ÍNDICE
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14. Elementos de un circuito 15. Circuitos eléctricos 16. Corriente continua y alterna 17. Ley de Ohm 18. Midiendo la energía eléctrica 1. Potencia eléctrica 2. Efecto Joule 19. Efectos magnéticos de la corriente 1. Imanes 2. Experiencia de Oersted 3. Creación de un campo magnético 4. Experiencia de Faraday 5. Generadores de corriente 20. La electricidad y la vida cotidiana 21. Las centrales eléctricas 1. HIdroeléctricas 2. Térmicas convencionales 3. Térmicas nucleres 4. Otras alternativas 22. Electrolisis 23. Material eléctrico y su simbología 24. Instrumentos de medida eléctricos
25. Resumen
26. Construcción de aparatos
27. Prácticas
28. Cuestiones
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2. PRESENTACIONES
3. CONTENIDOS ANIMADOS
4. INTRODUCCIÓN
Desde siempre se han observado fenómenos eléctricos naturales como los rayos o los relámpagos. Tienen su origen en la carga eléctrica y su estudio se realiza en una rama de la Física que se denomina Electricidad. Actualmente sabemos que la electricidad es también responsable de procesos biológicos, tales como la transmisión de los impulsos nerviosos.
La electricidad es la base del funcionamiento de muchas máquinas. Se ha conseguido producir energía eléctrica y utilizarla allí donde se necesita. La iluminación de nuestras casas, los electrodomésticos, los transportes, los sistemas de comunicación o los procesos industriales no serían posibles sin la electricidad.
El éxito de la electricidad como fuente de energía se debe a la facilidad para generarla, transportarla y transformarla en otros tipos de energía.
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Las primeras referencias escritas sobre la electricidad se deben a Tales de Mileto. Tales observó que frotando un trozo de ámbar con un tejido se atraían pequeños objetos. Los griegos denominaron a este fenómeno electricidad.
La palabra eléctrico viene del término griego "elektron" que significa ámbar.
A finales del siglo XVI William Gilbert clasificó las sustancias en conductoras y aislantes, comprendió la diferencia entre electricidad y magnetismo. Charles du Fay sugirió la existencia de cargas de distinto signo, conductores y aislantes, de la fuerza de repulsión existente entre cuerpos cargados de electricidad del mismo signo.
La botella de Leyden
En 1746 Pieter van Musschenbroek, científico de la Universidad de Leiden (Holanda) consiguió almacenar electricidad en una botella de agua. Para ello, perfora el tapón con una varilla metálica con un gancho en la parte superior al que acerca un conductor cargado eléctricamente.
En una de sus experiencias recibe una descarga al aproximar la mano a la varilla: había conseguido almacenar la electricidad. Poco después W. Watson, envuelve la botella con estaño y Jean Antonie Nollet sustituye el agua por láminas de estaño. Estos cambios consiguen almacenar más carga, por tanto mayores descargas eléctricas.
La botella de Leyden es un dispositivo eléctrico realizado con una botella de vidrio que permite almacenar cargas eléctricas.
El signo de la electricidad
Benjamin Franklin sugiere que los cuerpos tienen una cantidad de fluido eléctrico y cuando se frotan se pasan parte de uno a otro. Por lo tanto, un objeto queda cargado con exceso de fluido y otro con un defecto de igual valor. Es decir; el primero se carga con cierta cantidad de electricidad positiva y el segundo con la misma cantidad negativa.
Du Fay llamó electricidad vítrea a la electricidad positiva de Franklin y resinosa a la electricidad negativa.
Hoy en día, se conserva la idea de carga positiva y negativa para los dos tipos de electricidad. Así como, que si un cuerpo se carga positivamente es porque otro se queda cargado negativamente en la misma cantidad.
El descubrimiento del electrón
Aparentemente, en los objetos, parece no haber electricidad, pero experiencias de electrización o fenómenos naturales como las tormentas ponen de manifiesto sus efectos.
El estudio de los fenómenos eléctricos demuestra que existen partículas responsables del comportamiento eléctrico.J. J. Thomson experimenta con tubos de descarga de gases y observa que se emiten rayos desde el polo negativo al positivo, los llamó rayos catódicos. Por tanto, en el interior de todos los átomos existen una o más partículas con carga negativa llamadaselectrones. La electrización de la materia se debe a la transferencia de electrones de un cuerpo a otro. Si un cuerpo gana electrones se carga negativamente, y positivamente, cuando los pierde.
Tubo de rayos catódicos. Es una ampolla de vidrio, como la de la figura. Consta de dos electrodos: cátodo y ánodo. Cuando se colocan campos eléctricos y magnéticos en su parte media, puede estudiarse la naturaleza eléctrica de estos rayos. En 1896, Thomson dedujo que esas partículas eran los electrones que escapaban del cátodo y se dirigían hacia el ánodo. Pasa el ratón por la imagen y verás el fenómeno.
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ANIMACIÓN
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5. ELECTROSTÁTICA
En la antigua Grecia, hace 26 siglos, Thales de Mileto conseguía atraer objetos ligeros, como paja o plumas, frotando ámbar con una piel de gato.
Mucho más tarde, en el año 1600, un investigador inglés, William Gilbert, encontró que numerosos materiales (vidrio, azufre, sal, resina...) al ser frotados presentaban propiedades similares a las del ámbar, y los llamó eléctricos. El motivo de este nombre es que el ámbar en griego se llama elektron.
En el siglo XVIII, el francés Charles du Fay observó que materiales idénticos frotados de la misma manera se repelían. Por ello llegó a la conclusión de que hay dos tipos de fenómenos eléctricos: atractivos y repulsivos.
A mediados de ese mismo siglo, el científico estadounidense Benjamín Franklin estableció la teoría del fluido eléctrico. Según esta teoría, los fenómenos eléctricos se debían al paso de este fluido de un cuerpo a otro. Realizó el experimento de la cometa e inventó el pararrayos.
En 1785, Charles A. Coulomb formuló las leyes de la electrostática: "Las fuerzas eléctricas entre dos partículas cargadas son directamente proporcionales a sus cargas e inversamente proporcionales al cuadrado de su distancia."
En la vida cotidiana has observado y experimentado fenómenos que son ejemplos de la naturaleza eléctrica de la materia:
Todos nosotros hemos notado al peinarnos que el pelo queda atraído por el peine. El mismo fenómeno de atracción se observa al desenvolver un artículo cubierto con papel de celofán.
Cuando los niños juegan con globos notan como su pelo también queda atraído. Y saben que al frotar el bolígrafo con su ropa tiene la capacidad de atraer trocitos de papel.
Al ponerte o quitarte un jersey has visto chispazos.
Después de andar descalzo sobre una alfombra, al tocar un objeto metálico notas un pinchazo.
Después de circular un rato con nuestro coche, podemos sentir un calambre al bajarnos del mismo y tocar la puerta.
En una tormenta se generan rayos y relámpagos.
Puedes realizar en tu casa el experimento del globo. ¡Pero resulta más espectacular cargar el cuerpo para que se repela el cabello como se ve en el vídeo!
Fíjate en la simulación. John Travolta es un actor, cantante y bailarín estadounidense, conocido por sus actuaciones en películas como Fiebre del sábado noche, Grease y otras. Frota su pie derecho con una alfombra como si estuviera realizando uno de sus famosos bailes. Observa como al acercar su mano al tirador metálico de la puerta salta un chispazo.
6. MÉTODOS EXPERIMENTALES
6.1. Electrización por frotamiento.
Frota una regla de plástico o un bolígrafo con un trozo de lana. Aproxíma el objeto a unos trocitos de papel (confeti) que habrás dejado previamente sobre la mesa. Observa lo que ocurre.
Cuando estés en casa, abre el grifo de la cocina, y deja caer un chorrito de agua. Frota una regla de plástico en un trozo de lana y acércala suavemente al hilo de agua. Observa lo que ocurre.
Cuando estés en casa, abre el grifo de la cocina, y deja caer un chorrito de agua. Frota una regla de plástico en un trozo de lana y acércala suavemente al hilo de agua. Observa lo que ocurre.
Cuando se frotan la regla de plástico o el bolígrafo, adquieren la propiedad de atraer cuerpos ligeros como el confeti o de desviar el chorrito de agua.
Para explicar este fenómeno admitimos que la regla ha adquirido una propiedad que denominamos carga eléctrica y decimos que se ha electrizado.
La electrización es el fenómeno por el cual ciertos materiales se cargan eléctricamente al frotarlos fuertemente con otros.Según los fabricantes, los plumeros y bayetas atrapapolvo no arrastran el polvo, sino que lo retienen. ¿Cuál es el motivo de que se les pegue el polvo tan fácilmente?
6.2. Electrización por contacto
Construye un péndulo eléctrico con una bolita de "poliexpan" (espuma de poliestireno expandido) unida a un hilo fino de unos 15 cm de largo. Sujeta el hilo a un soporte como indica la figura.Frota una varilla de plástico o un bolígrafo con un paño de lana y aproxímala a la bolita del péndulo y observa lo que sucede.
Repite la experiencia con una varilla de vidrio frotada con un paño de seda.
Ahora vas a trabajar con un péndulo doble como el de la imagen. Cuelga de un soporte dos bolitas de poliestireno (forradas con papel de aluminio) como en el péndulo eléctrico, de modo que queden a 1 cm de distancia.
Frota la varilla de plástico con el paño de lana, toca con ella las dos bolitas a la vez y retira la varilla. Toca las bolitas con la mano y repite la experiencia con la varilla de vidrio. Por último, acerca la varilla de plástico (frotada) a una de las bolitas y la varilla de vidrio (frotada) a la otra.
Al acercar la varilla de plástico frotada a la bolita del péndulo, ésta se aproxima.
Una vez que entran en contacto la varilla y la bolita, se produce la repulsión entre ambas: la bolita se ha electrizado.
Al tocar simultáneamente las bolitas de los dos péndulos, quedan electrizadas y se repelen.
Cuando se toca cada bolita con una varilla de diferente material se atraen.
6.3. Electrización por inducción o influencia
Después de tocar con un dedo la bola del electroscopio, aproxima la varilla de plástico electrizada al extremo superior del electroscopio, sin ponerla en contacto con él. Separa la varilla de plástico y repite la experiencia con la varilla de vidrio. Toca con el dedo la bola del electroscopio. Por último, acerca la varilla de vidrio electrizada al extremo superior del electroscopio sin ponerla en contacto con él.
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La electrización de un cuerpo puede hacerse sin que exista contacto con el cuerpo electrizado.
Existen dos tipos de carga eléctrica, una la que adquiere el vidrio al frotarlo,carga positiva, y otra la que adquiere el plástico, carga negativa. Se asigna la carga positiva al vidrio y la negativa al plástico por convenio.
Los cuerpos que portan cargas eléctricas del mismo signo se repelen y los que las tienen de signo contrario se atraen.
ANIMACIÓN
Existen dos tipos de carga eléctrica, una la que adquiere el vidrio al frotarlo,carga positiva, y otra la que adquiere el plástico, carga negativa. Se asigna la carga positiva al vidrio y la negativa al plástico por convenio.
Los cuerpos que portan cargas eléctricas del mismo signo se repelen y los que las tienen de signo contrario se atraen.
ANIMACIÓN
7. ELECTRIZACIÓN Y CARGAS
En los experimentos anteriores has podido observar que los cuerpos se pueden electrizar de tres maneras: por frotamiento, por contacto y por inducción.A finales del siglo XIX se descubrieron unas partículas que tenían carga eléctrica negativa y que se llamaron electrones. Este descubrimiento hizo pensar a los científicos que los átomos no son indivisibles. Por lo tanto, debían tener una parte cargada positivamente ya que en su conjunto son neutros. Diversas experiencias permitieron descubrir que esa parte cargada positivamente es un denso núcleo alrededor del cual giran los electrones. Este núcleo, a su vez, está formado por dos tipos de partículas unidas firmemente, los protones y los neutrones. Los protones tienen carga positiva y los neutrones no tienen carga. Las cargas del protón (positiva) y la del electrón (negativa) son iguales pero de signo contrario.
La existencia de los electrones permite explicar las tres formas de electrización que has visto.
