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ELECTRICIDAD BÁSICA.

1. INTRODUCCIÓN. La electricidad está presente en multitud de situaciones en la vida cotidiana. Gracias a la electricidad funcionan objetos tan básicos como son los electrodomésticos, la iluminación las casas y las ciudades, los ordenadores, los ascensores, las máquinas de las fábricas, los sistemas de comunicación (teléfono y televisión), etc. La electricidad tiene enorme importancia en la actualidad debido a una serie de características que la hacen muy útil:

Se puede obtener de fuentes muy diversas (saltos de agua, viento, luz solar, combustibles fósiles, núcleos de átomos, biomasa, etc.).

Se puede transportar a grandes distancias (red de transporte y distribución eléctrica).

Puede emplearse en muchas aplicaciones: luz (bombilla), calor (resistencia), movimiento (motor eléctrico), sonido (zumbador), etc.

Cuestiones ‘Introducción’. 1) Indica el recurso energético que cada central emplea para producir la electricidad, y si es renovable o no renovable:

CENTRAL FUENTE ENERGÉTICA RENOVABLE / NO RENOVABLE

central fotovoltaica

central mareomotriz

central nuclear

central térmica

Central incineradora de RSU

central solar

central eólica

central geotérmica

Central cogeneración de biomasa

central hidroeléctrica

2) Indica qué aplicación o efecto de la energía eléctrica aprovechan los siguientes objetos tecnológicos: batidora, aspiradora, lámpara, tostadora, plancha, sandwichera, brasero eléctrico, secador de pelo, timbre, taladro, linterna, tubo fluorescente, pistola termo-fusible, exprimidor de zumo, cepillo de de dientes eléctrico.

2. LA CORRIENTE ELÉCTRICA. Los electrones son los responsables de la existencia del fenómeno de la electricidad. Los electrones son partículas que orbitan alrededor de los núcleos de los átomos. Presentan carga negativa, por lo que son elementos que contienen y transportan energía eléctrica.

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Existen materiales (materiales conductores) cuyos átomos poseen electrones muy débilmente unidos al núcleo, por lo que pueden ser arrancados fácilmente y puestos en movimiento.

Se denomina corriente eléctrica al flujo de electrones en el interior de un material conductor.

Gracias a la corriente eléctrica se pueden trasladar electrones de un punto a otro, para transportar y aprovechar la energía eléctrica que contienen.

Estructura del átomo Corriente eléctrica

2.1.- MATERIALES CONDUCTORES Y AISLANTES. Los materiales conductores presentan gran movilidad en sus electrones, por lo que permiten el paso de la corriente eléctrica a su través. En general, los metales son buenos conductores (cobre, plata, etc.). Los materiales aislantes son aquellos cuyos electrones están muy fuertemente ligados a sus átomos, por lo que no permiten el paso de la corriente eléctrica. Algunos ejemplos de aislantes son los plásticos, la madera y la cerámica

Cuestiones ‘La corriente eléctrica’.

3) Define con tus propias palabras qué entiendes por corriente eléctrica. 4) Existen materiales conductores y materiales aislantes de la electricidad. Indica cuáles de los siguientes materiales son conductores y cuáles aislantes: Bolígrafo de plástico, pulsera de oro, goma de borrar, llave, moneda, alambre, anillo de plata, regla de plástico, jersey de lana, hilo de estaño, hoja de papel, barra de madera, lata de Coca-Cola, vaso de vidrio. 5) Indica de qué tipo de material (conductor o aislante) deberían estar hechos los siguientes objetos: cable eléctrico, interruptor, rosca de la bombilla, mango del destornillador, suela de zapatos de electricista.

3. EL CIRCUITO ELÉCTRICO. Para poder aprovechar la energía transportada por la corriente eléctrica es necesario emplear un circuito eléctrico.

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¿Qué es un circuito eléctrico? Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos (pila, cables, bombilla, etc.) conectados entre sí de manera que forman un camino cerrado por el que puede circular la corriente eléctrica. ¿Para qué sirve un circuito eléctrico? La finalidad de un circuito eléctrico es transformar la energía eléctrica transportada por los electrones de la corriente eléctrica en otro tipo de energía (luminosa, mecánica, sonora, etc.), para realizar algún trabajo útil: iluminar una bombilla, mover un motor, hacer que suene un zumbador, etc. ¿Cómo funciona un circuito eléctrico?

