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1. Introducción Estamos acostumbrados a convivir con fenómenos eléctricos tanto naturales (el rayo, la electrización del pelo al peinarse…) como artificiales (la iluminación de nuestros hogares, el funcionamiento de los electrodomésticos y demás máquinas eléctricas…).
La electricidad es una forma de energía asociada a cargas eléctricas. Éstas pueden estar en reposo o en movimiento. Si están en reposo se tratará de electricidad estática y si están en movimiento se tratará de corriente eléctrica. Esta última forma de electricidad, es la que se aprovecha en tecnología para fabricar componentes y máquinas eléctricas que utilizamos a diario en nuestra vida cotidiana. La energía eléctrica se puede producir de dos formas: DE FORMA NATURAL: Rayos. No es aprovechable. DE FORMA ARTIFICIAL: Producida por el hombre mediante
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Centrales hidráulicas, Centrales Térmicas, Centrales nucleares. Actividad 1. Escribe una pequeña historia sobre “Un día sin electricidad”.
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Actividad 2. Nombra cinco objetos tecnológicos que funcionen con electricidad e indica también para qué se utilizan.
2. Corriente Eléctrica Los materiales están formados por átomos, que son partículas muy pequeñas que no se ven a simple vista y que, a su vez, están formados por tres tipos de partículas: protón, neutrón y electrón.
Estas partículas poseen una propiedad llamada carga eléctrica. Neutrón: no tiene carga. Protón (+): carga eléctrica positiva. Electrón (-): carga eléctrica negativa. Son los responsables de la electricidad. Frota una regla con la manga del suéter o contra el pantalón, y después pásatela por el bello del brazo, ¿qué ocurre? Es el electrón (-), que se encuentra en la corteza del átomo, el que se va ha desplazar de un átomo otro produciendo así el movimiento de electrones o lo que conocemos por corriente eléctrica. Corriente Eléctrica es el movimiento ordenado de electrones de un átomo a otro.
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4 | La Electricidad Actividad 3. Completa los huecos. La materia está constituida por __________: Los átomos son las unidades básicas y más pequeñas de la materia, y éstos, a su vez, están formados por otras partículas más pequeñas que poseen carga eléctrica: los _______________, que tienen carga eléctrica negativa y son los responsables de los fenómenos eléctricos, y los ____________, que tienen carga positiva. Otras partículas constituyentes del átomo, pero que no tienen carga eléctrica, son los___________________.
Actividad 4. Completa los huecos. Si se frota un bolígrafo con un paño, los electrones son arrancados del trapo y pasan al bolígrafo, que, de este modo, queda cargado negativamente. Tras electrizar el bolígrafo, las cargas se quedan en reposo: no se mueven. A este tipo de electricidad se le llama electricidad __________________. Cuando el bolígrafo ha sido electrizado, y lo acercas a unos trocitos de papel, observarás que éstos son atraídos por el bolígrafo. Si los electrones están en ________________ a través de ciertos materiales, estamos hablando de corriente eléctrica. Así pues, la corriente eléctrica es, simplemente, el movimiento de electrones a través de un material que permita su paso.
Cuando los átomos metálicos se unen entre si los electrones de su última capa circulan por la estructura con gran libertad, y por ello se les conoce como conductores. Cuando un material no permite la circulación de los electrones entre sus átomos, se le conoce como aislante. Un ejemplo de conductor es cualquier metal y ejemplos de aislante son: plásticos, madera, porcelana, vidrio.
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Actividad 5. Completa los huecos. Si
el
material
permite
el
paso
de
la
corriente,
tenemos
un
________________. Si el material no permite el paso de la corriente, tenemos un ______________.
2.1 Tipos de Corriente Eléctrica Existen dos tipos de corriente: Corriente continua: (c.c.) Los electrones circulan en el mismo sentido y en la misma cantidad. Ej: pilas, baterías y fuentes de alimentación. Corriente alterna: (c.a.) Es el tipo de electricidad que tenemos en las viviendas. Se produce en centrales eléctricas. Para que las cargas eléctricas (en este caso, los electrones)se desplacen desde un punto hasta otro, debe existir “algo” que las obligue a moverse. La causa de la corriente eléctrica es la existencia de los llamados polos eléctricos, los cuales son dos: Polo negativo: Punto desde el cual parte la corriente eléctrica y donde existe una gran cantidad de electrones. Polo positivo: Punto hasta el cual llegan la corriente eléctrica y donde existe poca cantidad de electrones.
