PRINCIPIOS DE ELECTRICIDADLA ELECTRICIDADEl origen de la electricidad est en la naturaleza y se basa en el movimiento e intercambio de energa de un lugar a otro. El fundamento de la electricidad son los elementos llamadas Cargas Elctricas. Una carga elctrica produce un efecto de fuerza sobre otras cargas dependiendo de su valor. Hay slo dos tipos de cargas elctricas, las positivas y las negativas. Las cargas elctricas elementales son los componentes del tomo: protones, neutrones y los electrones, aunque recientemente se ha descubierto que tambin hay otras partculas elementales cargadas.

PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA ENERGALa energa no se crea ni se destruye, slo se transforma. Einstein

CARACTERSTICAS:- Su facilidad de obtencin.- Su sencillez en el transporte.- La gran variedad de transformaciones a la que puede ser sometida.

FORMAS DE PRODUCCIN DE ELECTRICIDADPor calorUn mtodo de producir electricidad es mediante calor aplicado a la unin o junta de dos metales distintos (par trmico), por ejemplo cobre y hierro.Este fenmeno se puede demostrar retorciendo entres si dos hilos, uno de cobre y otro de hierro, y calentando esta unin. Si se conecta un voltmetro entre los extremos fros indicar que la corriente fluye a travs de los dos hilos. (Termocupla).La corriente suministrada por un par trmico es muy pequea, pero resulta prctica para su uso en dispositivos sensores de temperatura de precisin.

Por luzLa celda solar Graetzel tambin conocida como clula solar, produce electricidad mediante un principio foto-electro-qumico, cambiando la energa luminosa en energa elctrica, a travs de dos electrodos planos (electrodo compuesto y simple) y un tinte que genera electrones al contacto con la luz.

Por presinLa forma ms conocida es la HIDRULICA, que consiste en aprovechar la velocidad y presin del agua acumulada en un embalse para mover turbinas que a su vez mueven generadores de energa elctrica.

Por MagnetismoEn 1819, el fsico dans Hans Christian Oersted llev a cabo un importante descubrimiento al observar que una aguja magntica poda ser desviada por una corriente elctrica. Este descubrimiento, que mostraba una conexin entre la electricidad y el magnetismo, fue desarrollado por el cientfico francs Andr Marie Ampere, que estudi las fuerzas entre cables por los que circulan corrientes elctricas. En 1831, el cientfico britnico Michael Faraday descubri que el movimiento de un imn en las proximidades de un cable induce en ste una corriente elctrica; este efecto era inverso al hallado por Oersted. James Clerk Maxwell desarroll una teora matemtica que relaciona las propiedades de los campos elctricos y magnticos. Los trabajos de Maxwell lo llevaron a predecir la existencia de las ondas electromagnticas, e identific la luz como un fenmeno electromagntico. Una barra imantada o un cable que transporta corriente pueden influir en otros materiales magnticos sin tocarlos fsicamente porque los objetos magnticos producen un campo magntico.

Por medios QumicosPILA O BATERA: Dispositivo que convierte la energa qumica en elctrica. Todas las pilas consisten en un electrolito (que puede ser lquido, slido o en pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo. El electrolito es un conductor inico; uno de los electrodos produce electrones y el otro electrodo los recibe. Al conectar los electrodos al circuito que hay que alimentar, se produce una corriente elctrica. Vase Electroqumica.Las pilas en las que el producto qumico no puede volver a su forma original una vez que la energa qumica se ha transformado en energa elctrica (es decir, cuando las pilas se han descargado), se llaman pilas primarias o voltaicas. Las pilas secundarias o acumuladores son aquellas pilas reversibles en las que el producto qumico que al reaccionar en los electrodos produce energa elctrica, puede ser reconstituido pasando una corriente elctrica a travs de l en sentido opuesto a la operacin normal de la pila.

Por frotamientosLas primeras observaciones sobre fenmenos elctricos se realizaron ya en la antigua Grecia, cuando el filsofo Tales de Mileto (640-546 a.c.) comprob que, al frotar barras de mbar contra pieles curtidas, se produca en ellas caractersticas de atraccin que antes no posean.Es el mismo experimento que ahora se puede hacer frotando una barra de plstico con un pao; acercndola luego a pequeos pedazos de papel, los atrae hacia s, como es caracterstico en los cuerpos electrizados. A esta clase de electricidad se le llama Esttica.