Es el resultado de la transferencia de electrones entre dos cuerpos:
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Has visto que los fenómenos eléctricos pueden ser de atracción o de repulsión. Para explicar estos fenómenos se ha utilizado una propiedad de la materia que se denomina carga eléctrica. Existen dos tipos de cargas eléctricas:positivas y negativas. Las cargas del mismo signo se repelen y las de distinto signo se atraen
En las simulaciones siguientes puedes observar a la izquierda cómo se atraen dos cuerpos cargados uno positivamente y el otro negativamente, mientras que se repelen dos péndulos electrostáticos cargados positivamente. Nota que cuanto más los acercas, más se separan. Es una magnitud física cuya unidad en el S.I. es el culombio (C).
La carga del electrón es la unidad elemental de carga eléctrica. La carga de un cuerpo siempre es un múltiplo entero de la carga del electrón.
La carga del electrón es la unidad elemental de carga eléctrica. La carga de un cuerpo siempre es un múltiplo entero de la carga del electrón.
La unidad S.I de carga eléctrica es el culombio (C), aunque como resulta excesivamente grande, en la práctica se utilizan submúltiplos de la misma:
- Microculombio (μC). 1 μC = 10 -6 C
- Nanoculombio (nC) . 1 n C = 10 -9 C
- Picoculombio (pC). 1 pC = 10 -12 C
q = 1,60. 10 -19 C
Este experimento fue realizado por primera vez en 1909 por el físico estadounidense Robert Millikan y le permitió medir la carga del electrón.
El experimento consiste en introducir en un gas gotitas de aceite microscópicas. Estas gotitas caen por su peso lentamente con movimiento uniforme. Las gotitas, al salir del pulverizador, se cargan eléctricamente por lo que su movimiento de caída se altera. Si actúa un campo eléctrico vertical de modo que mantenga la gota en suspensión, se puede determinar el valor de la carga de la gota en equilibrio conociendo el valor de la masa de la gota, la intensidad del campo eléctrico y el valor de la gravedad. Millikan comprobó que los valores de las cargas eran siempre múltiplos de una carga elemental, la del electrón. Por consiguiente pudo medir la carga eléctrica que posee un electrón. Este valor es: e = 1,602 × 10-19 culombios. Millikan recibió el premio Nobel de Física en 1923 en parte por este experimento.  |
Problema 1
¿Cuántos electrones necesitarías para disponer de una carga de 1 culombio? Recuerda que la carga del electrón es de -1,6 10-19 C.
¿Cuántos electrones necesitarías para disponer de una carga de 1 culombio? Recuerda que la carga del electrón es de -1,6 10-19 C.
Problema 2
¿Cuántos electrones ha perdido un cuerpo cuya carga eléctrica es de +2 μC?
¿Cuántos electrones ha perdido un cuerpo cuya carga eléctrica es de +2 μC?
9. MATERIALES CONDUCTORES Y AISLANTES
Una varilla metálica no se carga si la sujetamos con la mano y la frotamos. Pero sí lo hace si al frotarla la sujetamos con un mango de vidrio o de plástico y el metal no se toca con la mano.
Esto se debe a que en un cuerpo neutro las cargas eléctricas se encuentran distribuidas en una situación de equilibrio. Cuando el cuerpo es electrizado, pueden ocurrir dos cosas: la primera que las cargas (los electrones) se distribuyan por todo el cuerpo y la segunda, que las cargas permanezcan en el lugar donde se depositaron. Los materiales del primer tipo se denominan conductores y los segundos aislantes.
- Los cuerpos en los que las cargas se mueven libremente se llaman conductores.
- Los cuerpos que no permiten el movimiento de las cargas en su interior se llaman aislantes o dieléctricos.
El que un cuerpo se comporte como un conductor o como un aislante depende de su naturaleza. Así los materiales conductores poseen electrones que pueden moverse fácilmente a lo largo del material, mientras que los aislantes tienen los electrones fuertemente ligados.
Son ejemplo de materiales aislantes la madera, los plásticos, el caucho y el vidrio. Los metales son conductores y algunas disoluciones también (por ejemplo la sal común disuelta en agua).
La distinción entre conductores y aislantes no es absoluta. Existen muchas situaciones intermedias muy interesantes, como la de los materiales semiconductores (por ejemplo, el silicio), debido a su gran importancia en la fabricación de componentes electrónicos.
Problema 3
Dispones de dos esferas metálicas de radios idénticos, cargadas con - 5 nC y 1 nC. Dejas que las esferas se toquen entre sí y luego las separas. ¿Qué sucede con la carga de las dos esferas? ¿Cuál es la carga de cada esfera al separarlas?
Al tocarse las esferas metálicas las cargas se redistribuyen entre ellas porque son conductoras. Es decir, quedan cargadas con -5 + 1 = - 4 nC.
Una vez separadas, como son iguales, ya que tienen el mismo radio, cada una queda con – 2 nC.
Problema 4
Dos esferitas hechas de un aislante están cargadas. La esfera A tiene una carga de - 1,6 10-18 C y la esfera B tiene 50 electrones en exceso. Si las dos esferas se ponen en contacto y luego las separas, ¿cuál es la carga de cada una?Como las esferas son aislantes, las cargas no van a poder moverse y no pasará nada. La esfera A quedará con sus - 1,6 10-18 C y la esfera B con sus 50 electrones en exceso, es decir, con - 8,0 10-18C (cada electrón tiene una carga de - 1,6 10-19 C).
ANIMACIONES
10. FUERZAS ENTRE CARGAS
Los cuerpos cargados se atraen o se repelen según sean las cargas de distinto o del mismo signo, respectivamente. A las fuerzas de atracción o de repulsión se les da el nombre de fuerzas eléctricas o electrostáticas.
En la simulación siguiente puedes colocar una carga positiva o negativa en la zona de trabajo,un par de cargas (una positiva y la otra negativa) o bien dos láminas de cargas de distinto signo. Al colocar una carga positiva más o menos cerca de cada sistema de cargas, verás dibujada la fuerza que actúa sobre ella, mayor cuanto más larga sea la flecha que representa la interacción.
El estudio de estas fuerzas fue realizado por Charles A. de Coulomb (1736-1806). Este físico francés, tras inventar un método (la balanza de torsión) de medida de fuerzas de pequeña magnitud, lo aplicó para medir la fuerza que ejerce una esfera fija cargada sobre otra móvil, también cargada. En 1785, como resultado de esa investigación, formuló la ley que describe las fuerzas de interacción entre dos cargas eléctricas.
ANIMACIONES
10.1. Ley de Coulomb
La fuerza atractiva o repulsiva entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa:
La fuerza atractiva o repulsiva entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa:
- F es la intensidad de la fuerza electrostática, se mide en newtons (N) en el S.I.
- q1 y q2 corresponden a los valores de las cargas que interaccionan medidas en culombios (C) y tomadas con su signo positivo o negativo.
- d es la distancia entre las cargas medida en metros (m).
- K es la constante de proporcionalidad y depende del medio en que se encuentran dichas cargas. Si las cargas están en el vacío su valor es 9 109 N m2/C2.
La fuerza F puede ser negativa o positiva ya que las fuerzas pueden ser de atracción o de repulsión. Así, cargas con el mismo signo darán lugar a fuerzas (repulsivas) de signo positivo, mientras que cargas con signos diferentes experimentarán fuerzas (atractivas) de signo negativo.
Fíjate en la simulación siguiente. Cambia la magnitud de las dos cargas y la distancia que las separa, y observa cómo varía la fuerza de interacción entre ellas. Fíjate en que si la distancia es la misma, da igual la posición de una carga respecto de la otra (hay simetría esférica).
Problema 5
Dos cargas puntuales de +2 µC cada una, se encuentran separadas una distancia de 3 cm en el vacío. ¿Cuál es el valor de la fuerza que se ejercen entre ellas? ¿Cuánto valdría la fuerza si las cargas fueran de -2 µC? ¿Y si las cargas fueran una de +2 µC y la otra de -2 µC? Representa gráficamente las tres situaciones.
Fíjate en la simulación siguiente. Cambia la magnitud de las dos cargas y la distancia que las separa, y observa cómo varía la fuerza de interacción entre ellas. Fíjate en que si la distancia es la misma, da igual la posición de una carga respecto de la otra (hay simetría esférica).
Problema 5
Dos cargas puntuales de +2 µC cada una, se encuentran separadas una distancia de 3 cm en el vacío. ¿Cuál es el valor de la fuerza que se ejercen entre ellas? ¿Cuánto valdría la fuerza si las cargas fueran de -2 µC? ¿Y si las cargas fueran una de +2 µC y la otra de -2 µC? Representa gráficamente las tres situaciones.
Aplicando la ley de Coulomb, sin escribir las unidades para simplificar la expresión:
Problema 6
Dispones de dos cargas eléctricas, una de -3 nC y la otra de +2 nC. Si se encuentran a una distancia de 1 mm en el vacío, ¿cuál es la fuerza entre ambas? ¿Es de atracción o de repulsión?
Aplicando la ley de Coulomb, sin escribir las unidades para simplificar la expresión:
Como el resultado es negativo, indica que es de atracción: fíjate en que las cargas son una positiva y la otra negativa.
Fíjate en el simulador siguiente. Coloca en la zona de trabajo sucesivamente las cuatro distribuciones de cargas posibles, y después todas las partículas móviles que puedes seleccionar.
a) Justifica lo que observes en cada caso.
b) ¿Qué cargas tienen el protón, el neutrón y el electrón?
c) ¿Y los átomos?
d) ¿Los iones tienen carga?
EL electrón y el protón son las partículas cargadas más pequeñas. Tienen la misma carga en valor absoluto, pero de signo distinto, positiva en el protón y negativa en el electrón. La magnitud de esta carga es conocida y vale q = 1,6 10-19 C. Si la fuerza de atracción entre un protón y un electrón en el vacío es de 8,2 10-8 N ¿cuál es la separación entre ellas? Ten en cuenta que la constante K tiene un valor de 9 109 N m2/C2.
Fíjate en el simulador siguiente. Coloca en la zona de trabajo sucesivamente las cuatro distribuciones de cargas posibles, y después todas las partículas móviles que puedes seleccionar.
a) Justifica lo que observes en cada caso.
b) ¿Qué cargas tienen el protón, el neutrón y el electrón?
c) ¿Y los átomos?
d) ¿Los iones tienen carga?
EL electrón y el protón son las partículas cargadas más pequeñas. Tienen la misma carga en valor absoluto, pero de signo distinto, positiva en el protón y negativa en el electrón. La magnitud de esta carga es conocida y vale q = 1,6 10-19 C. Si la fuerza de atracción entre un protón y un electrón en el vacío es de 8,2 10-8 N ¿cuál es la separación entre ellas? Ten en cuenta que la constante K tiene un valor de 9 109 N m2/C2.
ANIMACIONES
11. LA ELECTROSTÁTICA Y LA VIDA COTIDIANA |
11.1. Efecto triboeléctrico La electricidad estática se produce cuando ciertos materiales rozan unos con otros. El proceso de rozamiento causa que se retiren los electrones de la superficie de un material y se reubiquen en la superficie del otro material. Habitualmente, la carga que entra en juego es pequeña y no se corre peligro. Pero, a veces puede producirse descargas tan grandes que provoquen lesiones o incendios. En los aparatos eléctricos el exceso de energía estática se neutraliza gracias a la toma de tierra, que absorbe dicha energía.   |
11.2. Rayos y truenos
Si dos cuerpos están cargados con una gran cantidad de carga eléctrica de signo contrario y están separados por un aislante (un gas), puede producirse una descarga entre los dos cuerpos y se observa una chispa al paso de los electrones a través del gas.
Esto sucede cuando se forma una tormenta. Al calentarse la superficie de la tierra, aparece una corriente de convección en el aire, que se va enfriando hasta condensar el agua que contiene y formar una nube (cúmulo). Por el frotamiento, la parte superior queda cargada positivamente y la inferior negativamente. La superficie de la tierra se carga positivamente por inducción.
Tal y como la carga eléctrica acumulada aumenta, aparecen fuertes descargas entre distintos puntos de una misma nube, entre nubes distintas o entre la nube y la tierra. Esta descarga eléctrica entre la nube y la Tierra recibe el nombre de rayo.
