UNIDAD ELECTRICIDAD

Historia: La electricidad se conoce desde muy antiguo pero su uso práctico comienza durante la “Segunda Revolución industrial” a finales del siglo XIX cuando también se produjeron avances en la industria química, el uso del petróleo y del acero. Dos personas que tuvieron una especial importancia en ello fueron: Thomas

Alva Edison: Que desarrollo la primera bombilla de filamento, el fonógrafo (antecedente del tocadiscos) y otros muchos inventos. Creo una compañía para el uso práctico de la electricidad basado en corriente continúa.

Nikola

Tesla: Desarrolló el motor y el generador de corriente alterna y en consecuencia su aplicación comercial la cual se ha impuesto hasta nuestros días.

Manuel Calleja

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Cor riente eléctrica: El átomo esta formado por un número igual de protones (carga positiva y situados en el núcleo) y electrones (carga negativa y situados en las órbitas).

Cuando aplicando una energía obligamos a salir algún electrón de su órbita, producimos un catión (cargado +).

Los electrones expulsados de la órbita quedan en posición inestable y tienden a buscar un equilibrio moviéndose hacia donde existe una carga positiva, este flujo ordenados de electrones a través de un conductor es lo que denominamos corriente eléctrica.

La corriente eléctrica va del polo negativo (donde hay electrones con carga -) hacia el polo positivo (donde no hay electrones y en consecuencia con carga +).

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Los tipos de producción de la corriente eléctrica son: Transformación

química: Por reacciones químicas reversibles (batería) o no reversibles (pila). Por inducción electromagnética: Al mover campos conductor eléctrico en un campo magnético. Utilizado en los generadores eléctricos (dinamos para producir corriente continua y alternadores para producir corriente alterna) Por calentamiento: Calentando la unión de dos metales diferentes (termopar), se usa en los termómetros digitales. Por presión sobre un cristal piezo eléctrico, utilizado en los encendedores de gas. Por incidencia de la luz, como en los paneles fotovoltaicos utilizados para producir energía eléctrica a partir de la luz solar. Por frotamiento y producción de electricidad estática, como la que produce las tormentas eléctricas por frotamiento entre nubes.

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Efectos de la corriente eléctrica: Efecto

calorífico. Los hilos conductores se calientan al pasar por ellos la corriente eléctrica. Este efecto se aprovecha en radiadores, cocinas eléctricas y, en general, en todos los electrodomésticos utilizados como sistemas de calefacción.

Efecto

químico. La corriente eléctrica puede inducir cambios químicos en las sustancias. Esto se aprovecha en una pila, que produce electricidad a partir de cambios químicos, o en galvanotecnia, la técnica empleada para recubrir de metal una pieza. Efecto luminoso. En una lámpara fluorescente, el paso de corriente produce luz. Efecto magnético (electromagnetismo). Es el más importante desde el punto de vista tecnológico. Una corriente eléctrica tiene efectos magnéticos (es capaz de atraer o repeler un imán). Por otra parte, el movimiento relativo entre un imán y una bobina (un hilo metálico arrollado) se aprovecha en las máquinas eléctricas para producir movimiento o para generar electricidad.

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Principales magnitudes eléctricas: ●

Voltaje, tensión, o diferencia de potencial (V) Es la cantidad de energía que proporciona el generador a cada electrón para que éstos se muevan. Se mide en voltios (V). Para medir esta magnitud se utiliza un aparato denominado voltímetro

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Intensidad de corriente eléctrica (I) Es la carga o el número de electrones que atraviesan la sección de un conductor cada segundo. Se mide en amperios (A). Para medir la intensidad de corriente que pasa por un circuito se utiliza un aparato denominado amperímetro

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Resistencia (R) Es la oposición que presenta un material al paso de la corriente eléctrica. Se mide en ohmios (Ω) mediante el empleo de un Ohmímetro

Para medir estas magnitudes eléctricas actualmente se usa el polímetro (múltiples mediciones) .