1) El generador proporciona la energía eléctrica al circuito, que es transportada por los electrones de la corriente eléctrica.

2) Parte de la energía eléctrica se emplea para mover o impulsar a los electrones a lo largo del conductor hasta el receptor.

3) Al llegar al receptor, los electrones le ceden la mayor parte de la energía eléctrica para que la utilice transformándola en luz, movimiento, sonido o calor.

4) Los electrones vuelven por el conductor al generador para recargarse de energía.

3.1.- ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO. Un circuito eléctrico es un camino cerrado, formado por la asociación de varios componentes conectados entre sí. Estos componentes son los generadores, conductores, receptores, y elementos de control. Generador Elemento que proporciona la energía eléctrica al circuito. Los generadores cargan de energía a los electrones y los “impulsan” para que circulen a través del circuito eléctrico.

La energía eléctrica y la “fuerza de impulso” con las que los generadores alimentan a los electrones se llaman tensión o diferencia de potencial, y se mide en voltios (V).

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Todos los generadores tienen dos polos: positivo (+) y negativo (−). En un circuito eléctrico la corriente eléctrica siempre circula desde el polo + al polo – (es decir, desde puntos a mayor potencial hasta

puntos a menor potencial).

Conductor.

Los conductores son los cables, láminas u objetos metálicos que conectan el generador con el receptor. Los electrones viajan por los conductores a lo largo del circuito eléctrico. Receptor. El receptor recibe la energía eléctrica transportada por la corriente eléctrica y la transforma en luz, sonido, movimiento, magnetismo, calor, etc.

Bombilla Motor eléctrico Zumbador Resistor

Produce luz Genera movimiento Proporciona sonido Produce calor

Elementos de control. Los elementos de control permiten gobernar el funcionamiento del circuito. La función más básica que realizan es encender y apagar circuitos. Los elementos de control más habituales son interruptor, pulsador, conmutador, final de carrera y relé. a) Interruptor:

Al activar el interruptor se permite o impide el paso de la corriente de forma permanente. El interruptor tiene dos terminales de conexión (entrada y salida).

b) Pulsador:

Mientras el pulsador está apretado permite el paso de la corriente de forma temporal. Al dejar de pulsarlo corta el paso de la corriente.

c) Conmutador: El conmutador se emplea para desviar la corriente por un camino o por otro. Selecciona entre dos circuitos: al tiempo que abre un circuito, cierra otro. Es similar al interruptor, pero presenta 3 conexiones (entrada, salida por circuito1, salida por circuito2).

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Interruptores Pulsadores Conmutadores

d) Final de carrera: Es un componente eléctrico que se acciona mecánicamente por contacto. Se suele situar al final del recurrido de un elemento móvil para que éste lo accione. Internamente puede funcionar como interruptor NA o NC, o como conmutador.

e) Relé:

Un relé es un interruptor automático controlado por electricidad. Los relés permiten abrir o cerrar circuitos sin la intervención humana.

3.2.- SÍMBOLOS Y ESQUEMAS ELÉCTRICOS. Cada componente eléctrico tiene un símbolo. Los símbolos eléctricos permiten representar de forma sencilla componentes eléctricos para obtener el esquema eléctrico de un circuito.

Generadores.

Pila o Batería.

Generador de alterna

Conductores

Cable

Conexión de

cables (empalme)

Puente de cables

COM NA NC COM NA NC

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Receptores.

Bombilla

Motor

Zumbador

Resistor

Elementos de control.

Interruptor unipolar

Interruptor bipolar

Pulsador NA (Normalmente Abierto)

Pulsador NC (Normalmente Cerrado)

Conmutador unipolar

Conmutador bipolar

Relé unipolar

Relé bipolar

Instrumentos de medida

Voltímetro

Amperímetro

Cuestiones ‘Circuito eléctrico’. 6) Indica si los siguientes montajes constituyen un circuito eléctrico.

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7) Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí que forman un camino cerrado por donde circula la corriente eléctrica. En los siguientes circuitos indica cuáles funcionan y cuáles no. Razona tu respuesta.

