Electricidad 3 e So Final

Departamento de Tecnologa IES ISLA de la Deva Electricidad 3 ESO

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ELECTRICIDAD 3 ESO

Carga elctrica.

Los tomos que constituyen la materia estn formados por otras partculas todava ms pequeas, llamadas protones, neutrones y electrones. Los protones y los electrones tienen una propiedad conocida como carga elctrica. Esta propiedad es la responsable de que ocurran los fenmenos elctricos. La unidad para medir la cantidad de carga elctrica en el Sistema Internacional es el Coulomb (C) y equivale a la carga de 6242x1018 electrones. (6242 trillones de electrones). La carga elctrica de un electrn es igual a la carga elctrica de un protn, pero de distinto signo. Los electrones tienen carga negativa y los protones carga positiva. Los electrones pueden saltar de uno a otro tomo por diversas causas. Este movimiento de electrones constituye lo que comnmente llamamos electricidad o corriente elctrica Algunos cuerpos al frotarlos adquieren un exceso de carga elctrica positiva o negativa y pueden actuar sobre otros cuerpos que tambin estn cargados elctricamente (barrita de vidrio o plstico atrae trocitos de papel).

Conductores y aislantes:

Conductores: Materiales que permiten el paso de la corriente elctrica a su travs. El cobre, plata, aluminio y acero son buenos conductores. Aislantes: No permiten el paso de la corriente elctrica a su travs. Los plsticos, vidrio, cermica, madera son ejemplos de aislantes. Semiconductores: En determinadas condiciones se comportan como conductores y en otras como aislantes. El silicio es el semiconductor ms empleado, se utiliza en muchos componentes electrnicos.

Corriente elctrica

Se define como la circulacin de electrones a travs de un material conductor.


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Elementos de un circuito elctrico:

Un circuito elctrico constituye el camino que siguen los electrones en su recorrido. Los elementos fundamentales para que exista un circuito elctrico son; generador elctrico, cables, receptores, elementos de maniobra y elementos de proteccin.

Nombre Finalidad Tipos

Generadores o acumuladores Suministrar la energa elctrica

acumulada o generada al circuito

Pilas, bateras

Red elctrica

Conductores

Permiten la circulacin de la corriente elctrica y unen los dems componentes de un

circuito

Cables de cobre, aluminio

Receptores Transforman la energa elctrica

en otro tipo de energa til

Energa mecnica, un motor

En Energa luminosa: una bombilla

En energa acstica: un timbre

Elementos de maniobra Gobiernan un circuito,

modificando las conexiones del mismo

Pulsadores

Interruptores

Conmutadores

Elementos de proteccin Protegen las instalaciones y a los

usuarios

Fusible

Interruptor magnetotrmico


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REPRESENTACIN Y SIMBOLOGA: Se ha establecido un sistema de smbolos convencionales a fin de facilitar la representacin de esquemas de circuitos elctricos y electrnicos.

Dibujo real Operador Smbolo

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1. Pila 2. Batera de pilas

3. Cruce de cables

4. Cruce sin cables

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5. Lmpara o bombilla 6. Motor elctrico 7. Timbre o zumbador 8. Resistencia

9. Pulsador

10. Interruptor

11. Conmutador


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Un esquema de un circuito elctrico es una representacin grfica en la que se utilizan los smbolos de los elementos que componen un circuito.

MAGNITUDES Y UNIDADES ELCTRICAS CARGA ELCTRICA: (q) expresa la cantidad de electricidad que tiene un cuerpo, es decir el exceso o defecto de electrones. Su unidad es el culombio (C)

1 C = 6,24 1024

INTENSIDAD: ( I ) Es la cantidad de carga elctrica (electrones) que atraviesa la seccin de un conductor por unidad de tiempo.

I = q / t

La intensidad se mide en amperios (A), un amperio equivale al paso de una carga de un culombio en el tiempo de un segundo.

