El documento resume conceptos clave sobre electricidad y electrónica. Explica que la corriente eléctrica es el movimiento de electrones a través de materiales conductores, y que un circuito eléctrico es un camino cerrado por el que circulan los electrones. También describe los diferentes tipos de materiales según su comportamiento eléctrico, así como las magnitudes eléctricas como la tensión, intensidad y resistencia. Finalmente, resume los efectos de la corriente como el calor, la luz y el electromagnetismo.

1. 02/03/2011
Tema 6
ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA
3º ESO
La electricidad y la materia
Como ya sabes, la materia está constituida por átomos que se unen
entre sí para formar cristales o moléculas.
A pesar de que existen fuerzas de atracción entre el núcleo y los
electrones, hay algunos electrones que pueden “saltar” de un átomo a otro
por diferentes causas
La corriente eléctrica es el
resultado del movimiento de
los electrones a través de
los materiales conductores
También podemos decir que la corriente eléctrica es la
circulación de electrones o carga eléctrica de forma continua
por un circuito.
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El circuito eléctrico. Es un camino
cerrado por el que circulan los electrones
y que está compuesto por elementos
eléctricos unidos mediante conductores.
(Un generador, un receptor, elementos de
control y elementos de protección).
Su finalidad es conseguir que la
corriente eléctrica haga un trabajo útil.
Tipos de materiales. La estructura atómica de cada material determina la
mayor o menor facilidad con que se desplazan los electrones, de manera
que se pueden clasificar los materiales según su comportamiento eléctrico
en:
Conductores. Permiten el paso de la corriente eléctrica. Los metales, el
agua.
Aislantes. No permiten el paso de la corriente eléctrica. La madera, el
vidrio, los plásticos y el aire.
Semiconductores. Presentan propiedades intermedias entre los
conductores y los aislantes. Germanio y silicio.
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Resistencia eléctrica de los materiales.
Es la oposición que presenta un material al paso de la corriente
eléctrica .
Se representa con la letra R y se mide en ohmios Ω
l ρ = resistividad (Ω•m)
R   l = longitud (m)
S S = sección (m2)
jmm 5
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ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Generadores.
Proporcionan la energía necesaria a los
electrones para que se muevan a través del
circuito.
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Receptores.
Son dispositivos
que transforman
la energía
eléctrica en otro
tipo de energía
que nos resulte
útil.
Elementos de
control.
Dirigen o
interrumpen la
corriente eléctrica
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Símbolos eléctricos
Son dibujos simplificados de los componentes eléctricos y que
se utilizan en los esquemas eléctricos.
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Esquemas eléctricos
Es la representación gráfica de un circuito
utilizando los símbolos eléctricos de sus
componentes unidos entre sí.
Un circuito con componentes reales y su esquema eléctrico
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MAGNITUDES ELÉCTRICAS
Voltaje o Tensión. Es la cantidad
de energía que un generador es capaz
de proporcionar a cada electrón para
que circule por el circuito.
Se mide en voltios (V).
Voltímetro. Para medir la tensión o voltaje se utiliza el voltímetro.
Los cables que salen del voltímetro se conectan en paralelo en los
extremos del componente cuya tensión deseamos medir.
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Intensidad de corriente eléctrica. Es la carga o número
de electrones que atraviesan la sección de un conductor cada
segundo. La unidad es el amperio (A).
La unidad de carga eléctrica es el culombio
1 culombio = 6,25 . 1018 electrones
Amperímetro. Sirve para medir la intensidad de corriente que pasa
por un circuito. Debe conectarse en serie de modo que todos los
electrones tienen que pasar por el.
Amperímetro midiendo la intensidad
que consume la bombilla.
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LEY DE OHM
Experimentando con circuitos eléctricos, Ohm descubrió que:
•Al aumentar la tensión en un circuito, circula más corriente por él.
•Al aumentar la resistencia de un circuito, circula menos corriente por él.
Enunciados de la ley de Ohm
“La intensidad de la corriente que circula por un circuito
cerrado es directamente proporcional a la tensión aplicada e
inversamente proporcional a su resistencia eléctrica”.
“La resistencia que un material opone al paso de la corriente
eléctrica es el cociente entre la tensión aplicada en sus extremos y
la intensidad que lo atraviesa.
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LEY DE OHM
V=IxR
V
I R
I =V /R R =V /I
R = Resistencia en ohmios (Ω)
V = Voltaje o tensión en voltios (V).
I = Intensidad en amperios (A).
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Conexión en serie
Dos o más elementos están conectados en serie cuando:
la salida de uno se une a la entrada del siguiente
cuando se conectan uno a continuación de otro
cuando están conectados en el mismo cable
V = V1+ V2 + V3 + … R = R1+ R2 + R3+ ...
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Circuitos serie
la intensidad que circula por todos los elementos es
la misma, es común
IT=I1=I2=I3=……
el voltaje total es la suma de las tensiones o voltajes
en los extremos de cada elemento
VT=V1+V2+V3+….
la resistencia total es la suma de las resistencias
R T= R1+ R2 + R3+ ….
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Conexión en paralelo.