Ver videos de produccin de energa

Electromagnetismo: Es el ms importante desde el punto de vista tecnolgico. Una corriente elctrica tiene efectos magnticos (es capaz de atraer o repeler un imn). Por otra parte, el movimiento relativo entre un imn, una bobina (un hilo metlico arrollado) se aprovecha en las mquinas elctricas para producir movimiento o para generar electricidad.

Campo MagnticoEl campo magntico es producido por la corriente elctrica que circula por un conductor.

Campo ElctricoUn campo elctrico puede representarse por lneas de fuerza, lneas que son tangentes a la direccin del campo en cada uno de sus puntos.

Explicar riesgos de lneas de media y alta tensin.Terminologa usada en ElectricidadMltiplos y Sub-mltiplosUna torre de alta tensin trabaja con 20.000 V, esto mismo se puede decir de una forma ms correcta y fcil usando los mltiplos, una torre de alta tensin trabaja con 20kV, las dos expresiones significan lo mismo.La forma correcta de expresar miles de voltios es con elmltiplo kilo, de esta manera la torre de alta tensin trabaja con 20 kilovoltios, 20kV.En electrnica sucede lo mismo, el chip xxx tiene un consumo de 0,001A, la forma correcta seria: Tiene un consumo de 1 miliamperio, que sera igual a 1mA. Las dos cifras se refieren a la misma cantidad pero la primera se queda fuera de rango. En electricidad y electrnica se usan constantementelos mltiplos y los submltiplos, pocas veces usaremos la unidad de medida.Es muy importante tener claro el concepto y saber aplicar las conversiones a mltiplos y submltiplos, las matemticas son bastante importantes en estas ramas.

Para poder representar correctamente la cantidad medida se recurre a los mltiplos y submltiplos de la unidad correspondiente.Los mltiplos y submltiplos se expresan anteponiendo al nombre de la unidad correspondiente un prefijo que indica el factor por el cual se multiplicar.

Siempre que tengamos que subir un escaln hacia los mltiplos dividiremos entre mil y siempre que tengamos que bajar un escaln hacia los submltiplos multiplicaremos por mil.

Ejemplos:0,1A lo convertiremos a un escaln inferior por lo tanto multiplicaremos por 1000: 0,11000=100mA.

10.000A lo convertiremos a un escaln superior por lo tanto dividiremos entre 1000: 10.000/1000=10KA.

Creo que el tema est bastante claro aun as vamos a ver un ejemplo prctico: Queremos comprar un condensador electroltico, por cierto su unidad de medida es el faradio y se representa por la letra F, no podemos pretender que despus de un clculo el valor que necesitemos sea 0,0000047 F donde podemos comprar esto, quien nos va a entender. La forma correcta sera un submltiplo, en este caso el microfaradio uF, no confundirse con milifaradio, entonces tendramos que 0,00000471.0001.000=4,7uF, multiplicamos dos veces por 1.000 porque bajamos dos escalones de la tabla, con el dato resultante ya podemos comprar nuestro componente.

Unidades y abreviaturas Las unidades ms utilizadas en electricidad y electrnica, y sus abreviaturas. Tensin: Voltio Vkilovoltio - kV milivoltio mV microvoltio - V Frecuencia: Hertz - Hz kilohertz: kHz megahertz- MHz Corriente: Amperio - A miliamperio: mA microamperio - A Capacitancia: Faradio - F microfaradio: F nanofaradio - nF picofaradio - pF Resistencia: ohm - kilohmio: k Megohmio: M Inductancia: henry-H milihenrio: mH microhenrio - H Potencia: vatio - W milivatio: mW microwatt - W kilovatio: kW

Laboratorio: usar limaduras de hierro y un imn para ver las lneas del campo magntico

La Induccin ElectromagnticaFue descubierta casi simultneamente, de forma independiente por Michael Faraday y Joseph Henry en 1930. La induccin electromagntica es el principio sobre el que se basa el funcionamiento del generador elctrico, el transformador, muchos otros dispositivos.

Laboratorio: hacer demostracin de induccin con el motor elctrico manual

TIPOS DE MATERIALESCONDUCTORESSon materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores elctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro y el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metlicos que tambin poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar).