El relámpago es el fenómeno luminoso asociado a un rayo, aunque también suele darse este nombre a las descargas eléctricas producidas entre las nubes.
El calor producido por la descarga eléctrica calienta el aire y lo expande bruscamente dando lugar a un sonido, el trueno.
Tal y como la carga eléctrica acumulada aumenta, aparecen fuertes descargas entre distintos puntos de una misma nube, entre nubes distintas o entre la nube y la tierra. Esta descarga eléctrica entre la nube y la Tierra recibe el nombre de rayo.
El relámpago es el fenómeno luminoso asociado a un rayo, aunque también suele darse este nombre a las descargas eléctricas producidas entre las nubes.
El calor producido por la descarga eléctrica calienta el aire y lo expande bruscamente dando lugar a un sonido, el trueno.
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11.3. El pararrayos
En un conductor cargado, la carga está repartida por la superficie. Si el conductor es esférico, las cargas se reparten uniformemente, pero si tiene puntas, la densidad de carga es mayor en ellas. Este efecto se denominaefecto punta y fue descubierto por Benjamin Franklin.
Una consecuencia de este fenómeno de acumulación de cargas en las puntas es que el aire que las rodea se electriza y permite que se produzca una descarga (chispas eléctricas). Este fenómeno se utiliza en los pararrayos.
El pararrayos consta de una serie de puntas de material conductor colocadas sobre un edificio. Estas puntas deben estar perfectamente conectadas a tierra. Al producirse una tormenta, por el efecto punta, las cargas eléctricas de la superficie terrestre se concentran en las puntas del pararrayos y la descarga de la nube se realiza a través de ellas.
Precauciones ante la caída de un rayo:
En un conductor cargado, la carga está repartida por la superficie. Si el conductor es esférico, las cargas se reparten uniformemente, pero si tiene puntas, la densidad de carga es mayor en ellas. Este efecto se denominaefecto punta y fue descubierto por Benjamin Franklin.
Una consecuencia de este fenómeno de acumulación de cargas en las puntas es que el aire que las rodea se electriza y permite que se produzca una descarga (chispas eléctricas). Este fenómeno se utiliza en los pararrayos.
El pararrayos consta de una serie de puntas de material conductor colocadas sobre un edificio. Estas puntas deben estar perfectamente conectadas a tierra. Al producirse una tormenta, por el efecto punta, las cargas eléctricas de la superficie terrestre se concentran en las puntas del pararrayos y la descarga de la nube se realiza a través de ellas.
Precauciones ante la caída de un rayo:
Refugiarse en un edificio o en un coche cerrados, ya que conducen la electricidad por su parte exterior.
Alejarse de objetos altos como árboles, postes, antenas, o cualquier objeto elevado.
Situarse en una zona más baja que el terreno circundante.
No acostarse; agacharse todo lo posible apoyando en el suelo sólo los pies
Alejarse de instalaciones eléctricas.
Michael Faraday comprobó que en el interior de una caja metálica cerrada y hueca no existen cargas ni fenómenos eléctricos.
Este efecto, se manifiesta en numerosas situaciones cotidianas, por ejemplo, el mal funcionamiento de los teléfonos móviles en el interior de ascensores o edificios con estructura de acero o al envolver en papel de aluminio un receptor de radio sintonizado y en funcionamiento.
El conocimiento de este fenómeno, permite la fabricación y protección de equipos electrónicos delicados, tales como teléfonos móviles, radios, ordenadores, etc. Todos llevan parte de sus circuitos protegidos por jaulas de Faraday para evitar que entren o salgan de ellos ondas producidas por la electricidad.
12. CAMPO ELÉCTRICO
Se llama campo eléctrico a la región del espacio que ve alterada sus propiedades por la presencia de una carga eléctrica.
Si situamos una carga q, en un punto del espacio, esta carga crea un campo eléctrico a su alrededor. Al introducir una nueva carga q', la ley de Coulomb nos dice que esta carga q' se verá sometida a una fuerza de atracción o de repulsión según el signo de las cargas.
La intensidad de campo eléctrico en un punto es la fuerza que actúa sobre la unidad de carga positiva colocada en el punto considerado.
Todos los cuerpos cargados modifican las propiedades del espacio en una zona próxima a ellos. Esa zona constituye un campo eléctrico.
La intensidad de campo eléctrico, E, en un punto es la fuerza que actuaría sobre una hipotética carga positiva de un culombio que estuviera en dicho punto. La intensidad de campo eléctrico se mide en newton por metro
La intensidad de campo eléctrico, E, en un punto es la fuerza que actuaría sobre una hipotética carga positiva de un culombio que estuviera en dicho punto. La intensidad de campo eléctrico se mide en newton por metro
El campo eléctrico se representa gráficamente mediante líneas de fuerza.
Las líneas de fuerza del campo creado por una carga positiva son salientes. Las líneas de fuerza del campo creado por una carga negativa son entrantes.
12.1. Corriente eléctrica
Denominamos corriente eléctrica a un flujo de cargas eléctricas entre dos puntos conectados físicamente mediante una sustancia conductora.
Para que exista ese flujo de cargas es necesario que exista una diferencia de potencial entre ambos puntos (ver símil)
Para mantener la corriente es necesario que se mantenga la diferencia de potencial (gastando una cantidad equivalente de otro tipo de energía). Esto se consigue acumulando cargas negativas en uno de los puntos (punto a potencial negativo o polo negativo) y cargas positivas en el otro (punto a potencial positivo o polo positivo). Esto es lo que hacen las pilas o generadores.
En el caso de la corriente continua las cargas circulan siempre en el mismo sentido.
En los circuitos eléctricos las cargas que circulan son los electrones (cargas negativas) que salen del polo negativo y circulan hacia el positivo (sentido real)
Cuando se empezó a investigar la corriente eléctrica se suponía que las cargas que circulaban eran cargas positivas e irían, en consecuencia, del polo positivo al negativo. Aún hoy se sigue considerando que la corriente circula de esta manera (sentido convencional)
Se denomina intensidad de corriente (I) a la carga que atraviesa la sección de un conductor en la unidad de tiempo. La intensidad de corriente es una magnitud fundamental del S.I. y su unidad es el amperio (A)
Para que exista ese flujo de cargas es necesario que exista una diferencia de potencial entre ambos puntos (ver símil)
Para mantener la corriente es necesario que se mantenga la diferencia de potencial (gastando una cantidad equivalente de otro tipo de energía). Esto se consigue acumulando cargas negativas en uno de los puntos (punto a potencial negativo o polo negativo) y cargas positivas en el otro (punto a potencial positivo o polo positivo). Esto es lo que hacen las pilas o generadores.
En el caso de la corriente continua las cargas circulan siempre en el mismo sentido.
En los circuitos eléctricos las cargas que circulan son los electrones (cargas negativas) que salen del polo negativo y circulan hacia el positivo (sentido real)
Cuando se empezó a investigar la corriente eléctrica se suponía que las cargas que circulaban eran cargas positivas e irían, en consecuencia, del polo positivo al negativo. Aún hoy se sigue considerando que la corriente circula de esta manera (sentido convencional)
Se denomina intensidad de corriente (I) a la carga que atraviesa la sección de un conductor en la unidad de tiempo. La intensidad de corriente es una magnitud fundamental del S.I. y su unidad es el amperio (A)
12.2. Corriente eléctrica y energía
Los circuitos eléctricos son un perfecto ejemplo del Principio de Conservación de la Energía, ya que en ellos se produce una transformación de la energía de las cargas eléctricas que circulan (energía eléctrica) en otros tipos de energía:
Los circuitos eléctricos son un perfecto ejemplo del Principio de Conservación de la Energía, ya que en ellos se produce una transformación de la energía de las cargas eléctricas que circulan (energía eléctrica) en otros tipos de energía:
- Energía luminosa (lámparas)
- Energía calorífica (resistencias)
- Energía mecánica (motores)
Uno de los efectos más característicos de la corriente eléctrica consiste en que al atravesar un material parte de la energía eléctrica se convierte en calor.
El movimiento de cargas eléctricas a través de un conductor, llamado corriente eléctrica, resulta imprescindible para hacer funcionar la mayoría de aparatos de nuestro entorno, desde nuestro despertador hasta la maquinaria de cualquier empresa.
Como ya has visto, la fuerza entre cargas tiene distinto carácter en función del signo de las mismas. Así, cuando se ponen en contacto dos cuerpos cargados, uno negativamente (con exceso de electrones) y otro positivamente (con defecto de electrones), los electrones del primero experimentarán una fuerza que hará que se desplacen hacia el cuerpo cargado positivamente.
Se denomina corriente eléctrica al movimiento continuado de cargas eléctricas entre dos puntos.
La corriente eléctrica se produce a través de un medio que permite su paso, llamado conductor. Si este recorrido se realiza de tal forma que las cargas pueden volver al punto de partida, se dice que se ha establecido uncircuito eléctrico.
Cuando se describió por primera vez la corriente eléctrica no se conocían los electrones, y se consideró, hoy se sabe que erróneamente, que estaba formada por partículas de carga positiva. El sentido de la corriente se definió como dirigida del polo positivo al negativo, ya que la carga positiva del polo positivo repelía a las cargas positivas de la corriente eléctrica.
Hoy en día se sabe que al asociar la electricidad con el movimiento de electrones, de carga negativa, el sentido real de la corriente eléctrica en un circuito es del polo negativo al positivo, pues los electrones salen del polo negativo y se mueven por atracción eléctrica hacia el polo positivo, por lo que el sentido de la corriente es el contrario al del desplazamiento de los electrones.
Reflexión
¿Por qué no produce corriente eléctrica hasta que no se cierra el interruptor?
Los electrones necesitan de un material conductor para moverse. Como el aire es un mal conductor, mientras el circuito no está cerrado los electrones no pueden moverse a través de él. Una vez que el circuito se ha cerrado, encuentran un camino para desplazarse hacia el polo positivo del generador, y al hacerlo dan lugar a la corriente eléctrica.
Las tres magnitudes básicas que caracterizan un circuito eléctrico son:
13. MAGNITUDES DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Como ya has visto, la fuerza entre cargas tiene distinto carácter en función del signo de las mismas. Así, cuando se ponen en contacto dos cuerpos cargados, uno negativamente (con exceso de electrones) y otro positivamente (con defecto de electrones), los electrones del primero experimentarán una fuerza que hará que se desplacen hacia el cuerpo cargado positivamente.
Se denomina corriente eléctrica al movimiento continuado de cargas eléctricas entre dos puntos.
La corriente eléctrica se produce a través de un medio que permite su paso, llamado conductor. Si este recorrido se realiza de tal forma que las cargas pueden volver al punto de partida, se dice que se ha establecido uncircuito eléctrico.
Cuando se describió por primera vez la corriente eléctrica no se conocían los electrones, y se consideró, hoy se sabe que erróneamente, que estaba formada por partículas de carga positiva. El sentido de la corriente se definió como dirigida del polo positivo al negativo, ya que la carga positiva del polo positivo repelía a las cargas positivas de la corriente eléctrica.
Hoy en día se sabe que al asociar la electricidad con el movimiento de electrones, de carga negativa, el sentido real de la corriente eléctrica en un circuito es del polo negativo al positivo, pues los electrones salen del polo negativo y se mueven por atracción eléctrica hacia el polo positivo, por lo que el sentido de la corriente es el contrario al del desplazamiento de los electrones.
Reflexión
¿Por qué no produce corriente eléctrica hasta que no se cierra el interruptor?
Los electrones necesitan de un material conductor para moverse. Como el aire es un mal conductor, mientras el circuito no está cerrado los electrones no pueden moverse a través de él. Una vez que el circuito se ha cerrado, encuentran un camino para desplazarse hacia el polo positivo del generador, y al hacerlo dan lugar a la corriente eléctrica.
Las tres magnitudes básicas que caracterizan un circuito eléctrico son:
- Intensidad (I)
- Diferencia de potencial (V)
- Resistencia (R)
13. MAGNITUDES DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
13.1. Intensidad
La corriente o intensidad eléctrica (I) es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C·s-1 (culombios por segundo), unidad que se denomina amperio (A).
La corriente o intensidad eléctrica (I) es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C·s-1 (culombios por segundo), unidad que se denomina amperio (A).
1A = 1 C/seg.