En esta conexión los componentes del circuito se conectan de forma que
tengan todos la misma entrada y la misma salida; así los terminales de un
lado y otro se unen entre sí.
VT=V1+V2 RT = 1/(1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +..)
El voltaje total es el mismo
pero la corriente que deben Resistencia total o equivalente
suministrar se reparte, por lo de éste circuito
que la duración de cada
generador será mayor.
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Circuitos paralelo
la diferencia de potencial o tensión en cada
elemento conectado en paralelo es la misma
VT=V1=V2=V3=…
la intensidad de corriente total es igual a la suma
de las intensidades que circulan por cada rama
IT=I1+I2+I3+…
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Circuito mixto.
Cuando en un mismo circuito existen elementos conectados en
serie y en paralelo, la disposición es mixta. Se resuelve cada tramo
como circuito serie o paralelo según sea el caso. Para determinar la
resistencia total del circuito, se calculan las resistencias parciales
de cada tramo y se suman.
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TIPOS DE CORRIENTE
Corriente continua.
La corriente continua (CC en
español, en inglés DC, de Direct
Current) es el flujo continuo de
electrones a través de un conductor.
En la corriente continua las cargas
eléctricas circulan siempre en la
misma dirección.
(Del polo positivo al polo negativo,
pasando por el circuito, según el sentido
convencional de la corriente)
Las pilas, baterías , células
fotovoltaicas y dínamos suministran
corriente continua.
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Corriente alterna.
Se denomina corriente alterna
(CA en español y AC en inglés,
de alternating current) a la
corriente eléctrica en la que la
magnitud y dirección varían
cíclicamente. Va cambiando de
sentido y por tanto de signo
continuamente, con tanta
rapidez como la frecuencia de
oscilación de los electrones
(50 Hz).
Se representa gráficamente
mediante una onda senoidal.
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Ventajas de la CORRIENTE ALTERNA
frente a la
CORRIENTE CONTINUA
Permite aumentar o disminuir el voltaje o tensión por medio de
transformadores.
Se transporta a grandes distancias en Alta Tensión, reduciendo así la
pérdida de energía por efecto Joule.
Es posible convertirla en corriente directa (continua) con facilidad.
Al incrementar su frecuencia por medios electrónicos en miles o
millones de ciclos por segundo (frecuencias de radio) es posible
transmitir voz, imagen, sonido y órdenes de control a grandes
distancias, de forma inalámbrica.
Los motores y generadores de corriente alterna son estructuralmente
más sencillos y fáciles de mantener que los de corriente continua.
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Valor eficaz de la corriente alterna.
El valor eficaz de una señal alterna es el valor que debería tener una señal
continua para que ambas produjeran el mismo efecto energético. En el
caso de una señal alterna senoidal, ese valor eficaz será:
Transformadores.
El valor de la tensión alterna senoidal puede aumentar o disminuir
mediante el uso de transformadores. Esto permite transportar la energía
eléctrica a grandes distancias elevando la tensión y disminuyendo las
pérdidas por calentamiento.
Si aplicamos una tensión alterna en un devanado V1, en el otro se induce
otra tensión V2, cuyo valor depende del número de vueltas de cada
devanado, n1 y n2
http://www.youtube.co
m/watch?v=g1zrxEzf
GDM&feature=related
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POTENCIA Y ENERGÍA
Para entender qué es la potencia eléctrica es necesario
conocer primeramente el concepto de “energía”, que no es
más que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo
eléctrico cualquiera para realizar un trabajo. (Obtener calor,
movimiento, luz, etc.)
La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera se
mide en julios (J). En electricidad se usa el Kilovatio por hora
como unidad de energía eléctrica. Su equivalencia es:
1KW * h = 3,6*105 J
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POTENCIA Y ENERGÍA
La Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Es
decir, es la capacidad que tiene un receptor eléctrico para
transformar energía en un tiempo determinado.
La potencia se mide en julios por segundo (J/seg) y se
representa con la letra “P”.
Un J/seg equivale a 1 watio (W), por tanto, cuando se consume 1 julio
de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 vatio
de energía eléctrica.
Son múltiplos de vatio:
Kilovatio (KW) = 103 W
Megavatio (MW) = 106 W
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Cálculo de la Potencia eléctrica y de la Energía
La potencia consumida por un aparato
eléctrico por el que circula una intensidad I
y cuyo voltaje es V, viene dada por la
expresión:
P=V.I
Si se conoce la potencia de un receptor, es fácil calcular la
energía eléctrica que consume en KW*h, multiplicando la
potencia en KW por el tiempo de funcionamiento en horas:
E=P.t
E=V.I.t
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EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Calor.
El movimiento de los electrones en el interior de un cable es lento y
desordenado, lo que provoca continuos choques y un aumento de la
temperatura del propio cable. La energía ocasionada en forma de calor se
conoce como efecto Joule y se calcula por:
E = I2 . R . t
Luz.
Tubo fluorescente
En el interior del tubo hay un electrodos situado en cada uno de los
extremos del tubo, un gas inerte (argón) y una pequeña cantidad de
mercurio. El vidrio está interiormente recubierto por una capa de
fósforo.