AISLANTESAislante hace referencia a cualquier material que impide la transmisin de la energa en cualquiera de sus formas: con masa que impide el transporte de energa. Algunos materiales aislantes son:La madera seca, el caucho, la fibra de vidrio, el vidrio, el plstico, polietileno y polmeros.

MAGNITUDES Y UNIDADESTIPOS DE CORRIENTELa corriente elctrica es el flujo de electrones o cargas dentro de un circuito elctrico cerrado. Esta corriente siempre viaja desde el polo negativo al positivo de la fuente suministradora de FEM, que es la fuerza electromotriz. Existen dos tipos de corriente: la continua y la alterna.

Corriente continua (C.C.): a esta tambin se la conoce como corriente directa (C.D.) y su caracterstica principal es que los electrones o cargas siempre fluyen, dentro de un circuito elctrico cerrado, en el mismo sentido. Los electrones se trasladan del polo negativo al positivo de la fuente de FEM. Algunas de estas fuentes que suministran corriente directa son por ejemplo las pilas, utilizadas para el funcionamiento de artefactos electrnicos. Otro caso sera el de las bateras usadas en los transportes motorizados.

Corriente alterna (C.A.): a diferencia de la corriente anterior, en esta existen cambios de polaridad ya que esta no se mantiene fija a lo largo de los ciclos de tiempo. Los polos negativos y positivos de esta corriente se invierten a cada instante, segn los Hertz o ciclos por segundo de dicha corriente. La corriente elctrica que poseen los hogares es alterna y es la que permite el funcionamiento de los artefactos electrnicos y de las luces.

La forma de onda de la corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una onda senoidal puesto que se consigue una transmisin ms eficiente de la energa.Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda peridicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Cuando se conduce la energa elctrica, una parte se convierte en calor en los cables de transmisin, la prdida en forma de calor es directamente proporcional a la resistencia Se puede reducir las prdidas en forma de calor si se reduce la corriente o la resistencia del conductor, o ambas. Pero la resistencia tiene menos efecto en la prdida de potencia que la corriente.

AMPERAJELa corriente elctrica es un flujo de electrones y la medida de la cantidad de electrones que fluyen por unidad de tiempo a travs de un material conductor se conoce como intensidad. La unidad de medida de la intensidad de corriente elctrica en el Sistema Internacional de Unidades es el amperio, cuyo smbolo es A. Un amperio es igual a un culombio por segundo, esto es, un flujo de 6,241 x 10E18 electrones por segundo.

VOLTAJEEl voltaje, tensin, tambin diferencia de potencial, se le denomina a la fuerza electromotrz (FEM) que ejerce una presin o carga en un circuito elctrico cerrado sobre los electrones.

Tensin en Circuito Abierto:Es la Tensin que existe en los terminales de una fuente, cuando no hay conectada carga.

Tensin de trabajo:Es la Tensin que aparece en los terminales de la fuente cuando se le conecta una carga, puede variar de la anterior.

Tensin Nominal:Es el valor de la Tensin que se mide con un voltmetro, es el valor real.

RESISTENCIAEs la propiedad que tienen los materiales, de oponerse al paso de la corriente elctrica. Su unidad de medida en el SI es el Ohmio.

Ejemplo: hacer comparacin con un circuito de agua.

FRECUENCIALa frecuencia es la cantidad de ciclos completos en una corriente elctrica y se calculan por segundo, por ejemplo, la corriente alterna oscila o cambia con una frecuencia de 50 60 ciclos por segundo. La unidad para medir estos ciclos es el Hertz (Hz) y debe su nombre al fsico alemn Heinrich Rudolf Hertz, quien en 1888 demostr la existencia de las ondas electromagnticas. Por ejemplo un Hertz o Hertzio es un ciclo por segundo.

GENERADOR FUENTEFuente elctrica:Es todo accesorio o equipo que proporciona Tensin a un circuito o aparato elctrico.Tipos de fuentes:a. De A.C.b. De D.C.c. Mixta

Las PilasA las fuentes que transforman la energa qumica en energa elctrica se les llama pilas galvnicas o pilas electrolticas. Las pilas electrolticas a su vez, se clasifican en pilas primarias y pilas secundarias o acumuladores.

