UNIDAD 6. ELECTRICIDAD Y...
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UNIDAD 6. ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA 3º ESO BILINGÜE DPTO. TECNOLOGÍA IES MIGUEL ESPINOSA ÍNDICE 1. EL CIRCUITO ELÉCTRICO 2. MAGNITUDES ELÉCTRICAS 3. TIPOS DE CIRCUITOS 4. TIPOS DE CORRIENTE 5. ENERGÍA ELÉCTRICA 6. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA 7. MECANISMOS ELECTROMAGNÉTICOS 8. ELECTRÓNICA
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UNIDAD 6.ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA
3º ESO BILINGÜE
DPTO. TECNOLOGÍA
IES MIGUEL ESPINOSA
ÍNDICE
1. EL CIRCUITO ELÉCTRICO
2. MAGNITUDES ELÉCTRICAS
3. TIPOS DE CIRCUITOS
4. TIPOS DE CORRIENTE
5. ENERGÍA ELÉCTRICA
6. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
7. MECANISMOS ELECTROMAGNÉTICOS
8. ELECTRÓNICA
1. EL CIRCUITO ELÉCTRICO
Un circuito eléctrico es un recorrido por el cual circulan los electrones.
Consta de:
-Un generador � proporciona energía.
-Un hilo conductor.
-Un interruptor.
-Un receptor: bombilla, motor, timbre, etc.
1. EL CIRCUITO ELÉCTRICO
Se denomina corriente eléctrica a la circulación de electrones o carga eléctrica de forma continua por un circuito.
Para que se establezca y se mantenga una corriente eléctrica, necesitamos un generador que proporcione energía a los electrones.
1. EL CIRCUITO ELÉCTRICO1.1. TIPOS DE MATERIALES
Los electrones necesitan pasar a través del material, por lo que el material debe permitir el paso de la corriente eléctrica.
La estructura atómica de cada material determina la mayor o menor facilidad con que se desplazan los electrones.
1. EL CIRCUITO ELÉCTRICOClasificación
a) Conductores
Poseen electrones que se mueven con facilidad. Metales.
b) Aislantes
Los electrones no circulan libremente. Plásticos.
c) Semiconductores
Con propiedades intermedias, como el Silicio y el Germanio.
1. EL CIRCUITO ELÉCTRICO1.2. RESISTENCIA ELÉCTRICA DE LOS MATERIALES
La oposición que presenta un material al paso de la corriente eléctrica se denomina resistencia eléctrica.
Metal? � resistencia eléctrica casi nula.
Aislantes? � resistencia eléctrica muy elevada.
1. EL CIRCUITO ELÉCTRICOEl valor de la resistencia eléctrica no depende solo del material, sino también de su forma:
Aumenta con la longitud.
Disminuye al aumentar el grosor
¿Cuál tiene menor resistencia eléctrica?
1. EL CIRCUITO ELÉCTRICO1.3. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO
- Generador
Proporciona la energía necesaria para que los electrones se muevan.
Baterías y pilas generan corriente eléctrica a través de procesos químicos.
1. EL CIRCUITO ELÉCTRICO- Receptores
Transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía útil.
Bombillas: producen luz.
Motores: producen movimiento.
Resistencias: producen calor.
Timbres: producen sonido.
1. EL CIRCUITO ELÉCTRICO- Elementos de control
Dirigen e interrumpen la corriente eléctrica.
Interruptores: permiten o interrumpen de modo permanente el paso de la corriente eléctrica.
Pulsadores: actúan únicamente mientras son accionados.
Conmutadores: dirigen la corriente eléctrica por una rama del circuito, impidiendo el paso por la otra.
1. EL CIRCUITO ELÉCTRICO- Elementos de protección
Protegen la instalación y al usuario de sobretensiones.
Fusibles: un hilo muy fino se funde si la corriente es demasiado alta.
Interruptor magnetotérmico (fusibles automáticos) o diferencial (protegen de derivaciones o fugas de corriente).
1. EL CIRCUITO ELÉCTRICO1.4. REPRESENTACIÓN Y SÍMBOLOS
2. MAGNITUDES ELÉCTRICASMagnitudes eléctricas básicas:
- VOLTAJE
- INTENSIDAD DE CORRIENTE
- RESISTENCIA
Formulan la Ley de Ohm.
