1

ELECTRICIDAD Y ELECTROMAGNETISMO (2). 1. INTRODUCCIÓN.

En el tema anterior se estudiaron los fundamentos de la electricidad: carga eléctrica, corriente eléctrica, el circuito eléctrico, componentes y simbología eléctrica, asociación de receptores (serie y paralelo), unidades eléctricas básicas (intensidad, tensión y resistencia), y la Ley de Ohm. Este el presente tema se profundiza en el conocimiento de la electricidad, abordando los conceptos de energía y potencia eléctrica, el análisis de circuitos eléctricos, el magnetismo, y finalmente el electromagnetismo, junto con sus aplicaciones en el campo de la tecnología (electroimanes, relés, etc.).

2. ENERGÍA Y POTENCIA ELÉCTRICA.

2.1.- ENERGÍA ELÉCTRICA.

La energía es la capacidad que tienen los cuerpos de producir algún tipo de cambio o efecto en sí mismos o en otros cuerpos. En este sentido, la energía eléctrica será la capacidad que presentan los electrones en movimiento (corriente eléctrica) de producir ciertos efectos (luz, calor, movimiento, etc.) en los receptores de un circuito eléctrico.

El generador de un circuito eléctrico es el elemento encargado de ceder energía eléctrica a los electrones para impulsarlos a través del circuito y producir la corriente eléctrica. Todos los electrones que salen del generador vuelven al mismo tras recorrer el circuito, pero dichas cargas retornan con menos energía de la que tenían al salir: han cedido energía en su recorrido por el circuito. Esto es debido a que los receptores conectados al circuito eléctrico consumen la energía eléctrica de los electrones que circulan por el circuito, y la convierten en otras formas de energía: luz (bombilla), calor (resistor), movimiento (motor), etc.

La energía eléctrica producida por el generador, o consumida por los receptores, depende de la tensión de alimentación (V), de la corriente eléctrica circulante (I), y del tiempo de funcionamiento (t).

La energía se mide en Julios (J) o en Kilovatios a la hora (kWh). La equivalencia entre el kilovatio hora y 6

el julio es la siguiente: 1 kWh = 3.600.000 J = 3,6 · 10 J Ejemplos:

a) Una pila (generador) de 9V, que produce una corriente de 10 mA, y que está funcionando 20 segundos produce una energía eléctrica de E = 9 x 0.01 x 20 = 1.8 Julios.

b) Una bombilla (receptor) alimentada por una pila de 4.5 V, que recibe una corriente de 0.1 A, y que está encendida 5 minutos, consume una energía eléctrica de E = 4.5 x 0.1 x (5 x 60) = 135 Julios

2.1.- POTENCIA ELÉCTRICA.

Se define potencia eléctrica como la energía eléctrica que un receptor consume por unidad de tiempo. Da una idea de la rapidez con la que un dispositivo eléctrico consume o transforma la energía eléctrica que recibe.

2

La potencia se mide en Vatios (W) o Kilovatios (kW). Un Kilovatio son 1000 Vatios.

Ejemplo: Se tienen dos bombillas encendidas, una de 100 W y otra de 50 W, durante una hora. La bombilla de 100 W consumirá el doble de energía eléctrica que la bombilla de 50 W.

Los receptores informan sobre sus características de funcionamiento y consumo. En las imágenes, se observa una bombilla halógena de 60 W y un secador de 1200 W

Nota: Observar que P = V · I, mientras que E = V · I · t. De ello, se puede deducir que E = P · t

ACTIVIDADES DE “ENERGÍA Y POTENCIA ELÉCTRICA”

1) Copia los datos eléctricos impresos en una bombilla cualquiera de tu casa, y explica qué significan dichos datos.

2) Una resistencia de 10Ω se conecta a una alimentación de 10V. Calcular la Intensidad de corriente que circula, la potencia consumida y la energía utilizada si la resistencia está conectada durante 24 horas.

3) Una bombilla consume 1W cuando se conecta a una alimentación de 1,5V. Calcular:

a) La intensidad de corriente que circula. b) La resistencia eléctrica del filamento de la bombilla.

4) Si se tiene una bombilla de una potencia de 100 W y permanece encendida una media de tres horas al día, calcula cuánta energía consume al mes.

5) Para hacer un asado se debe conectar un horno de 1500W durante 1 hora. Si el KWh cuenta 0,08€, calcular el coste total del asado.

