ELECTRICIDAD - lenkafranulic.cl Electricidad.pdf · en un conductor, si se le aislaba con vidrio o...

ELECTRICIDAD8vo año Básico

MECANISMOS Y CIRCUITOS

Aprendizajes esperadosLos alumnos y las alumnas:

• Entienden los conceptos de mecanismo y circuito. Reconocen circuitos

y mecanismos básicos en distintos objetos tecnológicos y comprenden la

función que éstos cumplen.

• Comprenden que el funcionamiento de un objeto tecnológico se obtiene

a partir de un sistema constituido por mecanismos y/o circuitos.

• Comprenden que una unidad funcional tiene correspondencia con una

capacidad para realizar una determinada función tecnológica.

• Manipulan, construyen y combinan circuitos y mecanismos básicos para

construir objetos tecnológicos.

• Detectan posibilidades de modificación de la funcionalidad de un objeto

tecnológico y son capaces de realizarla.

• Comunican el funcionamiento de un mecanismo o circuito utilizando

un lenguaje técnico.

HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD

El filósofo griego Tales de

Mileto, que vivió hacia el año

600 a.C., paseando

un día a orillas de la playa

del Báltico, observó que un

trozo de resina fósil (nosotros

la llamamos ámbar, pero

ellos elektron) atraía plumas,

pelos o hilos cuando se la

frotaba con una piel.

Veintiún siglos después, un

inglés, William Gilbert, médico

en la corte de Isabel I y

estudioso de los fenómenos

magnéticos, sugirió el año 1600

llamar «electricidad» al

fenómeno que producía esa

fuerza a distancia. También

había descubierto que otras

sustancias, como el vidrio por

ejemplo, eran capaces de atraer

pequeños objetos luego de ser

frotadas.

En 1733 el químico francés,

Cisternay du Fay, descubrió

que, al frotar dos varillas de

vidrio, ambas se repelían, pero

una de vidrio atraía a otra de

ámbar luego de frotar ambas. Y

al poner en contacto ambas, se

perdía la fuerza de atracción.

Fue a este investigador al que

se le ocurrió que había dos

tipos de electricidad, una que

denominó «vítrea» y otra,

«resinosa».

El científico norteamericano, Benjamín Franklin,

estudioso de la electricidad, planteó que se trataba

de un solo fluido, con carga positiva y negativa.

El modelo que sugirió para explicar el

descubrimiento de Cisternay du Fay fue que,

cuando se frotaba el vidrio, el fluido, o sea la

electricidad, se iba hacia el interior, dejando

cargado positivamente el vidrio. En cambio, al

frotar el ámbar, la electricidad escapaba, dejándolo

cargado negativamente.

De esta manera, cuando ambas varillas se ponían

en contacto, el fluido eléctrico pasaba de la positiva

a la negativa, estableciendo el equilibrio neutro.

El inventor francés Jean Teophile

Desaguliers propuso, en 1740, llamar

«conductores» a las sustancias a través

de las cuales circulaba con facilidad el

fluido eléctrico y «aislantes», a aquéllas

que lo impedían. Los científicos de la

época ya habían descubierto que se

podía acumular una gran carga eléctrica

en un conductor, si se le aislaba con

vidrio o una capa de aire, lo que

permitió la construcción de la botella

«de Leyden», en la universidad

holandesa de esa ciudad. Apareció de

esta manera el primer «condensador»,

que en el fondo consiste en dos

superficies conductoras separadas por

una capa aislante, capaces de acumular

cargas eléctricas.

Cuando las capas conductoras se

sobrecargan o se ponen en contacto,

salta una luz y se siente un crepitar.

El año 1752, Benjamín Franklin decidió realizar su

famoso experimento, consistente en elevar una

cometa con un alambre puntiagudo al cual iba

unido un hilo de seda, en medio de una tempestad

eléctrica. Pretendía con ello demostrar que el rayo

y el trueno eran, a enorme escala, un fenómeno

análogo al que se generaba en una botella de

Leyden. Tuvo éxito doble. Por una parte demostró

efectivamente su hipótesis y, por otra, se salvó por

pelos de no morir electrocutado.

El experimento de Franklin tuvo dos consecuencias

importantes. Una, que nació el pararrayos, como

aplicación técnica de su descubrimiento y dos, que

al ser enviado a Francia a la corte de Versalles,

veinticinco años después, para solicitar ayuda

militar a los franceses en su lucha por la

independencia de EE UU, fue recibido con tal

admiración por el mundo científico francés que fue

escuchado y apoyado sin dudar por la monarquía

reinante en dicho país, la cual envió tropas a

combatir junto a los patriotas norteamericanos

contra los ingleses. Apoyo que fue fundamental

para el triunfo de la independencia de ese país.