3. CIRCUITO ELÉCTRICO: ELEMENTOS Y SIMBOLOGÍA Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí por los que circula una corriente eléctrica. A continuación veremos los distintos tipos de elementos que componen un circuito como sus símbolos eléctricos: Generadores, receptores y elementos de control o maniobra. A la hora de dibujar los circuitos se utilizan símbolo que están normalizados, es decir, son conocidos a nivel internacional. Así cuando dibujemos un circuito cualquier persona independientemente del idioma comprenderá nuestro circuito, igual que el dibujo técnico. A continuación a la derecha de cada dibujo aparecerá su símbolo eléctrico normalizado
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3.1 Generador Es el elemento que produce la energía eléctrica. Es decir, pila, batería, fuente de alimentador o alternador (generador de corriente alterna).
Se pueden trabajar con pilas de 9V y de 1,5V, son las encargadas de generar la corriente eléctrica, manteniendo una diferencia de potencial entre sus extremos.
3.2 Elementos de Maniobra Los elementos de maniobra permiten controlar la corriente eléctrica que circula por un circuito: Interruptor, pulsador y conmutador.
INTERRUPTOR Es el elemento de maniobra que permite abrir o cerrar un circuito.
Si el interruptor está abierto no dejará pasar la corriente. Sin embargo, si está cerrado la corriente eléctrica pasará a su través.
CONMUTADOR Es el elemento de maniobra que permite desviar la corriente hacia diferentes puntos del circuito.
PULSADOR IES Arzobispo Lozano | Departamento de Tecnologías
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Es el elemento de maniobra que permite abrir o cerrar un circuito. Pero, con la salvedad que pone en contacto los bornes del mismo cuando se ejerce presión.
3.3 Receptores Es el elemento que recibe la energía eléctrica producida por el generador y las transforma en energía útil para el ser humano (calor, luz, sonido, movimiento,..) así tenemos: bombilla, resistencia, motor, timbre,…
LÁMPARAS Es un dispositivo de salida, transforma la energía eléctrica en energía luminosa, mediante la incandescencia de un filamento.
MOTOR Es un dispositivo de salida, transforma la energía eléctrica en energía cinética de rotación.
ZUMBADOR Es un dispositivo de salida, transforma la energía eléctrica en energía sonora.
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3.4 CIRCUITOS ELÉCTRICOS BÁSICOS Y SU SIMBOLOGÍA A continuación, vemos los circuitos característicos básicos con todos los elementos necesarios para su funcionamiento, así como su simbología eléctrica a la derecha de cada dibujo.
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10 | La Electricidad Actividad 6. Completa los huecos. __________________: Elemento de un circuito eléctrico que produce energía eléctrica. Pueden ser: pilas y baterías. La fuerza con la que los generadores “impulsan” los electrones se llama tensión, y se mide en voltios. Hilo o cable conductor: Suele ser de cobre o aluminio. __________________: Son los elementos que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía que nos sea útil. Según el tipo de energía que produzcan tenemos los siguientes tipos de receptores. a) Receptores que producen _______: Bombillas, lámparas,... b) Receptores que producen ________________: Motores eléctricos. c) Receptores que producen ______________: Timbre eléctrico, altavoz,... d) Receptores que producen _____________: Resistencias eléctricas. Se usan en aparatos como tostadoras, secadores de pelo,...
Actividad 7. Completa los huecos. Elementos de ____________: Son los elementos que sirven para controlar y proteger el circuito. Los elementos de control más conocidos son: a) _____________________: Los interruptores permiten el paso de la corriente de modo permanente cuando se actúan sobre él. Los interruptores pueden tener dos posiciones. Abierto: En este caso, el interruptor ______________________ la corriente. __________________: En este caso, el interruptor deja pasar la corriente. b) _________________: Los pulsadores permiten el paso de la corriente de modo temporal cuando se actúan sobre él. Desde el momento que se deje de actuar sobre el pulsador, ya no permite el paso de la corriente. c) _______________________: Los conmutadores se emplean para desviar la corriente por un camino o por otro. Al tiempo que abren un circuito, cierra otro.
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4. MAGNITUDES ELÉCTRICAS. LEY DE OHM Las magnitudes eléctricas básicas son: Voltaje Intensidad Resistencia
4.1 Voltaje o Diferencia de Potencial Es la fuerza que provoca que los electrones se muevan de un átomo a otro. Al voltaje también se le llama tensión o diferencia de potencial y es producida por el generador. Símbolo: V Unidad: Voltio (v)
4.2 Intensidad de Corriente Es la cantidad de electrones que pasan por un punto en un momento dado. Símbolo: I Unidad: Amperio (A)
4.3 Resistencia Eléctrica Es la oposición que presenta un cuerpo al paso de corriente eléctrica. Símbolo: R Unidad: Ohmio (Ω) Cuando a un cuerpo se le aplica una tensión aparece a través del mismo una intensidad que será mayor cuanto mayor sea la tensión aplicada o menor la resistencia del mismo.