6) Hallar el coste en euros de la energía que consume al cabo de un mes una lavadora (1200 W), si funciona una hora cada dos días. La compañía cobra 0.1€ por cada kWh. Nota: Para obtener la energía en Julios, hay que operara V en Voltios, I en Amperios y t en segundos. Para obtener la energía en kWh, hay que operar P = V · I en kilovatios (1kW = 1000W) y t en horas.

7) Averiguar cuánta energía consumirá la iluminación de tu habitación en un mes si tenemos tres lámparas: de 60 W en el techo, de 40 W en la mesilla de noche y de 100 W en la mesa de estudio, si por término medio permanecen encendidas al día una hora las dos primeras y tres horas la última.

8) Hallar la energía (en kWh) que consumen al mes los siguientes aparatos:

a) una secadora de 2000 W de potencia que funciona una media de 1 h al día b) una placa vitrocerámica de 1,5kW que funciona una media de 2 h diarias c) una lámpara de 100 W que está encendida durante 4 horas diarias.

Calcula el coste cada dos meses de esa energía consumida si un kWh cuesta 0,10 €.

3

9) En el casquillo de una bombilla aparece la inscripción 230V - 40 W. Con estos datos, calcular: a) La intensidad de corriente que pasa por la bombilla cuando se conecta a la tensión indicada. b) La resistencia de la bombilla. c) La energía eléctrica consumida en 8 horas de funcionamiento, expresada en kWh. d) Si la bombilla se conecta a una tensión de 110V, ¿desarrollará la misma potencia?

3. ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS.

El análisis de circuitos eléctricos permite conocer los valores de las distintas magnitudes del circuito (intensidad, tensión, resistencia y potencia) en diferentes puntos o elementos del mismo.

Por ejemplo:

¿Cuál es el valor de la intensidad de corriente I4? ¿Qué tensión V2 consume la resistencia R6? ¿Cuál es el valor de resistencia total del circuito? ¿Cuál es el valor de la intensidad de corriente I? ¿Qué voltaje cae en las resistencias R3 y R4? ¿Cuánta potencia consume R5?

El valor de estas magnitudes se puede calcular aplicando el análisis de circuitos eléctricos.

Para realizar análisis de circuitos eléctricos basta con aplicar la Ley de Ohm como ecuación básica.

Sin embargo, y dependiendo del tipo de circuito (serie, paralelo o mixto), se han de hacer algunas consideraciones a tener en cuenta para realizar el análisis del circuito.

3.1.- CIRCUITO SERIE.

En los circuitos serie se cumple:

La corriente que atraviesa a los distintos receptores es la misma (no hay bifurcaciones de cables, por lo que la corriente no se divide).

I1 = I 2 = I 3 = I TOTAL

4

La tensión (energía) del generador se reparte entre los distintos receptores en serie (parte de la energía proporcionada por el generador se va consumiendo en cada elemento de la cadena en serie, hasta agotarse).

, donde:

VTOTAL = V1 + V2 + V3 V1 = I1 * R1 = I TOTAL * R1

V2 = I2 * R1 = I TOTAL * R2

V3 = I3 * R1 = I TOTAL * R3

la resistencia total equivalente del circuito serie se calcula como la suma de cada una de las

resistencias en cada elemento:

Procedimiento de cálculo en los circuitos serie.

5

3.2.- CIRCUITO PARALELO. En los circuitos en paralelo se cumple:

La tensión que reciben los receptores en paralelo es la misma, e igual a la tensión que existe entre

el borne de entrada común y el borne de salida común a los receptores en paralelo.

V1 = V2 = V3 = VES = VTOTAL

La corriente total entregada por el generador se reparte entre los receptores en paralelo (como hay bifurcaciones de cables, la corriente total generada se divide en tantas ramas como receptores en paralelo haya).

, donde:

I TOTAL = I1 + I 2 + I 3 I1= V1 / R1 = VTOTAL / R1

I2= V2 / R2 = VTOTAL / R2

I3= V3 / R3 = VTOTAL / R3

La resistencia total equivalente del circuito paralelo es menor que la resistencia de cualquiera de los elementos de la asociación. Se calcula con la siguiente expresión:

6

Procedimiento de cálculo de los circuitos paralelo. 3.3.- CIRCUITO MIXTO.

