Energía eléctrica. Elementos activos I

Transcripción

1 La corriente eléctrica con mucha chispa Elementos activos y pasivos Circuitos eléctricos Corriente continua y alterna, las chispas de nuestras casas Almacenamiento y producción de energía eléctrica ehículos eléctricos: de la bicicleta al automóvil, un futuro presente Energía eléctrica Qué hacemos desde que estábamos dormidos, hasta que volvemos a dormir? Qué hemos utilizado? Despertador Iluminación Cafetera, tostadora, exprimidor Afeitadora, secador, agua caliente. Ascensor. Transporte (batería, intermitentes, luces) Energía eléctrica Hemos utilizado energía eléctrica y en distintos aparatos la hemos transformado en: Energía sonora Energía luminosa Energía calorífica Energía mecánica Estos aparatos que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía se llaman elementos pasivos. 1 3 De dónde procedía? De una pila De la central eléctrica De la batería del coche Elementos activos I Elementos pasivos I Que han transformando a su vez la energía química, hidráulica, nuclear, térmica,, en energía eléctrica. A los sistemas capaces de transformar otras energías en eléctricas los llamamos elementos activos

2 Cómo llegó? Está claro que por los cables de alta tensión de baja tensión Por los cables pasó corriente Llamamos intensidad de corriente a la cantidad de carga que pasa por un punto en la unidad de tiempo: Q/t Elementos activos Son los encargados de proporcionar energía a los electrones para que recorran el circuito, se caracterizan por su fuerza electromotriz (f.e.m.) que es la energía suministrada a la unidad de carga ε, que se mide en voltios Energía suministrada = q ε Elementos pasivos En los elementos pasivos se transforma la energía eléctrica en otra forma de energía. Se caracterizan por su diferencia de potencial (d.d.p.) que es la cantidad de energía eléctrica que se transforma en otra forma de energía por cada unidad de carga que atraviesa el elemento pasivo Energía consumida = q Cómo se conectan? Los elementos pasivos y activos se conectan entre sí formando un circuito. Que de alguna manera podemos reducir a En el que vemos que la energía suministrada por el generador se consume en la resistencia 10 Hablemos del tiempo Si la energía se gasta ahora, tiene que estar disponible ahora, en cada segundo Tendremos que hablar de potencia, que es la energía por unidad de tiempo En los elementos activos La potencia (P a ) que suministren será: Potencia suministrada = ε I En los elementos pasivos la potencia consumida (P c ) será: Potencia consumida = I 11 Características Pueden los elementos activos dar toda la energía que les pidamos? Y los elementos pasivos pueden consumir toda la energía que les suministremos? La respuesta en ambos casos es no Pero siempre Potencia = Intensidad voltage 1

3 Características de los elementos pasivos Un elemento pasivo es tal que la intensidad que lo atraviesa es mayor cuanto mayor es la d.d.p. a la que le sometemos La constante de proporcionalidad, que es característica de cada elemento, la llamamos resistencia = I ley de Ohm Los elementos reales dejan de cumplirlo y después se funden Características de los elementos activos Teóricamente una batería debe dar siempre la misma d.d.p. que será igual a su f.e.m. La realidad es que no es así, la d.d.p. que suministra un elemento activo es: Circuitos La realidad es que no podemos usar cualquier pila para cualquier aparato. La energía que gastamos en cada momento la tiene que suministrar en cada momento el generador, por cada carga que pase, por tanto La energía suministrada = ε I r i Igual a la energía gastada = I 13 = ε I r i La igualdad de las dos energías nos lleva a escribir: ε = I ( + r i ) O lo que es lo mismo ε + r i Ley de Ohm 16 Tipos de corriente En casa tenemos pilas enchufes En las pilas los electrones van siempre del polo negativo al positivo corriente continua En los enchufes los electrones van y vienen corriente alterna 17 Corriente continua: Pilas Cuando cambiamos las pilas de un aparato: Usamos siempre el mismo modelo? Es un capricho del constructor de cada aparato? Ponemos siempre el mismo número de ellas? Si no tenemos la apropiada podemos hacer una chapuza para salir del paso? 18 3