Primarias:Bateras de 1.5, 4.5 y 9 voltios, son desechables una vez agotadas.Secundarias:Acumuladores para vehculos, pueden recargarse hasta alcanzar su vida til.Es una mquina cuya misin es crear una diferencia de nivel elctrico, que recibe el nombre de diferencia de potencia o tensin.

El receptor, esto es, la mquina que recibir la energa transportada, y que es capaz de desarrollar un trabajo.-La unin entre el generador y el receptor se hace por medio de conductores semejantes a los conductos del agua, por donde pasar la corriente elctrica, que transportar una cantidad de electricidad en la unidad de tiempo, que es el segundo.

LA POTENCIA ELCTRICALa potencia de una mquina es el trabajo que efecta esta mquina en la unidad de tiempo.Se denomina potencia a la capacidad de producir trabajo, y se mide por el trabajo que se realiza por segundo. Cuanto menos tiempo precise una mquina para realizar un trabajo, ms potencia desarrolla.

La unidad elctrica de la Potencia es el VATIO (W)

La Potencia puede calcularse mediante la frmula: P = V * I

El Vatio tiene un mltiplo llamado Kilovatio, que vale mil vatios, y se escribe KW o Kw.

1 KW = 1.000 W

Cuando se trata de corriente alterna, tambin se lee la potencia, en kilo-voltio-amperios, se escribe kVA que se lee ca-ve-as.

EL VATIO-HORACuando se pretende medir la cantidad de energa consumida durante un largo perodo de tiempo, el segundo resulta una unidad demasiado pequea, por ello se ha creado el vatio hora, que es el consumo en vatios tomando por unidad de tiempo la hora.Pero an es pequea para medir lo consumido en un mes, por lo que con estas dos unidades tambin existe el Kilovatio-horaLas cuatro expresiones de la potencia expresada en vatios tienen las abreviaturas siguientes:W = Vatio Kw = Kilovatio W-h = vatio hora Kw-h = Kilovatio-hora

2 CIRCUITO ELCTRICODefinicin:Un circuito elctrico es un conjunto de elementos que unidos de forma adecuada permiten el paso de la corriente elctrica.

Partes y sus funciones:

GENERADOR o Fuente:Son aquellos elementos capaces de mantener una diferencia de potencial entre los extremos de un conductor.

CONDUCTOR:Generalmente son los cables por los cuales se conduce o transmite la corriente elctrica, estn hechos de materiales con baja resistencia para evitar prdidas.

RECEPTOR o CONSUMIDOR:Son aquellos elementos capaces de aprovechar el paso de la corriente elctrica: motores, resistencias, bombillas, etc.

ELEMENTOS DE MANIOBRA:Son dispositivos que nos permiten abrir o cerrar el circuito cuando lo necesitamos. Por ejemplo: pulsadores, interruptores, cuchillas de simple o doble tiro y conmutadores.

ELEMENTOS DE PROTECCIN:Son dispositivos que protegen el circuito de sobrecargas de tensin y al operario de posibles accidentes. Entre stos podemos mencionar:

Los Fusibles:Formado por un hilo de cobre o una lmina de platino, el cual se funde si hay sobrecarga, abriendo el circuito. Impide que pueda quemarse algn componente.

Los Automticos:Abren el circuito cuando la intensidad de corriente aumenta. Hay de 2 tipos:a) Magnticos: tienen una bobina interna calibrada, la cual abre el dispositivo cuando hay un exceso de corriente. (Rels)

b) Trmicos: tienen como parte principal de su mecanismo, una placa bimetlica la cual al calentarse por una sobrecarga, se dobla y desconecta el circuito. (Flipones)

c) Diferenciales: Detectan variaciones mnimas de intensidad dentro del circuito y abren el circuito.

TIPOS DE CIRCUITOS ELCTRICOS:a) Circuito Serie:Se forma cuando la corriente elctrica sigue nicamente un camino entre el generador y la carga.

b) Circuito Paralelo:Se forma cuando la corriente elctrica forma 2 o ms caminos entre el generador y las cargas.

c) Circuito Mixto:Se forma de una combinacin entre un circuito serie y un paralelo.

NOMENCLATURA DE LOS CONDUCTORES

OBJETIVO:

El alumno identificara las cualidades particulares de los diversos conductores segn su grabado (por ejemplo THW).