Los circuitos mixtos presentan unos receptores conectados en serie, y otros receptores conectados en paralelo. Se trata de una mezcla de ambos casos, por lo que se aplicarán las consideraciones hechas para circuitos serie a los elementos que estén en serie, y las consideraciones hechas para circuitos paralelo a los elementos en paralelo. La resistencia total equivalente del circuito se calcula hallando las resistencias parciales de cada tramo del circuito.

En este ejemplo se cumplirá:

a) R3 está en paralelo con R4:

1. V3 = V4 = Vp 2. 1/Rp = 1/R3 + 1/R4

3. I3 + I4 = I total

b) R1 está en paralelo con R2: a. I1 = I2 = I total b. Rs = R1 + R2 c. Vs = V1 + V2

7

c) Rs quedará en serie con Rp: 1. R total = Rs + Rp 2. Is + Ip = I total

3. VR total = V total

Procedimiento de cálculo de los circuitos mixtos ACTIVIDADES DE “ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS”

10) CIRCUITO EN SERIE.

Dado el siguiente circuito, calcular los valores de las distintas magnitudes, y anotar los resultados en el esquema del circuito y en la tabla.

Ley de Ohm: V = I · R. No olvides indicar las unidades (Ω, V, A, mA, W, etc.).

8

./ Resistencia total equivalente: RT = R1+ R2+ R3 =

./ Intensidad: I = V/RT = Recuerda que en un circuito serie la Intensidad es la misma en todo el circuito.

./ Tensiones:

./ Comprobar que en un circuito en serie V = V AB

+ V + V BC CD

./ Potencia:

11) CIRCUITO EN PARALELO.

Dado el siguiente circuito, calcular los valores, y anotar los resultados en el esquema del circuito y en la Tabla.

Ley de Ohm: V =I · R. No olvides indicar las unidades (Ω, V, A, mA, W, etc.).

./ Resistencia total equivalente: RT =

./ Intensidades:

Recuerda que en un circuito paralelo la Tensión es la misma en todo el circuito.

./ Comprobar que en un circuito en paralelo I = I1+ I2+ I3

9

./ Potencias: 12) CIRCUITO MIXTO.

Calcula el siguiente circuito y completa la tabla de resultados.

13) Calcular la resistencia equivalente en cada una de estas asociaciones:

14) Calcula la corriente total proporcionada por el generador al circuito de la figura. Para ello has de calcular la resistencia equivalente del circuito, y aplicar la ley de Ohm sobre dicha resistencia equivalente.

10

15) Calcula la resistencia equivalente de las siguientes asociaciones:

16) Resuelve el siguiente circuito y completa la tabla, sabiendo que las resistencias tienen los valores: R1 = 1 K, R2 = marrón, amarillo rojo, y R3= rojo, verde, rojo. Anota los resultados en la tabla adjunta.

17) Realiza los cálculos necesarios para completar la siguiente tabla: DATOS: R1 y R2 son iguales y tienen el siguiente código de colores: azul, negro, rojo.

18) En el siguiente circuito, calcula:

a) Intensidad de corriente Total entregada por el generador. b) Tensión en cada una de las resistencias.

11

19) Calcular la diferencia de potencial o tensión que hay entre los bornes de cada una de las resistencias del circuito de la figura.

20) Calcula la tensión y la intensidad de corriente en cada uno de los receptores de la figura:

21) Calcula la intensidad de corriente que pasa por cada receptor:

22) Obtén la tensión en bornes y la intensidad circulante en cada componente:

23) En el siguiente circuito, calcula:

a) Intensidad de corriente Total entregada por el generador. b) Intensidad circulante por cada uno de los receptores.

24) En el siguiente circuito, calcula:

a) Intensidad de corriente total entregada por el generador.

b) Tensión en cada uno de los receptores.

12

25) En el siguiente circuito, calcula: a) La resistencia equivalente del circuito. b) La intensidad de corriente total en el circuito c) Las tensiones en cada resistencia. d) Las intensidades en cada resistencia. e) Las potencias consumidas en cada resistencia.

26) Ídem al ejercicio anterior.

27) Ídem al ejercicio anterior.

13

4. MAGNETISMO. http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1073 http://dpto.educacion.navarra.es/micros/tecnologia/magne.htm

Los imanes son cuerpos con la propiedad de atraer ciertas sustancias denominadas magnéticas (hierro, cobalto, acero, níquel, etc.). En cambio, son incapaces de atraer otras sustancias no magnéticas, como madera, arena, oro, etc. A esta propiedad se la denomina magnetismo, y las fuerzas de atracción que intervienen se llaman fuerzas magnéticas. En este sentido, el magnetismo es una forma más de energía.