Hacia 1800, el físico italiano Alessandro Volta,

estudiando combinaciones de metales diferentes,

conectados con soluciones de agua con sal u otras

sustancias, echó las bases científicas para la

construcción de las baterías eléctricas.

El año 1830 Faraday descubrió el efecto de mover

un conductor en el campo magnético de un imán,

cual era el producir una débil corriente eléctrica.

Sin embargo, sólo en la década de 1860-1870, con

la interpretación matemática que hizo Maxwell del

trabajo de Faraday, se avanzó decididamente

en la construcción de generadores verdaderamente

eficaces para producir electricidad. ¡Por fin era

posible obtener electricidad barata utilizando

simplemente los saltos de agua!

¿Cuál piensa usted que fue la primera aplicación

tecnológica práctica de esta producción, aparte,

por supuesto de la luz y el calor?

Sí, efectivamente, el invento del telégrafo por Joseph Henry, a quien se le

ocurrió transmitir señales espaciadas mediante flujos cortos de corriente

eléctrica a grandes distancias. Como la electricidad, al recorrer muchos

kilómetros por un cable, va disminuyendo por irradiación de calor, la genialidad

de Henry consistió en colocar cada cierta distancia unos «relés» 14 que

aprovechaban la débil señal para activar un pequeño electroimán, el que, a su

vez, transmitía la nueva y más potente señal eléctrica a un conmutador, que

desencadenaba nuevos impulsos y así sucesivamente.

Joseph Henry era un idealista y, como

generalmente pasa con ellos, no faltan los vivos

que se aprovechan. Su invento del telégrafo nunca

lo patentó y fue así como un fanático y excéntrico

pastor, llamado Samuel Morse, se apropió del

invento completo a pesar de que sólo había

propuesto el sistema de puntos y rayas para la

transmisión de mensajes.

Sin embargo, la creación más importante de Henry

fue el motor eléctrico, al demostrar que se podía

usar la electricidad para hacer rotar una rueda, del

mismo modo como el giro de un campo magnético

podía generar electricidad.

UNIDAD MECANISMOS Y CIRCUITOS

Entonces ¿Qué es electricidad?

Forma de energía basada en que la materia posee

cargas positivas (protones) y cargas negativas

(electrones), que puede manifestarse en reposo, como

electricidad estática, o en movimiento, como corriente

eléctrica, y que da lugar a la luz, el calor, los campos

magnéticos, los movimientos y aplicaciones químicas.


electrones.swf


¿Cómo se manifiesta la electricidad? Se manifiesta de tres formas

fundamentalmente:

- Electrostática : cuando un cuerpo posee carga positiva o negativa, pero no se

traslada a ningún sitio. Por ejemplo frotar un bolígrafo de plástico con una tela

para atraer trozos de papel.



fundamentalmente:

-Corriente continua (CC) : Cuando los electrones se mueven siempre en el

mismo sentido, del polo negativo al positivo. Las pilas, las baterías de teléfonos

móviles y de los coches producen CC, y también la utilizan pero transformada

de CA a CC, los televisores, ordenadores, aparatos electrónicos, etc.

Thomas Alva Edison



fundamentalmente:- Corriente alterna (CA) : No es una corriente verdadera, por que los electrones

no circulan en un sentido único, sino alterno, es decir cambiando de sentido

unas 50 veces por segundo, por lo que más bien oscilan, y por eso se produce

un cambio de polos en el enchufe. Este tipo de corriente es la utilizada en

viviendas, industrias, etc., por ser más fácil de transportar.

Nikola Tesla


Ejemplos de utilización de los tipos de corrientes:

CORRIENTE ALTERNA (CA): ampolletas, motor de lavadora

CORRIENTE CONTÍNUA (CC): ampolleta de una linterna pues ocupa

pilas, cargador de teléfonos móviles,

que transforman la CA en CC


¿Qué efectos puede tener la corriente eléctrica? Los efectos de la

corriente eléctrica se pueden clasificar en:

Luminosos

Caloríficos

Magnéticos

Dinámicos

Químicos.


Los efectos luminosos y caloríficos

suelen aparecer relacionados entre

sí. Por ejemplo: una lámpara

desprende luz y también calor, y un

calefactor eléctrico desprende calor y

también luz. Al circular la corriente,

los electrones que la componen

chocan con los átomos del conductor

y pierden energía, que se transforma

y se pierde en forma de calor. De

estos hechos podemos deducir que,

si conseguimos que un conductor

eléctrico (cable) se caliente mucho

sin que se queme, ese filamento

podría llegar a darnos luz; en esto se

fundamenta la lámpara. ¿Hay aire

dentro de una ampolleta de

filamento? ¿Y en el tubo de un

fluorescente?

