Tema: Electricidad

Departamento de Tecnología ESOCurso 2006/07

19/02/2007 Electricidad - Tecnología ESO 2

Índice:

1. Energía y sus transformaciones. 2. Energía eléctrica. 3. Magnitudes eléctricas. 4.

Medida de las magnitudes eléctricas. 5. Circuitos y componentes eléctricos.

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1. Energía y sus transformaciones.

1.1 Energía: ¿qué es? 1.2 Manifestaciones de la energía 1.3 Transformaciones 1.2 Fuentes de energía

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1. Energía y sus transformaciones.

La energía es una propiedad de los cuerpos según la cual éstos pueden transformar/cambiar su estado o su posición o de otros cuerpos.

La energía interviene en todos los cambios que ocurren en el universo, se precisa para calentar, iluminar, deformar, mover y para que la vida sea posible.

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1. Energía y sus transformaciones.La energía puede manifestarse de muchas formas: Mecánica. La energía relacionada con los cuerpos o la

materia en movimiento. Puede ser:Cinética: la que tiene una masa moviéndose a una velocidad.Potencial: la que tiene un cuerpo debido a su posición en el espacio (gravedad) o a su deformación (tensión, torsión, etc.)

Eléctrica. La energía asociada a los electrones de la corteza de los átomos.

Térmica. La energía asociada al calor. Luminosa. La energía asociada a la luz Nuclear. La energía asociada a las partículas del núcleo de

los átomos. Química. La energía asociada a las reacciones químicas.

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1. Energía y sus transformaciones.Transformaciones de la energía: todas las formas de energía son convertibles, es decir, se pueden transformar las unas en las otras. Cuando la energía se utiliza, no se gasta, sólo se transforma.

La energía mecánica del viento se transforma en energía eléctrica en un aerogenerador.

Energía almacenada. Algunos cuerpos, ya sea por su posición en el espacio, o por su composición u otras causas, tienen energía almacenada. Es decir, puede obtenerse energía a partir de ellos. Ejemplos: los combustibles, las pilas y baterías.

Carbón

Batería

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1. Energía y sus transformaciones.

Fuentes de energía. Son los materiales o los fenómenos a partir de los cuales podemos obtener energía

No renovables. Son las fuentes de las que sólo existe una cantidad limitada. Eso sucede con: el carbón, petróleo, gas natural y uranio radioactivo.

Renovables. Son las fuentes de las que existe una cantidad ilimitada. Eso sucede con: el sol, el viento (eólica), las mareas (mareomotriz), las corrientes de agua (hidráulica), biomasa y geotérmica.

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2. Energía eléctrica.La materia está compuesta por moléculas y éstas por átomos que, a su vez, están formados por un:a) Núcleob) Corteza.

La energía eléctrica es la que se produce en determinadas materias por el movimiento, desde unos átomos a otros, de los electrones situados en la capa más externa de la corteza.

b) La corteza es un espacio alrededor del núcleo en el que se mueven los electrones (partículas con carga eléctrica negativa).

a) El núcleo consta de partículas con actividad eléctrica neutra llamadas neutrones y otras con carga eléctrica positiva, llamadas protones.

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3. Magnitudes eléctricas.

3.1 Carga eléctrica 3.2 Intensidad 3.3 Resistencia 3.4 Voltaje. Ley de Ohm 3.5 Potencia 3.6 Resumen

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3. Magnitudes eléctricas. Carga eléctrica (Q). Los

materiales en situación normal están neutralizados eléctricamente porque tienen tantos protones como electrones, pero, en ciertas circunstancias, pueden electrizarse, es decir acumular más cargas positivas o negativas. Es la cantidad de electricidad (cargas eléctricas positivas o negativas) que se acumula en un cuerpo electrizado.

La Carga eléctrica se mide en Culombios (C). 1 culombio = 6 250 000 000 000 000 000 electrones.

1e- = 1’6·10-19 C

1C = 6’23 trillones e-RECORDAR que:

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3. Magnitudes eléctricas. Intensidad. Es la

cantidad de carga eléctrica (Q) que circula por un circuito en un segundo.

La Intensidad de corriente eléctrica se mide en Amperios.

1 Amperio es la corriente eléctrica resultante cuando circula por un circuito 1 Culombio en 1 segundo.

t

QI

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3. Magnitudes eléctricas. Resistencia. Todos los

materiales, incluso los mejores conductores, ofrecen alguna dificultad al paso de la corriente eléctrica. Cuanto mayor es la resistencia, menor es la intensidad de corriente.

