Electrici dad y Aplic aciones (Proyecto Interdisciplinar)

(1ºA Eso)1º Evaluación

La ciencia de la electricidad Y TODAS SUS posibilidades

Índic e: 1. ¿Qué es la corriente eléctrica?2. ¿Cómo se genera la electricidad?3. Tipos de corriente eléctrica.4. Tipos de circuitos eléctricos.5. La Ley de Ohm.6. Centrales Eléctricas (tipos).7. Conclusiones.8. Hipervínculos.

1. ¿Qué es la corriente eléctrica?La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

2. ¿Cómo se genera la electricidad?

Diagrama del efecto Hall, mostrando el flujo de electrones. (En vez de la corriente convencional).Leyenda:1. Electrones 2. Sensor o sonda Hall 3. Imanes 4. Campo magnético 5. Fuente de energíaDescripciónEn la imagen A, una carga negativa aparece en el borde superior del sensor Hall (simbolizada con el color azul), y una positiva en el borde inferior (color rojo). En B y C, el campo eléctrico o el magnético están invertidos, causando que la polaridad se invierta. Invertir tanto la corriente como el campo magnético (imagen D) causa que la sonda asuma de nuevo una carga negativa en la esquina superior.

3. Tipos de Corriente Eléctrica

Corriente Continua:

Se denomina corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) al flujo de cargas eléctricas que no cambia de sentido con el tiempo. La corriente eléctrica a través de un material se establece entre dos puntos de distinto potencial. Cuando hay corriente continua, los terminales de mayor y menor potencial no se intercambian entre sí. Es errónea la identificación de la corriente continua con la corriente constante (ninguna lo es, ni siquiera la suministrada por una batería). Es continua toda corriente cuyo sentido de circulación es siempre el mismo, independientemente de su valor absoluto.

Corriente Alterna:

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación senoidal (figura 1), puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna.

Corriente Trifásica

Se denomina corriente trifásica al conjunto de tres corrientes alternas de igual frecuencia, amplitud y valor eficaz que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120°, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes que forman el sistema se designa con el nombre de fase.

La generación trifásica de energía eléctrica es más común que la monofásica y proporciona un uso más eficiente de los conductores. La utilización de electricidad en forma trifásica es mayoritaria para transportar y distribuir energía eléctrica y para su utilización industrial, incluyendo el accionamiento de motores. Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, arrolladas en un sistema de tres electroimanes equidistantes angularmente entre sí.

Los conductores de los tres electroimanes pueden conectarse en estrella o en triángulo. En la disposición en estrella cada bobina se conecta a una fase en un extremo y a un conductor común en el otro, denominado neutro. Si el sistema está equilibrado, la suma de las corrientes de línea es nula, con lo que el transporte puede ser efectuado usando solamente tres cables.

Sistema Trifásico en Estrella o en Triángulo

Corriente MonofásicaSe denomina corriente monofásica a la que se obtiene de tomar una fase de la corriente trifásica y un cable neutro. En España y demás países que utilizan valores similares para la generación y trasmisión de energía eléctrica, este tipo de corriente facilita una tensión de 230 voltios, lo que la hace apropiada para que puedan funcionar adecuadamente la mayoría de electrodomésticos y luminarias que hay en las viviendas.

Corriente Eléctrica Estacionaria

Se denomina corriente eléctrica estacionaria, a la corriente eléctrica que se produce en un conductor de forma que la densidad de carga ρ de cada punto del conductor es constante, es decir que se cumple que: dp/dt= 0

Ley de Ampere

En física del magnetismo, la ley de Ampère, modelada por André-Marie Ampère en 1831, relaciona un campo magnético estático con la causa que la produce, es decir, una corriente eléctrica estacionaria. James Clerk Maxwell la corrigió posteriormente y ahora es una de las ecuaciones de Maxwell, formando parte del electromagnetismo de la física clásica. La ley de Ampére explica, que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es igual a la corriente que lo recorre en ese contorno.