Existen dos tipos de imanes, según su procedencia:

a) Imanes naturales: son aquellos materiales que presentan magnetismo de forma natural, por composición propia (por ejemplo, la magnetita).

b) Imanes artificiales: son aquellos cuerpos que poseen magnetismo porque han sido magnetizados por otro imán. A este proceso se le llama imantación, y se puede realizar por frotamiento, contacto o mediante una corriente eléctrica.

Imán natural: la magnetita Imán artificial por imantación eléctrica: electroimán 4.1.- PROPIEDADES DE LOS IMANES.

1) Los imanes presentan dos polos: polo norte (N) y polo sur (S). La forma más fácil de diferenciar los

polos de un imán es gracias a su tendencia natural a orientarse según los polos magnéticos de la Tierra. El polo norte del imán se orienta hacia el polo sur magnético terrestre, que está próximo al polo norte geográfico. El polo sur del imán actúa al revés. Este fenómeno explica el funcionamiento de las brújulas (la aguja de una brújula no es más que un imán).

2) Un imán crea un campo magnético a su alrededor, que es la región del espacio próxima al imán donde

se pueden apreciar los efectos de su fuerza magnética. El campo magnético se representa mediante líneas de campo que salen del polo N y van hasta el polo S del imán. Los efectos del campo magnético se pueden comprobar cuando un material magnético (hierro, cobre, níquel) entra en la zona de influencia del campo magnético del imán: el material magnético experimentará fuerzas de atracción magnéticas hacia el imán.

14

3) Ley de los polos: cuando dos imanes se aproximan, sus campos magnéticos interaccionan entre sí creando fuerzas de atracción o repulsión: polos iguales se repelen, polos opuestos se atraen.

4) Los polos N y S de un imán no se pueden separar: no pueden existir imanes de un solo polo. Ello

supone que cuando se rompe un imán, cada trozo se convierte en un nuevo imán con sus respectivos polos N y S (pero ahora, los imanes serán más débiles).

Propiedad 3: Ley de los polos Propiedad 4

5. ELECTROMAGNETISMO

El electromagnetismo hace referencia a la relación existente entre electricidad y magnetismo. Esta relación fue descubierta por el físico danés Christian Ørsted, cuando observó que la corriente eléctrica circulante por un cable es capaz de crear un campo magnético alrededor suyo, igual al campo magnético creado por los imanes. Con ello se concluye que el magnetismo es una propiedad de la corriente eléctrica (de los electrones en movimiento). Electricidad y magnetismo son manifestaciones de un mismo fenómeno, por lo que en la actualidad se habla de electromagnetismo.

Experimento de Ørsted: La corriente eléctrica ejerce una fuerza sobre el imán de la brújula, consiguiendo que cambie la dirección de su aguja. En un principio estaba orientada paralelamente al hilo conductor, y cuando se ha cerrado el circuito, se ha orientado perpendicularmente. Oersted interpretó este fenómeno suponiendo que la corriente eléctrica creaba un campo magnético igual al que crean los imanes.

5.1.- ELECTROIMANES.

El electromagnetismo es el fundamento de los electroimanes.

Un electroimán es un componente eléctrico que funciona como un imán cuando circula una corriente eléctrica en su interior. El electroimán está compuesto por una bobina de hilo conductor enrollada alrededor de un núcleo de hierro o acero. Los electroimanes, al igual que el resto de imanes, también presentan un polo N y un polo S. La única diferencia es que los electroimanes sólo adquieren magnetismo cuando están conectados a una corriente eléctrica.

15

Es muy sencillo cambiar la polaridad de un electroimán, es decir, la manera como están colocados sus polos N y S. Para ello basta cambiar la polaridad de la corriente que los alimenta.

5.1.- EL RELÉ ELECTROMECÁNICO.

El relé es un elemento de control cuyo funcionamiento se basa en un electroimán. Un relé funciona como un interruptor o conmutador automático controlado por electricidad. Los relés permiten abrir o cerrar circuitos sin la intervención humana.

Relé comercial Esquema interno de un relé Simbología eléctrica

16

Funcionamiento: http://www.xtec.es/~ccapell/rele/rele.htm

Su funcionamiento se basa en el electromagnetismo y los electroimanes. Al apretar el pulsador, la corriente circula a través de la bobina (1). La corriente en la bobina produce un campo magnético (2), que atrae a la lámina metálica de hierro dulce (3). Al atraer la lámina metálica se fuerza a los contactos a tocarse, cerrando el circuito secundario (4). Si cesa el flujo de corriente a través de la bobina, los contactos vuelven a separarse.