1 culombio = 6,23 x 10 18 e(-)
La corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, lo que se aprovecha en el electroimán.
El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro (transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina)que, calibrado en amperios, se llama amperímetro y se coloca en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir. La lectura se realiza también de forma digital.
El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro (transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina)que, calibrado en amperios, se llama amperímetro y se coloca en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir. La lectura se realiza también de forma digital.
13.2. Diferencia de potencial
La tensión, voltaje o diferencia de potencial es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica. La diferencia de potencial también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro.
En el Sistema Internacional de Unidades, la diferencia de potencial se mide en voltios (V), al igual que el potencial. El instrumento usado para medir la diferencia de potencial entre dos extremos de un circuito eléctrico es el voltímetro y se coloca en paralelo al circuito.
La tensión es independiente del camino recorrido por la carga, y depende exclusivamente del potencial eléctrico entre los puntos a considerar.
Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico (Ley de Henry). Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.
Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un sólo punto, o potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial sea cero.
En el Sistema Internacional de Unidades, la diferencia de potencial se mide en voltios (V), al igual que el potencial. El instrumento usado para medir la diferencia de potencial entre dos extremos de un circuito eléctrico es el voltímetro y se coloca en paralelo al circuito.
La tensión es independiente del camino recorrido por la carga, y depende exclusivamente del potencial eléctrico entre los puntos a considerar.
Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico (Ley de Henry). Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.
Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un sólo punto, o potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial sea cero.
13.3. Resistencia eléctrica
El conductor es el encargado de unir eléctricamente cada uno de los componentes de un circuito. Dado que tiene resistencia óhmica, puede ser considerado como otro componente más con características similares a las de la resistencia eléctrica.
De este modo, la resistencia de un conductor eléctrico es la medida de la oposición que presenta al movimiento de los electrones en su seno, o sea la oposición que presenta al paso de la corriente eléctrica. Generalmente su valor es muy pequeño y por ello se suele despreciar, esto es, se considera que su resistencia es nula (conductor ideal), pero habrá casos particulares en los que se deberá tener en cuenta su resistencia (conductor real).
La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (
| Metal | ρ (Ω·m) |
| Plata | 1,55·10-8 |
| Cobre | 1,71·10-8 |
| Aluminio | 2,82·10-8 |
| Hierro | 9,71·10-8 |
| Plomo | 2,07·10-7 |
El cobre tiene una resistividad más de 10 veces menor que el plomo, por lo que conduce la electricidad mucho mejor.
Se puede tener en cuenta otros factores. Por ejemplo, el cobre es menos denso que el plomo, con lo que las líneas de alta tensión tienen un peso menor. Además, se trata de una sustancia menos contaminante que el plomo, y más resistente a la corrosión. Debido a estos factores, su precio es mayor.
Según la Ley de Ohm, la resistencia eléctrica es la relación existente entre la diferencia de potencial eléctrico al que se somete a un medio o componente y la intensidad de la corriente que lo atraviesa:
R = V / I
De la ecuación anterior se desprende que cuanta menor sea la intensidad de la corriente, mayor será la resistencia, por ello se dice que la resistencia eléctrica es una medida de la dificultad que opone un conductor al paso de la corriente a su través.Para una gran variedad de materiales y condiciones, la resistencia eléctrica no depende de la cantidad de corriente o la diferencia de potencial aplicada por lo que ambas son proporcionales, siendo la resistencia de un conductor función de las características del material y la temperatura a la que éste se encuentra la resistencia como componente de un circuito
Todos los componentes eléctricos y electrónicos presentan en mayor o menor medida una cierta resistencia al paso de la corriente, si bien ésta suele ser pequeña. Hay sin embargo componentes eléctricos denominados resistencias que se introducen en los circuitos para dificultar el paso de la corriente, bien sea para disminuir la intensidad, protegiendo así los demás componentes, bien para obtener calor por efecto Joule en la propia resistencia, como es el caso de las cocinas y las calefacciones eléctricas domésticas, cafeteras, hornos de secado industriales, etc.
13.3.1. Codificación
Las resistencias de pequeña potencia van rotuladas con un código de franjas de colores. Para caracterizar una resistencia hacen falta tres valores: resistencia, corriente máxima y tolerancia.
La corriente máxima de una resistencia viene condicionada por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más corrientes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.
Los otros datos se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes la última es el multiplicador y las otras las cifras significativas.
El valor se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras y, después, multiplicando el resultado por el multiplicador, obteniéndose el resultado en ohmios (Ω); en ocasiones puede aparecer una banda adicional indicando el efecto de la temperatura en la variación de la resistencia. En aquellos casos en los que no hay espacio para dibujar las bandas de colores, se emplean dígitos, con igual significado que en el caso de la codificación con cuatro bandas: los primeros serán las cifra significativas y el último el multiplicador; por ejemplo una resistencia 123, será de 12.000 Ώ.
La nomenclatura normalizada emplea las letras R (1), K (kilo = 1.000) y M (mega = 1.000.000) como multiplicadores, en la posición que ocuparía el punto en la escritura del número. La segunda letra hace referencia a la tolerancia M=±20%, K=±10%, J=±5%, G=±2%, F=±1%. En los ejemplos se indica, entre paréntesis, la codificación de las resistencias con esta nomenclatura.
13.3.2. Tipos de resistencias
Hay básicamente dos tipos de Resistencias:
- Las resistencias de valores fijos
- Las Resistencias variables, que a su vez se subdividen dependiendo de características propias.
A continuación se presenta una tabla con una clasificación general:
En esta asociación:
13.3.1.2. Asociación derivación o paralelo
En esta asociación:
Así, mientras que la asociación de resistencias en serie conduce a una resistencia mayor, la asociación de resistencias en paralelo conduce a una resistencia equivalente que siempre es menor que la menor de las resistencias.
Ejercicio
R
E S I S T 0 R E S |
Resistores Fijos:
Tienen
un valor nominal fijo.
|
Resistores de
Película (químicas): se utilizan en potencias bajas, que van desde 1/8 watt hasta los 3 watts y consisten en películas que se colocan sobre bases de cerámica especial. |
Resistores de Película
metálica
|
-
Resistores
de película gruesa
- Resistores de película delgada |
Resistores de carbón
|
||||
Resistores bobinados: se fabrican con
hilos resistivos que son esmaltados, cementados, vitrificados o son
recubiertos de un material cerámico.
|
||||
Resistores
Variables:
Tienen
un valor que se varía
intencionalmente. |
Resistores
Ajustables |
|||
Resistores
Dependientes de magnitudes |
De
presión
De luz “LDR”: (Fotorresistencias) De temperatura “NTC” y “PTC”: (termistor) De voltaje (varistor) De campo magnético |
|||
13.3.3. Asociación de resistencias
Uno de los elementos básicos de un circuito son las resistencias. Con ellas se puede regular (entre otras cosas) la intensidad de corriente que circula por el circuito o por alguna de sus ramas. Si se dispone de más una resistencia se pueden conectar entre ellas para formar asociaciones de dos tipos:- Asociación serie o en línea. Las resistencias se conectan una a continuación de la otra, en el mismo conductor de forma tal que por todas circula la misma intensidad de corriente.
- Asociación derivación o paralelo. Las resistencias se conectan cada una en una rama o conductor, de forma tal que la corriente se divide cuando llega al punto de conexión. Si las resistencia no son iguales por cada una de ellas circulará una intensidad distinta.
- Asociación mixta
En esta asociación:
- — Circula por todas las resistencias la misma intensidad.
- — Si las resistencias son distintas la caída de potencial (o diferencia de potencial entre sus bornes) es distinta para cada una de ellas. Siendo mayor cuanto mayor es la resistencia.
- — El conjunto de resistencias se puede sustituir por una única resistencia que produzca los mismos efectos que la asociación (resistencia equivalente) cuya resistencia es la suma de las resistencias conectadas. Por tanto, cuando se conectan varias resistencias en serie se obtiene una resistencia mayor (suma de las que se conectan).
13.3.1.2. Asociación derivación o paralelo
En esta asociación:
- — Si las resistencias son distintas por cada una de ellas circula distinta intensidad (mayor intensidad cuanto más pequeña es la resistencia)
- — La diferencia de potencial entre bornes es la misma para todas las resistencia.
- — El conjunto de resistencias se puede sustituir por una única resistencia que produzca los mismos efectos que la asociación (resistencia equivalente). El inverso de la resistencia equivalente es igual a la suma de los inversos de las resistencia conectadas.
- Cuando se conectan varias resistencias en derivación la resistencia total (equivalente) es menor que la más pequeña de las resistencias conectadas.
13.3.1.3. Asociación mixta
Así, mientras que la asociación de resistencias en serie conduce a una resistencia mayor, la asociación de resistencias en paralelo conduce a una resistencia equivalente que siempre es menor que la menor de las resistencias.
Ejercicio
si tenemos una resistencia de R1=5 Ω, R2=10 Ω y R3=20 Ω, ¿cuál será la resistencia equivalente en las tres situaciones? La tensión que aplicamos en el circuito es de 10 V.
RESISTENCIAS EN SERIE
En la figura se han conectado tres resistencias en serie
Las bombillas del árbol de Navidad están conectadas en serie, si sacas una de ellas (o se quema) se apagan todas porque el circuito queda interrumpido.
Las características de las resistencias conectadas en serie son:
a) La resistencia equivalente a todas ellas es igual a la suma de cada resistencia
b) Por cada resistencia circula la misma corriente
Aplicando la Ley de Ohm:
c) La tensión de la fuente es igual a la suma de las tensiones de cada una de las resistencias
VT = V1 + V2 + V3
V1= R1*I1 = 5*0,28 = 1,42 V
V2= R2*I2 = 10*0,28 = 2,80 V en total 10 V
V3= R3*I3 =20*0,28 = 5,60 V
RESISTENCIAS EN PARALELO
En la figura se han conectado tres resistencias en paralelo
Las bombillas de la lámpara del comedor están conectadas en paralelo, si se quema una de ellas no se apagan las otras porque cada una está conectada en forma independiente a la fuente de corriente.
Las características de las resistencias conectadas en paralelo son:
a) La resistencia equivalente a todas ellas es igual a la suma del inverso de cada resistencia
b) La corriente que produce la fuente de corriente es igual a la suma de la corriente que circula por cada resistencia
En la figura se han conectado tres resistencias en serie
Las características de las resistencias conectadas en serie son:
a) La resistencia equivalente a todas ellas es igual a la suma de cada resistencia
RT = R1 + R2 + R3
RT= 5 + 10 + 20 = 35 Ω
b) Por cada resistencia circula la misma corriente
Aplicando la Ley de Ohm:
IT= VT/RT
IT= 10/35 = 0,28 A
c) La tensión de la fuente es igual a la suma de las tensiones de cada una de las resistencias
VT = V1 + V2 + V3
V1= R1*I1 = 5*0,28 = 1,42 V
V2= R2*I2 = 10*0,28 = 2,80 V en total 10 V
V3= R3*I3 =20*0,28 = 5,60 V
RESISTENCIAS EN PARALELO
En la figura se han conectado tres resistencias en paralelo
Las características de las resistencias conectadas en paralelo son:
a) La resistencia equivalente a todas ellas es igual a la suma del inverso de cada resistencia
1/RT = 1/5 + 1/10 + 1/20 = 7/20
RT = 20/7 = 2,85 Ω
b) La corriente que produce la fuente de corriente es igual a la suma de la corriente que circula por cada resistencia
IT = I1 + I2 + I3
Aplicando la Ley de Ohm: IT = VT/RT
De tal manera que; I1 = 10/5 = 2 A
I2 = 10/10 = 1 A en total 3,50 A
I3 = 10/20 = 0,5 A
c) La tensión de la fuente es igual a la tensión de cada una de las resistencias
Depende de la posición en que se encuentren los componentes. Para resolverlo el primer paso a dar es calcular las resistencias equivalentes de las zonas en paralelo y después resolverlo en serie.
a) 1/RT = R1,2 + R3 = (1/R1+1/R2) + R3
b) IT = VT/RT
- Es la misma en todo el circuito menos en la zona del paralelo.
c) Voltajes:
IT = 10/2,85 = 3,50 A
De tal manera que; I1 = 10/5 = 2 A
I2 = 10/10 = 1 A en total 3,50 A
I3 = 10/20 = 0,5 A
c) La tensión de la fuente es igual a la tensión de cada una de las resistencias
V = V1 = V2 = V3
Por lo tanto;
V1 = R1*I1 = 5*2 = 10 V
V2 = R2*I2 = 10*1 = 10 V
V3= R3*I3 = 20*0,5 = 10 V
RESISTENCIAS EN POSICIÓN MIXTA
Cálculo automático de resistencias:
Depende de la posición en que se encuentren los componentes. Para resolverlo el primer paso a dar es calcular las resistencias equivalentes de las zonas en paralelo y después resolverlo en serie.
b) IT = VT/RT
- Es la misma en todo el circuito menos en la zona del paralelo.
c) Voltajes:
V1,2 = V1 = V2 = R1,2 * IT
V3 = R3 * IT
V1,2 + V3 = VT
I1 = V1,2/ R1
I2 = V1,2/ R2
I1 + I2 = I1,2 = IT
Cálculo de resistividad y conductividad de algunos materiales
ANIMACIONES
14. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO
Todo elemento de un circuito tiene encomendada una función y sólo una (alimentar, conducir, controlar, transformar, etc.). Es por ello que los podemos clasificar en:
- Generadores: suministran el fluido.