.


Sabías que…, la eficiencia de una ampolleta es del 15 %

aproximadamente, porque el resto se pierde en forma de calor.

Compara los datos: La eficiencia del motor de un auto es alrededor de

un 15 %, de una locomotora eléctrica de un 35 %, de una central

hidroeléctrica de un 80 %, y de una bicicleta un 90%.

FRANJA CULTURAL

UNIDAD MECANISMOS Y CIRCUITOSEl efecto magnético ¿Cómo se puede conseguir un

imán? Enrollando un conductor a una barra

metálica, y haciendo circular una corriente eléctrica,

es decir, un electroimán. Otra actividad: acerca la

aguja de una

brújula (que es un imán) a un cable eléctrico. ¿Se

desvía? ¿Por qué? Sí, se desvía. Porque la

corriente eléctrica que atraviesa dicho cable genera

a su alrededor un campo magnético, que atrae la

aguja de la brújula.

El efecto dinámico consiste en la producción de

movimiento, como ocurre con un motor eléctrico.

El efecto químico es el que da lugar a la carga y

descarga de las baterías eléctricas. También se

emplea en los recubrimientos metálicos, cromados,

dorados, etc., mediante la electrolisis.

Al final, sólo es necesario inventar un aparato que

sea capaz de transformar la energía eléctrica en

esa otra energía que nosotros necesitamos:

lámparas, motores, electroimanes, radiadores,

cocinas, planchas, etc.


¿ CÓMO SE GENERA LA ELECTRICIDAD?


• Métodos habituales de generar electricidad.

• A) Dinamo y alternador

• B) Pilas y baterías

• C) Central eléctrica (turbina generador)


• ¿Qué es y cómo funciona unadínamo?

Es un generador eléctrico formadopor una bobina de cable de cobrebarnizado enrrollada en un núcleode hierro dulce ( no de acero) quegira dentro de un campomagnético producido por un imánsituado alrededor de ella y quecuando gira transforma la energíacinética que recibe en energía

eléctrica continua.


• ¿Qué es un alternador?

Es un generador eléctricoparecido al dinamo perocon mejores ventajas,debido a que es másrobusta y duradera.Produce corriente eléctricaalterna al cambiar lapolaridad cada mediavuelta, por lo que hay querectificarla para convertirlaen CC, si se quiere emplearpara ciertas aplicacionesque lo requieran


• ¿Cómo funcionan las pilas?

Una pila o batería esesencialmente una lata llena deproductos químicos queproducen electrones. Lasreacciones químicas soncapaces de producir electronesy este fenómeno es llamadoreacción electroquímica, y lavelocidad de la producción deelectrones hecha por estareacción controla cuántoselectrones pueden pasar por losterminales (en las pilas) obornes (en las baterías).


• ¿Qué es una batería?

Es un Generador eléctrico que funciona como la pila y que está formado por varias pilas unidas en serie, polo positivo con polo negativo, consiguiendo así un voltaje mayor en el circuito.


• Tipos de batería

• De Zinc

• Niquel o Cadmio

• Hidruro de Niquel metal

• Ión Litio

• Plata Zinc

Partes de una pila: dos electrodos + y - ,y un líquido conductor llamado electrolito.


• Centrales eléctricas, turbinas y generadores.

La electricidad que consumimos, es transportada por una red de cables, que se produce básicamente al transformar la energía cinética en energía eléctrica. Para ello, utilizan turbinas y generadores. Las turbinas son enormes ruedas con alabes y engranajes que rotan sobre sí mismos una y otra vez, impulsados por una energía externa. Los generadores son aparatos que transforman la energía cinética de movimiento de una turbina, en energía eléctrica (parecido a un alternador muy grande).


• TAREA INVESTIGAR Y TRAER EN EL CUADERNO (próxima clase con nota)

• Cuáles son los dos tipos principales de generadoras eléctricas que existen y describa si hay más sub grupos dentro de estos dos tipos.

UNIDAD MECANISMOS Y CIRCUITOS• ¿QUÉ ES LO QUE SE PRETENDE AL GENERAR LA

ELECTRICIDAD?


• Frotamiento

• Presión

• Calor

• Luz

• Magnetismo

• Química

¿CÓMO SE LOGRA EXPULSAR A LOS ELECTRONES?


FRANJA CULTURAL

Sabías que…, que la electricidad se transporta a una tensión muy

alta y una intensidad muy baja, porque así se calientan menos los

cables y por tanto hay menos pérdidas de energía en su recorrido.