RESISTENCIA ( R ): Es la mayor o menor dificultad que opone un conductor al paso de la corriente elctrica La resistencia de un conductor depende de las caractersticas del material, es decir de su resistividad, As como de su longitud y seccin. Se relaciona por medio de la siguiente expresin:

R = resistencia unida el ohmio () = Resistividad se mide en m L = longitud (m) S = seccin del hilo conductor (m

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VOLTAJE O TENSIN ELECTRICA ( V ):

La tensin entre dos puntos es la diferencia de energa elctrica entre ambos, y es la responsable del movimiento de electrones y, por tanto, de la corriente elctrica. Se representa mediante la letra V y su medida se expresa en voltios ( V )

Un voltio se define, como la diferencia de potencial capaz de provocar una corriente de intensidad un amperio en un conductor cuya resistencia es de un ohmio.

RELACIN ENTRE MAGNITUDES. LEY DE OHM Existe una importante relacin entre las magnitudes bsicas, que se conoce como ley de ohm. Establece la relacin que existe entre intensidad de corriente elctrica, tensin y resistencia, y se expresa como:

I = V / R

I = INTENSIDAD, EN AMPERIOS (A) V = VOLTAJE, EN VOLTIOS (V) R = RESISTENCIA, EN OHMIOS ()

As, en un circuito simple como el de la figura; si la resistencia es de 30 se conecta a una pila de 9 V , la corriente que circular por ella tendr una intensidad: I = 9 V/ 30 = 0,3 A

POTENCIA Y ENERGA ELCTRICA:

Se define la potencia (P) de un aparato elctrico como la cantidad de trabajo que es capaz de realizar en un tiempo determinado. Su unidad en el S.I. es el vatio (W), que equivale a un julio por segundo. Un mltiplo muy utilizado es el Kilovatio (Kw), que equivale a 1.000 vatios. Una bombilla de 60 W lucir ms que una de 40 W si se conecta en el mismo circuito, porque la primera transforma ms energa elctrica en luminosa por segundo.


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La potencia est relacionada con el voltaje de la fuente de alimentacin o generador y con la intensidad de corriente mediante la expresin:

P = V I Si en lugar de V ponemos I R (ley de Ohm) quedar:

P = V I = I R I = I2. R

Y si en lugar de I ponemos V / R (ley de Ohm) quedar:

P = V I = V V / R = V2 / R

Con lo que la potencia de un aparato elctrico la podemos expresar de estas tres formas:

P = V I = I2. R = V2 / R La energa elctrica consumida en un receptor se calcula como producto de potencia por tiempo durante el cual est funcionando. La energa se representa por E y se mide en Kilovatios-hora.

E = P t

Donde E es la energa en julios, P la potencia en vatios y t el tiempo en segundos.

ASOCIACIN DE RECEPTORES

Los elementos de un circuito pueden presentar tres disposiciones diferentes, dando lugar a los tres tipos de asociaciones:

1. Asociacin serie 2. Asociacin paralelo 3. Asociacin mixta

1.- ASOCIACIN EN SERIE:

Cuando se conectan en serie varios elementos de un circuito se disponen uno a continuacin del otro, unidos mediante cables, de manera que el polo positivo de cada elemento se conecta con el polo negativo del siguiente. En esta disposicin, cada uno de los elementos del circuito est sometido a una tensin diferente, y por todos ellos circula la misma intensidad de corriente.


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Bombillas en serie Este tipo de conexin tiene el inconveniente de que cuando falla uno de los componentes se interrumpe el paso de la corriente para el resto. Para calcular la resistencia equivalente de un conjunto de resistencias, basta con sumar las resistencias de cada receptor:

Asociacin de resistencias en serie

Cuando se asocian varios generadores en serie la tensin total corresponde a la suma de las tensiones parciales de cada uno de ellos.

