R) Se define la resistencia eléctrica como la mayor o menor oposición que presenta un cuerpo a ser atravesado por los electrones. Los materiales que no dejan pasar a los electrones, tiene una resistencia altísima y se llaman aislantes. Por el contrario, llamamos conductores a los materiales que apenas oponen resistencia al paso de la corriente. La unidad de media de la resistencia eléctrica es el ohmio ( ), y su aparato de medida el ohmímetro 10. Ley de Ohm Es la ley física que cumplen todos los circuitos eléctricos. Fue descubierta por el científico G.S. Ohm. Dice que: La diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico es igual al producto de la intensidad que lo que recorre por la resistencia eléctrica medida entre dichos puntos. V = I R V = voltaje o tensión eléctrica (se mide en voltios v; I = Intensidad eléctrica (se mide en A Amperios) ; R = resistencia ( se mide en ohmios) Ejercicio 3. Calcula el voltaje o tensión que debe tener la pila en los siguientes circuitos: V? I = 0 5 A R=100 Ω V? I = 0 25 A R=50 Ω V? I = 0 15 A R=10 Ω a b c Ejercicio 4. Calcula la intensidad eléctrica que circula por estos circuitos. V=10v I? R=100 Ω V=4 5v I? R=150 Ω V=4 5 v I? R=15 Ω a b c Ejercicio 5. Calcula la resistencia en los siguientes circuitos eléctricos. V=10v I = 0 5 A R? V=4 5v I = 1 A R? V=4 5 v I = 0 25 A R? a 8 de b8 c