COMPONENTES GENERALES DE LOS

CIRCUITOS ELÉCTRICOS


SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA BÁSICA


FRANJA CULTURAL

Sabías que … , en los equipos de sonido se le aumenta la calidad,

utilizando cables de cobre libres de oxígeno, porque así transmiten

mejor y sin interferencias la electricidad. Pero evidentemente, son

más caros.


GENERADOR ELÉCTRICO: Aparato que

genera corriente eléctrica cuando se unen sus

polos.

¿Cuántos tipos hay?

Hay varios dispositivos según el tipo de

corriente:

Generadores de CC: pilas, baterías, dinamos,

fuente de alimentación.

Generadores de CA: alternadores, tomas de

corriente de la red eléctrica (bases de

enchufe).


CONDUCTOR ELÉCTRICO Y

ELEMENTOS DE CONEXIÓN:

Elementos que transportan la corriente.

¿Cuántos tipos de conductores hay?

Según la tensión que transporten:

Conductores de alta tensión: Son cables de

aluminio (porque se reduce peso, al haber

grandes distancias)

Conductores de baja tensión: Son cables de

cobre con un aislante exterior de plástico

(viviendas).


CONDUCTOR ELÉCTRICO Y

ELEMENTOS DE CONEXIÓN:

Los cables de las viviendas modernas llevan

tres cables de cobre, diferenciados en su

color:

- Marrón, negro o gris : Fase (Con tensión. Es

de donde viene la electricidad)

- Azul : Neutro (Sin tensión. Es por donde

vuelve parte de la electricidad una vez hecho

el consumo)

- Amarillo y | (a rayas) : Tierra (Sin tensión. Es

un cable de protección, que actuaría de

neutro).


../../../../trabajo para el profe rodrigo no borrar soy el hermann.piv


FRANJA CULTURAL

“La electricidad no es tonta”, eso significa que cuando la corriente

circula encontrando dos caminos por donde ir y en uno de ellos

hay mas resistencia que en el otro, la corriente circulará por donde

haya menos resistencia. Por tanto como nuestro cuerpo tiene más

resistencia que la Tierra … ¡ya sabes!


¿Qué grosor deben tener los cables? Las secciones de los cables a utilizar deberán ser

adecuadas, desde el punto de vista de seguridad, para

evitar calentamientos o caídas de tensión excesivas.

Las secciones mínimas de los cables a utilizar será: (de

todas formas a más sección mejor circulación)

o Alumbrado: 1’5 mm2

o Fuerza o Tomas de corriente en viviendas: 2’5 mm2

o Electrodomésticos de cocina: 4 mm2

o Vitro, Calefacción eléctrica y aire acondicionado: 6

mm2


FRANJA CULTURAL

Sabías que …, los metales son buenos conductores de la

electricidad porque los electrones de sus capas externas están

pocos sujetos y se pueden mover, es decir tienen electrones libres.

En cambio la madera y el plástico no son buenos conductores, al

no tener electrones libres, y actúan como aislantes de la

electricidad.


CONTROL ELÉCTRICO: Son elementos

de protección y maniobra, que se

ocupan del cierre y apertura de

circuitos. Una maniobra: “enciende la

luz”, una protección de circuitos o

personas: “saltó el automático”.


.CONTROL DE MANIOBRA O DE MANDO:

Interruptor:

Operador eléctrico que sirve para abrir (apagar) o cerrar

(encender) un circuito eléctrico. Es decir, como su nombre indica

(interruptor), sirve para interrumpir en paso de corriente eléctrica

por un circuito.

Pulsador:

Operador eléctrico que sirve para conectar el circuito (encender)

mientras se pulsa.

Conmutador:

Operador eléctrico similar al interruptor pero que al abrir conecta

con un contacto y al cerrar conecta con otro contacto. Puede

poseer varios contactos utilizándose para ello el Relé* (ver Anexo

II). En comparación con un circuito hidráulico un conmutador sería

como el mando de la bañera: grifo ducha.


.CONTROL DE MANIOBRA O DE MANDO:

Transformador:

Elemento de control del voltaje. Consiste en dos bobinas

enrolladas sobre un núcleo de hierro de forma cuadrada. Para

elevar el voltaje la bobina de entrada o primaria lleva menos

espiras que la bobina de salida o secundaria, y viceversa para

reducir el voltaje. (Ej.: de 220 v a 3 v, en el caso de los móviles)


FRANJA CULTURAL

Sabías que …, hay ciertos cristales piezoeléctricos como el

cuarzo, que cuando se presionan generan electricidad o cuando

se le aplica una corriente eléctrica vibran a una frecuencia

determinada que sirve para controlar las manecillas de un reloj.