La Resistencia eléctrica se mide en Ohmios (Ω).

La resistencia de un cuerpo depende de su longitud (L), de su sección transversal (S) y del material (ρ) del que esté construido. S

LR

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3. Magnitudes eléctricas. Tensión. Es la energía

comunicada a cada una de las cargas eléctricas que se mueven en un circuito eléctrico. Esta energía la comunica el generador.

La Tensión eléctrica también se llama Voltaje y se mide en voltios (V). Un voltio es la tensión necesaria para comunicar una energía de 1 Julio a cada una de las cargas que forman 1 Culombio.

RIV ¡Es la ecuación fundamental de la ciencia de la electricidad!

R

VI

I

VR

Ley de Ohm:

Dos derivaciones de la Ley de Ohm:

y

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3. Magnitudes eléctricas. Energía eléctrica. La Energía que podemos obtener

a partir de la corriente eléctrica depende de la Intensidad, el Voltaje y el tiempo que esté circulando la corriente. Se mide en Julios.

Potencia eléctrica es la Energía que se produce en cada unidad de tiempo. La Potencia eléctrica se mide en vatios (W). La podemos apreciar si un receptor eléctrico tiene mayor o menor iluminación, nº de vueltas, cantidad de calor producido, etc.

tIVE

t

tIV

t

EP

IVP RIP 2

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3. Magnitudes eléctricas. Tabla resumen magnitudes eléctricas:

Magnitud Símbolo Significado Unidad Fórmula/relación

Carga Q Cantidad e-

C, culombio

Intensidad I Flujo de e- A, amperio

Resistencia R Dificultad Ω, ohmio

Voltaje/Tensión

V Energía V, voltio

Potencia P Rendimiento

W, vatioIVP

RIV

S

LR

t

QI

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4. Medida de las magnitudes eléctricas. La Tensión se mide con el voltímetro: aparato con una

escala graduada cuyo valor de lectura se puede variar y dos cables (rojo y negro). El cable rojo se conecta al polo positivo de la Tensión que de seamos medir y el negro al negativo. El voltímetro se coloca en paralelo con el elemento a medir.

La Intensidad se mide con el amperímetro que es un aparato con una escala graduada, cuyo valor de lectura se puede variar y dos cables. El rojo se conecta al polo positivo de la Corriente que de seamos medir y el negro al negativo. El amperímetro se coloca en serie.

La Resistencia se mide con el ohmiómetro que es un aparato con una escala graduada, cuyo valor de lectura se puede variar y dos cables. El ohmiómetro se coloca en paralelo con el elemento cuya resistencia vamos a medir y que está desconectado del circuito.

La Tensión, la Intensidad y la Resistencia se pueden medir con un polímetro que puede ser usado para todas ellas según cómo se conecta. Para usarlo hay que seleccionar en el aparato la función que deseamos que cumpla.

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4. Medida de las magnitudes eléctricas

Voltímetro: Amperímetro:

Ohmiómetro: Polímetro:Voltímetro: Amperímetro:

Ω

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5. Circuitos y componentes eléctricos. Los circuitos eléctricos son

los trayectos cerrados que recorren los electrones al desplazarse por efecto de la energía eléctrica para producir otras formas de energía o trabajo.

Los circuitos eléctricos están formados como mínimo por:- un generador (proporciona la energía eléctrica para poner en movimiento los electrones)- unos conductores (por los que se mueven estos electrones)- un receptor (en el que se obtiene la energía o el trabajo útil).

G

INTERRUPTOR

GENERADOR

LÍNEA o CONDUCTOR

RECEPTOR

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5. Circuitos y componentes eléctricos.Para poder controlar el paso de los electrones por el circuito se instalan también elementos de maniobra y control. Los más habituales son:1) Pulsador: mantiene cerrado el circuito, permitiendo el paso de los electrones, mientras se mantiene apretado.2) Interruptor: mantiene abierto o cerrado el circuito, hasta que volvemos a actuar sobre él. 3) Conmutador: corta el paso de la corriente eléctrica por un circuito a la vez que lo establece por otro.4) Relé: es un interruptor, activado automáticamente mediante el circuito de control, que abre o cierra varios circuitos de trabajo.