4.4 Ley de Ohm La ley de Ohm relaciona las magnitudes eléctricas Voltaje, Intensidad y Resistencia (V, I, R) y para ello utilizaremos el triángulo de la ley de Ohm.
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V=I·R I=V/R R=V/R Cómo tenemos tres posibles variables (V, I, R) siempre conoceremos dos y nos pedirán calcular la tercera. El triángulo de la ley de Ohm nos permite recordar fácilmente las expresiones para calcular la V, I y R de un circuito eléctrico. Actividad 8. Sabiendo que la resistencia de la bombilla son 3 Ω y la corriente que atraviesa el circuito es 1 A. Calcula la tensión de la pila.
Actividad 9. Calcula la resistencia de la bombilla si la corriente que atraviesa el circuito son 2 A. y la tensión de la pila son 4 V.
5. ASOCIACIÓN DE RECEPTORES 5.1 Circuito en Serie Hasta ahora hemos estudiado circuitos con un sólo receptor, pero muchas veces necesitamos conectar varias bombillas y un motor.
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¿Cómo debemos conectarlas cuándo son más de uno? Pues existen dos tipos de conexión básicos: en serie y en paralelo. Dos o más receptores están asociados en serie cuando están conectados unos a continuación de los otros con el mismo cable. La intensidad que pasa por ellos es la total generada por la pila. DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO: Uno de los hilos viene del generador y se conecta a un terminal del motor, del otro terminal sale otro cable hasta una bombilla, y de la bombilla vuelve al otro polo del generador cerrando así el circuito. ¿Es ventajosa la conexión en serie?
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5.2 Circuito en Paralelo Dos o más receptores están en paralelo cuando cada receptor está conectado a los dos hilos que vienen del generador. La corriente que circula por ellos una parte de la que genera la pila. DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO: Los dos hilos que salen del generador van, directamente, cada uno de ellos, a todos los elementos del circuito, en este caso un motor y una bombilla. Cada una de estos elementos recibe la tensión directamente de la pila, por tanto, la tensión que tiene cada receptor es la misma que la del generador. ¿Es ventajosa la conexión en paralelo?
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Actividad 11. Completa los huecos Los elementos se disponen de forma que cada uno de ellos está conectado al polo __________ y al polo ____________ de la pila. De este modo ocurren varias cosas: Todos los receptores tienen la misma____________ que la de la pila. Si conectamos cinco bombillas en paralelo (por ejemplo), observamos con sorpresa que lucen _________ que si ponemos ____________ Si
se
funde
una
bombilla,
o
la
desconectamos,
las
demás
siguen__________________, como si nada ocurriese.
Actividad 12. Completa los huecos Los elementos se disponen de forma que cada uno de ellos se conecta a continuación del otro. De este modo ocurren varias cosas: Se ___________________de la pila entre ellos. Por ejemplo, si la pila es de 6 V y tenemos tres bombillas en serie, cada bombilla luce con una tensión de 2 V (3•2=6) Si conectamos cinco bombillas en serie (por ejemplo), observamos con sorpresa que _____________________ que si ponemos una sola. Y si ponemos más bombillas en serie, menos lucirán. Si se funde una bombilla, o la desconectamos, las demás _____________.
A partir de ahora vamos a comprobar los conocimientos que tienes del tema…
Actividad 13. ¿Qué es un átomo?
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Actividad 14. Nombra las partes del átomo, indicando el tipo de carga que tiene cada elemento.
Actividad 15. ¿Qué es la corriente eléctrica?
Actividad 16. Completa la frase Si dos cuerpos tienen el mismo tipo de carga se ________________ y si tienen diferente tipo de carga se ___________________
Actividad 17. De la siguiente lista de objetos indica cuales son conductores (C) y cuáles son aislantes (A) Llave
Bolsa
Plata
Moneda
Hoja
Anillo de oro
Botella
Guante
Papel
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Actividad 18. Representa cada circuito con los símbolos eléctricos
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18 | La Electricidad Actividad 19. Escribe debajo de cada símbolo el nombre del elemento eléctrico correspondiente.