8) Para cada elemento, responde a las siguientes preguntas:

a) Identifica cada uno de los siguientes elementos por su nombre. b) Indica si son generadores, receptores, conductores o elementos de control. c) Dibuja su símbolo eléctrico.

9) Dibuja el esquema eléctrico de los siguientes circuitos:

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10) Indica qué interruptores se han de cerrar en cada caso para que funcione la bombilla:

11) Determina para qué posiciones de los interruptores y pulsadores estará la lámpara encendida.

12) Explica el funcionamiento de los siguientes circuitos:

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13) Analiza cómo funcionan cada uno de estos circuitos, respondiendo a las preguntas que se plantean.

Circuito 1 Circuito 2

Circuito 3 Circuito 4

4. MAGNITUDES Y LEYES ELÉCTRICAS BÁSICAS.

4.1.- MAGNITUDES ELÉCTRICAS BÁSICAS. En un circuito eléctrico hay tres magnitudes fundamentales:

1. Intensidad de corriente (I). 2. Resistencia eléctrica (R). 3. Voltaje o tensión (V).

a) ¿Qué bombillas lucen al activar el interruptor 2? ¿Por qué ocurre esto?

b) ¿Qué bombillas lucen al activar el interruptor 1?

c) ¿Qué bombillas lucen al activar ambos interruptores?

a) ¿Qué receptor funciona al seleccionar la posición A del elemento de control?

b) ¿Qué receptor funciona al seleccionar la posición B del elemento de control?

c) ¿Cómo se llama el elemento de control empleado?

a) ¿Qué ocurre al presionar el pulsador? b) ¿Qué ocurre al soltar el pulsador? c) ¿Qué ocurre al activar el interruptor? d) ¿Qué ocurre al activar ambos elementos de

control?

a) ¿Qué ocurre al activar el interruptor 1? b) ¿Qué ocurre al activar el interruptor 2? c) ¿Qué ocurre al activar ambos interruptores?

Tensión (V)

Intensidad (I)

Resistencia (R)

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1) Intensidad de corriente.

La intensidad de corriente es la carga o número de electrones que circulan un material por unidad de tiempo.

Corriente de 1 mA (0,001 A) Corriente de 500 mA (0,5 A)

Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/intensidad/intensidad.asp Su unidad de medida es el Amperio (A). 1 Amperio equivale al paso de 6,24 • 1024 electrones por segundo.

2) Resistencia eléctrica.

La resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un material a ser atravesado por la corriente eléctrica.

Su unidad de medida es el Ohmio (Ω).

Todos los materiales (conductores y aislantes) y componentes conectados a un circuito, ofrecen cierta resistencia eléctrica. Ejemplo: Una bombilla conectada a un circuito ofrece una resistencia de 100 Ω, un zumbador presenta una resistencia de 140 Ω, el motor supone una resistencia de 200 Ω, etc. La resistencia de los conductores es muy baja, mientras que la resistencia de los aislantes es altísima. La resistencia del resto de componentes será intermedia.

A Material conductor: los electrones fluyen con facilidad gracias a la baja resistencia que encuentran. B Material aislante: los electrones no circulan fácilmente debido a la alta resistencia que ofrece el material. Ello hace que los electrones choquen entre sí generando calor (efecto Joule).

3) Voltaje. El voltaje, tensión, potencial o diferencia de potencial es la fuerza o energía que mueve a los electrones. Para que la corriente circule, es necesario que exista una tensión o diferencia de potencial que “impulse” a los electrones a través del circuito. La unidad de medida del voltaje es el Voltio (V).

Para conseguir que en un circuito exista una diferencia de potencial que impulse los electrones, se utiliza un generador. A más tensión, más energía se está proporcionando a los electrones del circuito para que sean capaces de hacer funcionar a los receptores. Ver animación: http://www.tecno12-18.com/mud/tension/tension.asp

A más voltaje de la pila, más energía presentan los electrones, y más se ilumina la bombilla.

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4.2.- LEY DE OHM La Ley de Ohm establece la relación entre las tres magnitudes fundamentales de un circuito eléctrico (intensidad, tensión y resistencia).

Esta ecuación indica lo siguiente:

La intensidad de corriente en el circuito aumenta si se incrementa la tensión.