2. MAGNITUDES ELÉCTRICAS2.1. VOLTAJE O DIFERENCIA DE POTENCIAL
La cantidad de energía que una pila o batería (generador) es capaz de proporcionar a cada electrón para que se muevan a través del circuito eléctrico (carga eléctrica) viene expresada por su voltaje o tensión y se mide en voltios (V).
Un voltímetro mide la tensión en una rama del circuito y se coloca siempre en paralelo.
2. MAGNITUDES ELÉCTRICAS2.2. INTESIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA
La intensidad de corriente eléctrica es la carga o el número de electrones que atraviesan la sección de un conductor cada segundo. I= Q / t
La intensidad de corriente eléctrica se mide en Amperios (A).
Un amperímetro se coloca en serie.
2. MAGNITUDES ELÉCTRICAS2.3. RESISTENCIA ELÉCTRICA. LEY DE OHM.
La resistencia que un material opone al paso de la electricidad es el cociente entre la tensión aplicada en sus extremos y la intensidad que lo atraviesa.
Este enunciado se conoce como la Ley de Ohm:
R = V / I V = R · I I = V / R
La Resistencia eléctrica se mide en Ohmios
3. TIPOS DE CIRCUITOSLos elementos que forman un circuito pueden estar
conectados en serie, en paralelo o en disposición mixta.
3.1. CIRCUITO SERIE
Dos o más elementos están en serie cuando la salida de uno es la entrada del siguiente � se puede recorrer el circuito entero sin levantar el bolígrafo!
3. TIPOS DE CIRCUITOSParticularidades:
a) La corriente que circula por todos los elementos es la misma.
It= I1 = I2 = I3 =…
b) El voltaje total es la suma de las tensiones en cada elemento.
Vt= V1 + V2 + V3 +…
c) La resistencia equivalente es la suma de las resistencias.
Rt= R1 + R2 + R3 +…
CUMPLE LA LEY DE OHM.
3. TIPOS DE CIRCUITOSEJEMPLO CIRCUITO SERIE:
Ley de Ohm: V = R · ILa ley de Ohm se cumple para el circuito entero como para cada elemento.Vt = Rt · It
Vi = Ri · Ii
Circuito: Vt = Rt · It
Elementos 1, 2 y 3: V1 = R1 · I1
V2 = R2 · I2
V3 = R3 · I3
Datos del problema:Rt = R1 + R2 + R3= 100 + 50 + 50 = 200 Ohms
Vt = Rt · It � It = Vt / Rt = 10 V / 200 Ohms = 0,05 A
V1 = 100 · 0,05 = 5 V V2 = 50 · 0,05 = 2,5 VV3 = 50 · 0,05 = 2,5 V
It = I1 = I2 = I3
Vt = V1 + V2+ V3
3. TIPOS DE CIRCUITOSCaracterísticas del circuito serie:
Todos los elementos están sometidos a la misma intensidad.El voltaje se reparte entre todos los elementos en función de su Resistencia, por lo que las fuentes de alimentación son más duraderas.Si falla algún elemento del circuito, al estar conectados en serie, se abre el circuito, apagándose el resto de elementos.
3. TIPOS DE CIRCUITOS3.2. CIRCUITO PARALELO
Los diferentes elementos del circuito se colocan de forma que tengan la misma entrada y la misma salida.
3. TIPOS DE CIRCUITOSParticularidades:
a) Al estar conectados los elementos en paralelo con la fuente de tensión, todos están sometidos a la tensión del circuito. Vt = V1 = V2 = Vi
b) La intensidad del circuito es la suma de las intensidades de rama. It = I1 + I2 + Ii
c) Sustituimos en la ecuación de la Intensidad
I = V / R � Vt /Rt = V1 /R1 + V2 /R2
Como las tensiones son iguales podemos eliminarlas:
1 /Rt = 1 /R1 + 1 /R2
Quedando enunciada la ecuación de la Resistencia equivalente.
3. TIPOS DE CIRCUITOSConexión paralelo � todos los elementos a la misma
tensión � bombillas brillan igual.
La pila dura menos! No se reparte voltaje.
En caso de fallar un elemento, no le afecta al resto.