Actividad 20¿Cómo podemos alimentar una bombilla? Dibuja el esquema eléctrico pertinente.
Actividad 21. ¿Qué pasa si se corta el conductor del circuito anterior?
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Actividad 23. ¿Qué es un circuito eléctrico?
Actividad 24. Nombra los elementos básicos de un circuito eléctrico.
Actividad 25. ¿Qué es un generador eléctrico? Ejemplos.
Actividad 26. ¿Qué es un receptor eléctrico? Tipos y ejemplos.
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20 | La Electricidad Actividad 27. ¿Qué son los elementos de control de un circuito? Nombra elementos de control.
Actividad 28. Diferencia entre un interruptor y un pulsador.
Actividad 29. ¿Para qué se emplea un conmutador?
Actividad 30. ¿Cómo se colocan los receptores de un circuito eléctrico en serie?
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Actividad 31. ¿Qué tipo de circuito es cada uno?
Nombre:
Nombre:
Nombre:
Actividad 32. Nombra aparatos o máquinas que usen electricidad y produzcan alguno de los efectos: Luz, calor, movimiento y sonido. Nombra tres de cada.
Actividad 33. Dibuja un circuito con tres bombillas en serie que se enciende con un interruptor.
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22 | La Electricidad Dibuja otro que tenga tres bombillas en paralelo, pero esta vez, cada bombilla se enciende con un interruptor distinto.
Actividad 34. Si bajas por un tobogán de plástico, quedas cargado eléctricamente, ¿Crees que ocurriría lo mismo si el tobogán fuese de plástico?
Actividad 35. ¿Qué tipo de elemento de control activa el timbre de tu casa
Actividad 36. ¿Y la bombilla del salón?
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Actividad 37. ¿Podrías intercambiarlos? ¿Por qué?
Actividad 38. ¿Crees que recibir descargas eléctricas siempre es malo? ¿Qué opinas de los marcapasos y de los desfibriladores?
Actividad 39. ¿Por qué los braseros tienen una resistencia como elemento principal?
Actividad 40. Si tienes dos bombillas iguales conectadas en serie y pones una tercera en serie también ¿Qué pasa con la luz, lucen con más o menos intensidad? ¿Por qué?
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24 | La Electricidad Actividad 41. Si tienes dos bombillas iguales conectadas en paralelo y añades una tercera también en paralelo ¿qué pasa con la intensidad de la luz que pasa con cada bombilla?
Actividad 42. En un circuito serie ¿qué pasa si uno de sus receptores, por ejemplo, una bombilla se funde?
Actividad 43. En un circuito paralelo ¿qué pasa si uno de sus receptores, por ejemplo, una bombilla se funde?
Actividad 44. ¿Cómo harías para que la luz de entrada a tu casa pudiera apagarse desde el final del pasillo y desde la entrada? Dibuja un posible esquema.
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Actividad 45. ¿Te has fijado en que algunas bases de enchufe tienen tres agujeros en lugar de dos; para qué crees que es la tercera toma?
Actividad 46. Si tuvieras que conectar una pila a un circuito eléctrico, ¿de qué color sería el cable que conectases al borne positivo, y el del borne negativo?
Actividad 47. Explica por qué cuando metemos los dos dedos en el enchufe nos da la corriente
Actividad 48. ¿Cuál es la primera toma de precaución a la hora de trabajar con la corriente eléctrica en casa?
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26 | La Electricidad Actividad 49. ¿Debes manipular elementos de corriente eléctrica cuando vas mojado? ¿Por qué?
NAVEGAR Y LEER PARA APRENDER Actividad 50. Busca en internet la página de la Red Eléctrica de España (www. Ree.es) y responde a las siguientes a cuestiones.
Actividad 51. ¿A qué se dedica esta empresa?
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Actividad 52. Entra en EDUCARE e infografías (Inicio / EducaREE /Visita virtual al Cecoel) y responde ¿Qué es el centro CECOEL?
Actividad 53. ¿Qué partes tiene el centro CECOEL?
Actividad 54. ¿Cuáles son las fuentes de energía que se utilizan?
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28 | La Electricidad Actividad 55. ¿Qué es la Curva de Demanda de energía? (Inicio / Actividades /Demanda y producción en tiempo real)
Actividad 56. ¿Cuáles son los tres tipos de curva que hay?
Actividad 57. ¿Qué diferencia hay entre la curva de demanda en el día de Navidad y el 5 de Julio?
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Actividad 58. Prueba unas partidas al juego “CONTROLA” y explica de que se trata.(Inicio / EducaREE /Juego CONTROLA)
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