(1) La corriente llega a la bobina (2) Se produce un campo magnético

(3) El campo atrae la chapa, cerrando los contactos (4) Al cerrarse el circuito, se enciende la bombilla

Contactos de un relé.

Un relé presenta 5 terminales de conexión:

2 terminales de conexión a la bobina. Un terminal común (COM), que actúa como entrada. Un terminal de salida Normalmente Cerrado (NC). Un terminal de salida Normalmente Abierto (NA).

Aplicaciones:

Bobina Bobina

NC COM NA

Los relés son interruptores o conmutadores automáticos controlados eléctricamente, por lo que sus principales aplicaciones son automatismos, control de motores eléctricos, activación de circuitos de elevada potencia, etc.

Ejemplo: Activación de un circuito de gran potencia (20 V) mediante un circuito de baja potencia (5 V).

17

6. LA INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA.

En el punto de electromagnetismo se estudió cómo una corriente eléctrica es capaz de generar un campo magnético a su alrededor. Pues bien, el físico inglés Michael Faraday descubrió el fenómeno complementario: un campo magnético en las proximidades de un conductor es capaz de generar una corriente eléctrica en dicho conductor. A dicho fenómeno físico se le llama inducción electromagnética.

Un imán en movimiento genera electricidad: si se mueve un imán cerca de un conductor (un cable), en el interior del conductor se genera un movimiento de electrones (corriente eléctrica). La corriente eléctrica será más importante conforme más intenso sea el campo magnético del imán y más rápido sea el su movimiento. A la corriente generada por inducción electromagnética se la llama corriente inducida.

Experimento de Faraday sobre la inducción electromagnética: el movimiento de un imán en las proximidades de un conductor produce una corriente en dicho conductor. También ocurre de forma complementaria: el movimiento de un conductor en las proximidades de un imán provoca la aparición de una corriente inducida en el conductor.

7. MÁQUINAS ELÉCTRICAS.

La relación existente entre electricidad y magnetismo (electromagnetismo e inducción electromagnética) es el fundamento físico del funcionamiento de las máquinas eléctricas:

a) Motores eléctricos: producción de movimiento (energía mecánica) a partir de la electricidad. b) Generadores eléctricos: generación de electricidad a partir de movimiento (energía mecánica).

7.1.- MOTORES ELÉCTRICOS.

El funcionamiento de los motores eléctricos se basa en la interacción entre imanes permanentes y electroimanes.

Un motor eléctrico consiste en una espira rectangular, situada en el interior de un campo magnético creado por un imán permanente. Si por dicha espira se hace circular una corriente eléctrica, la espira se convierte en un electroimán. Gracias a las fuerzas de atracción y repulsión entre los polos del imán permanente y el electroimán en el que se ha convertido la espira, se consigue que la espira experimente un movimiento de giro. De esta forma se convierte la energía eléctrica que circula por la espira en energía mecánica.

Ver videos del motor eléctrico

Precisamente ésta es la base de los motores eléctricos, aunque en lugar de emplear una espira utilizan una bobina, ya que así el efecto resultante es mucho mayor.

18

Un motor eléctrico típico consta de los siguientes componentes:

Una bobina (generalmente de cobre) arrollada en torno a un trozo de hierro (núcleo de hierro). Un imán permanente necesario para producir el giro cuando pasa la corriente eléctrica por la bobina. Una armadura que soporta el imán. Delgas y escobillas que completan el circuito eléctrico.

7.2.- GENERADORES ELÉCTRICOS.

El funcionamiento de los generadores eléctricos se basa en el principio de inducción electromagnética. El movimiento de una espira de conductor en las proximidades de un imán provoca la aparición de una corriente inducida en dicho conductor. Este principio permite producir electricidad a partir del movimiento.

Existen dos tipos de generadores eléctricos: dinamos y alternadores. Si la corriente eléctrica generada es alterna el generador es un alternador, pero si se obtiene corriente continua el generador es una dinamo.

ALTERNADOR.

El alternador es un generador eléctrico que transforma el movimiento en corriente alterna.