I1= V / R1= 4,5 V / 60 = 0,075 AI2= V / R2 = 4,5 V / 30 = 0,15 AI = I1 + I2 = 0,225 ARc = V / I = 20 OhmsComprobación:Rc = R1·R2/ R1+R2 = 20 Ohms
4. TIPOS DE CIRCUITOS3.3. CIRCUITO MIXTO
Un circuito mixto puede ser:
1. Un circuito paralelo con un serie integrado.
2. Un circuito serie con un paralelo integrado.
En ambos casos habrá que hacer el equivalente serie o el equivalente paralelo y resolver.
Vc= 15V. R1=2. R2= 3. R3=6. SOL. Ic= 15/4 A.
V1=V2=V3=7.5 V. I2=7.5/3 A. I3= 7.5/6 A.
4. TIPOS DE CORRIENTE¿Todos los aparatos se pueden conectar a la red
eléctrica?
¿Todos los aparatos pueden funcionar con pilas?
4.1. CORRIENTE CONTINUA
Entre los bornes de una fuente de alimentación existe una tensión constante que no varía con el tiempo, circulando siempre en el mismo sentido y con idéntica intensidad.
4. TIPOS DE CORRIENTE4.2. CORRIENTE ALTERNA
Es la que llega a nuestras casas. Se obtiene mediante generadores y cambia de sentido y de valor 50 veces por segundo (50 Hz), repitiéndose una gráfica senoidal.
El valor eficaz de la corriente alterna es el valor que debería tener una señal continua para producir el mismo efecto.Vef = Vmax / 1,41 = Vmax / raíz de 2
5. ENERGÍA ELÉCTRICALa tensión eléctrica es la energía que proporciona el
generador a los electrones para mantenerlos en movimiento. Dicha energía es consumida por los receptores.
La energía que consume en un tiempo determinado, t, un aparato eléctrico por el cual circula una intensidad, I, y cuyo voltaje de funcionamiento es V, viene dada por: E = V·I·t
La energía se mide en Julios (J) o calorías (cal).
El tiempo se mide en hora.
5. ENERGÍA ELÉCTRICA5.1. POTENCIA ELÉCTRICA
La capacidad que tiene un receptor eléctrico cualquiera para transformar energía en un tiempo determinado es la potencia eléctrica.
Se mide en vatios (W), aunque es más frecuente usar el kilovatio (kW). P = V · I
La energía eléctrica consumida se puede expresar en función de la potencia en kilovatio por hora (kW·h).
1 kW· h = 3.600.000 J = 3.600 kJ
Si se conoce la potencia de un receptor se puede calcular la energía eléctrica que consume multiplicándola por el tiempo de funcionamiento en horas.
E = P · t
6. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
6.1. CALOR
El movimiento de los electrones en un cable eléctrico es lento y desordenado, que provoca continuos choques y un aumento de la temperatura.
CALORLUZ EFECTOS ELECTROMAGNÉTICOS
SONIDO
MOTOR ELÉCTRICO
6. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
6.1. CALOR
El movimiento de los electrones en un cable eléctrico es lento y desordenado, que provoca continuos choques y un aumento de la temperatura.
La energía en forma de calor generada por la corriente eléctrica se conoce como efecto Joule, y se calcula:
E = I2 · R · t
6. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
6.2. LUZ
Existen dos formas de producir luz mediante electricidad:
- Por calentamiento de un hilo conductor (lámpara incandescente)
- Por excitación de un gas sometido a descargas eléctricas (fluorescentes, lámparas de vapor de sodio…).
6. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
BOMBILLA
El paso de la corriente eléctrica por un hilo fino produce su calentamiento, y por incandescencia, emite luz.
Temperatura del filamento de la bombilla: de 2000ºC a 3000ºC.
Para evitar que se funda se encierra en una ampolla de vidrio al vacío o con una mezcla de argón y nitrógeno, puesto que en presencia de oxígeno se quemaría.
6. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
TUBO FLUORESCENTE
En su interior hay:
- Un filamento metálico (tugsteno)
- Un gas inerte (argón)
- Una pequeña cantidad de mercurio
El vidrio está recubierto en su interior por una capa de fósforo.
Al encender el tubo fluorescente, se produce un calentamiento del filamento, que da lugar a una corriente eléctrica.
Los choques de las partículas que forman la corriente eléctrica con los átomos de mercurio provocan la emisión de luz ultravioleta (no visible).
