UNIDAD 8: ENERGÍA Y ELECTRICIDAD. Concepto de electricidad. Propiedades eléctricas de la materia 2. Interacción entre cargas 3. Corriente eléctrica 4. Circuitos eléctricos 5. Magnitudes de la corriente eléctrica 6. Circuitos eléctricos con resistencias en serie y en paralelo 7. Transformaciones energéticas en un circuito 8. La electricidad en casa
. Propiedades eléctricas de la materia
Al frotar un bolígrafo con lana, los e pasan de la lana (+) al boli ( ). 2. Interacción entre cargas Las cargas del mismo signo se repelen Las cargas de signo contrario se atraen Las cargas eléctricas pueden moverse a través de las sustancias llamadas CONDUCTORES Los cuerpos que no dejan moverse a las cargas eléctricas se llaman AISLANTES Electrómetro: medidor de cargas eléctricas Electroscopio: instrumento que permite detectar las cargas eléctricas y su signo
Fuerza de atracción LEY DE COULOMB o de repulsión entre cargas Unidad de carga eléctrica: culombio (C) ; μc 0-6 C Las cargas de signo contrario se atraen Las cargas del mismo signo se repelen Q+ Q- Q q F K 2 d F: fuerza en newton (N) Q y q: cargas en culombios (C) D: distancia entre las cargas en metros (m) K: constante que depende del medio K vacío 9 0 9 N m 2 /C 2
EJERCICIOS CON CARGAS ELÉCTRICAS. Determina la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q + x 0 6 C. y q 2 + 2,5 x 0 6 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 5cm. La fuerza resultante es de REPULSIÓN 2. Determina la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q,25 x 0 9 C y q 2 +2 x 0 5 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 0 cm. La fuerza resultante es de ATRACCIÓN
3. Corriente eléctrica Es el movimiento de cargas eléctricas por un conductor A. Electrones fluyendo por un buen conductor eléctrico, (baja resistencia). B. Electrones fluyendo por un mal conductor eléctrico (alta resistencia) TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA CONTINUA: las cargas se mueven siempre en el mismo sentido ALTERNA: las cargas cambian de sentido 50 veces en un segundo. Generador de continua
4. Circuitos eléctricos generador receptor Cable conductor Símbolos de los elementos eléctricos interruptor Conexiones de los elementos de un circuito Rt R + R 2 +R 3 /R P /R + /R 2 +/R 3
5. Magnitudes de la corriente eléctrica Intensidad de corriente: es la carga eléctrica que pasa en la unidad de tiempo por un punto de un circuito. unidad de medida: amperio (A) I Q/t aparato de medida. amperímetro Tensión o diferencia de potencial: energía necesaria para que culombio circule entre dos puntos de un circuito. unidad de medida: voltio () aparato de medida: voltímetro Resistencia eléctrica: Es la dificultad que presenta un conductor al paso de la corriente eléctrica. unidad de medida: ohmio (Ω) R ρ L/S ρ: resistividad ( Ω. m) L: longitud cable (m) S: sección cable (m 2 )
EJERCICIOS: Cálculo de resistencias La resistividad del aluminio es 27 2.0 9 Ω m. a) Calcular la resistencia eléctrica de un alambre de aluminio de Km de longitud y 2 mm 2 de sección. b) b) Si la resistividad del cobre es 6 8.0 9 Ω m calcular la resistencia eléctrica de un alambre de cobre de las mismas dimensiones. R ρ L/S SOLUCIÓN a) R 27 2.0 9 Ω m..000 m/ 2 0 6 m 2 3,6 Ω b) R 6,8.0 9 Ω m..000 m/ 2 0 6 m 2 8,4 Ω RESISTENCIAS
LA LEY DE OHM I Intensidad en amperios (A) Diferencia de potencial en voltios () R Resistencia en ohmios (Ω). Calcula la intensidad que circula por el circuito Rt 000 Ω + 2000 Ω + 000 Ω 4000 Ω I /R 9 /4000 Ω 0,0025 A ( 2,5 m A)
ma I A I 5 22, ; 0,0225 400 9 Re 400 5 2000 Re ; 2000 2 2 000 2000 000 Re Ω + + + + ma I A I Rt 3,6 ; 0,0036 2500 9 Re 2500 2000 500 500 2 000 Re ; 000 2 000 000 Re Ω Ω Ω + Ω +
EJERCICIO a) Calcula la intensidad que circula por cada una de las resistencias b) Cuál es la diferencia de potencial de la R 3? c) Cuál es la diferencia de potencial de las resistencias en paralelo?
EJERCICIO a) Calcula la intensidad que circula por cada una de las resistencias b) Cuál es la diferencia de potencial de la R 3? c) Cuál es la diferencia de potencial de las resistencias en paralelo? A b c ) ) AB BC B 5 0 0, 3 0, 3 C, 5 3 a) Rt I Re 0 Re 5Ω 2 5Ω + 0 Ω 5Ω Re 0 4,5 5 + 0 0,3 A 2 0 ; a I T 2 ) I AB, 5 0, 5 0 + 0 BC,5 4 0,5 A, 5 A
Transformaciones energéticas en un circuito Energía (E) E q Unidad de medida: julio (J) Recuerda: q I t E I t I R I 2 R t I R Si la energía consumida se transforma en calor, la unidad de medida es la CALORÍA J 0, 24 calorías cal 4,8 J E (calorías) I 2 R t 0,24 (ley de Joule) POTENCIA (P) Unidad de medida el vatio (w) kw 000 w P E/t Otra unidad de energía kw h
ECUACIONES PARA RECORDAR I R I Q / t E Q P E / t EJERCICIOS. Calcular el valor de la resistencia del filamento de una bombilla de 40 W a 220. PE/t Q/t I /R 2 R R 2 /P (220 ) 2 /40 W.20 Ω 2. Una bombilla tiene la siguiente inscripción: 40 W, 220. Calcular la potencia que disipará cuando se la conecte a 25, suponiendo que la resistencia no varíe con la temperatura. R 2 /P ; 2 /P 2 2 /P 2 P 2 2 2 P / 2 P 2 (220)2 40W/ (25) 2 23,9 W
LA ELECTRICIDAD EN CASA La electricidad llega a nuestra casa mediante un cable llamado acometida, conectado al contador, que mide el consumo. Del contador sale un cable que llega al cuadro eléctrico, situado en la entrada de la casa. En el cuadro está el interruptor general automático, que corta la corriente cuando llega una intensidad demasiado alta, o bien si se produce un cortocircuito. Esto sucede, por ejemplo, si se quema un cable de un electrodoméstico. En el cuadro hay un importante elemento de seguridad, el diferencial. Si, por accidente, tocamos un cable pelado, el diferencial corta la corriente antes de que suframos daños. A partir del diferencial se bifurcan varios cables que alimentan las distintas zonas de la casa.
Qué es un fusible? Un fusible es un dispositivo con un filamento o lámina de un metal (o aleación) de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda, por efecto del calor, cuando la intensidad supere un exceso de carga con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos eléctricos. Qué es un diferencial? Un diferencial es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos de los aparatos. Qué es un interruptor automático? Un interruptor automático es un aparato capaz de interrumpir o abrir un circuito cuando la intensidad de la corriente excede de un determinado valor. A diferencia de los fusibles, que deben ser reemplazados tras un único uso, el disyuntor puede ser rearmado una vez localizado y reparado el daño que causó el disparo o desactivación automática.