- Conductores: conducen.
- Elementos de control: regulan el paso.
- Receptores: aprovechan y transforman la energía.
En la figura podemos ver un circuito eléctrico, sencillo pero completo, al tener las partes fundamentales:
2. Una aplicación, en este caso una lámpara incandescente.
3. Unos elementos de control o de maniobra, el interruptor
4. El cableado y conexiones que completan el circuito.
Todos los elementos han de ser compatibles.
El sentido real de la corriente va del polo negativo al positivo. Sin embargo, en los primeros estudios se consideró al revés, por ello cuando resolvamos problemas siempre consideraremos que el sentido de la corriente eléctrica irá del polo positivo al negativo.
Un circuito eléctrico es un conjunto de distintos elementos unidos entre sí de forma que se permita el paso de la corriente eléctrica.
Todo circuito eléctrico necesita de un generador (batería, pila, etc...) que permita que se mantenga el flujo de cargas, así como uno o varios receptores (cualquier aparato eléctrico que se te ocurra) que la consuman, todos ellos unidos por conductores para formar un circuito cerrado. Además pueden introducirse otros elementos como interruptores o instrumentos de medida.
Solamente vas a utilizar los dispositivos básicos: generadores (pilas), resistencias, bombillas, interruptores y aparatos de medida como amperímetros y voltímetros, además de cables para conectar los elementos entre sí, y que se considera que no tienen resistencia.
En los esquemas normalmente se utilizan símbolos para representar cada elemento, siendo los más habituales los que se muestran a continuación.
ANIMACIONES
INSTALACIONES ELÉCTRICAS SIMPLES
- Conexión en serie, en la que los elementos se colocan uno tras otro, como puedes ver en la imagen. De esta forma se colocaba el amperímetro para medir la intensidad en un circuito. En este tipo de conexión toda la corriente pasa por cada uno de los elementos así conectados.
- Conexión en paralelo , en la que los elementos tienen un mismo punto origen y un mismo punto final, como ves en la imagen. En este tipo de conexión la intensidad de corriente se reparte por cada una de las ramas.
- El circuito mixto es una combinación del circuito en serie y en paralelo.
Dibuja el diagrama de un circuito que tenga una batería, un interruptor y tres bombillas en serie.
El esquema sería similar al siguiente:
Problema
Dibuja ahora el esquema del circuito resultante al añadir una tercera bombilla en paralelo con la bombilla más cercana al interruptor.
En este caso, el resultado sería:
Problema
Dibuja un nuevo esquema para cada uno de los apartados anteriores situando un amperímetro entre el interruptor y la primera bombilla y un voltímetro que mida la diferencia de potencial entre los bornes de la bombilla más cercana al interruptor.
Los esquemas para cada uno de los casos serán similares a los que se muestran a continuación:
Dibuja un nuevo esquema para cada uno de los apartados anteriores situando un amperímetro entre el interruptor y la primera bombilla y un voltímetro que mida la diferencia de potencial entre los bornes de la bombilla más cercana al interruptor.
Los esquemas para cada uno de los casos serán similares a los que se muestran a continuación:
ANIMACIONES
16. CORRIENTE CONTINUA Y DISCONTINUA
Los circuitos eléctricos se clasifican de la siguiente forma por el tipo de corriente:
Los circuitos eléctricos se clasifican de la siguiente forma por el tipo de corriente:
- De corriente continua
- De corriente alterna
La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna (CA en español, AC en inglés), en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad.
16.1.1. Pilas y baterias
Las pilas eléctricas y las baterías son generadores de corriente continua, estos generadores basan su funcionamiento en elefecto electroquímico, que consiste en aprovechar la energía química almacenada en cada extremo (bornes) con distinta carga.
Decimos por tanto, que entre ambas placas existe una diferencia de potencial (ddp) o tensión.
16.1.1.1. Pilas
Se llama pila al dispositivo no recargable que suministra energía eléctrica y batería o acumulador al dispositivo recargable que suministra energía eléctrica. Tanto pila como batería son términos heredados de los primeros tiempos de la electricidad, en los que se unían varios elementos o celdas bien apiladas o bien adosadas lateralmente, en batería para así aumentar la tensión o la durabilidad del dispositivo.
16.1.1. Pilas y baterias
Las pilas eléctricas y las baterías son generadores de corriente continua, estos generadores basan su funcionamiento en elefecto electroquímico, que consiste en aprovechar la energía química almacenada en cada extremo (bornes) con distinta carga.
Decimos por tanto, que entre ambas placas existe una diferencia de potencial (ddp) o tensión.
16.1.1.1. Pilas
Se llama pila al dispositivo no recargable que suministra energía eléctrica y batería o acumulador al dispositivo recargable que suministra energía eléctrica. Tanto pila como batería son términos heredados de los primeros tiempos de la electricidad, en los que se unían varios elementos o celdas bien apiladas o bien adosadas lateralmente, en batería para así aumentar la tensión o la durabilidad del dispositivo.
Una pila eléctrica es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica. Básicamente son dos electrodos metálicos sumergidos en un líquido, sólido o pasta que se llama electrolito. El electrólito es un conductor de iones. Cuando los electrodos reaccionan con el electrolito, en uno de los electrodos (el ánodo) se producen electrones (oxidación), y en el otro (cátodo) se produce un defecto de electrones (reducción). Cuando los electrones sobrantes del ánodo pasan al cátodo a través de un conductor externo a la pila se produce una corriente eléctrica.
Es un proceso químico transitorio, la pila seguirá iluminando la bombilla de la imagen hasta que el electrodo de cobre se disuelva totalmente, tras lo cual cesa la actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes.
16.1.1.2. Batería
Batería eléctrica, acumulador eléctrico o simplemente acumulador, se le denomina al dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad; este ciclo puede repetirse por un determinado número de veces. El funcionamiento de un acumulador se basa esencialmente en un proceso reversible; en el que los componentes no se consumen ni se pierden, sino que se transforman en otros, que a su vez puedan volver al estado inicial.
16.2. La corriente alterna
La corriente alterna (C.A) consiste en la vibración de los electrones en el interior de un hilo conductor. Los electrones vibran a razón de 50 veces por segundo sobre un punto fijo. Es decir la corriente es de 50 Hz (hercios) o vibraciones/segundo.
Lo que circula por los cables son ondas a la velocidad de la luz. Los electrones no se trasladan, solo vibran alrededor de un punto fijo transmitiendo su vibración al electrón siguiente. Así se forma una onda cuyas crestas y valles se mueven rapidísimamente, si las contamos veríamos que son 50 crestas o valles las que pasan por un punto en un segundo.
16.2.1. El alternador
Un alternador es una máquina eléctrica capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética. Todos los generadores necesitan una máquina motriz (motor) de algún tipo para producir la fuerza de rotación, por medio de la cual un conductor puede cortar las líneas de fuerza magnéticas y producir una fuerza electromotriz que impulse a los electrones. La máquina más simple de los motores y generadores es el alternador. Observa que la corriente cambia de sentido en cada vuelta. Cambia la velocidad de giro, la fuerza del imán y la superficie de la espira y observa cómo varía el voltaje generado. Observa que cada extremo del hilo va a un cilindro colector diferente.
Un alternador es una máquina eléctrica capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética. Todos los generadores necesitan una máquina motriz (motor) de algún tipo para producir la fuerza de rotación, por medio de la cual un conductor puede cortar las líneas de fuerza magnéticas y producir una fuerza electromotriz que impulse a los electrones. La máquina más simple de los motores y generadores es el alternador. Observa que la corriente cambia de sentido en cada vuelta. Cambia la velocidad de giro, la fuerza del imán y la superficie de la espira y observa cómo varía el voltaje generado. Observa que cada extremo del hilo va a un cilindro colector diferente.
ANIMACIONES
17. LEY DE OHM
Si por un conductor circula una corriente de 1 A significa que a través de una sección cualquiera del conductor pasa una carga de 1 C por segundo.Para que circule 1 C por segundo en un conductor es necesario que pasen a través de la sección considerada 6,3.10 18 electrones (más de seis trillones de electrones) por segundo.
La materia al ser atravesada por la corriente eléctrica opone una resistencia a su paso (incluso los conductores).
La resistencia (R) que opone un material al ser atravesado por una corriente eléctrica se mide en ohmios (W)
La Ley de Ohm (1827) relaciona las tres magnitudes básicas de la corriente eléctrica:
- Intensidad de corriente (I)
- Voltaje o diferencia de potencial (V)
- Resistencia eléctrica (R)
“La intensidad de corriente que circula entre dos puntos de un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial entre esos puntos e inversamente proporcional a la resistencia existente entre ellos.”
Rigurosamente la Ley de Ohm solamente la cumplen algunos conductores (por ejemplo los metales, denominados por esta razón “conductores ohmicos”).
Ejemplo:
Calcula la intensidad de una bombilla de 100W a 220V y calcula su resistencia.
El consumo de energía eléctrica:
La energía eléctrica consumida se calcula a partir de la expresión de la potencia multiplicada por el tiempo-
La energía viene dada en Julios (1 Julio = 1 vatio * 1 segundo). No obstante, esta no es la unidad de energía eléctrica que aparece en algunos sitios, sino el kilovatio por hora. 1Kw *h = 3600000 J.
18.2. Efecto Joule
¿En qué se emplea la energía consumida por un circuito eléctrico? El caso más sencillo es el que vemos en la escena adjunta: una resistencia unida a un generador. Los electrones que recorren el circuito adquieren energía del generador, pero la pierden en choques con los átomos del conductor, en forma de calor irradiado al ambiente.
Joule estudió este fenómeno, observando que siempre se satisfacía la siguiente relación:
donde Q es el calor en calorías.
Podemos comprobar esta ley en la escena. Basta que, para un tiempo cualquiera dividamos la energía consumida por el calor producido. Observaremos que esta relación es siempre 0,24. Como ya sabemos que la energía consumida es:W= R ·I 2·t, la ley de Joule es evidente.
En la escena se representan dos de las más extendidas en nuestro país: eólica y fotovoltaica. Otra que parece tener gran futuro es el uso debiomasa, es decir, obtener combustible a partir de residuos vegetales o de plantas cultivadas especialmente para este fin. Este sistema no contribuye al calentamiento global y contamina menos que el uso de combustibles fósiles, a la vez que es también una energía renovable. Sin embargo, hasta ahora se han obtenido bajos rendimientos energéticos, lo que hace difícil y caro su uso.
Estas energías alternativas tienen el factor común de ser prácticamente inagotables y poco contaminantes. En su contra actúan, por ahora,bajo rendimiento y dependencia climática .
Rigurosamente la Ley de Ohm solamente la cumplen algunos conductores (por ejemplo los metales, denominados por esta razón “conductores ohmicos”).
ANIMACIONES
18. MIDIENDO LA ENERGÍA ELÉCTRICA
18.1. Potencia eléctrica
En una cascada, la potencia del agua depende del desnivel del salto y del caudal del río.