Consta de las siguientes partes:

a) Estator: se trata de una carcasa metálica que contiene un juego de imanes permanentes enfrentados entre sí, de manera que crean un campo magnético constante. En el interior del estator gira el rotor.

19

b) Rotor: se trata de la espira o bobina de cable conductor a la que se le suministra el movimiento. Al girar el interior del campo magnético creado por el estator, en dicha bobina se induce una corriente eléctrica.

c) Colector: Se trata de dos anillos metálicos giratorios, cada uno conectado a un extremo de la espira o bobina que conforma el rotor. Se encarga de recoger la corriente eléctrica inducida en el rotor.

d) Escobillas: Son unas piezas en contacto con los anillos del colector, de forma que toman la corriente eléctrica recogida por el colector y la extraen del alternador para ser utilizada.

Su funcionamiento es muy simple: cuando se hace girar la bobina dentro del campo magnético, se genera una corriente eléctrica inducida en la bobina, donde el sentido de circulación de dicha corriente varía en función de la posición entre la bobina y las líneas de campo magnético del imán (cada vez que la bobina da media vuelta, la corriente generada en su interior cambia de sentido).

El alternador es el generador usado para producir electricidad a gran escala en las centrales eléctricas, en forma de corriente alterna. El principio básico de producción de electricidad es el mismo para las distintas centrales eléctricas: para mover la turbina que hace girar la bobina del rotor dentro del campo magnético producido por el imán del estator, las distintas centrales eléctricas utilizan energía térmica (vapor de agua), hidráulica (saltos de agua o embalses), nuclear (fisión de núcleos de uranio), etc.

DINAMO.

La dinamo es un generador eléctrico que transforma el movimiento en corriente continua.

Su funcionamiento es muy similar al alternador, con la única diferencia del colector:

En el alternador el colector se compone de dos anillos metálicos. En la dinamo el colector se compone de un solo anillo metálico separado en dos mitades aisladas entre sí (colector de delgas). Como el colector está partido, se consigue que la corriente recogida siempre circule en un solo sentido, obteniéndose corriente continua.

ACTIVIDADES DE “MAGNETISMO” Y “ELECTROMAGNETISMO”

28) Piensa en el resultado de las siguientes experiencias sobre magnetismo:

a) Se sitúa el imán bajo una cartulina y espolvorea limaduras de hierro sobre él, ¿Qué ocurre? b) Se sitúa un imán bajo una cartulina y sitúa sobre ella un pequeño objeto de hierro (clavo), ¿Qué

ocurrirá cuando desplacemos el imán bajo la cartulina? c) Se toman dos imanes y se intenta unirlos por los mismos polos, ¿qué ocurre? d) Luego se intenta unir los imanes por los polos opuestos, ¿qué ocurre ahora?

29) Existen sustancias magnéticas, y sustancias no magnéticas. ¿En qué se diferencian?

30) Indica si los siguientes objetos son magnéticos o no magnéticos: lápiz, llave, tornillo, clip, anillo de oro, goma de borrar, tiza.

20

31) Explica por qué una brújula tiende a orientar el polo N de su aguja imantada hacia el norte geográfico (sur magnético terrestre).

32) Responde a las siguientes preguntas:

a) ¿Quién es Christian Ørsted? b) ¿Qué ocurre alrededor de un cable por el que circula una corriente? c) ¿Cómo se denomina este efecto? d) ¿Por qué se dice que la electricidad y el magnetismo están tan relacionados?

33) Electroimanes:

a) ¿Qué componentes constituyen un electroimán? b) ¿Qué pasa si un electroimán se conecta a una corriente eléctrica? c) ¿Qué pasa si un electroimán se desconecta de una corriente eléctrica? d) ¿Es lo mismo un imán que un electroimán? ¿Por qué? e) ¿La ubicación de los polos en un electroimán es fija? ¿Por qué?

34) Explica con tus propias palabras cómo funciona un relé.

35) Funcionamiento básico del relé: Observa el siguiente circuito para entender el funcionamiento básico del relé. Explica detalladamente lo que sucede al presionar el pulsador.

36) Analiza el siguiente circuito y explica su funcionamiento. Céntrate especialmente en el papel que juega el relé en el circuito. Si es posible (si estás en el aula informática, o en casa), ayúdate de Crocodile.

37) Observa el siguiente circuito y responde a las cuestiones:

a) ¿Qué ocurre en la situación inicial (pulsador sin pulsar)? b) ¿Qué ocurre al pulsar el pulsador? c) ¿Qué ocurre al liberar el pulsador? d) ¿Cuál es la función del relé en este circuito?