De acuerdo a lo anterior el alumno podr seleccionar el tipo de aislante del conductor ms adecuado una vez que ya calculo el calibre segn su utilizacin donde intervienen diferentes aspectos como son:

* Si se va a encontrar en el medio ambiente* Si se va a encontrar Humedad* Para diferentes tensiones * Etc.

Tambin conocer las aplicaciones ms comunes de estos conductores.

Los materiales aislantes que cubren a los conductores no slo proveen aislacin elctrica, pero proporcionan proteccin ambiental y resistencia mecnica a la friccin (tirado de cables dentro de un conducto o expansin y contraccin con variaciones de temperatura)

Tipos de aislantesT(Thermoplastic) Material termoplstico

H (Heat resitant) Resistente al calor (heat).

W (Weather-resistant) Resistente a la humedad.

A (Asbestos) Asbesto. Este material estprohibido en la actualidad

M (Mineral oil) Resistente a los aceites.

N(Nylon) Cubertura exterior de nylon.

NM (Non-Metalic) Cubertura exterior de nylon(no metlica).

R(Rubber)Goma.

S(Silicon rubber) Goma siliconada.

FEP (Teflon) FET y TFE representan dosTFE (Teflon) formulaciones del Teflon

PVC(Polyvinyl Chloride) Cloruro de polivinilo.

UF/USE(Underground Feeder/Cables que permiten ser

Underground Serviceenterrados bajo tierra.Entrance)El PVC es sin duda el ms usado por su alta resistencia a las temperaturas y voltajes de aislacin (600 V/1.500C, as como a la humedad ambiente.

Con lo anterior podemos deducir los grabados de los aislantes en el conductor por ejemplo un THW esto indica que se ha usado un material termoplstico para la cubierta aislante (T), la que es resistente al calor (H) y la humedad ambiente (W).

En cables especiales para media tensin aislados:

PRCTICA 1Demostrar formas de produccin de energa:a. Batera con limones.Hacer grupos de 2 y empezando con 1 limn, medir con el voltmetro cunto voltaje se genera. Repetir hasta hacerlo con 3 limones.Materiales:limonesPedazo de alambre de Al y uno de CuCablesVoltmetro digital

b. Motor de induccin.c. Generador elico.

PRCTICA 2Uso bsico del Multmetro. (Ver video)Demostracin fsica midiendo voltajes, amperajes y una resistencia.

PRCTICA 3 (21jul13)

Preparar conductores Tipos de empalmes (ver video)27JUL13

Repaso de circuitos elctricos (serie, paralelo, mixto)

3. MAGNITUDES Y UNIDADES3.1 Magnitudes:Magnitud fundamentalUnidadSmbolo

Longitudmetrom

Masakilogramokg

Tiemposegundos

Temperaturagrado kelvinK

Cantidad de sustanciamolmol

Intensidad de corriente elctricaamperioA

Intensidad luminosacandelacd

Tabla de equivalencias (las principales)USO BSICO DEL MULTMETRO

LA LEY DE OHM

La Ley de Ohm, postulada por el fsico y matemtico alemnGeorg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinmica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades bsicas presentes en cualquier circuito elctrico como son:

1. Tensin o voltaje"V",en volt (V).2. Intensidad de la corriente" I ",en ampere (A).3. Resistencia"R"en ohm () de la carga o consumidor conectado al circuito.

Circuito elctrico cerrado compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga elctrica"R"y la.circulacin de una intensidad o flujo de corriente elctrica" I "suministrado por la propia pila.

Debido a la existencia de materiales que dificultan ms que otros el paso de la corriente elctrica a travs de los mismos, cuando el valor de su resistencia vara, el valor de la intensidad de corriente en ampere tambin vara de forma inversamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensin o voltaje se mantenga constante.

Frmulas: V = I * RI = V / RR = V / I

LEY DE WATT:La Ley de Watt establece que la Potencia Elctrica es igual al producto del Voltaje por la Corriente.P = V * II = P / VV = P / IHacer ejemplos.

CLCULO DE CONDUCTORES.Para calcular qu calibre de conductor tenemos que instalar, primero debemos conocer cunta corriente pasar por l, calculndola por medio de la Ley de Watt, o en su caso, por la Ley de Ohm.Hacer ejemplos.