Y que un cristal líquido (LCD) como el de las calculadoras puede

fluir libremente, pero al crear un campo eléctrico (mediante el

teclado) altera y bloquea el paso de la luz, dibujando números y

letras.


CONTROL DE PROTECCIÓN: La energía eléctrica tiene dos

riesgos fundamentales:

a) Incendio por calentamiento de conductores o receptores, debido

a consumo excesivo o cortocircuito.

b) Electrocución o descarga eléctrica en personas por un

contacto indirecto o derivación.

Para evitar estos riesgos se han dispuesto esta serie de

dispositivos:

Para evitar cortocircuitos se emplea: Fusibles y Magnetotérmicos

(PIA).

Para evitar consumos excesivos: Limitador de potencia (ICP)

Para evitar las descargas eléctricas o electrocución se emplea:

Diferencial y puesta a tierra.


Fusible:

Operador eléctrico que cuando sube en exceso la intensidad de un

circuito, se calienta y se funde antes de que lo haga el circuito,

cortando así el flujo de corriente que circula por él y protegiendo la

instalación de un posible incendio, como ocurre en una subida de

tensión en el circuito o de un cortocircuito provocado en él.


Magnetotérmicos:

Interruptores Automáticos MagnetoTérmicos

(PIA): (Pequeño Interruptor Automático)

Externamente son interruptores con los que el usuario puede

cortar el suministro de corriente a zonas por separado del edificio

(cocina, salón, habitación,…), pero cuentan con la propiedad de

desconectarse automáticamente si la corriente que los atraviesa

es mayor al límite para el que están fabricado, no siendo necesario

sustituirlos cada vez que se disparan automáticamente.

Térmico: Utiliza una lámina bimetálica, que a determinada I se

calientan, y se doblan abriendo el circuito, funcionando a voltaje

algo alto pero de larga duración.


Magnético: utiliza un electroimán detectando voltajes muy

elevados o un cortocircuito.


FRANJA CULTURAL

Sabías que …, el termostato controla la temperatura de algunos

aparatos, utilizando una lámina bimetálica de hierro y latón. Estos

metales tienen dilataciones diferentes por lo que la lámina se

dobla a medida que se calienta y a una temperatura requerida la

lámina abre un circuito eléctrico y desconecta la fuente de calor .


Limitador de potencia : Interruptor limitador (ICP): Es un

Interruptor Automático instalado por la compañía suministradora,

que limita el paso de corriente al máximo contratado, cortando

automáticamente si se supera este máximo. Tipos de contratación

de potencia según necesidades:

* Mínima: 3000 vatios

* Media: 5000 vatios

* Máxima: 8000 vatios

* Especial: a determinar cada caso..


Diferenciales:

Interruptores Diferenciales (ID) Para evitar descargas

eléctricas sobre personas.

Externamente son muy parecidos a los Interruptores Automáticos,

permitiendo cortar manualmente el suministro.

Se distinguen por un pulsador de prueba que se utiliza para

comprobar su correcto funcionamiento. Estos interruptores se

desconectan automáticamente cuando detectan una salida

indeseada de energía eléctrica fuera del circuito que protegen.


Corriente máxima admisible: Límite de

corriente que puede atravesar el

Interruptor Diferencial.

* Sensibilidad: Límite de la diferencia

entre la corriente que entra en el circuito y

la que sale. Su elección dependerá de la

instalación a proteger, distinguiendo tres

valores:

Alta sensibilidad: 30 mA.

Media sensibilidad: 300 mA.

Baja sensibilidad: 500 mA.

Ejemplo: Esquema eléctrico de un

diferencial. Cuando se detecta un

contacto indirecto, el electroimán

desconecta el circuito.


Is – Ie < 30 mA, cuando funciona perfectamente sin haber falsos

contactos o derivaciones a tierra. Si Id es la corriente que deriva a tierra

por un contacto indirecto, se consumirá más corriente que el

microondas en perfecto estado, por lo que: Is – (Ie + Id)> 30mA, y

entonces salta el diferencial, desconectando el circuito.


RECEPTORES ELÉCTRICOS: Son los elementos o dispositivos que

reciben y consumen la electricidad:

Ejemplos : ampolletas, tubos fluorescentes, halógenas, ampolletas de

bajo consumo, faroles


Operador eléctrico que se conecta a un circuito por el que circula

corriente eléctrica y transforma la energía eléctrica que recibe en

energía cinética al girar. Hay motores de CC (suelen ser de pequeño

voltaje) y motores de CA (de 220 v monofásico (lavadora), y de 380 v

(motores industriales)).