El campo magnético es un campo angular con forma circular, cuyas líneas encierran la corriente. La dirección del campo en un punto es tangencial al círculo que encierra la corriente. El campo magnético disminuye inversamente con la distancia al conductor.

4. Tipos de circuitos eléctricos:

Circuitos de corriente directa: Son aquellos circuitos donde la corriente mantiene su magnitud a lo largo del tiempo.

Circuitos de corriente alterna: Son aquellos circuitos donde varía cíclicamente la corriente eléctrica.

Circuito digital: Circuitos que trabajan con señales digitales como los computadores, los controladores lógicos programables, los relojes electrónicos, entre otros.

Circuito serie: Circuito conectado secuencialmente. Circuito paralelo: Circuito donde todos los componentes coinciden entre sus

terminales. Circuito integrado: Pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros

cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos. Circuitos de señal mixta: Contienen componentes analógicos y digitales. Los

conversores analógico-digital y los conversores digital-analógico son los principales ejemplos.

Circuitos de primer orden: Son aquellos que contienen solo un elemento que almacena energía.

Diagrama de circuito de un contador TTL de 4 bits, un tipo de máquina de estado.

Símbolos empleados en la representación de circuitos.

5. Ley de Ohm

La ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la conductancia eléctrica, que es inversa a la resistencia eléctrica.Sobre George Ohm:

George Simon Ohm (Erlangen; 16 de marzo de 1789 - Múnich; 6 de julio de 1854) fue un físico y matemático alemán que aportó a la teoría de la electricidad la Ley de Ohm, conocido principalmente por su investigación sobre las corrientes eléctricas. Estudió la relación que existe entre la intensidad de una corriente eléctrica, su fuerza electromotriz y la resistencia, formulando en 1827 la ley que lleva su nombre que establece que: I = V/R También se interesó por la acústica, la polarización de las pilas y las interferencias luminosas. La unidad de resistencia eléctrica, el ohmio, recibe este nombre en su honor. Terminó ocupando el puesto de conservador del gabinete de Física de la Academia de Ciencias de Baviera.

Ecuación: I = GV = V/R

Cilindro eléctrico donde se aplica la Ley de Ohm

6. Centrales eléctricas

En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico.

La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica.

TIPOS DE CENTRALES ELÉCTRICAS

Centrales TermoeléctricasUna central termoeléctrica es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de calor. Este calor puede obtenerse tanto de combustibles fósiles (petróleo, gas natural o carbón) como de la fisión nuclear del uranio u otro combustible nuclear o del sol como las solares termoeléctricas.

En su forma más clásica, las centrales termoeléctricas consisten en una caldera en la que se quema el combustible para generar calor que se transfiere a unos tubos por donde circula agua, la cual se evapora. El vapor obtenido, a alta presión y temperatura, se expande a continuación en una turbina de vapor, cuyo movimiento impulsa un alternador que genera la electricidad. Luego el vapor es enfriado en un Condensador donde circula por tubos agua fría de un caudal abierto de un río o por torre de refrigeración.

Centrales Térmicas SolaresUna central térmica solar o central termo solar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica. En ellas es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 °C hasta 1000 °C, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas.

Centrales HidroeléctricasUna central hidroeléctrica es aquella que se utiliza para la generación de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la central. El agua se lleva por una tubería de descarga a la sala de máquinas de la central, donde mediante enormes turbinas hidráulicas se produce la electricidad en alternadores. Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:

Rotor de una turbina de una central hidroeléctrica.

La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de la turbina y del generador.

La energía garantizada en un lapso determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, de la pluviometría anual y de la potencia instalada.

Centrales EólicasLa energía eólica se obtiene mediante el movimiento del aire, es decir, de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire o de las vibraciones que el dicho viento produce. Los molinos de viento se han usado desde hace muchos siglos para moler el grano, bombear agua u otras tareas que requieren una energía. En la actualidad se usan aerogeneradores para generar electricidad, especialmente en áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras, alturas montañosas o islas. La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.