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Funcionamiento
Al conectar el tubo fluorescente se produce una descarga eléctrica entre
ambos electrodos que da lugar a una corriente eléctrica. Los choques de
las partículas que forman la corriente eléctrica con los átomos de
mercurio provocan la emisión de luz ultravioleta no visible. El fósforo
absorbe la radiación ultravioleta y la transforma en luz visible
Este tipo de lámparas
iluminan más con
menos consumo pero
producen
contaminación por el
uso del fósforo y
sobre todo del
mercurio.
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Bombilla de incandescencia
Al pasar corriente eléctrica por el filamento de la bombilla se emite
luz (incandescencia).
El filamento, que puede ser de tungsteno o wolframio (temperatura
de fusión de 3400ºC), alcanza una temperatura de entre 2000 y
3000ºC.
En el interior de la ampolla se ha hecho el vacío o existe una mezcla
de argón y nitrógeno o Kriptón para evitar la combustión del
filamento.
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Lámpara fluorescente compacta
La lámpara compacta fluorescente o CFL (sigla del inglés
compact fluorescent lamp) es un tipo de lámpara fluorescente
que se puede usar con casquillos de rosca Edison normal (E27)
o pequeña (E14). También se la conoce como Lámpara de bajo
consumo
En comparación con las lámparas incandescentes, las CFL
tienen una vida útil mayor y consumen menos energía eléctrica
para producir la misma iluminación. De hecho, las lámparas
CFL ayudan a ahorrar costes en facturas de electricidad, en
compensación a su alto precio dentro de las primeras 500
horas de uso.
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Electromagnetismo
Hay una estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo de
modo que
La corriente eléctrica puede crear campos magnéticos (H.C.
Oersted)
Los campos magnéticos pueden crear corrientes eléctricas
(M.Faraday)
Las experiencias de Oersted y Faraday se deben ambas al fenómeno
conocido como inducción electromagnética.
La inducción electromagnética constituye el principio de funcionamiento
de las máquinas eléctricas rotativas. Éstas pueden ser:
GENERADORES: transforman la energía mecánica (movimiento) en energía
eléctrica. Dinamos y alternadores.
MOTORES: transforman la energía eléctrica en mecánica (movimiento).
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http://www.youtube.com/watch?v=k2rWjbwdzQg
http://www.youtube.com/watch?v=rjH0bSf5uMU&NR=1
Generador eléctrico
Dado que la corriente eléctrica se produce por un movimiento de
electrones, el generador eléctrico se sirve de un campo magnético para
producir este movimiento. Al girar una bobina conductora entre los
polos de un imán, se produce una variación en el flujo del campo
magnético generando una fuerza electromotriz capaz de generar
corriente eléctrica alterna (alternador).
Motor eléctrico
Un motor es un dispositivo que
transforma la energía eléctrica en
movimiento. Su funcionamiento se
basa en las fuerzas de atracción y
repulsión ocasionadas por un hilo por
donde circula corriente eléctrica
contínua.
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El Relé
Es un interruptor electromagnético.
Cuando hacemos circular corriente eléctrica
por la bobina, ésta se comporta como un
electroimán y atrae una pieza móvil metálica
que cierra dos contactos; si no se aplica
ninguna corriente a la bobina, el contacto
central permanece en su posición de reposo:
unido al contacto de la izquierda.
http://www.youtube.com/watch?v=
QjszJEncew8&NR=1 32
ELECTRÓNICA
Componentes electrónicos. Permiten modificar la
intensidad, el sentido o las propiedades de la corriente eléctrica.
Resistencia fija o resistor Resistencia variable o
Dificulta el paso de la corriente potenciómetro
eléctrica. Su valor se mide en Su valor se puede ajustar entre
ohmios y se indica mediante el cero y un valor máximo
código de colores. El tamaño determinado por el fabricante.
indica la potencia que pueden Tiene tres terminales.
disipar.
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Resistencias que dependen de un parámetro físico
Las que dependen de la temperatura
se llaman termistores.
NTC (coeficiente de temperatura
negativo), la resistencia disminuye al
aumentar la temperatura.
PTC (coeficiente de temperatura
positivo), la resistencia aumenta al
aumentar la temperatura.
LDR varían con la cantidad de luz.
Al aumentar la cantidad de luz
disminuye la resistencia.
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Condensador
Componente capaz de almacenar carga eléctrica.
Formado por dos placas metálicas planas y paralelas, separadas por
un aislante.
Una vez cargados, impiden el paso de la corriente, comportándose
como un interruptor abierto.
La capacidad de un condensador es la cantidad de carga que
almacena a una tensión dada. Se mide en faradios (F)
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Diodo
Componente electrónico fabricado con material semiconductor
que permite el paso de la corriente eléctrica en una sola
dirección.
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Transistor
Elemento básico en los circuitos electrónicos. Formado por
semiconductores, dispone de tres patillas (emisor, base y colector). El
fabricante informa de las características del transistor y de la posición de
las patillas
Con los transistores se puede fabricar
desde un interruptor hasta un
microprocesador. Se puede utilizar como
amplificador o como un interruptor
controlado por una pequeña corriente
inyectada por la base.
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