Otros:

Timbre, zumbadores, circuitos electrónicos (Ej.: alarma), resistencias

(Ej.: cocina eléctrica, altavoz),

etc.


FRANJA CULTURAL

Sabías que…, las bombillas de filamento en forma de hélice (de

Tungsteno o Wolframio) llevan un gas inerte en su interior como

(N) Nitrógeno y/o (Ar) Argón, ya que si llevara oxigeno se

quemaría.

Y los tubos fluorescentes llevan también un gas inerte a baja

presión con una gota de mercurio que se ioniza y emite luz

ultravioleta, que a través de una capa fluorescente (Aluminatos de

Mg o Cs) en forma de polvo que envuelve el tubo, le dan color.

Tened cuidado con los tubos fluorescentes si se rompen, porque

son tóxicos.


FRANJA CULTURAL

Sabías que …, para saber la luminosidad que necesita un lugar, se

calcula en lux. Un lux es la luz que ofrece una candela (brillo que

da una vela) a 1 m2 a 1 m de distancia. Algunos niveles

recomendados: Pasillos (100 lux); Oficinas (500 lux); sala de

operaciones (30000 lux).


FRANJA CULTURAL

Sabías que …, que la luz, calor y color van relacionados a medida

que los átomos de un objeto se calientan.

Los átomos al calentarse emiten longitudes de ondas de radiación

electromagnética cada vez más cortas, empezando por el

infrarrojo y algo de rojo, luego naranja, seguido del amarillo y por

último todo el espectro de radiaciones, el blanco, con tª alrededor

de 4000 º C. (Las lámparas normales alcanzan 3000ºC; lámparas

Xenón 4000 ºC).


FRANJA CULTURAL

Sabías que …, la luz es una forma de energía y se obtienen de

dos formas: incandescencia (emisión de luz por objetos con calor,

Ej.: bombilla de filamento) o luminiscencia (emisión de luz sin

calor, Ej.: Fosforescencia – pinturas que brillan en la oscuridad;

Fluorescencia – tintes absorben luz ultravioleta y luego emite luz

visible, como los zapatos deportes que reflejan la luz. En esto se

basa los tubos fluorescentes).

Sabías que LASER son las siglas de: amplificación de la luz por

emisión estimulada de radiación.


Entonces ¿ Qué es un circuito eléctrico?

Se denomina circuito eléctrico a una serie de elementos o

componentes eléctricos, tales como resistencias, inductancias,

condensadores y fuentes, o electrónicos, conectados eléctricamente

entre sí con el propósito de generar, transportar o modificar señales

electrónicas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:EjemploCircuito.png


ASOCIACIONES DE ELEMENTOS.

ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS:(Nota. Todos los elementos receptores consumen energía debido a la

resistencia que oponen al paso de la electricidad, por eso denominamos

resistencia en general a cualquier dispositivo que consuma.)

SERIE: (Características: V total es la suma de cada V elemento, La I

igual y Rt = R1+…+Rn)


* MIXTO: (Características: Son las de los circuitos serie y paralelo

juntos, según el montaje.)


ASOCIACIÓN

DE GENERADORES.

Normalmente las baterías se agrupan en serie para

obtener altos voltajes o en paralelo para altas

corrientes. El siguiente diagrama muestra esos

arreglos:

• El montaje de arriba es llamado en Paralelo.

Si cada celda produce 1.5 voltios, entonces 4

baterías en paralelo también producirán 1.5 voltios,

pero la Intensidad de la corriente que podrá generar

será cuatro veces mayor.


El montaje de abajo es

llamado en Serie. Los

cuatro voltajes se

suman para producir 6

voltios y la intensidad

de la corriente será la

misma que el de una

sola pila.


Algunos ejemplos de circuitos eléctricos que

normalmente utilizamos son:

El auto posee un circuito especial, en el que un

único cable va desde el borne positivo, de la

batería, hasta cada uno de los elementos

eléctricos. Como el chasis es de acero, un

conductor eléctrico, todos los elementos van

unidos al chasis, que a su vez van unidos al

borne negativo de la batería, cerrando el circuito.


ANÁLISIS DE INTENSIDADES Y VOLTAJES EN LOS CIRCUITOS

SERIE, PARALELO Y MIXTOS.


Algunos circuitos más importantes del automóvil son:

Circuito de carga: que a través de un dínamo genera

y repone la energía consumida por el vehículo.

Circuito de arranque o partida : encargado de poner

en marcha el motor de arranque, un potente motor

eléctrico que requiere una corriente de unos 30 A,

por lo que el cable que lo une a la batería debe ser

muy grueso.


