Electrón: partícula más pequeña de un átomo, que no se encuentra en el núcleo y que posee carga eléctrica negativa.

Transcripción

1 Electricidad: flujo o corriente de electrones. Electrón: partícula más pequeña de un átomo, que no se encuentra en el núcleo y que posee carga eléctrica negativa. Elementos básicos de un circuito: generador, conductor, receptor. (La circulación de los electrones siempre es en el mismo sentido, del polo o borne negativo del generador, al polo o borne positivo del generador). Generador: suministra energía eléctrica a los electrones. Un generador puede ser una pila, una batería o una dinamo. Conductor: material que opone poca o nula resistencia al paso de los electrones y que se encarga de transportar la corriente entre los distintos elementos que compone el circuito. Generalmente un material conductor es cualquier metal. (Los materiales que no dejan pasar a través de ellos la electricidad son los llamados aislantes, como por ejemplo la madera, el plástico, la goma, la cerámica, el vidrio.) Receptor: dispositivo que consume la energía eléctrica y la transforma en otro tipo de energía. Elementos de control o maniobra: tienen como misión controlar el paso de corriente entre distintas partes de un circuito (no son básico). Puede ser un interruptor, un pulsador o un conmutador. Elementos de protección: tienen como misión reducir el riesgo de accidente. Habitualmente en cualquier circuito, encontramos los siguientes: Magnetotérmico: es un interruptor que se abre automáticamente cuando se produce un cortocircuito o se sobrecarga la instalación a la que protege. Suelen estar a la entrada de las viviendas. Diferencial: desconecta la instalación cuando hay circulación de corriente a tierra, debida a un fallo de aislamiento, evitando así posibles descargas sobre los usuarios. Fusibles: se usan para proteger las instalaciones y los aparatos conectados a ellas contra cortocircuitos y sobrecargas. Si por alguna causa anómala, circula a través de él una sobrecarga, este se rompe (se dice que se funde el fusible). Conductor de tierra: conecta las masas de los electrodomésticos a tierra, de modo que cuando se produce un fallo en el aislamiento de un aparato, la corriente se desvía a tierra por este conductor antes de hacerlo a través de una persona, que presenta una elevada resistencia. Cuando hay una fuga de corriente a tierra, el diferencial lo detecta y desconecta la instalación. Página 1 7

2 Existen dos tipos de corriente eléctrica: Corriente continua: los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, desde el polo negativo del generador hacia el positivo. Es el tipo de corriente que se obtiene cuando se utilizan pilas, baterías de acumuladores y dinamos como fuente de alimentación. Corriente alterna: los electrones oscilan alternativamente en uno y otro sentido según cambia la polaridad del generador. La cantidad de electrones que pasa por un punto un punto en un instante dado es variable. Los generadores de este tipo de corriente se denominan alternadores. La corriente eléctrica de las viviendas es corriente alterna. Carga eléctrica (Q): cantidad de electricidad que posee un cuerpo o que circula por un conductor. La unidad de carga eléctrica es el culombio. Se representa mediante la letra C y equivale a la carga de 6, electrones. Intensidad eléctrica (I): cantidad de carga eléctrica (Q) que atraviesa la sección de un conductor en la unidad de tiempo. La unidad de intensidad eléctrica es el amperio. Se representa mediante la letra A y corresponde a la intensidad que circula por un conductor cuando por éste circula un culombio cada segundo. I = Q/t Para medir la intensidad de corriente que circula por un punto de un circuito se usa un amperímetro. Diferencia de potencial (V): es el trabajo necesario para transportar una unidad de carga de un punto a otro de un conductor. También se denomina voltaje o tensión. La unidad de diferencia de potencial es el voltio. Se representa mediante la letra V. Para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito se emplea el voltímetro. Página 2 7