La intensidad de corriente en el circuito disminuye si aumenta la resistencia. Como la Ley de Ohm relaciona intensidad, tensión y resistencia, la podemos emplear para calcular cualquiera de estas magnitudes, sin más que despejar la ecuación:

Para recordar fácilmente la Ley de Ohm en todas sus formas, se puede recurrir al “Triángulo de la Ley de Ohm”. Tapando con el dedo la magnitud que se quiere calcular, se obtiene la ecuación a aplicar.

http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_en.html

http://www.tecno12-18.com/mud/ohm/ohm.asp (página 7) Cuestiones ‘Magnitudes y leyes básicas’. 14) Conectamos una bombilla que tiene una resistencia de 30 Ω a una pila de 9 V. Calcula la intensidad de la corriente que pasa por dicha bombilla. 15) Calcula el valor de la resistencia que hay que conectar a una pila de 5 V para que la intensidad de corriente que circula a través de la misma sea de 0,2 A. 16) Si por una resistencia de 0,5 kΩ circula una intensidad de corriente de 0,25 A, ¿cuál es el voltaje de la pila a la que está conectada? 17) Un motor presenta una resistencia a la corriente de 1.1 kΩ. Las instrucciones del motor indican que para funcionar requiere una intensidad de 5 mA. ¿De qué voltaje debe tener como mínimo la pila para que funcione el motor? 18) Se tiene un circuito con una pila de 4,5 V y una resistencia de 250 Ω.

a) ¿Qué corriente circula por el circuito? b) A continuación se sustituye la resistencia por otra de valor doble (500

Ω). ¿Qué ocurre en el circuito? c) Manteniendo la resistencia, se sustituye la pila de 4,5 V por una pila de

9 V. ¿Qué ocurre en el circuito? d) A continuación, se cambia la resistencia por una bombilla de resistencia

150 Ω. ¿Qué ocurre en el circuito?

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4.3.- TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA. Como sabemos, la corriente eléctrica es un movimiento de electrones que se establece gracias al voltaje proporcionado por el generador. Pues bien, dependiendo del tipo de generador aplicado al circuito, existen dos tipos de corrientes eléctricas: Corriente continua. Es el tipo de corriente producida por generadores de continua (pilas, baterías y dinamos). Este tipo de corriente no cambia de valor ni de sentido a lo largo del tiempo. La corriente siempre sigue la misma dirección (del polo positivo al negativo de la pila). Corriente alterna. Es el tipo de corriente que se produce en los alternadores de las centrales eléctricas, ya que permite obtener voltajes muy altos, grandes cantidades de energía y es más fácil de transportar. Este tipo de corriente cambia periódicamente de valor y de sentido a lo largo del tiempo. La corriente cambia de dirección (“alterna”) una y otra vez.

Simulación Crocodile: Monta los circuitos de la figura, insertando una sonda en cada uno (para visualizar la corriente):

Abre el botón del osciloscopio con estos valores:

Duración por división: 20 ms. Corriente máxima: 100 mA. Tensión mínima: –100 mA. Measure Slow Motion (Cámara lenta).

Observa las fechas que indican el sentido de la corriente, las barras que indican la tensión del generador, dibuja las formas de onda que muestra el osciloscopio, y explica la diferencia entre ambos circuitos.

5. ASOCIACIÓN DE ELEMENTOS. Hasta ahora hemos estudiado circuitos eléctricos básicos con un sólo receptor. Sin embargo, en ocasiones se necesita conectar varios receptores a un mismo circuito (varias bombillas, un zumbador y un motor, varios resistores, etc.). ¿Cómo se deben conectar los receptores al circuito cuando son más de uno? Los receptores pueden conectarse a un circuito de dos formas: en serie y en paralelo.

5.1.- ASOCIACIÓN SERIE. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/serierec/serierec.asp

Los receptores están en serie cuando por ambos circula la misma corriente. Los elementos en serie se conectan al circuito uno detrás del otro, compartiendo el mismo cable.

− +

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Ventajas: las asociaciones en serie consumen menos energía del generador que las paralelo. Desventajas:

− Si uno de los receptores en serie falla, dejan de funcionar todos los demás. − Los receptores en serie deben repartirse la energía del generador

En los circuitos serie se cumple: la resistencia total del circuito se calcula como la suma de cada una de las resistencias en cada

elemento:

La corriente que atraviesa a los distintos receptores es la misma.