38) Relé bipolar: Hasta ahora hemos estado viendo relés unipolares. Analiza este circuito, que usa un relé bipolar. Analiza el funcionamiento del circuito, respondiendo a las preguntas. Céntrate especialmente en el papel que juega el relé:

21

a) ¿Qué ocurre en la situación inicial (pulsador sin pulsar)? b) ¿Qué ocurre al pulsar el pulsador? c) ¿Qué ocurre al liberar el pulsador? d) ¿Cuál es la función del relé en este circuito?

39) Para los 5 circuitos representados, responde a las siguientes preguntas:

a) ¿Qué ocurre en el instante inicial (pulsador sin pulsar)? b) ¿Qué ocurre al pulsar el pulsador? c) ¿qué ocurre al liberar el pulsador?

40) Completa el circuito de la figura para conseguir que, al activar el relé, se conmute entre el encendido de un motor y el encendido de un zumbador (cuando se encienda uno, que se apague el otro). Los dispositivos a conectar los tienes representados a la derecha.

22

41) Según la polarización de la pila aplicada a un motor, éste gira en un sentido o en otro (horario o anti- horario).

Para el circuito de la figura, responde a las siguientes preguntas:

a) ¿Qué ocurre en el circuito con el interruptor sin activar y el pulsador sin pulsar? b) Con el pulsador sin pulsar, ¿qué ocurre al activar el interruptor? c) Con el interruptor activado, ¿Qué ocurre al pulsar el pulsador? d) Con el interruptor activado, ¿Qué ocurre al liberar el pulsador? e) ¿Cuál crees que es la finalidad de este circuito?

42) Inducción electromagnética:

a) ¿Quién descubrió el fenómeno de inducción electromagnética? b) ¿Qué ocurre si se mueve un imán cerca de un conductor? ¿Por qué? c) ¿Qué ocurre si se deja inmóvil un imán cerca de un conductor? ¿Por qué? d) ¿Qué ocurre si se mueve un conductor cerca de un imán? ¿Por qué? e) ¿Qué ocurre en las proximidades de un conductor cuando por él circula la corriente eléctrica?

¿Cómo se llama este efecto? 43) ¿Qué son las máquinas eléctricas? ¿Cuáles son?

44) Indica cuál es el fenómeno físico en el que se fundamenta el funcionamiento de los motores eléctricos. A continuación explica brevemente, con tus propias palabras, el funcionamiento de un motor eléctrico.

45) Motores eléctricos:

a) ¿Qué transformación de energías opera un motor eléctrico? b) ¿Qué componentes constituyen un motor eléctrico? c) ¿Para qué sirve el imán permanente de un motor eléctrico? d) ¿Qué ocurre en la espira o bobina de un motor eléctrico cuando ésta se conecta a la corriente

eléctrica? e) ¿Qué ocurre cuando un motor eléctrico se desconecta de la corriente eléctrica?

46) Indica cuál es el fenómeno físico en el que se fundamenta el funcionamiento de los generadores eléctricos. A continuación explica brevemente dicho fenómeno.

47) Alternadores.

a) ¿Qué transformación de energías opera un alternador? b) ¿Cómo se le proporciona movimiento a la bobina del alternador? c) ¿Para qué se le proporciona movimiento a la bobina del alternador? d) ¿Qué elementos constituyen un alternador? e) ¿Cuál es el principal ámbito de aplicación de los alternadores?

23

48) Dinamos. a) ¿Qué es una dinamo? b) ¿Qué es el estator de la dinamo? ¿Cuál es su misión? c) ¿Qué es el rotor de la dinamo? ¿Qué ocurre en el inducido cuando recibe movimiento (energía

mecánica)? d) ¿Qué ocurre si el rotor no recibe energía mecánica? e) ¿Cuál es la principal diferencia entre dinamos y alternadores?

49) Verdadero o falso:

a) Cuando una espira da vueltas en el interior de un campo magnético, se genera una corriente eléctrica.

b) Un motor eléctrico transforma la energía mecánica en energía eléctrica. c) Si introducimos una bobina en reposo (inmóvil) en un campo magnético, no se genera ninguna

corriente eléctrica en la bobina. d) Un alternador transforma la energía mecánica en energía eléctrica. e) Cuanto más despacio gira la espira de una dinamo, mayor es la corriente generada.