El fósforo de la cara interior del tubo absorbe la radiación uv y la transforma en luz visible.
6. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Ventajas:
- Ahorro de energía
- Mayor eficacia (gastan menos energía para producir la misma luz)
Inconvenientes:
- Utilizan elementos contaminantes (fósforo y mercurio)
* Lámparas de bajo consumo: tipo particular de lámparas fluorescentes con una vida útil mucho mayor, que consumen entre un 50% y un 80% menos de electricidad, pues pierden poca energía por efecto Joule.
6. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
6.3. Efectos electromagnéticos
Hans Christian Oersted: colocó una brújula en el centro de un bucle o vuelta de cable conectado a un generador.
� La brújula detectó el paso de la corriente y se orientó con respecto al circuito.
DEMOSTRADA LA RELACIÓN ENTRE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO.
El circuito eléctrico se transforma en un imán, creando un campo magnético.
Este efecto se aprovecha para producir movimiento � Fundamento del electroimán (motores eléctricos, relés…)
6. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Michael Faraday: descubre el efecto contrario.
Moviendo un imán ante un cable eléctrico, se genera electricidad en el mismo � dinamo o alternador.
Moviendo un imán respecto al circuito, o viceversa, puedo generar corriente eléctrica.
Fenómeno de la inducción electromagnética.
7. MECANISMOS ELECTROMAGNÉTICOS
La corriente eléctrica crea un campo magnético a su alrededor +
Los campos magnéticos pueden dar lugar a corrientes eléctricas.
�BASE DEL ELECTROMAGNETISMO.
Mecanismo electromagnético: aparato capaz de convertir el movimiento en electricidad, y viceversa (aprovecha los efectos electromagnéticos tanto para producir electricidad como para convertir esta energía en energía mecánica (movimiento)).
7. MECANISMOS ELECTROMAGNÉTICOS
7.1. GENERADORES ELECTROMAGNÉTICOS
Transforman la energía mecánica (movimiento) en electricidad.
Generadores de corriente continua (DINAMOS) y de corriente alterna (ALTERNADORES)
7. MECANISMOS ELECTROMAGNÉTICOS
LA DINAMO:
Consta de un imán en cuyo interior está situada una bobina que termina en dos semianillos conductores separados: el colector.
Sobre dicho colector están apoyadas las escobillas, de donde salen los cables.
Cuando el rotor (la bobina) gira por acción de la fuente de energía externa, se genera corriente eléctrica en dicha bobina.
Produce corriente continua pulsante� se superponen varias bobinas para que la corriente sea constante.
7. MECANISMOS ELECTROMAGNÉTICOS
El colector forma parte de la bobina o rotor, y tiene un movimiento de giro.
La escobilla forma parte del circuito y se pone en contacto con el colector cuando este rota o gira por acción de una fuerza externa.
7. MECANISMOS ELECTROMAGNÉTICOS
EL ALTERNADOR
Prácticamente idéntico a la bobina.
El colector está formado por una pareja de anillos metálicos, en cada uno de los cuales se apoya una de las escobillas.
Produce corriente eléctrica alterna.
7. MECANISMOS ELECTROMAGNÉTICOS
7.2. EL MOTOR ELÉCTRICO
Transforma la energía eléctrica en movimiento.
Funcionamiento basado en la fuerzas de atracción y repulsión establecidas entre un imán y un hilo por donde hacemos pasar una corriente eléctrica.
7. MECANISMOS ELECTROMAGNÉTICOS
7.3. EL RELÉ
Elemento electromagnético.
Cuando se hace circular una corriente eléctrica por la bobina, esta se comporta como electroimán y atrae a una pieza móvil metálica que cierra dos contactos.
Si no se aplica ninguna señal eléctrica a la bobina, el contacto central permanece en reposo, unido al contacto de la izquierda.
8. ELECTRÓNICA
COMPONENTES ELECTRÓNICOS
- Resistencia fija o resistor
- Resistencia variable o potenciómetro
- Condensador
- Diodo
- Transistor
TRABAJO ESCRITO: a mano. 2 hohas. Portada. Se permiten imágenes.
Indice.
1. Electrónica. ¿Qué es?
2. Componentes electrónicos.
3. Bibliografía.
