índice Efectos de la energía eléctrica. Conversión y aplicaciones. Magnitudes eléctricas básicas. Ley de Ohm. Elementos de un circuito eléctrico. Simbología. Tipos de circuitos eléctricos. Potencia y energía eléctrica. Consumo eléctrico. INTRODUCCIÓN DEFINICIÓN DE ELECTRICIDAD ORIGEN DE LOS FENÓMENOS ELÉCTRICOS CONCEPTO DE CARGA ELÉCTRICA EFECTOS DE LA ELECTRICIDAD LUZ : Al atravesar la corriente eléctrica el filamento de una bombilla, lo calienta hasta tal extremo que pone lo incandescente y como consecuencia de ello produce luz. Los tubos fluorescentes contienen un gas que tiene la propiedad de producir luz al paso de la corriente eléctrica. CALOR: Cuando un conductor es atravesado por una corriente eléctrica se produce un calentamiento del mismo que es debido a su resistencia eléctrica. En este fenómeno se basa el funcionamiento de muchos de nuestros aparatos domésticos como son: estufa eléctrica, plancha, horno, secador, tostador, etc. MOVIMIENTO : Si hacemos circular una corriente eléctrica por un conductor en forma de espira (aro) situado dentro un campo magnético podemos conseguir que gire. Gracias a este fenómeno electromagnético, que constituye el principio de funcionamiento de los motores eléctricos, es posible transformar la electricidad en movimiento y viceversa. EFECTO QUÍMICO: La corriente eléctrica es capaz de descomponer ciertas sustancias. (electrólisis).
MAGNITUDES ELÉCTRICAS Existen tres magnitudes fundamentales que nos ayudan a entender la electricidad: Intensidad de Corriente (I): Se define como la cantidad de cargas Q que pasan por un conductor en la unidad de tiempo. Se mide en Amperios (A) con un aparato llamado amperímetro. Si establecemos un símil hidráulico, la intensidad de corriente sería equivalente al caudal de agua que atraviesa una tubería. Tensión, diferencia de potencial o voltaje. (V): Se llama potencial al nivel de energía eléctrica de un cuerpo. Es la energía que tiene la carga eléctrica para que pueda moverse. Se mide en voltios (V) con un aparato llamado voltímetro Si fijamos el nivel 0 en el potencial de los cuerpos neutros habrá potenciales positivos y negativos según el cuerpo esté cargado positiva o negativamente. Para que haya corriente eléctrica debe haber diferencia de potencial (diferencia de carga o de energía), por ello a la tensión eléctrica también se le llama diferencia de potencial. Cuando la diferencia de potencial se refiere a los dos polos (positivo y negativo) de una pila se llama fuerza electromotriz, para indicar que es la fuerza que mueve las cargas eléctricas de un punto a otro del circuito. Continuando con el símil hidráulico, el voltaje sería la diferencia de presión que hace posible el movimiento del agua dentro de una tubería. Resistencia (R): Es la oposición que presenta un cuerpo al paso de los electrones. Se mide en Ohmios ( representado por la letra griega Ω ). La relación entre estas tres magnitudes viene determinada por la Ley de OHM. Es la ley fundamental de los circuitos eléctricos. Se expresa como: La diferencia de potencial entre 2 puntos de un circuito es igual al producto de la intensidad que circula entre dichos puntos por la resistencia que existe entre ellos.