Algunos circuitos más importantes del automóvil son:

Circuito de encendido: que hace saltar la chispa que

produce la combustión de la mezcla cuando se gira

la llave de contacto.

Circuito de alumbrado: para proporcionar la luz de

carretera y otros servicios auxiliares (luces

intermitentes, frenado, marcha atrás…).


Sabías que …, muchos de los circuitos del automóvil pasan a través

de la caja de fusibles. Si un cable positivo entra en contacto con el

chasis, el fusible se funde y se interrumpe la corriente.

FRANJA CULTURAL


Algunos ejemplos de circuitos eléctricos que

normalmente utilizamos son:

Circuitos en electrodomésticos:

Se conectan a las tomas de corriente

generalmente para alimentar un motor eléctrico,

una resistencia o una fuente de alimentación de

un aparato electrónico.


Investiga como funciona y cual es el mecanismo que

hace que funcione, explícalo en forma simple, realiza

un diagrama:

Lavadora de ropa

Cafetera

Radiocasete

Calefactor

Plancha

Lámpara


Otros elementos importantes, en una vivienda, en un

circuito eléctrico es quien distribuye la energía para

que todos los circuitos eléctricos de una casa

funcionen y además presten seguridad en caso de

una recarga son:

Recuerda que la energía viene de afuera y que por

cables conductores es llevada hasta una caja la cual

cumple con tres funciones:

Distribución

Seguridad

Registro del gasto de energía


Contadores de energía y

distribución

Interruptor de control

de potencia contada

Interruptor General

Automático


Interruptor diferencial, se encarga de proteger a las

personas y animales contra

contactos indirectos o fugas

Interruptor General

Automático, que tiene

accionamiento manual y

dispositivos de protección contra

sobre cargas y cortocircuitos

Interruptores

automáticos, para

proteger cada uno de los

circuitps independientes

(alumbrado, fuerza, etc.)

contra sobrecargas y

cortocircuitos)


LEYES Y FÓRMULAS FUNDAMENTALES DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS.

MAGNITUDES ELÉCTRICAS

Resistencia eléctrica: (depende de: las propiedades eléctricas del material, la

longitud, y la sección) Es la dificultad que pone cualquier conductor para que pase

a través de él, la corriente eléctrica.

Todos los conductores eléctricos ofrecen resistencia, unos más y otros menos:

lámpara, motor, cable, etc.


R = r L/S (R = resistencia; r = resistividad característica del material;

L = longitud; S = sección)


FRANJA CULTURAL

Diferencia de potencial : Es la variación de energía que se produce

entre un punto y otro de un sistema. En electricidad la unidad que

se utiliza es el volt y se le llama voltaje. (Δv)

Intensidad: Es la cantidad de carga eléctrica que circula por una

sección de un conductor en la unidad de tiempo. La unidad de la

intensidad es el Amperio, A.

Resistencia: Es la dificultad que tienen los electrones para circular

en el conductor. La unidad de la resistencia es el ohm (Ω). Es la

llamada ley de Ohm.


FRANJA CULTURAL

Ley de Ohm: “ En un conductor recorrido por una corriente eléctrica es constante la relación

entre la diferencia de potencial aplicada en los extremos y la intensidad de corriente; esta

relación se llama resistencia eléctrica del conductor”.

R = Δv / I

1Ω = 1V / 1A


FRANJA CULTURAL

R = Δv / I

1Ω = 1V / 1A

v1

v2

S

l

ρρ: resistividad del

conductor

R = ρ • l / S

S = π • r2

I = Q / t

electrones.swf


Problemas:

1) Calcular la resistencia que ofrece un filamento de una bombilla

sabiendo que su resistividad es de 0.01, su longitud de 50 cm, y una

sección de 1 mm2.

2) Calcular la sección que debe tener un cable de cobre para

conducir electricidad para un motor eléctrico, sabiendo que la

resistividad del cobre es de r = 0.05, la longitud del cable 5 m, y la

resistencia máxima que debe oponer el cable para que funcione

correctamente el motor debe ser 50 Ohmios.


* Voltaje:

Fuerza electromotriz medida en voltios. Es la fuerza que hace que

los generadores eléctricos puedan producir corriente eléctrica en un

circuito eléctrico cerrado, y mantener una diferencia de potencial

entre sus polos (positivo y negativo) cuando el circuito está abierto.


* Intensidad eléctrica:

Es la cantidad de carga eléctrica que pasa por un punto del circuito

en un segundo. (Cantidad de electricidad que circula por un

circuito). Se mide en Amperios.

1 amperio corresponde al paso de unos

6250x1015 electrones / seg.