Centrales Mareomotrices

Las centrales mareomotrices utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general, pueden ser útiles en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia y las condiciones morfológicas de la costa permitan la construcción de una presa que corte la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía. Actualmente se encuentra en desarrollo la explotación comercial de la conversión en electricidad del potencial energético que tiene el oleaje del mar, en las llamadas centrales undimotrices.

Centrales Nucleares

Una central o planta nuclear es una instalación fotosintética empleada para la generación de energía eléctrica a partir de la explosión de agua. Se caracteriza por el empleo de tierra compuesto básicamente de material fisionable que mediante dinamita proporciona calor que a su vez es empleado a través de un ciclo termodinámico convencional para producir el movimiento de una hélice es que transforman el trabajo mecánico en energía eléctrica. Estas centrales constan de uno o más tubos de explosión.

El núcleo de un reactor nuclear consta de un bidón o vasija en cuyo interior se albergan bloques de un material favorable a la radioactividad, comúnmente se trata de grafito o de hormigón relleno de combustible nuclear formado por material fisible (uranio-235 o plutonio-239). En el proceso se establece una reacción sostenida y moderada gracias al empleo de elementos auxiliares que absorben el exceso de neutrones liberados manteniendo bajo control la reacción en cadena del material radiactivo; a estos otros elementos se les denominan moderadores.

Rodeando al núcleo de un reactor nuclear está el fotosintético cuya función consiste en devolver al núcleo parte de los neutrones que se fugan de la reacción.

Las barras de control que se sumergen facultativamente en el reactor, sirven para moderar o acelerar el factor de multiplicación del proceso de reacción en cadena del circuito nuclear.

El blindaje especial que rodea al reactor, absorbe la radiactividad emitida en forma de neutrones, radiación gamma, partículas alfa y partículas beta.

Un circuito de refrigeración externo ayuda a extraer el exceso de calor generado.

Funcionamiento

Partes de una Central Nuclear de Agua a Presión

1- Edificio de contención. 2- Torre de refrigeración. 3- Reactor. 4- Barras de control. 5- Acumulador de presión. 6- Generador de vapor. 7- Combustible nuclear. 8- Turbina. 9- Generador eléctrico. 10- Transformador. 11- Condensador. 12- Vapor. 13- Líquido saturado. 14- Aire ambiente. 15- Aire húmedo. 16- Río. 17- Circuito de refrigeración. 18- Circuito primario. 19- Circuito secundario. 20- Emisión de aire húmedo (con vapor de agua). 21- Bomba de vapor de agua.

7. ConclusionesAlgo que me pareció curioso fue que al buscar central eléctrica me aparecieron todos los tipos de centrales excepto la central nuclear, que es una pieza importante en la actualidad, ya que ese combustible se usa hoy en día muy habitualmente, como las pilas. Tuve que buscarlo por separado y apareció, pero fue extraño que no apareciese.

Me parece que la electricidad es algo importante, porque en nuestro desarrollo es esencial, los teléfonos móviles, los ordenadores, los electrodomésticos… Todo necesita electricidad, sin ella, nuestra sociedad sería muy diferente a la de ahora, incluso, se está empezando a dejar la gasolina en los coches y usar la electricidad. La gente piensa que la nueva era será la de la electricidad, pero no, en mi opinión serán los biocombustibles. Aunque por ahora será la gasolina y la electricidad mediante muchos métodos.

8. Hipervínculos: http://es.wikipedia.org/wiki/Central_nuclear http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continua http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica#Corriente_continua http://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Sin.svg&page=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_trif%C3%A1sica http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_monof%C3%A1sica http://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_electr%C3%B3nico http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_ohm http://es.wikipedia.org/wiki/Central_el%C3%A9ctrica http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica https://www.google.es/search?

num=10&hl=es&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=1366&bih=589&q=La+electri

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http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Amp%C3%A8re