U.D. 0: REPASO CONTENIDOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD

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1 INSTITUTO DE ENSEÑANZA SECUNDARIA VILLA DE MAZO CONSEJERÍA DE EDUCACIÓN CULTURA DEPORTE GOBIERNO DE CANARIAS DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA. U.D. 0: REPASO CONTENIDOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD Definición Se define la corriente eléctrica como el paso ordenado de los electrones a traves de un conductor. Tipos de corriente eléctrica Segun la forma en la que se ha generado, la corriente eléctrica puede ser de dos tipos: Continua: Los electrones se mueven en un mismo sentido (del polo negativo al polo positivo). Es generada por pilas o baterías (transformación de energía química en eléctrica) o por células fotovoltaicas (transformación de energía radiante en eléctrica). Los voltajes suelen ser bajos: 1.5 v, 4.5 v, 9v, Uso mas común: linternas, móviles, Alterna: Los electrones cambian el sentido del movimiento. Es generada mediante un alternador (transformación de energía mecánica en eléctrica). Su producción tiene lugar en las centrales eléctricas (térmicas, eólicas, ). Es la más utilizada. Los voltajes obtenidos son elevados. Es la que utilizamos en casa: televisión, iluminación, lavadora, (230v) 1. CIRCUITO ELÉCTRICO Para aprovechar la energía eléctrica, se construye un circuito eléctrico, que se define como el conjunto de elementos que, conectados entre si permiten el paso de la energía eléctrica y la transforman en otro tipo de energía (mecánica, los motores; radiante, las bombillas, ). Los elementos que constituyen un circuito eléctrico se clasifican en cuatro grupos: Generadores: Producen la corriente eléctrica: Pilas, baterías,.. Conductores: Permiten el paso de la corriente eléctrica y unen los distintos elementos del circuito: cables Receptores: Reciben la energía eléctrica y la transforman en otro tipo de energía: bombillas, motores, zumbadores, Elementos de maniobra, control y protección: Permiten modificar las condiciones del circuito (interruptores, ) y/o lo protegen (fusibles).

2 2. MAGNITUDES ELÉCTRICAS Cuando en un metal se introducen electrones por un extremo y se extraen por el otro se establece un movimiento de electrones. A este movimiento ordenado de electrones se le denomina corriente eléctrica Intensidad de Corriente Es la cantidad de electrones que circulan por un punto cualquiera del circuito en la unidad de tiempo, es decir, en un segundo Como los electrones son una unidad de medida muy pequeña, es emplea el culombio.

3 Un culombio (C) es igual a la carga eléctrica de unos 6, electrones. La fórmula es: Para representar la magnitud intensidad de corriente eléctrica se utiliza la letra I y se mide en una unidad llamada amperio (A), que se define como la intensidad de corriente que circula por un punto de un circuito cuando por ese punto pasa un culombio en un segundo (1 A = 1 C/s). El amperio es una unidad muy grande, por lo que a veces se utilizan submúltiplos, como el miliamperio y el microamperio Submúltiplos Símbolo Equivalencia Miliamperio ma 1 ma = 10-3 A Microamperio µa 1 µa = 10-6 A La intensidad de corriente eléctrica se mide con un aparato denominado amperímetro. El amperímetro siempre se coloca en serie en el circuito, de manera que toda la corriente pase por él La resistencia eléctrica Es la oposición que ofrece un cuerpo al paso de la corriente eléctrica. Se representa por la letra R y se mide en ohmios (Ω). La resistencia eléctrica depende del tipo de material empleado como conductor, de su longitud y de su sección, según la fórmula: Múltiplos Símbolo Equivalencia Megaohmio MΩ 1 MΩ = 10 6 Ω Kiloohmio kω 1 kω = 10 3 Ω La resistencia eléctrica se mide con un aparato que se denomina óhmetro u ohmímetro. Atendiendo a su comportamiento frente a la corriente eléctrica, los materiales se pueden clasifican en:

4 2.3.- Voltaje, Tensión o Diferencia de Potencial Se denomina voltaje (V), tensión o diferencia de potencial (dpp) a la energía necesaria para transportar la unidad carga eléctrica (culombio) desde un punto a otro de un circuito eléctrico. El voltaje se mide en voltios (V) con un aparato denominado voltímetro, en paralelo con el elemento del circuito del que queremos conocer su diferencia de potencial. El múltiplo y el submúltiplo del voltaje y la fem más empleados son el kilovoltio y el milivoltio. Unidad Símbolo Equivalencia milivoltio mv 1 mv = 10-3 V Kilovoltio kv 1 kv = 10 3 V Ley de Ohm Es una fórmula que relaciona las tres magnitudes eléctricas fundamentales estudiadas anteriormente Potencia Eléctrica y Energía Se define la potencia como la cantidad de energía que consume un aparato eléctrico en cada instante: P = V I La unidad de potencia en el SI es el watio (W), también se utiliza el CV (1CV=736w).

5 La energía eléctrica es la capacidad para producir trabajo. Se obtiene como resultado de multiplicar la potencia por el tiempo en que se esté consumiendo o produciendo esa potencia. La energía se mide en julios. E = P t La energía eléctrica se mide con un aparato denominado contador de energía eléctrica. Las compañías eléctricas facturan el recibo mensual por el consumo de energía. Si la potencia está en kilovatios y el tiempo en horas, la energía eléctrica estará en kilovatioshora (kwh) MAGNITUD SÍMBOLO UNIDAD SÍMBOLO Intensidad de corriente eléctrica I Amperio A Resistencia eléctrica R Ohmio Ω Voltaje V Voltio V Energía eléctricia E kilovatioshora kwh Potencia eléctriica P Vatio W 3- ACOPLAMIENTO DE RECEPTORES En corriente continua, todos los receptores pueden ser considerados, a efectos de cálculos, como resistencias eléctricas. Los receptores se pueden acoplar o conectar de las siguientes maneras: en serie, en paralelo y mediante acoplamiento mixto (serie-paralelo) Obtención de la resistencia equivalente. SERIE.- La R equivalente será la suma de todas las resistencias. R eq = R 1 +R 2 + PARALELO.- La R equivalente será el resultado de la operación = MIXTA.- La R equivalente será el resultado de las resistencias colocadas en serie y paralelo Cálculos en circuitos de corriente continua Para calcular la Intensidad que circula por un circuito con un generador de voltaje V y un receptor de resistencia R, se puede aplicar directamente la Ley de Ohh. Supongamos el siguiente circuito: V=9V El generador da a los electrones 9V. 1. Aplicando la ley de Ohm: I = V / R, tendremos I=3 A. 2. Para calcular la potencia, recurriremos a las expresiones: P=V I, P=V 2 /R, P=R I Circuitos que contengan resistencias en serie. Supongamos el siguiente circuito:

6 1. Calculamos la R eq =R 1 +R 2 R eq =5Ω 2. El circuito queda convertido en el segundo que vemos y procedemos de la misma forma que el anterior, para calcular la intensidad total, las intensidades que circulan por las resistencias coinciden con las totales V V I T IT IT 2 R R I 1 =2Ω I 2 =2Ω eq 3. Calculamos la caída de tensión en cada una de las resistencias: eq V 1 =I 1 R 1 V 1 =6V V 2 =I 2 R 2 V 2 =4V 4. Calculamos la potencia total y en cada una de las resistencias: P t =V I P t =10 2 P t =20w P 1 =V 1 I 1 ; P 1 =6 2 P 1 =12w Circuitos que contengan resistencias en paralelo Supongamos el siguiente circuito: P 2 =V 2 I 2 ; P 2 =4 2 P 2 =8w 1. Calculamos la Req : Req R R R R 2 4 R 4 3 eq 1 2 eq eq 2.- Calculamos la I T, V 9 IT ; IT ; IT 6,76A R 1,33 T y las intensidades en cada una de las resistencias V 9 I I I 2,25A R1 4

7 V 9 I I I 4,5A R Las caídas de tensión en cada una de las resistencias, son las mismas que en la R eq, así V 1 =V 2 =9V 4.- Calculamos la P T y las potencias en cada una de las resistencias P V I P 9 6,76 P 60,84w T T T T P V I P 9 2, 25 P 20, 25w P V I P 9 4,5 P 40,5w Circuitos que contengan resistencias mixtas Se determina la R eq y se trabaja de la forma anterior. T T