(No hay bifurcaciones de cables, por lo que la corriente no se divide).

La tensión (energía) del generador se reparte entre los distintos receptores en serie. (Parte de la energía proporcionada por el generador se va consumiendo en cada elemento de la cadena en serie).

5.2. - ASOCIACIÓN PARALELO. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/pararec/pararec.asp

Los receptores están en paralelo cuando por cada uno de ellos circula una corriente independiente. Para conectar receptores en paralelo, el cable principal se debe bifurcar en tantos cables como receptores haya en paralelo. Ventajas:

− Si uno de los receptores falla, el resto de receptores siguen funcionando. − Cada uno de los receptores recibe la totalidad de la energía del generador.

I1 = I2 = I3 = I TOTAL

V1 = I1 / R1 = I TOTAL / R1

V2 = I2 / R2 = I TOTAL / R2

V3 = I3 / R3 = I TOTAL / R3

V TOTAL = V1 + V2 + V3

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Desventajas: consume más energía que el montaje en serie.

En los circuitos en paralelo se cumple: la resistencia total del circuito es menor que la resistencia de cualquiera de los elementos de la

asociación. Se calcula con la siguiente expresión:

La corriente total entregada por el generador se reparte entre los receptores en serie.

(Como hay bifurcaciones de cables, la corriente total generada se divide en tantas ramas como receptores en paralelo haya).

La tensión que reciben los receptores en serie es la misma. (La tensión (o energía) del generador llega completa a los receptores, y es la misma para todos ellos, ya que previamente no hay ningún otro receptor que consuma parte de esa energía).

V1 = V2 = V3 = V TOTAL

I1 = V1 / R1 = V TOTAL / R1

I2 = V2 / R2 = V TOTAL / R2

I3 = V3 / R3 = V TOTAL / R3

I TOTAL = I1 + I2 + I3

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5.3.- ASOCIACIÓN MIXTA. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/mixta/mixta.asp

Se habla de circuito mixto, o serie-paralelo, cuando el circuito presenta receptores conectados unos en serie y otros en paralelo.

La resistencia equivalente del circuito se calcula hallando las resistencias parciales de cada tramo del circuito. Actividades ‘Asociación de elementos’. 19) Los montajes en serie y en paralelo tiene sus ventajas y desventajas

a) ¿Qué ventajas y desventajas crees que presentan los circuitos en serie? b) ¿Qué ventajas y desventajas crees que presentan los circuitos en paralelo?

Para comprobar tus respuestas, vamos a estudiar la siguiente simulación en Crocodile:

20) Dibuja el esquema eléctrico de los circuitos que se te indican a continuación:

a) Circuito con una pila, un pulsador y 3 bombillas en serie. b) Circuito con una pila, un interruptor, un motor y un resistor (ambos en serie). c) Circuito con una pila, un interruptor, y dos resistores (ambos en paralelo). d) Circuito con una pila, un interruptor, motor y zumbador (ambos en serie), y dos bombillas en

paralelo.

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21) Estando el interruptor cerrado, ¿qué ocurre cuando…?:

a) Se funde solamente la lámpara L1. b) Se funde solamente la lámpara L2. c) Se estropea solamente el motor. d) Se funden las dos lámparas.

22) Estando el interruptor cerrado, ¿qué ocurrirá en cada uno de los siguientes casos? a) ¿Qué lámparas se iluminarán si se funde L4? b) ¿Qué lámparas se iluminarán si se funde L2? c) ¿Qué lámparas dejarán de funcionar si se funde la L3? 23) La intensidad que circula por la lámpara del circuito de la derecha es de 50 mA. Calcular la resistencia del resistor R. NOTA: los valores de resistencia están expresados en ohmios. 24) Calcular la resistencia equivalente en cada una de estas asociaciones:

25) Calcular la resistencia equivalente en el circuito de la derecha, la intensidad de corriente que circula por cada receptor y la intensidad total.

26) Calcula la resistencia equivalente del conjunto que se representa a continuación:

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27) Calcula la corriente total proporcionada por el generador al circuito de la figura. Para ello has de calcular la resistencia equivalente del circuito, y aplicar la ley de Ohm sobre dicha resistencia equivalente.

