UNIDAD DIDÁCTICA 2. ELECTRÓNICA BÁSICA

TECNOLOGÍAy digitalización 3ºESO

ELECTRICIDAD

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ÍNDICE

CORRIENTE Y MAGNITUDES ELÉCTRICAS

CIRCUITOS ELÉCTRICOS

INTRODUCCIÓN

LEY DE OHM

EL POLÍMETRO

POTENCIA ELÉCTRICA-ENERGÍA ELÉCTRICA

Objetivo 9: Construir infraestructuras resilientes, promover la industrialización sostenible y fomentar la innovación

ELECTRICIDAD

1. INTRODUCCIÓN

ELECTRICIDAD

CÓMO VIVIR SIN ELECTRICIDAD

EL ATOMIUM, EL MONUMENTO MÁS FAMOSO DE BRUSELASEl Atomium fue construido para la Exposición Universal de 1958 y se encuentra a las afueras de la ciudad, en el barrio de Heizel. Su estructura emula los nueve átomos de un cristal de hierro.

La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas ATOMOS. A su vez, los átomos están constituidos por ELECTRONES que se mueven alrededor de un núcleo, constituido por PROTONES Y NEUTRONES. Los protones y los electrones tienen una propiedad conocida como CARGA ELÉCTRICA. Esta propiedad es la responsable de que ocurran los fenómenos eléctricos. -Los NEUTRONES no tienen carga -Los ELECTRONES tienen carga negativa -Los PROTONES tienen carga positiva.

Un átomo de estroncio con carga positiva única

• En general, los materiales son NEUTROS: es decir, existe un equilibrio entre el número de cargas negativas (ELECTRONES) y positivas (PROTONES).
• Aunque, en ciertas ocasiones los electrones pueden moverse de una material a otro originando CUERPOS CON CARGAS POSITIVAS (defecto de electrones) y CUERPOS CON CARGAS NEGATIVAS (exceso de electrones).
• PARA ADQUIRIR CARGA ELÉCTRICA LOS CUERPOS TIENEN QUE GANAR O PERDER ELECTRONES.

ELECTRICIDAD

2. CORRIENTE Y MAGNITUDES ELÉCTRICAS

La CORRIENTE ELÉCTRICA se puede definir como el flujo de electrones a través de una material conductor desde un cuerpo con carga negativa (exceso de electrones) a un cuerpo con carga positiva (déficit de electrones).

Flujo de electrones hacia el polo positivo de una pila. Como veremos más adelante (pág.) el sentido de la corriente, por convenio, será el contrario.

Alternate Current / Direct Current

Los "cargadores" disponen de una etiqueta identificativa par señales el voltaje de entrada en corriente alterna y el de salida en corriente contínua. Busca tu cargador y anota las tensiones de entrada y de salida.

No ocurre nada si dejas de utilizar el cargador que venía con tu móvil, pero asegúrate de que que el que utilices tiene los mismos voltajes y amperajes; además de que te recomendamos invertir en su compra: cuanta más calidad tenga más seguridad ofrecerá. No dejes de darle importancia al cargador: es una parte vital de tu teléfono.

materiales aislantes

Hay materiales, como los plásticos, en los que los electrones no se mueven de un átomo a otro. Estos materiales se llaman AISLANTES.

materiales conductores

En otros materiales, los electrones se pueden mover con cierta facilidad. Estos materiales se denominan CONDUCTORES. Son buenos conductores los materiales que ofrecen poca resistencia al paso de los electrones, como por ejemplo los metales (plata, cobre, aluminio, etc.).

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3. CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Se denomina CIRCUITO ELÉCTRICO al conjunto de elementos conectados entre sí, que permiten establecer una corriente entre dos puntos, para aprovechar la energía eléctrica.

Para la disposición del ánodo y cátodo de un dispositivo se sigue el siguiente criterio:

ELEMENTOS DE UN CIRCUITO

RECEPTORES

CONDUCTORES

GENERADORES O FUENTES DE TENSIÓN

ELEMENTOS DE PROTECCIÓN

INSTRUMENTOS DE MEDIDA

ELEMENTOS DE CONTROL (MANIOBRA)

GENERADORES

RECEPTORES

RECEPTORES

RESISTENCIA

Dos importantes funciones de las RESISTENCIAS son: limitar y regular la cantidad de corriente que circula por un determinado circuito; y proteger algunos componentes por los que no debe circular una intensidad de corriente elevada.