En un circuito eléctrico, el "desnivel" es la diferencia de potencial (DDP) o tensión, que se mide en voltios (V). El "caudal" equivale a la intensidad de corriente medida en amperios (A).
La potencia del circuito será
P = V · I
y se medirá en vatios (w) , donde V es la tensión e I la intensidad.
Según la ya estudiada Ley de Ohm:
V = R · I
así que: P= R · I . I o sea P= R · I2.
La potencia es la energía consumida cada segundo. Si el circuito trabaja t segundos:
La Energía gastada será
y se mide en julios (J) o en kilovatios-hora.
W = R · I 2 · t
y se mide en julios (J) o en kilovatios-hora.
Ejemplo:
Calcula la intensidad de una bombilla de 100W a 220V y calcula su resistencia.
I = P / V = 100 / 200 = 0.45A
R = P / I2 = 100 / (0.45)2 = 483
La energía eléctrica consumida se calcula a partir de la expresión de la potencia multiplicada por el tiempo-
Energía consumida = potencia * tiempo E = P * t
La energía viene dada en Julios (1 Julio = 1 vatio * 1 segundo). No obstante, esta no es la unidad de energía eléctrica que aparece en algunos sitios, sino el kilovatio por hora. 1Kw *h = 3600000 J.
ANIMACIONES
¿En qué se emplea la energía consumida por un circuito eléctrico? El caso más sencillo es el que vemos en la escena adjunta: una resistencia unida a un generador. Los electrones que recorren el circuito adquieren energía del generador, pero la pierden en choques con los átomos del conductor, en forma de calor irradiado al ambiente.
Joule estudió este fenómeno, observando que siempre se satisfacía la siguiente relación:
Podemos comprobar esta ley en la escena. Basta que, para un tiempo cualquiera dividamos la energía consumida por el calor producido. Observaremos que esta relación es siempre 0,24. Como ya sabemos que la energía consumida es:W= R ·I 2·t, la ley de Joule es evidente.
19. EFECTOS MAGNÉTICOS DE LA CORRIENTE
19.1. Comportamiento de los imanes
Desde la antigüedad sabemos que algunos minerales metálicos son capaces de atraer a otros metales, particularmente al hierro y al acero (como vemos en la primera escena). Los conocemos como imanes (en griego imán significa "piedra amante").
El efecto magnético no es igual en todas las zonas del imán. Observa en la segunda escena cómo el polvo de hierro se distribuye en las llamadas "líneas de fuerza" del imán y alrededor de sus extremos, llamados polos, que denominamos norte y sur.
Cuando un imán atrae, por ejemplo, un clavo, vemos que este clavo, a su vez, puede atraer un segundo clavo. Esto significa que los clavos están portándose como imanes temporales. En cuanto los separemos del imán permanente que atrajo al primero, dejarán de tener poder magnético.
Para convertir hierro o acero en imán permanente, es preciso someterlo a un campo magnético fuerte durante cierto tiempo, con más facilidad si está fundido. A pequeña escala, si frotamos un destornillador con un imán reiteradamente, se logra una magnetización casi permanente del mismo. Esta idea la utilizan muchos técnicos para que los tornillos no se caigan mientras los manipulan con el destornillador.
19.2. Experiencia de Öersted
Öersted trataba de demostrar la existencia de una relación entre los fenómenos eléctricos y magnéticos. Lo consiguió con el experimento adjunto.
Vemos un circuito con una bobina y una brújula. Al conectar la corriente vemos que la brújula se desvía como si la bobina fuera un imán con líneas de fuerza como las que se ven en la escena.
19.1. Comportamiento de los imanes
Desde la antigüedad sabemos que algunos minerales metálicos son capaces de atraer a otros metales, particularmente al hierro y al acero (como vemos en la primera escena). Los conocemos como imanes (en griego imán significa "piedra amante").
El efecto magnético no es igual en todas las zonas del imán. Observa en la segunda escena cómo el polvo de hierro se distribuye en las llamadas "líneas de fuerza" del imán y alrededor de sus extremos, llamados polos, que denominamos norte y sur.
Cuando un imán atrae, por ejemplo, un clavo, vemos que este clavo, a su vez, puede atraer un segundo clavo. Esto significa que los clavos están portándose como imanes temporales. En cuanto los separemos del imán permanente que atrajo al primero, dejarán de tener poder magnético.
Para convertir hierro o acero en imán permanente, es preciso someterlo a un campo magnético fuerte durante cierto tiempo, con más facilidad si está fundido. A pequeña escala, si frotamos un destornillador con un imán reiteradamente, se logra una magnetización casi permanente del mismo. Esta idea la utilizan muchos técnicos para que los tornillos no se caigan mientras los manipulan con el destornillador.
19.2. Experiencia de Öersted
Öersted trataba de demostrar la existencia de una relación entre los fenómenos eléctricos y magnéticos. Lo consiguió con el experimento adjunto.
Vemos un circuito con una bobina y una brújula. Al conectar la corriente vemos que la brújula se desvía como si la bobina fuera un imán con líneas de fuerza como las que se ven en la escena.
19.3. Las corrientes eléctricas causan campos magnéticos.
Este descubrimiento, completado por los experimentos de Faraday y los desarrollos teóricos de Ampere y Maxwell, daría pie a que hoy hablemos de electromagnetismo, en lugar de electricidad y magnetismo por separado.
En un metal normal hay electrones libres moviéndose al azar, los electrones se mueven en cualquier dirección, sin preferencias.
En un imán, veremos que esos mismos electrones ya no se mueven al azar: giran en pequeños círculos como si estuvieran circulando por una bobina. De hecho, el interior del imán se porta como si estuviera formado por miles
de bobinas perfectamente alineadas de forma que sus campos se suman, produciendo lo que llamamos imán natural.
ANIMACIONES
19.4. Experiencia de Faraday
Faraday trataba de descubrir si un campo magnético podía producir corriente eléctrica
Hizo variados experimentos al respecto, siendo el de la escena el más sencillo de todos. En conjunto logró demostrar que:
La variación del campo magnético que atraviesa un circuito crea en él una corriente eléctrica (corriente inducida).
De esta manera consiguió abrir la puerta a la creación de corrientes eléctricas como veremos en el apartado siguiente.
19.5. Generadores de corriente
Las experiencias de Faraday nos permiten producir electricidad tanto en la dinamo de la bicicleta como en los grandes generadores de las centrales eléctricas.
La idea básica es mover un circuito eléctrico en un campo magnético. La corriente que se produce cambia de sentido mientras gira el circuito, por eso la corriente producida se llama corriente alterna.
Los generadores de corriente convierten la energía del movimiento en energía eléctrica .
Sustitutos de la bombilla tradicional
Las lámparas halógenas utilizan cuarzo en lugar de vidrio y un gas halógeno en su interior que las permite alcanzar altas temperaturas, a las que la energía radiada tiene más proporción de luz que la lámpara normal. En la luz que emiten hay componente ultravioleta que puede dañar los ojos si usamos estas lámparas para iluminarnos mientras leemos.
Los tubos fluorescentes se basan en la excitación de los átomos de un gas (normalmente vapor de mercurio) mediante altos voltajes (por eso es peligroso tocar su cebador). Los átomos emiten la luz al volver a su estado normal. En este caso no hay pérdida en calor, por lo que se llama "luz fría" a la que producen.
En las lámparas de bajo consumo se optimiza la luz fría, sobre todo cambiando el cebador que proporciona el alto voltaje de los tubos tradicionales por un sistema electrónico rápido y de bajo consumo. Estas lámparas producen luz con un gasto energético que puede ser cinco veces menor que una lámpara tradicional.
Comienzan a desarrollarse lámparas LED, basadas en que sustancias semiconductoras emiten luz al pasar por ellas una corriente eléctrica. Se trata también de luz fría, no relacionada con el efecto Joule.
20.3. Hornos y calefactores
Nuevas fuentes eléctricas de calor
Todas las cocinas vitrocerámicas utilizan una lámina de vidrio como transmisora de calor. La fuente de este calor puede ser una resistencia como en los hornillos corrientes o bien un sistema de inducción. En este caso el calor se produce por medio de un campo magnético variable que agita los electrones de un recipiente ferromagnético. Es un sistema muy eficaz, pero requiere recipientes especiales, sensibles al campo magnético.
Las microondas son ondas electromagnéticas (como la luz o los rayos infrarrojos) de una longitud de onda de varios milímetros hasta algunos centímetros. Son absorbidas por el agua, a la que transmiten su energía. Como todas las formas de vida vegetal y animal contienen mucha agua, los hornos de microondas calientan nuestra comida sin calentar directamente el recipiente. El horno debe estar bien aislado del medio ambiente, pues las microondas también nos pueden afectar a los humanos.
En la bomba de calor una sustancia de bajo punto de ebullición se evapora en un lado del aparato, absorbiendo calor del aire que la rodea, mientras que se condensa en el otro lado, por acción de un compresor eléctrico. En esta condensación devuelve el calor absorbido antes, expulsándolo al otro lado del aparato. La bomba de calor sirve, por ejemplo, para crear aparatos de aire acondicionado que pueden actuar como refrigerantes en verano y como calefactores en invierno.
20.4. El motor eléctrico
Como una bobina por la que pasa corriente se porta como un imán, si esta bobina se encuentra en un campo magnético, tenderá a moverse como un imán cualquiera. Esta propiedad se aprovecha para crear motores eléctricos que pueden mover lavadoras, lavaplatos o juguetes.
En la imagen vemos un motor eléctrico por dentro: La parte exterior, estátor, tiene un imán natural o un electroimán, para hacer girar elrotor como puedes ver en esta simulación.
Los motores eléctricos convierten energía eléctrica en energía mecánica gracias alcampo magnético.
Este descubrimiento, completado por los experimentos de Faraday y los desarrollos teóricos de Ampere y Maxwell, daría pie a que hoy hablemos de electromagnetismo, en lugar de electricidad y magnetismo por separado.
En un metal normal hay electrones libres moviéndose al azar, los electrones se mueven en cualquier dirección, sin preferencias.
En un imán, veremos que esos mismos electrones ya no se mueven al azar: giran en pequeños círculos como si estuvieran circulando por una bobina. De hecho, el interior del imán se porta como si estuviera formado por miles
de bobinas perfectamente alineadas de forma que sus campos se suman, produciendo lo que llamamos imán natural.
ANIMACIONES
19.4. Experiencia de Faraday
Faraday trataba de descubrir si un campo magnético podía producir corriente eléctrica
Hizo variados experimentos al respecto, siendo el de la escena el más sencillo de todos. En conjunto logró demostrar que:
La variación del campo magnético que atraviesa un circuito crea en él una corriente eléctrica (corriente inducida).
De esta manera consiguió abrir la puerta a la creación de corrientes eléctricas como veremos en el apartado siguiente.
ANIMACIONES
Las experiencias de Faraday nos permiten producir electricidad tanto en la dinamo de la bicicleta como en los grandes generadores de las centrales eléctricas.
La idea básica es mover un circuito eléctrico en un campo magnético. La corriente que se produce cambia de sentido mientras gira el circuito, por eso la corriente producida se llama corriente alterna.
Los generadores de corriente convierten la energía del movimiento en energía eléctrica .
20. LA ELECTRICIDAD EN LA VIDA COTIDIANA
20.1. Aparatos eléctricos y electrónicos
20.1. Aparatos eléctricos y electrónicos
- Un aparato eléctrico está formado por una fuente de alimentación que le proporciona energía, cables y otros elementos como bombillas, interruptores, bobinas, imanes, motores, etc. Funcionan transformando, ampliando, reduciendo o interrumpiendo la corriente eléctrica que suministra la fuente de alimentación. Por ejemplos, una lámpara incandescente que transforma la electricidad en luz.
- Un aparato electrónico, incluye además de los elementos del aparato eléctrico otros elementos como, diodos, transistores, chips, procesadores... Todos estos componentes electrónicos se organizan en circuitos, destinados a controlar y aprovechar las señales eléctricas. Por ejemplo, una lámpara incandescente que se apague y se encienda cada cierto tiempo.