28) Calcular la diferencia de potencial o tensión que hay entre los bornes de cada una de las resistencias del circuito de la figura.

29) Calcula la tensión en cada uno de los receptores de la figura: 30) Calcula la corriente que pasa por cada receptor:

31) Obtén la tensión en bornes de cada componente:

32) En el siguiente circuito, calcula:

a) Intensidad de corriente Total entregada por el generador. b) Tensión en cada una de las resistencias.

33) En el siguiente circuito, calcula:

a) Intensidad de corriente Total entregada por el generador. b) Intensidad circulante por cada uno de los receptores.

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34) En el siguiente circuito, calcula:

a) Intensidad de corriente Total entregada por el generador. b) Tensión en cada uno de los receptores.

6. ENERGÍA ELÉCTRICA Y POTENCIA ELÉCTRICA.

6.1.- ENERGÍA ELÉCTRICA. La energía es la capacidad que tienen los cuerpos de producir algún tipo de cambio o efecto en sí mismos o en otros cuerpos. En este sentido, la energía eléctrica será la capacidad que presentan los electrones en movimiento (corriente eléctrica) de producir ciertos efectos (luz, calor, movimiento, etc.) en los receptores de un circuito eléctrico. El generador de un circuito eléctrico es el elemento encargado de ceder energía eléctrica a los electrones para impulsarlos a través del circuito y producir la corriente eléctrica. Todos los electrones que salen del generador vuelven al mismo tras recorrer el circuito, pero dichas cargas retornan con menos energía de la que tenían al salir: han cedido energía en su recorrido por el circuito. Esto es debido a que los receptores conectados al circuito eléctrico consumen la energía eléctrica de los electrones que circulan por el circuito, y la convierten en otras formas de energía: luz (bombilla), calor (resistor), movimiento (motor), etc.

La energía eléctrica producida por el generador, o consumida por los receptores, depende de la tensión de

alimentación (V), de la corriente eléctrica circulante (I), y del tiempo de funcionamiento (t).

La energía se mide en Julios (J) o en Kilovatios a la hora (kWh). La equivalencia entre el kilovatio hora y

el julio es la siguiente: 1 kWh = 3.600.000 J = 3,6 · 106 J

Ejemplos:

a) Una pila (generador) de 9V, que produce una corriente de 10 mA, y que está funcionando 20 segundos produce una energía eléctrica de E = 9 x 0.01 x 20 = 1.8 Julios.

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b) Una bombilla (receptor) alimentada por una pila de 4.5 V, que recibe una corriente de 0.1 A, y que está encendida 5 minutos, consume una energía eléctrica de E = 4.5 x 0.1 x (5 x 60) = 135 Julios

6.2.- POTENCIA ELÉCTRICA. Se define potencia eléctrica como la energía eléctrica que un receptor consume por unidad de tiempo. Da una idea de la rapidez con la que un dispositivo eléctrico consume o transforma la energía eléctrica que recibe.

La potencia se mide en Vatios (W) o Kilovatios (kW). Un Kilovatio son 1000 Vatios. Ejemplo: Se tienen dos bombillas encendidas, una de 100 W y otra de 50 W, durante una hora. La bombilla de 100 W consumirá el doble de energía eléctrica que la bombilla de 50 W.

Los receptores informan sobre sus características de funcionamiento y consumo. En las imágenes, se observa una bombilla halógena de 60 W y un secador de 1200 W

Nota: Observar que P = V · I, mientras que E = V · I · t. De ello, se puede deducir que E = P · t Actividades ‘Energía y potencia’.

35) Copia la leyenda que trae una bombilla de cualquier lámpara de tu y explica qué significan los datos que proporciona dicha leyenda. 36) Si tenemos una bombilla de una potencia de 100 W y permanece encendida una media de tres horas al día, calcula cuánta energía consume al mes. 37) Halla el coste en euros de la energía que consume al cabo de un mes una lavadora (1200 W), si funciona una hora cada dos días. La compañía cobra 0.1€ por cada kW h. Nota: Para obtener la energía en Julios, hay que operara V en Voltios, I en Amperios y t en segundos. Para obtener la energía en kW h, hay que operar P = V*I en kilovatios y t en horas. 38) Averigua cuánta energía consumirá la iluminación de tu habitación en un mes si tenemos tres lámparas: de 60 W en el techo, de 40 W en la mesilla de noche y de 100 W en la mesa de estudio, si por término medio permanecen encendidas al día una hora las dos primeras y tres horas la última. 39) Halla la energía (en kW h) que consumen al mes los siguientes aparatos:

a) una secadora de 2000 W de potencia que funciona una media de 1 h al día b) una placa vitrocerámica de 1,5 kW que funciona una media de 2 h diarias c) una lámpara de 100 W que está encendida durante 4 horas diarias.