ASOCIACIN PARALELO:


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Cuando se conectan en paralelo los elementos de un circuito, estos se disponen de tal manera que todos y cada uno de ellos estn conectados con el polo positivo y el polo negativo del generador de corriente. En esta disposicin, todos los elementos del circuito estn sometidos a la misma tensin, pero por cada uno de ellos circula una intensidad de corriente diferente. Si alguno de los componentes fallase, al resto no le afectara, ya que todos estn conectados al generador de corriente. La resistencia equivalente de varias resistencias en paralelo se halla despejando la R de la frmula siguiente: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ........

Si conectamos varios generadores en serie el voltaje del mismo, no se vera afectado, pero la corriente consumida se dividira entre ellos por lo que duraran ms.


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ASOCIACIN MIXTA

En la realidad, todos los circuitos son mixtos, pues en ellos existen elementos que estn dispuestos en serie y elementos conectados en paralelo.

La resistencia equivalente de varias resistencias en serie o en paralelo se obtiene dividiendo el circuito por partes y resolviendo cada parte por separado hasta llegar al final. Un ejemplo sera:


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Actividades de electricidad

1.- Una carga de 30 culombios tarda dos minutos y medio en circular por un hilo conductor. Responde:

a) A cuntos electrones corresponde? b) Cul es la intensidad de corriente que lo atraviesa?

2.- Cunto tiempo deben circular 6000 culombios por un conductor para crear una intensidad de corriente de 2 amperios. 3.- La intensidad de corriente que atraviesa un circuito es de 300 m A Qu cantidad de carga pasa por dicho conductor en medio minuto? 4.- Describe de manera sencilla en qu consiste la electricidad? 5.- El amperio y el culombio son unidades de dos magnitudes elctricas. Qu magnitudes son? Qu expresin matemtica las relaciona? 6.- De qu maneras pueden comportarse los distintos materiales frente al paso de la electricidad? Cita Ejemplos. 7. Calcula la resistencia de un hilo de cobre de 20 cm de longitud, si su seccin tiene 1mm de dimetro. La resistividad del cobre es 1,710

-8 Wm

8. Cunto medir la longitud de un cable de cobre sabiendo que su resistencia es de 0'75 W, su radio mide 8 mm y la resistividad del cobre es 1,710

-8 Wm

9.- Completa:

Es una _____________ Transforma la energa_____________ En energa __________




10.- Dibuja un esquema de un circuito formado por una pila, un interruptor y dos bombillas en serie. Explica su funcionamiento. 11.- Dibuja el esquema de un circuito formado por una pila, un pulsador, un motor y un zumbador en paralelo. Explica su funcionamiento. 12.- Dibuja un esquema de un circuito formado por tres pilas de 1,5 voltios en serie, que alimentan a tres bombillas en paralelo, accionadas por un nico interruptor, en serie con ellas.


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13. Dibuja el esquema de los circuitos que aparecen a continuacin:

14.- Observa el siguiente circuito e indica que ocurrir en los siguientes casos: Si cierro el interruptor:

1. Si se funde la bombilla 1. Funcionarn ________________________ 2. Si se funde la bombilla 2 funcionarn __________________________

3. Si se funde la bombilla 4 funcionarn __________________________

15.- Observa el siguiente circuito y escribe lo que suceder en cada caso:

1. Si cerramos el interruptor A y abrimos el B y C, los receptores que funcionarn sern : _____________________________


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2. Si cerramos los Interruptores A y B funcionarn: ______________

3. Si se funde la Bombilla 1 funcionarn: ______________________ 4. Si se funde la bombilla 3 funcionarn: ______________________

16.- Dado el siguiente circuito con un doble conmutador, explicar su funcionamiento.

17. Las lmparas de este circuito estn construidas para lucir plenamente si se conectan a una tensin de 4,5 V. Qu ocurrir al conectar el circuito?