3 Resistencia eléctrica (R): es la dificultad que ofrece un material al paso de la corriente. La unidad de resistencia eléctrica es el Ohmio. Se representa con la letra griega Ω (omega). Para determinar la resistencia de un conductor o de un componente eléctrico se emplea el óhmetro. La ley de Ohm relaciona la intensidad I, el voltaje V y la resistencia R y permite determinar cualquiera de estas magnitudes si conocemos las otras dos. I = V/R Energía eléctrica (E): es la que poseen las cargas cuando se desplazan por el interior de un conductor o un circuito. La unidad de energía eléctrica es el julio. Se representa con la letra J. La energía eléctrica es directamente proporcional a la cantidad de carga Q que se desplaza y a la diferencia de potencial V que existe entre los extremos del conductor o del circuito. E = Q V A pesar de que la unidad de medida de la energía en el S.I. es el julio, algunas veces se suele utilizar la caloría. La equivalencia entre ambas magnitudes es la siguiente: 1 J = 0,24 cal Potencia eléctrica (P): es la cantidad de energía eléctrica que consume un receptor en la unidad de tiempo. La unidad de potencia eléctrica es el vatio. Se representa con la letra W. P = E/t MAGNITUD SÍMBOLO UNIDAD SÍMBOLO Intensidad I Amperio A Voltaje V Voltio v Resistencia R Ohmio Ω Tiempo t Segundo s Carga eléctrica Q Culombio C Energía eléctrica E Julio J Potencia P Vatio W Página 3 7

4 1. Calcula la intensidad de corriente que circula por un conductor por el que ha pasado una carga de C durante 16 segundos. 2. Calcula la carga eléctrica que ha circulado por un conductor durante 30 segundos si la intensidad de corriente ha resultado ser de 0,02 A. 3. Qué intensidad de corriente circulará por un hilo conductor de 100 Ω de resistencia cuando se le aplica una tensión de 200 V? 4. Una bombilla lleva la inscripción 60 W, 230 V. a. Qué intensidad de corriente circulará por ella cuando se conecte a la red eléctrica? b. Cuál será su resistencia? 5. Si por un conductor circula una corriente de 250 culombios durante 10 segundos, qué intensidad eléctrica circulará? 6. Calcula la intensidad de corriente que circula por un punto de un cable por el que pasa una carga de 1 C en 2,5 segundos. 7. Cuál es la resistencia de una lámpara si al aplicarle una tensión de 220 V la corriente que la recorre tiene una intensidad de 12 A? 8. Si circulan electrones por un conductor durante 4 minutos, cuál será el valor de la intensidad? 9. Para obtener una intensidad de 5 amperios disponemos de electrones, durante cuánto tiempo tendrán que circular por el conductor? 10. Si tenemos un hilo conductor conectado a un circuito y en él medimos una intensidad de corriente de 5 amperios durante 10 minutos, cuántos electrones habrán circulado por él durante este tiempo?, y cuántos culombios? 11. Calcula la resistencia de una lámpara por la que circula una corriente de 5,5 A de intensidad y que está sometida a una diferencia de potencial de 220 V. 12. Qué intensidad circula por un conductor de 20 Ω de resistencia al conectarlo a una pila de 4 V? 13. Calcula la intensidad de corriente que circula por un aparato eléctrico que consume 120 W y recibe una tensión de 230 V. 14. Cuántos electrones han pasado por un conductor por el que circula una intensidad de corriente de 0,1 A durante 10 segundos? 15. Calcula la intensidad de corriente que circulará por un calefactor de 800 Ω de resistencia conectado a la red eléctrica de 220 V de tensión. 16. Determina la carga eléctrica que ha circulado por un conductor si ha soportado una intensidad de corriente de 0,4 amperios durante 3 minutos. 17. Calcula la potencia de una lámpara de incandescencia que se conecta a la red de 220 V sabiendo que tiene una resistencia interna de 484 Ω. 18. Calcula la resistencia de una lámpara por la que circula una corriente de 0,6 A si entre sus extremos hay una diferencia de potencial de 24 V. 19. Disponemos de una pila de 4,5 voltios a la que conectamos una lámpara de 25 Ω de resistencia, qué valor tendrá la intensidad del circuito?, y su potencia? Página 4 7