RECEPTORES

RESISTENCIA

ELEMENTOS DE CONTROL

CONMUTADOR

PULSADOR(NC)

PULSADOR(NA)

INTERRUPTOR

Es un sistema que desvía la circulación de la corriente eléctrica. Es decir, permite controlar un punto de luz desde dos interruptores y lugares diferentes. Es un tipo de dispositivo muy habitual en pasillos o dormitorios de la vivienda.

Pulsador normalmente cerradoEn el estado de reposo el circuito permanece cerrado, y se abre cuándo se presiona. Ejemplo: Se utiliza para encender la lámpara interior de un armario o del maletero del coche

Pulsador normalmente abiertoEn el estado de reposo el circuito está abierto, y se cierra cuándo se presiona. Ejemplo: Se utiliza para hacer sonar un zumbador

DIFERENCIAS INTERRUPTOR/CONMUTADOR

ELEMENTOS PROTECCIÓN

fusibles

INTERRUPTOR MAGNETOTÉRMICO

INTERRUPTOR DIFERENCIAL

Formados por un hilo muy fino que se funde si la corriente es demasiado alta, abriendo de ese modo el circuito

sistema de protección automático cuya función es la proteger la instalación (y a las personas) frente a derivaciones a tierra, cortando automáticamente el suministro eléctrico de la instalación al detectar una fuga de intensidad

Dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica que pasa a través de él si ésta sobrepasa unos valores máximos, evitando cortocircuitos y sobrecargas.

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4. ley de ohm

En 1822, el científico George Simon Ohm, relacionó la intensidad de corriente, la tensión y la resistencia, enunciando la ley de ohm:

LA INTENSIDAD DE CORRIENTE QUE CIRCULA POR UN HILO CONDUCTOR ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA TENSIÓN ENTRE SUS EXTREMOS E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA RESISTENCIA.

TENSIÓN,VOLTAJE o diferencia de potencial (v)

La TENSIÓN O VOLTAJE (V) es el trabajo que hay que realizar para transportar una carga positiva entre dos puntos de un circuito; es decir, mide el desnivel eléctrico entre dos puntos de un circuito. UNIDAD EN EL SISTEMA INTERNACIONAL: VOLTIO (V) La tensión entre dos puntos del circuito se mide con un VOLTÍMETRO. SE COLOCA EN PARALELO. Cuanto mayor sea la tensión eléctrica, con más fuerza recorrerán los electrones el conductor.

intensidad de corriente (I)

La INTENSIDAD DE CORRIENTE (I) será la cantidad de carga (Q) que pasa por un punto del circuito por unidad de tiempo (t). UNIDAD EN EL SISTEMA INTERNACIONAL: AMPERIO (A) La intensidad de corriente se mide con un dispositivo llamado AMPERÍMETRO. SE COLOCA EN SERIE.

RESISTENCIA ELÉCTRICA(R)

La RESISTENCIA ELÉCTRICA (R) es la oposición que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica. UNIDAD EN EL SISTEMA INTERNACIONAL: OHMIOS (Ω). La resistencia se mide con el ÓHMETRO, aunque habitualmente se utiliza un POLÍMETRO, un aparato de medida polivalente que lleva integrado un óhmetro.

TENSIÓN O VOLTAJE . voltio (v). paralelo

intensidad. amperio (a). serie.

RESISTENCIA ELÉCTRICA(R). ohmios ( Ω)

CIRCUITOS BÁSICOS (SERIE, PARALELO Y MIXTO)

CIRCUITO PARALELO

CIRCUITO MIXTO

CIRCUITO EN SERIE

CIRCUITO EN SERIE

UN CIRCUITO EN SERIE, ES AQUEL QUE TIENE CONECTADOS SUS RECEPTORES UNO A CONTINUACIÓN DEL OTRO.