18. De qu manera sera correcto conectar las lmparas del circuito anterior? Haz un esquema que lo explique. Si se quiere mantener la conexin como en el esquema de arriba, Qu podra hacerse para que las lmparas lucieran correctamente? 19.- En los extremos de una bombilla, de 10 ohmios de resistencia, se mantiene una diferencia de potencial de 220 V. Qu intensidad lo atraviesa? 20. Calcula la intensidad de corriente que circular por el circuito siguiente si se cierra el interruptor. Y si ponemos una pila de 9 V?

21. Por una bombilla conectada a un voltaje de 4,5 V, circula una intensidad de 0,25 A.

a- Qu resistencia tendr la bombilla? b- Cul ser la resistencia de la bombilla si se conecta a un voltaje de 9V?

22.- Una bombilla de 100 W se mantiene encendida durante 4 h. Calcula la energa elctrica que consume. Si el precio del kilovatio por hora es de 0,25 , Cul ser el coste de dicho consumo?


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23. Se dispone de una fuente de alimentacin que puede suministrar voltajes de 1,5 V, 3 V, 4,5 V, 6 V, 9 V y 12 V. Se ha alimentado con esta fuente una bombilla cuya resistencia es de 30 y se ha obtenido como resultado una intensidad de 200 mA. En qu posicin est el conmutador de la fuente de alimentacin?

24. Calcula la energa que consume los siguientes aparatos en el tiempo indicado: a- Una plancha de 800 W durante una hora y media. b- Un radiador de 1500 W durante 5 h. c- Un secador de pelo de 1100 W durante 15 min. d- Una bombilla de 100 W durante 6 h.

25.- Hallar el coste en euros de la energa que consumen al cabo de un mes tu ordenador (120W) y la TV (150W) si el ordenador funciona una media de tres horas al da y la televisin una media de 5 horas al da. La compaa cobra 0,1 euros por cada KWh. 26.-Calcular el coste energtico mensual que supone el consumo de mi cocina, si el precio del kilovatio por hora es de 0,084 . Los datos de los electrodomsticos son los siguientes:

1. Nevera de 120 W, que funciona las 24 horas del da. 2. Horno de 2000 W que funciona una media de 0,1 horas al da 3. Cocina vitrocermica de potencia media 1500 W y que funciona 1,5 horas al da 4. Microondas de 150 W y funciona de hora al da

27. Conecta cuatro resistencias en serie y paralelo y calcula la resistencia equivalente en cada caso. (Datos: R1 = 4, : R2 = 6, R3 = 12 y R4 = 3) 28. Calcula las resistencias equivalentes de los siguientes circuitos: (Datos: R1 = 6, R2 = 3 y R3 = 9)

R1

R2 R3

R1

R2

R3

R1

R2

R3


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EJERCICIOS DE CIRCUITOS ELCTRICOS

1.- Dado el siguiente circuito, calcular:

a) Resistencia total b) Intensidad total c) Voltaje de cada resistencia.

2.- Dado el siguiente circuito,

calcular:

a) Resistencia total b) Intensidad total c) Voltaje de cada resistencia

3.- dado el siguiente circuito, calcular:

a) Resistencia total b) Intensidad total c) Intensidad en cada rama de

paralelo

4.- Dado el siguiente circuito, calcular:

a) Resistencia total b) Intensidad total c) Intensidad en cada rama de paralelo


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5.- Para las siguientes asociaciones de resistencias calcular la resistencia total:

6.- Dado el siguiente circuito, calcular: a) Resistencia total b) Intensidad total c) Intensidad en cada rama de paralelo d) Voltajes parciales


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7.- Dado el siguiente circuito, calcular: a) Resistencia total b) Intensidad total c) Intensidad en cada rama de paralelo (I1, I2) d) Voltajes parciales (VAB, VBC, VCD)

8.- Dado el siguiente circuito, calcular: a) Resistencia total b) Intensidad total c) Intensidad en cada rama de paralelo (I1, I2) d) Voltajes parciales (VAB, VBC, VCD)

Electricidad 3 e So Final

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