6.250.000.000.000.000.000


LEY DE OHM.

La ley de Ohm llamada así en honor al físico alemán Georg Simon

Ohm, que la descubrió en 1827, permite relacionar la intensidad con

la fuerza electromotriz y la resistencia. Se expresa mediante la

ecuación: V = I ∙ R

Monta el circuito de las figuras: un circuito serie y otro

paralelo

Materiales del circuito Serie: Pila 4.5v, 2 porta bombillas y bombillas

de 4.5 v, cable e interruptor.

Materiales del circuito Paralelo: Pila 4.5v, 2 porta bombillas y

bombillas de 4.5 v, cable e interruptor.


POTENCIA Y ENERGÍA.

En Física se define la fuerza como cualquier causa capaz de

producir o modificar un movimiento. Ya se ha visto que para

producir el movimiento de los electrones, se necesita una fuerza

que llamamos fuerza electromotriz.

Energía = Fuerza x Espacio

La potencia se define como energía por unidad de tiempo.

Energía = Potencia /Tiempo

La potencia eléctrica es también el producto de la tensión y la

intensidad del circuito.

Potencia = Tensión x Intensidad

(Con la ley de Ohm, se obtienen otras variantes de la potencia

eléctrica P = V x I; P = I 2 x R; P = V2 /R)


Problemas:

1) Calcular en los siguientes aparatos:

a) La potencia en una bombilla con una resistencia de 806 Ohmios, y

tensión de 220 v.

b) La Intensidad que circula por una estufa eléctrica a 220 v y una

potencia de 2000 w.

2) Calcular el consumo en un mes de 30 días de una casa con 10

bombillas de 60 w, 1 frigorífico de 200 w, una lavadora de 2500 w, una

plancha de 800 w, un horno de 2000 w, y una TV de 200 w. Sabiendo que

las luces se enciende 2 horas diarias aproximadamente de media, que el

frigorífico y TV funciona una media de 5 h diarias,y lavadora , plancha y

horno funciona una media de 1 hora cada 3 dias. Calcula también cuánto

pagará, si el precio del kwh es de 14 ptas. Aparte dile a tu madre lo que le

costaría tener una estufa de 2000 w, 4 horas diarias encendida.


FRANJA CULTURAL

I1 = ΔV / R1

I3= ΔV / R3

I2 = ΔV / R2 I = I1 + I2 + I3

I = ΔV (1/R1+ 1/R2 + 1/R3)

1 / Req = 1/R1+ 1/R2 + 1/R3Circuito paralelo


FRANJA CULTURAL

I = ΔV / Req

Req = ∑ Ri = R1+ R2 + R3

Circuito en serie


FRANJA CULTURAL

P = I • ΔV

1 W = 1 A • 1 V

ΔW = P • Δt Para el cálculo de

consumo de

energía eléctrica


P = I • ΔV

ΔW = P • Δt Para el cálculo de

consumo de

energía eléctrica

Ejercicios: En una casa con 3 piezas existen 2 ampolletas de 75 watts hora cada una y

además existe una estufa eléctrica que consume 1000 watts hora, ¿Cuál sería el

consumo de esa casa si estuvieran encendidas todas juntas 12 hrs diarias?

ΔW = [(75 w x 2 ampolletas x 3 piezas) x 12 horas] + 1000 w

ΔW : 6.400 watt = 6.4 Kw

ejercicio1.swf

ejercicio1.swf

ejercicio1.swf


Artefacto eléctrico Consumo [Kw/h]

1.- En tu casa investiga cuantos artefactos eléctricos hay y revísales el consumo (watt-

hora) y realiza el mismo cálculo que vimos en clase. Para esto construye una tabla de la

siguiente forma:


Artefacto

eléctrico

Consumo

[Kw/h]

Tiempo de

uso

1.- Has lo mismo en tu liceo, realizando la pregunta ¿Cuánto tiempo está encendido?


Otros circuitos que existen son:

Circuito electrónico, trabajan con valores de corriente muy

pequeños, y encadenan estas pequeñas variaciones hasta poder

controlar las corrientes y tensiones en los receptores.

Circuito integrado, realizan funciones complejas, como sumar,

contar, registrar (memoria) e incluso controlar, procesar y guardar

informaciones (microprocesador).

INVESTIGA, has un esquema y una descripción en Word de cada

uno de ellos, entregar clase número 9.

ELECTRICIDAD - lenkafranulic.cl Electricidad.pdf · en un conductor, si se le aislaba con vidrio o...

Documents

Transcript of ELECTRICIDAD - lenkafranulic.cl Electricidad.pdf · en un conductor, si se le aislaba con vidrio o...