20.2. La bombilla
Llamada también lámpara incandescente, es bien conocida como instrumento de iluminación y se basa en el efecto Joule. Encerrados en una ampolla de vidrio, contiene:
Llamada también lámpara incandescente, es bien conocida como instrumento de iluminación y se basa en el efecto Joule. Encerrados en una ampolla de vidrio, contiene:
- Filamento: Está hecho de wolframio. Al calentarse al paso de la corriente alcanza la incandescencia y proporciona luz y calor.
- Gas enrarecido: En un vacío casi perfecto hay un poco de gas inerte. El propósito es evitar la combustión del filamento.
- Refrigerante: Elemento de vidrio que impide que el filamento se caliente demasiado.
- Unido a la ampolla de vidrio, el casquillo lleva la conexión eléctrica al circuito.
Las lámparas halógenas utilizan cuarzo en lugar de vidrio y un gas halógeno en su interior que las permite alcanzar altas temperaturas, a las que la energía radiada tiene más proporción de luz que la lámpara normal. En la luz que emiten hay componente ultravioleta que puede dañar los ojos si usamos estas lámparas para iluminarnos mientras leemos.
Los tubos fluorescentes se basan en la excitación de los átomos de un gas (normalmente vapor de mercurio) mediante altos voltajes (por eso es peligroso tocar su cebador). Los átomos emiten la luz al volver a su estado normal. En este caso no hay pérdida en calor, por lo que se llama "luz fría" a la que producen.
En las lámparas de bajo consumo se optimiza la luz fría, sobre todo cambiando el cebador que proporciona el alto voltaje de los tubos tradicionales por un sistema electrónico rápido y de bajo consumo. Estas lámparas producen luz con un gasto energético que puede ser cinco veces menor que una lámpara tradicional.
Comienzan a desarrollarse lámparas LED, basadas en que sustancias semiconductoras emiten luz al pasar por ellas una corriente eléctrica. Se trata también de luz fría, no relacionada con el efecto Joule.
20.3. Hornos y calefactores
- El hornillo es una sencilla aplicación de la ley de Joule. Una resistencia eléctrica que soporte bien la temperatura alta comunica su calor a una placa conductora que lo transfiere a los alimentos que cocinamos.
- El horno eléctrico contiene varias de estas resistencias encerradas en un recipiente hermético. Es el aire del horno el que calentará los alimentos.
- El calefactor eléctrico contiene muchas resistencias en paralelo y una superficie reflejante que envía el calor producido hacia la habitación.
Nuevas fuentes eléctricas de calor
Todas las cocinas vitrocerámicas utilizan una lámina de vidrio como transmisora de calor. La fuente de este calor puede ser una resistencia como en los hornillos corrientes o bien un sistema de inducción. En este caso el calor se produce por medio de un campo magnético variable que agita los electrones de un recipiente ferromagnético. Es un sistema muy eficaz, pero requiere recipientes especiales, sensibles al campo magnético.
Las microondas son ondas electromagnéticas (como la luz o los rayos infrarrojos) de una longitud de onda de varios milímetros hasta algunos centímetros. Son absorbidas por el agua, a la que transmiten su energía. Como todas las formas de vida vegetal y animal contienen mucha agua, los hornos de microondas calientan nuestra comida sin calentar directamente el recipiente. El horno debe estar bien aislado del medio ambiente, pues las microondas también nos pueden afectar a los humanos.
En la bomba de calor una sustancia de bajo punto de ebullición se evapora en un lado del aparato, absorbiendo calor del aire que la rodea, mientras que se condensa en el otro lado, por acción de un compresor eléctrico. En esta condensación devuelve el calor absorbido antes, expulsándolo al otro lado del aparato. La bomba de calor sirve, por ejemplo, para crear aparatos de aire acondicionado que pueden actuar como refrigerantes en verano y como calefactores en invierno.
20.4. El motor eléctrico
Como una bobina por la que pasa corriente se porta como un imán, si esta bobina se encuentra en un campo magnético, tenderá a moverse como un imán cualquiera. Esta propiedad se aprovecha para crear motores eléctricos que pueden mover lavadoras, lavaplatos o juguetes.
En la imagen vemos un motor eléctrico por dentro: La parte exterior, estátor, tiene un imán natural o un electroimán, para hacer girar elrotor como puedes ver en esta simulación.
Los motores eléctricos convierten energía eléctrica en energía mecánica gracias alcampo magnético.
ANIMACIONES
21. LAS CENTRALES ELÉCTRICAS
21.1. Hidroeléctricas
Ya vimos que para generar corriente eléctrica nos bastaba hacer girar una bobina en un campo eléctrico. Las centrales hidroeléctricas hacen esto a gran escala. La urbina es el conversor de la energía del agua en la energía de rotación que necesitamos. Podemos ver cómo funciona en esta simulación. La forma real de la turbina se ve en esta imagen
Las centrales hidroeléctricas convierten la energía mecánica del agua en energía eléctrica.
21. LAS CENTRALES ELÉCTRICAS
21.1. Hidroeléctricas
Ya vimos que para generar corriente eléctrica nos bastaba hacer girar una bobina en un campo eléctrico. Las centrales hidroeléctricas hacen esto a gran escala. La urbina es el conversor de la energía del agua en la energía de rotación que necesitamos. Podemos ver cómo funciona en esta simulación. La forma real de la turbina se ve en esta imagen
Las centrales hidroeléctricas convierten la energía mecánica del agua en energía eléctrica.
Como en los otros métodos de producción de energía, las centrales hidroeléctricas tienen sus ventajas y algunos inconvenientes.
Cuanto más alto sea el nivel del reservorio, mayor velocidad cuando llega a la turbina tendrá el agua en el canal. Cuanto mayor sea esta velocidad, mayor será la potencia eléctrica útilproducida en el generador.
21.2. Térmicas convencionales
La energía de origen térmico, quemando carbón, derivados del petróleo o gases, es responsable del 55 al 60% de nuestra energía eléctrica.
Las centrales térmicas tienen la ventaja de poderproducir grandes cantidades de energía en una instalación mucho más pequeña que la presa de una central hidroeléctrica. Además podemos ajustar esa energía a las necesidades sin dependencia de factores climáticos.
Su inconveniente es que no es una energía renovable (el combustible quemado no puede ser recuperado). Además, tampoco es una energía limpia, sus residuos son altamente contaminantes y el dióxido de carbono que se produce en la combustión contribuye alcalentamiento global del planeta.
Las centrales térmicas transforman la energía química del combustible en energía eléctrica.
En la caldera se quema el combustible que hace hervir el agua en los calentadores. El vapor de esta agua empuja lasturbinas, después se condensa y se enfría en la torre de refrigeración. Las turbinas, a su vez, ponen en marcha el generador. Un sistema de transformadores transporta la energía eléctrica a la red. Los restos de la combustión se expulsan por la chimenea de residuos.
ANIMACIONES
21.3. Térmicas nucleares
El uranio-235 y otras sustancias radiactivas tienen la propiedad de que pueden desintegrarse en cadena, liberando gran cantidad de energía. Esta energía puede utilizarse igual que en una central térmica convencional. En nuestro país generan alrededor del 20% de la energía eléctrica.
Su ventaja es que pueden producir grandes cantidades de energía de forma limpia (en condiciones normales). Sus inconvenientesradican en la pequeña posibilidad de accidentes graves y en la dificultad de almacenar sus residuos, muy tóxicos,durante cientos de miles de años. Ademástampoco es una energía renovable y el uranio no es un metal abundante.
Las centrales nucleares extraen energía de la desintegración del átomo para obtenerenergía eléctrica.
En el núcleo se produce la desintegración y se genera calor para calentar el agua del circuito primario. En el intercambiador se calienta el agua del circuito secundario que mueve la turbina. El agua del circuito terciario libera el calor sobrante, siendo la única que está en contacto con el ambiente.
21.5. Otras fuentes alternativas
La inseguridad de las reservas de combustible y el poder contaminante de las centrales térmicas de todo tipo favorecen la busca de energías alternativas limpias y renovables.
Cuanto más alto sea el nivel del reservorio, mayor velocidad cuando llega a la turbina tendrá el agua en el canal. Cuanto mayor sea esta velocidad, mayor será la potencia eléctrica útilproducida en el generador.
ANIMACIONES
21.2. Térmicas convencionales
La energía de origen térmico, quemando carbón, derivados del petróleo o gases, es responsable del 55 al 60% de nuestra energía eléctrica.
Las centrales térmicas tienen la ventaja de poderproducir grandes cantidades de energía en una instalación mucho más pequeña que la presa de una central hidroeléctrica. Además podemos ajustar esa energía a las necesidades sin dependencia de factores climáticos.
Su inconveniente es que no es una energía renovable (el combustible quemado no puede ser recuperado). Además, tampoco es una energía limpia, sus residuos son altamente contaminantes y el dióxido de carbono que se produce en la combustión contribuye alcalentamiento global del planeta.
Las centrales térmicas transforman la energía química del combustible en energía eléctrica.
En la caldera se quema el combustible que hace hervir el agua en los calentadores. El vapor de esta agua empuja lasturbinas, después se condensa y se enfría en la torre de refrigeración. Las turbinas, a su vez, ponen en marcha el generador. Un sistema de transformadores transporta la energía eléctrica a la red. Los restos de la combustión se expulsan por la chimenea de residuos.
ANIMACIONES
21.3. Térmicas nucleares
El uranio-235 y otras sustancias radiactivas tienen la propiedad de que pueden desintegrarse en cadena, liberando gran cantidad de energía. Esta energía puede utilizarse igual que en una central térmica convencional. En nuestro país generan alrededor del 20% de la energía eléctrica.
Su ventaja es que pueden producir grandes cantidades de energía de forma limpia (en condiciones normales). Sus inconvenientesradican en la pequeña posibilidad de accidentes graves y en la dificultad de almacenar sus residuos, muy tóxicos,durante cientos de miles de años. Ademástampoco es una energía renovable y el uranio no es un metal abundante.
Las centrales nucleares extraen energía de la desintegración del átomo para obtenerenergía eléctrica.
En el núcleo se produce la desintegración y se genera calor para calentar el agua del circuito primario. En el intercambiador se calienta el agua del circuito secundario que mueve la turbina. El agua del circuito terciario libera el calor sobrante, siendo la única que está en contacto con el ambiente.
ANIMACIONES
21.5. Otras fuentes alternativas
La inseguridad de las reservas de combustible y el poder contaminante de las centrales térmicas de todo tipo favorecen la busca de energías alternativas limpias y renovables.
En la escena se representan dos de las más extendidas en nuestro país: eólica y fotovoltaica. Otra que parece tener gran futuro es el uso debiomasa, es decir, obtener combustible a partir de residuos vegetales o de plantas cultivadas especialmente para este fin. Este sistema no contribuye al calentamiento global y contamina menos que el uso de combustibles fósiles, a la vez que es también una energía renovable. Sin embargo, hasta ahora se han obtenido bajos rendimientos energéticos, lo que hace difícil y caro su uso.
Estas energías alternativas tienen el factor común de ser prácticamente inagotables y poco contaminantes. En su contra actúan, por ahora,bajo rendimiento y dependencia climática .
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22. ELECTROLISIS
Electrolisis, parte de la química que trata de la relación entre las corrientes eléctricas y las reacciones químicas, y de la conversión de la energía química en eléctrica y viceversa. En un sentido más amplio, la electrolisis es el estudio de las reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos causados por la acción de las corrientes o voltajes.
La mayoría de los compuestos inorgánicos y algunos de los orgánicos se ionizan al fundirse o cuando se disuelven en agua u otros líquidos; es decir, sus moléculas se disocian en componentes cargados positiva y negativamente que tienen la propiedad de conducir la corriente eléctrica. Si se coloca un par de electrodos en una disolución de un electrolito (o compuesto ionizable) y se conecta una fuente de corriente continua entre ellos, los iones positivos de la disolución se mueven hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el positivo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en átomos neutros o moléculas; la naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado.
La acción de una corriente sobre un electrolito puede entenderse con un ejemplo sencillo. Si el sulfato de cobre se disuelve en agua, se disocia en iones cobre positivos e iones sulfato negativos. Al aplicar una diferencia de potencial a los electrodos, los iones cobre se mueven hacia el electrodo negativo, se descargan, y se depositan en el electrodo como elemento cobre. Los iones sulfato, al descargarse en el electrodo positivo, son inestables y combinan con el agua de la disolución formando ácido sulfúrico y oxígeno. Esta descomposición producida por una corriente eléctrica se llama electrólisis.