5 20. Un circuito posee una pila que suministra una tensión constante de 9 V y una resistencia de 18 Ω. a. Calcula la energía consumida por la pila en 15 segundos. b. Determina la potencia suministrada por la pila. 21. En el casquillo de una lámpara de incandescencia puede leerse la inscripción: 60W 220V. a. Indica a qué magnitudes eléctricas corresponde cada valor y en qué unidades se miden. b. Determina la intensidad de corriente que circulará por la lámpara cuando se conecte a la red. c. Calcula la resistencia de la lámpara. 22. Calcula la energía consumida por una lámpara de incandescencia sabiendo que por ella circula una corriente de 0,6 A, soporta una tensión de 24 V y está conectada durante 15 minutos. Teniendo en cuenta la equivalencia 1J = 0,24 cal, calcula la energía también en calorías. 23. La resistencia interna de un horno doméstico que funciona a 220 V tiene un valor de 24,2 Ω. a. Calcula su potencia. b. Determina la energía consumida si está circulando durante 45 minutos. 24. Determina la potencia de una licuadora que se conecta a la red de 220 V si por ella circula una corriente de 2,5 A de intensidad, si la hemos hecho funcionar durante 3 minutos. 25. Un motor de los utilizados en el aula-taller, de 6 V, consume alrededor de 0,2 A cuando está en funcionamiento. Qué potencia desarrolla? 26. Una bombilla de 100 W funciona 5 horas cada día a lo largo de una semana. Calcula la energía total que consume. 27. La potencia eléctrica disponible en una vivienda es de 5,5 kilovatios. Se pueden encender a la vez seis bombillas de 100 vatios cada una, un frigorífico de 400 W y un radiador eléctrico de 1500 W? 28. La potencia de un motor eléctrico es de 50 W y se encuentra enchufado a una red eléctrica de 230 V. Cuánta energía consumirá si está funcionando durante 2 horas? Qué intensidad de corriente circulará por él? 29. La lámpara de una linterna funciona con cuatro pilas de 1,5 V y consume una corriente de 0,3 A. Cuál es el valor de su resistencia? 30. Si por determinado conductor circula una corriente de 300 culombios durante 15 segundos, qué intensidad eléctrica circulará? 31. Si circulan electrones por un conductor durante 2 minutos, cuál será el valor de la intensidad? 32. Para obtener una intensidad de 5 amperios disponemos de electrones, durante cuánto tiempo tendrán que circular por el conductor? 33. Si tenemos un hilo conductor conectado a un circuito y en él medimos una intensidad de corriente de 10 amperios durante 4 minutos, cuántos electrones habrán circulado por él durante este tiempo?, cuántos culombios? 34. Disponemos de una pila de 4,5 voltios a la que conectamos una lámpara de 150Ω de resistencia, qué valor tendrá la intensidad del circuito?, y su potencia? Página 5 7

6 Una resistencia es un componente cuya función es oponerse al paso de la corriente eléctrica. Se utilizan para controlar la intensidad y el voltaje que ha de soportar otro componente. Su valor se mide en Ohmios (Ω). En un circuito puede haber diversas resistencias. El valor de la resistencia equivalente dependerá del tipo de montaje: en serie, en paralelo o mixto. En el montaje en serie, la resistencia equivalente es igual a la suma de los valores de las resistencias. De este modo, cuantas más resistencias haya, mayor será el valor de la resistencia total equivalente. i R eq = R i = R 1 + R 2 + R R i 1 En el montaje en paralelo, el inverso de la resistencia equivalente es igual a la suma de los inversos de los valores de las resistencias. En este caso, cuantas más resistencias se conectan, menor es el valor de la resistencia total equivalente. 1 i = 1 = R eq R i R 1 R 2 R 3 R i 1 En el montaje en mixto hay que calcular la resistencia equivalente teniendo en cuenta la disposición de las distintas resistencias. Página 6 7

7 1. Calcula la resistencia equivalente de las siguientes asociaciones: a) b) 2. Calcula la resistencia equivalente de las siguientes asociaciones: a) b) 3. Calcula la resistencia equivalente de un montaje en serie de 3 resistencias de 100, 200 y 150 Ω. Dibuja el esquema del circuito. 4. Calcula la resistencia equivalente de un montaje en paralelo de 3 resistencias de 100, 200 y 150 Ω. Dibuja el esquema del circuito. 5. Identifica el tipo de circuito y calcula la resistencia equivalente de los siguientes montajes: a) b) c) Página 7 7