Potencia y energía eléctrica Se define energía como la capacidad de realizar un trabajo, mientras que la potencia es la energía por unidad de tiempo. La potencia eléctrica P "consumida" por un dispositivo eléctrico es el producto entre el voltaje V en las terminales (en voltios) y la corriente que pasa por él (en amperios): P = V x I La unidad de potencia es el Watt o vatio (W). Para la corriente directa, P = V x I La energía eléctrica consumida por un aparato eléctrico es el producto de la potencia eléctrica (P) y la duración del tiempo utilizado (t) E = P x t La unidad de energía es el Joule (J). Otra unidad usada es la de vatios-hora (Wh). 1 WH = 3600 J **Mira la factura de electricidad al final del tema**
ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO. Un circuito eléctrico es el trayecto que recorre la corriente hasta llegar al receptor en el que produce trabajo. Para que esto se produzca debe haber una diferencia de potencial. Debe ser un circuito CERRADO. Consta de los siguientes elementos: a) Pilas o baterías: elemento que proporciona la diferencia de potencial (ddp) necesaria. b) Receptores: elementos que usan la corriente eléctrica. Son elementos resistivos (bombillas, resistencias, timbres, motores, etc.,). c) Conductores : cables que comunican las pilas con los receptores. d) Elementos de maniobra : interruptores, pulsadores, etc que permiten cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica. e) Elementos de protección: protegen la instalación y a las personas que la utilizan, fusibles, interruptor diferencial, etc. SIMBOLOGÍA
Las resistencias fijas llevan inscrito un código de colores que indica el valor de su resistencia eléctrica en ohmios. CIRCUITOS ELÉCTRICOS Es el trayecto que recorre la corriente eléctrica. Para que esto se produzca debe haber una diferencia de potencial. Debe ser un circuito CERRADO. Tenemos circuitos de distintos tipos según las conexiones: serie, paralelo y mixto.
Circuitos en Serie Los receptores se conectan una a continuación del otro, el final del primero con el principio del segundo y así sucesivamente. Veamos un ejemplo de dos lámparas en serie: Características Circuitos en Serie Este tipo de circuitos tiene la característica de que la intensidad que atraviesa todos los receptores es la misma, igual a la total del circuito. It= I1 = I2. La resistencia total del circuito es la suma de todas las resistencias de los receptores conectados en serie. Rt = R1 + R2. La tensión total es igual a la suma de las tensiones en cada uno de los receptores conectados en serie. Vt = V1 + V2. Podemos conectar 2, 3 o los receptores que queramos en serie. Si desconectamos un receptor, todos los demás receptores en serie con él, dejarán de funcionar (no puede pasar la corriente). Puedes ver como se calculan en este enlace: Calculo Circuitos Eléctricos Pilas en serie : se suman las tensiones cuando tienen la misma orientación y se restan cuando tienen la contraria:
Circuitos en Paralelo Son los circuitos en los que los receptores comparten un punto común de entrada y un punto común de salida. Veamos el ejemplo de 2 lámparas en paralelo. Característica de los Circuitos en Paralelo Las tensiones de todos los receptores son iguales a la tensión total del circuito. Vt = V1 = V2. Las suma de cada intensidad que atraviesa cada receptor es la intensidad total del circuito. It = I1 + I2. La resistencia total del circuito se calcula aplicando la siguiente fórmula: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2; si despejamos la Rt quedaría: Rt = 1/(1/R1+1/R2) Todos los receptores conectados en paralelo quedarán trabajando a la misma tensión que tenga el generador. Si quitamos un receptor del circuito los otros seguirán funcionando. Pilas en paralelo: deben ser IGUALES y la tensión total es la misma que la de una de ellas.
Conexión de aparatos de medida. Para medir el voltaje usamos el voltímetro, lo colocaremos en paralelo con el elemento al que realizamos la medición. Para medir la corriente usamos el amperímetro, lo colocaremos en serie con el elemento al que realizamos la medición Conexión de elementos de maniobra. Circuitos de uso habitual. Los elementos de maniobra son aquellos elementos que se encargan de manejar (abrir o cerrar a voluntad) un circuito. - Interruptores: Se representan así: Una vez adoptada su última posición permanece fija. - Pulsadores: Se representa así: Sólo cambia de posición mientras está siendo activado. - Conmutador simple: se representa así:
El conmutador sirve para seleccionar un recorrido de la intensidad o para activar un elemento desde 2 posiciones distintas. Para ser efectivo es necesario disponer de dos. ENCENDIDO DE UNA LÁMPARA DESDE DOS PUNTOS ENCENDIDO DE UNA LÁMPARA DESDE TRES PUNTOS En este caso usamos una llave de cruce que permite conectar los contactos en paralelo o cruzados. Circuito de control de giro de un motor