En todos los casos, la cantidad de material que se deposita en cada electrodo al pasar la corriente por un electrolito sigue la ley descubierta por el químico físico británico Michael Faraday.
ANIMACIONES
23. MATERIAL ELÉCTRICO Y SU SIMBOLOGÍA
En cualquier circuito eléctrico sencillo podemos distinguir diferentes tipos de elementos que cumplen una función determinada y que estudiamos a continuación:
Generadores
Son los elementos encargados de suministrar la energía al circuito, creando una diferencia de potencial entre sus terminales que permite que circule la corriente eléctrica.
Los elementos que se encargan de esta función son: las pilas, baterías, dinamos y alternadores.
Conductores
Son materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica, por lo que se utilizan como unión entre los distintos elementos del circuito.
Generalmente son cables formados por hilos de cobre trenzado y recubiertos por un aislante plástico.
Receptores
Son los componentes que reciben la energía eléctrica y la transforman en otras formas más útiles para nosotros como: movimiento, luz, sonido o calor.
Algunos receptores muy comunes son: las lámparas, motores, estufas, altavoces, electrodomésticos, máquinas, etc.
Elementos de control
Estos elementos nos permiten maniobrar con el circuito conectando y desconectando sus diferentes elementos según nuestra voluntad.
Los elementos de control más empleados son los interruptores, pulsadores y conmutadores.
Elementos de protección
Estos elementos tienen la misión de proteger a la instalación y sus usuarios de cualquier avería que los pueda poner en peligro.
Los más empleados son los fusibles y los interruptores de protección.
Son todo los aparatos que se utilizan para medir la intensidad o resistencia de un flujo electromagnético o que utilizan esta energía para realizar algún tipo de medición como el voltímetro el amperímetro sin embargo también podemos utilizar instrumentos eléctricos para medir la rugosidad, palpadores, inyectores de señal etc.
La importancia de los instrumentos eléctricos de medición es incalculable, ya que mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes eléctricas, como corriente, carga, potencial y energía, o las características eléctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. Además que permiten localizar las causas de una operación defectuosa en aparatos eléctricos en los cuales, como es bien sabidos, no es posible apreciar su funcionamiento en una forma visual, como en el caso de un aparato mecánico.
La información que suministran los instrumentos de medición eléctrica se da normalmente en una unidad eléctrica estándar: ohmios, voltios, amperios, culombios, henrios, faradios, vatios o julios.
Las mediciones eléctricas se realizan con aparatos especialmente diseñados según la naturaleza de la corriente; es decir, si es alterna, continua o pulsante. Los instrumentos se clasifican por los parámetros de voltaje, tensión e intensidad.
De esta forma, podemos enunciar los instrumentos de medición como el Amperímetro o unidad de intensidad de corriente. El Voltímetro como la unidad de tensión, el Ohmiómetro como la unidad de resistencia y los Multímetros como unidades de medición múltiples.
24.1. Galvanómetro
Los galvanómetros son aparatos que se emplean para indicar el paso de corriente eléctrica por un circuito y para la medida precisa de su intensidad.
Suelen estar basados en los efectos magnéticos o térmicos causados por el paso de la corriente.
En el caso de los magnéticos pueden ser de imán móvil o de cuadro móvil.
En un galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que se encuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente que tratamos de medir y que crea un campo magnético que, dependiendo del sentido de la misma, produce una atracción o repulsión del imán proporcional a la intensidad de dicha corriente.
24.2. Amperímetro:
Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y el microamperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente Alterna, usaremos el electromagnético.
El Amperímetro de C.C. puede medir C.A. rectificando previamente la corriente, esta función se puede destacar en un Multímetro. Si hablamos en términos básicos, el Amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia paralela llamada Shunt. Los amperímetros tienen resistencias por debajo de 1 Ohmnio, debido a que no se disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito energizado.
La resistencia Shunt amplia la escala de medición. Esta es conectada en paralelo al amperímetro y ahorra el esfuerzo de tener otros amperímetros de menor rango de medición a los que se van a medir realmente.
24.3. El Voltímetro:
El Amperímetro de C.C. puede medir C.A. rectificando previamente la corriente, esta función se puede destacar en un Multímetro. Si hablamos en términos básicos, el Amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia paralela llamada Shunt. Los amperímetros tienen resistencias por debajo de 1 Ohmnio, debido a que no se disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito energizado.
La resistencia Shunt amplia la escala de medición. Esta es conectada en paralelo al amperímetro y ahorra el esfuerzo de tener otros amperímetros de menor rango de medición a los que se van a medir realmente.
24.3. El Voltímetro:
Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos.
Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie. Dicha resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la intensidad a través de ella y además porque el valor de la misma es equivalente a la conexión paralela aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la diferencia del potencial que se mide (I2 x R) no varía.
24.4. El Ohmimetro:
Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie. Dicha resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la intensidad a través de ella y además porque el valor de la misma es equivalente a la conexión paralela aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la diferencia del potencial que se mide (I2 x R) no varía.
24.4. El Ohmimetro:
24.5. Edidores de termopar:
Para medir corrientes alternas de alta frecuencia se utilizan medidores que dependen del efecto calorífico de la corriente. En los medidores de termopar se hace pasar la corriente por un hilo fino que calienta la unión de termopar. La electricidad generada por el termopar se mide con un galvanómetro convencional. En los medidores de hilo incandescente la corriente pasa por un hilo fino que se calienta y se estira. El hilo está unido mecánicamente a un puntero móvil que se desplaza por una escala calibrada con valores de corriente.
24.6. Multimetro analógico:
24.6. Multimetro analógico:
Es el instrumento que utiliza en su funcionamiento los parámetros del amperímetro, el voltímetro y el Ohmimetro. Las funciones son seleccionadas por medio de un conmutador. Por consiguiente todas las medidas de Uso y precaución son iguales y es multifuncional dependiendo el tipo de corriente (C.C o C.A.)
El Multímetro Digital (DMM):
El Multímetro Digital (DMM):
Es el instrumento que puede medir el amperaje, el voltaje y el Ohmiaje obteniendo resultados numéricos - digitales. Trabaja también con los tipos de corriente Comprende un grado de exactitud confiable, debido a que no existen errores de paralaje. Cuenta con una resistencia con mayor Ohmiaje al del analógico y puede presentar problemas de medición debido a las perturbaciones en el ambiente causadas por la sensibilidad.
ANIMACIONES
24.7. Osciloscopio
Un osciloscopio es un instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo.
Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma.
Un osciloscopio es un instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo.
Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma.
Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos casos, en teoría.
24.8. relé
El relé o relevador es un dispositivo electromagnético. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea.
24.9. cuadro vivienda
25. RESUMEN
Magnitudes y unidades de electricidad
Magnitud
|
Símbolo
|
Unidad S.I.
|
Símbolo
|
Carga
|
Q
|
Culombio
|
C
|
Intensidad de corriente
|
I
|
Amperio
|
A
|
Tensión (voltaje)
|
V
|
Voltio
|
V
|
Resistencia
|
R
|
Ohmio
|
W
|
Energía
|
W
|
Julio
|
J
|
Potencia
|
P
|
Vatio
|
W
|
Ley de Ohm
"La intensidad de corriente que circula por un circuito es directamente proporcional a la tensión aplicada, e inversamente proporcional a la resistencia "
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V = RI
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I = V / R
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R = V / I
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V, tensión en Voltios
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I, intensidad en Amperios
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R, resistencia en ohmios
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Resistencia eléctrica
La resistencia de un conductor depende principalmente de los siguientes factores:
· Longitud del conductor. A mayor longitud mayor resistencia.
· Sección transversal. A mayor sección menor resistencia.
· Naturaleza del conductor. En general los metales son buenos conductores y las demás sustancias son aislantes o malos conductores.
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Asociación de resistencias
Las resistencias se pueden asociar en serie o en paralelo: |
CIRCUITO EN SERIE
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CIRCUITO EN PARALELO
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TENSIÓN
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V = V1 + V2
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V = V1 = V2
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INTENSIDAD
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I = I1 = I2
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I = I1 + I2
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RESISTENCIA
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R = R1 + R2
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1/R = 1/R1 + 1/R2
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Energía consumida por una resistencia
Carga x tensión
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Aplicando Q = I t
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Efecto Joule
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W = Q V
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W = V I t
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W = R I2 t
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La energía se mide en julios.
Potencia eléctrica
La potencia es el ritmo al que se produce o consume la energía.
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P = W / t
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P = V I
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P = R I2
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La potencia se mide en vatios.
Aislante: Cuerpo mal conductor del calor y la electricidad.
Alternador: Dinamo generadora de corriente alterna.
Batería: Sistema eléctrico que permite la acumulación de energía y su posterior suministro.
Bornes: Extremo al cual se unen los hilos conductores de un aparato eléctrico.
Central eléctrica: Instalación industrial para la producción de energía eléctrica.
Circuito eléctrico: Camino que sigue la corriente eléctrica de uno a otro polo del generador.
Cobre: Elemento químico metálico de color rojizo, tenaz, dúctil, maleable y uno de los mejores conductores de la electricidad.
Conmutador: Dispositivo eléctrico que sirve para que una corriente eléctrico cambie de conductor.
Conductor: Cuerpo que deja pasar fácilmente a través de su masa el calor y la electricidad.
Corriente eléctrico: Paso de electricidad entre dos puntos de diferente potencial a través de un conductor.
Dinamo: Máquina destinada a convertir la energía mecánica en eléctrica.
Elementos de control: Elementos que nos permiten maniobrar con el circuito conectando y desconectando sus diferentes elementos según nuestra voluntad.
Elementos de protección: Elementos que tienen la misión de proteger a la instalación y sus usuarios de cualquier avería que los pueda poner en peligro.
Electricidad: Forma de energía debida a la separación o movimiento de los electrones que forman los átomos.
Electrón: Componente del átomo que lleva carga eléctrica negativa.
Energía: Capacidad que tiene la materia de producir trabajo en forma de luz, calor, movimiento, etc.
Esquema eléctrico: Representación gráfica y simbólica de un circuito eléctrico.
Fusible: Hilo o chapa metálica, fácil de fundirse, que se coloca en algunas partes de las instalaciones eléctricas, para que cuando la corriente sea excesiva, la interrumpa fundiéndose.
Generador: Circuito o dispositivo que engendra señales eléctricas.
Interruptor: Aparato destinado a interrumpir el paso de la corriente eléctrica por un circuito.
Paralelo: Circuitos conectados de tal modo que la corriente circulante se divide entre los dos.
Potencia: Trabajo producido por unidad de tiempo.
Protón: Partícula que entra en la composición de los núcleos atómicos, con carga eléctrica positiva.
Pulsador: Botón que, al ser pulsado, pone en funcionamiento un aparato eléctrico.
Receptor: Son los componentes que reciben la energía eléctrica y la transforman en otras formas más útiles para nosotros como: movimiento, luz, sonido o calor.
Resistencia: Mayor o menor dificultad que opone un cuerpo a ser atravesado por una corriente eléctrica.
Serie: Sistema de conexión de dos o más elementos de un circuito eléctrico, de forma tal que por todos ellos circula la misma intensidad.
Símbolo: Representación gráfica de un elemento eléctrico.
Voltaje: Potencial eléctrico expresado en voltios.26. CONSTRUCCIÓN DE APARATOS
27. PRÁCTICAS
28. CUESTIONES
29. OTROS CONTENIDOS
Electricidad
Electricidad
Recibo de la luz
Interacción eléctrica
¿Qué es la electricidad?
Circuitos eléctricos.
La electricidad en el hogar.
Magnetismo y electricidad.
Producción y transporte de electricid
VÍDEOS
Interacción eléctrica
¿Qué es la electricidad? Circuitos eléctricos. La electricidad en el hogar. Magnetismo y electricidad. Producción y transporte de electricidVÍDEOS
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 Faraday |
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 Gauss Ley |
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 Caja de Faraday |
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Lineas de fuerza. Maxwell |
Campo y Líneas de Fuerza1 |
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Epílogo. Los andamios |
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 Metales |
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 Experiencias |
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