Calcula el coste cada dos meses de esa energía consumida si un kW h cuesta 0,10 €.

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7. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA. La circulación de la corriente eléctrica a través de los materiales produce una serie de efectos que son muy útiles en diversas aplicaciones: 1) Luz. Las bombillas tienen un filamento de tungsteno que se pone incandescente al paso de la corriente eléctrica, provocando la emisión de luz. En los tubos fluorescentes se utiliza un gas (argón y mercurio) que produce luz al ser sometido a una descarga eléctrica.

2) Movimiento. Un motor eléctrico es un dispositivo que transforma energía eléctrica en energía mecánica (movimiento). Existen dos tipos de motores eléctricos: los motores de corriente continua (C.C.) y los motores de corriente alterna (A.C.).

a) Motor de corriente continua: Se trata de un motor que funciona con corriente continua (pilas o baterías). Presenta las ventajas de ser de muy sencilla construcción y de fácil control. Por el contrario tiene la desventaja de que experimenta mucho desgaste de sus componentes, lo que obliga a tener que sustituir piezas y realizar arreglos frecuentemente. b) Motor de corriente alterna: Es un motor que funciona con corriente alterna (la corriente de la red eléctrica). Presentan varias ventajas frente los motores de continua, ya que son muy robustos y no requieren reparaciones ni mantenimientos tan frecuentes.

Motor de corriente continua Motor de corriente alterna Algunos de los motores eléctricos son reversibles, es decir, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores.

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3) Sonido. La energía eléctrica se puede convertir en sonido, en dispositivos tales como zumbadores, timbres, etc.

http://www.youtube.com/watch?v=2Y80QG-F7Fs

4) Calor. La corriente eléctrica produce calor a su paso por los materiales, especialmente si presentan gran resistencia como los resistores. El calor producido se debe a los rozamientos y choques de los electrones al atravesar un material. A este efecto se le llama “Efecto Joule”. La cantidad de calor producida por la corriente se puede calcular con esta fórmula:

En general, es un efecto no deseado, ya que supone perder energía eléctrica en forma de calor durante el recorrido de la corriente a través del circuito eléctrico. Sin embargo, este efecto indeseable se puede aprovechar en dispositivos como estufas, hornos, tostadoras, etc.

5) Magnetismo. Cuando la corriente eléctrica pasa por un conductor se generan campos magnéticos en torno a dicho conductor. Para potenciar el efecto magnético de la corriente eléctrica, se suele doblar, enrollar o bobinar el conductor por el que circula la corriente, consiguiendo así campos magnéticos más intensos.

El efecto magnético de la corriente es el más importante, ya que se utiliza en multitud de aplicaciones de gran importancia:

Electroimanes: imanes que funcionan con electricidad (relés, timbres, grúas, etc.)

Motores: el movimiento relativo entre un circuito eléctrico y un campo magnético se aprovecha los motores para producir movimiento (motores de C.C. y C.A.).

Generadores: el movimiento relativo entre un circuito eléctrico y un campo magnético se aprovecha los generadores eléctricos para producir electricidad (dinamos (C.C.) y alternadores (A.C.)).

Antenas: una antena es un conductor recorrido por una corriente eléctrica, que genera y transmite campos electromagnéticos, usados para enviar y recibir señales en telefonía móvil, televisión, radio, mandos a distancia, redes WiFi, satélites, etc.

Otras: instrumentos de medida (voltímetro), transformadores, etc.

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Ejemplo de un electroimán Esquema básico de un motor eléctrico.

La antena del móvil es un conductor que recibe nuestra voz en forma de corriente y la transmite

en forma de campo electromagnético Esquema básico de un generador