4 Corriente continua Pilas II Tipos de conexiones Elementos en serie Cada aparato necesita una alimentación determinada y requiere pilas de mas o menos duración por la potencia que gasta. Por ejemplo un aparato requiere 3 Normalmente las pilas son de 1,5. Dos en serie nos dan 1,5 + 1,5 = 3 Si necesitamos bastante potencia nos recomendarán larga duración Una pila de gran duración de 1,5 se puede suplir por dos también de 1,5 de menor duración, conectadas en paralelo. Existen dos tipos fundamentales de conectar los elementos (activos o pasivos) de un circuito Conexión en serie Conexión en paralelo eamos en que consiste cada tipo de conexión arios elementos están conectados en serie si por ellos pasa la misma corriente Elementos en paralelo arios elementos están conectados en paralelo si todos ellos está sometidos a la misma d.d.p. entre sus extremos Elemento equivalente Por elemento equivalente entendemos aquel que realiza en el circuito la misma función que aquellos a los que sustituye. Si le sometemos a la misma d.d.p. que a los que sustituye, pasa por él la misma corriente que por el conjunto Si pasa por él la misma corriente que a los que sustituye, aparece entre sus extremos la misma d.d.p. que aparecía en el conjunto esistencia equivalente serie Si varias resistencias están en serie, las recorre la misma intensidad Cada una tiene distinta d.d.p. entre sus extremos La diferencia de potencial total es la suma de las de cada una = + + = I + I + I = I ( ) = I = equi 3 equi 3 4 4

5 esistencia equivalente paralelo Si varias resistencias están en paralelo, soportan la misma d.d.p. La intensidad que recorre cada una es distinta La intensidad total es la suma de las intensidades de cada una I= I1 + I + I3 = I= = + + equi 1 3 equi para Las conexiones en casa Cómo están conectados los aparatos en casa? en serie? en paralelo? En la primera figura las tres bombillas están en serie (la corriente no tiene por donde escapar) En la segunda figura las bombillas están en paralelo Qué solución es mejor? 6 Las conexiones en casa II Como todos los aparatos eléctricos de casa funcionan a 0. Todos tiene que estar a la misma d.d.p. Los debemos conectar en paralelo 7 Las conexiones en casa III Existen lámparas que iluminan más o menos según queramos Cómo se logra? olvamos a la energía Las aparatos eléctricos consumen en cada instante una cierta cantidad de energía Consumimos más energía si tenemos mucho tiempo enchufado el horno o si tenemos enchufado a la vez el horno, la lavadora Nos recomiendan que no enchufemos a la vez muchos aparatos. Se saltan los plomos Por qué se saltan los plomos? Energía y potencia Pedimos mucha energía en poco tiempo y eso supone mucha potencia y para la compañía dar en poco tiempo mucha energía, es decir gran cantidad de potencia

6 El contrato de la luz Sabemos que Potencia = intensidad x voltaje Mucha potencia supone intensidades altas, pues la d.d.p. es siempre la misma Por eso las compañías eléctricas nos dan un contrato de 3,3 kw o 7,7 kw y nos ponen un limitador de corriente 15 A, 35 A Efecto calorífico Si un horno consume mucha potencia transforma mucha energía eléctrica en calor en poco tiempo Eso es bueno para el fin para el que los construimos Qué ocurre con el tendido eléctrico o con otros aparatos que no queremos nos den calor? Características de los electrodomésticos Cuando compramos un electrodoméstico debemos mirar sus características: Tensión de alimentación Frecuencia de trabajo La potencia que consume La catalogación de eficiencia Porque se funden los aparatos Si siempre se cumple: Potencia = d.d.p. x intensidad Un aparato consume w, y está pensado para conectarlo a 10 luego pasa por él una corriente de intensidad de 15 A. tiene una resistencia de 8 Ω. Si lo conectamos a una red de 0 Pasa por él una corriente de 7,5 A Luego disipa 6050 W SE QUEMA Pot = I 1800 = 10 I I= 15A 10 = I = = 8Ω 15 0 = = 7, 5 8 Pot = 0 7, 5 = A vueltas con la energía Decimos que la potencia es el producto de la intensidad por la d.d.p. Y que se cumple la ley de Ohm Cómo es la potencia directa o inversamente proporcional a la resistencia? Pot = I = I Pot = I Pot = I Pot = 35 Algunos arreglillos Supongamos un hornillo de W para una red de 0 Se estropea y unimos los dos trozos de la espiral. Conseguimos que vuelva a funcionar Calienta más o menos Pot = I = I Pot = I Pot = I Pot = 36 6