1. SI UNO DE LOS ELEMENTOS DEL CIRCUITO DEJA DE FUNCIONAR EL RESTO TAMPOCO FUNCIONAN.2. EL VOLTAJE DE LA PILA SE REPARTE ENTRE TODOS LOS RECEPTORES CONECTADOS EN SERIE (POR ESO LAS BOMBILLAS BRILLAN POCO) 3. LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE QUE ATRAVIESA CADA RECEPTOR ES LA MISMA PARA TODOS LOS RECEPTORES.

CIRCUITO EN PARALELO

UN CIRCUITO EN PARALELO, ES AQUEL QUE TIENE LOS TERMINALES DE SUS RECEPTORES UNIDOS ENTRE SÍ.

1. SI UNO DE LOS ELEMENTOS DEL CIRCUITO DEJA DE FUNCIONAR EL RESTO FUNCIONA.2. TODOS LOS RECEPTORES FUNCIONAN CON LA MISMA TENSIÓN (TODAS LAS BOMBILLAS LUCEN CON LA MISMA INTENSIDAD) 3. LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE QUE GENERA LA PILA SE REPARTE ENTRE TODOS LOS RECEPTORES.

¡IMPORTANTE!

EN UNA INSTALACIÓN REAL, LA MAYORÍA DE LOS RECEPTORES SE CONECTAN EN PARALELO Y LOS ELEMENTOS DE PROTECCIÓN, REGULACIÓN Y CONTROL SE SUELEN CONECTAR EN SERIE CON DICHOS RECEPTORES.

CIRCUITO MIXTO

UN CIRCUITO MIXTO, ES AQUEL QUE TIENE ELEMENTOS EN PARALELO Y EN SERIE.

ESTOS CIRCUITOS POSEEN LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS DOS CIRCUITOS, POR LO QUE SE TIENE QUE RESOLVER POCO A POCO POR PARTES: EN PRIMER LUGAR SE RESUELVEN LOS ELEMENTOS QUE ESTÁN EN PARALELO, Y LUEGO LOS QUE ESTÁN EN SERIE.2

5. el polímetro

El polímetro posee una punta de prueba roja y otro negra. El terminal negro se conectará siempre en la conexión marcada como COM (común), mientras que la conexión roja dependerá de lo que se quiera medir: voltaje (V), intensidad (mA) o resistencia (Ω).

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6. POTENCIA ELÉCTRICA-ENERGÍA ELÉCTRICA

Se define la potencia (P) de un aparato eléctrico 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 (J) por segundo (s). Un múltiplo muy utilizado es el Kilovatio (kW), que equivale a 1 000 vatios.

Potencia (P) = Tensión (V) · Intensidad (I) = V·I

Aplicando la ley de Ohm podemos obtener fórmulas equivalentes para conocer la potencia eléctrica:

P = V · I =(R·I) ·I =I 2 · R P = V·I = V·(V/R)= V2 / R

Se llama la energía eléctrica a la energía que puede obtenerse a partir de una corriente eléctrica. En el S.I. Se expresa en Julios (J). Sin embargo, para consumos eléctricos suele emplearse el kilovatio hora (kWh), el cual equivale a la energía equivalente a 1 kilovatio(1kW) de potencia sostenida durante 1 hora.

Energía (E) = Potencia (P) · tiempo (t) = P · t

Teniendo en cuenta la expresión de la potencia en función del voltaje (V) y la intensidad de corriente (I), la energía consumida en un tiempo dado (t) por un dispositivo eléctrico, viene dado por la expresión:

E = V·I·t

¿QUÉ ES LA EFICIENCIA ENERGÉTICA?

USO RACIONAL Y EFICIENTE DE LA ENERGÍA

USO DE LECTRODOMÉSTICOS MÁS EFICIENTES (ETIQUETA ENERGÉTICA)AISLAMIENTOS TÉRMICOS ADECUADOS CLIMATIZADORES EFICIENTES USO RACIONAL DEL AGUA CALIENTE ILUMINACIÓN LED MAYOR UTILIZACIÓN DEL TRANSPORTE PÚBLICO VEHÍCULOS HÍBRIDOS O ELÉCTRICOS