Básicamente, un polímetro consta de dos partes: ● ●

Un circuito “captador”, que toma una pequeña muestra de la señal que se desea medir.

Un visualizador, que puede ser mecánico (un galvanómetro que mueve una aguja sobre una escala graduada) o digital (un display que muestra directamente la medida en forma de dígitos).

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Ley de Ohm: Es la ley que relaciona las tres principales magnitudes eléctricas: voltaje, intensidad y resistencia.

Su fórmula es: V = I.R

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Circuito serie Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros.) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente.

Siguiendo un símil hidráulico, dos depósitos de agua se conectarán en serie si la salida del primero se conecta a la entrada del segundo. Una batería eléctrica suele estar formada por varias pilas eléctricas conectados en serie, para alcanzar así el voltaje que se precise.

V=I*R VE1-2= V1 + V2 IE1-2= I1 = I2 RE1-2= R1 + R2 Manuel Calleja

En función de los dispositivos conectados en serie, el valor total o equivalente se obtiene con las siguientes expresiones:

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Circuito paralelo El circuito paralelo es una conexión donde, los bornes o terminales de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.

Siguiendo un símil hidráulico, dos depósitos de agua conectados en paralelo tendrán una entrada común que alimentará simultáneamente a ambos, así como una salida común que drenará a ambos a la vez. Las bombillas de iluminación de una casa forman un circuito en paralelo.

V=I*R VE1-2= V1 = V2 IE1-2= I1 + I2

En función de los dispositivos conectados en paralelo, el valor total o equivalente se obtiene con las siguientes expresiones:

1/RE1-2= 1/R1 + 1/R2

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Circuito mixto: Es aquel que contiene tanto elementos en serie como en paralelo.

Para calcular un circuito mixto, se descompone en circuitos en serie y en paralelo como se explica en la última página.

En otra entrada del blog tenéis un enlace, donde podéis descargar unas hojas de cálculo para comprobar circuitos en serie, en paralelo y mixtos.

Los circuitos eléctricos se representan normalmente de forma esquemática , para lo que existen unos símbolos normalizados, para los diferentes componentes, un pequeño resumen se encuentra en las tablas siguientes.

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Componente

Nombre Pila

Fuentes

Batería

Símbolo

Produce energía eléctrica por reacción química Igual pero la reacción es reversible

Generador

Produce Energía eléctrica a partir de energía mecánica

Bombilla

Produce energía lumínica a partir de energía eléctrica

Resistencia

Produce calor a partir de energía eléctrica

Consumo

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Función

Motor

Produce energía mecánica a partir de energía eléctrica

Timbre

Produce energía sonora a partir de energía eléctrica

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Componente

Nombre Interruptor Pulsador

Control Conmutador Relé

Función

Símbolo

Cierra o abre un circuito hasta que se pulsa de nuevo Cierra o abre un circuito mientras se mantiene pulsado Al pulsar dirigen la corriente por un camino u otro Es un interruptor mandado por un electroimán

Amperímetro

Mide intensidad (En serie)

Voltímetro

Mide voltaje (en paralelo)

Medida

Seguridad

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Fusible

Se funde cuando hay un exceso de intensidad

Interruptor automático

Interruptor que se abre cuando hay un exceso de intensidad

Interruptor diferencial

Interruptor que se abre cuando existe una derivación a tierra

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Resoluci贸n de circuitos mixtos: En un circuito como el del esquema siguiente:

Primero numeramos los diferentes componentes tanto individuales como sus equivalentes (es aquel que si sustituimos varios componentes su equivalente el circuito se comporta igual).

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Entonces planteamos la tabla y sustituimos los valores que conocemos.

1

2

1-2

3

V

1-3 E1-3

I R

R1

R2

En la tabla anterior: La

parte verde y la columna central marrón están en un circuito en paralelo.

La

parte naranja y la central marrón están en un circuito en serie.

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Para resolverlo: 







 



Lo primero calculamos la R1-2 (en paralelo las resistencias se suman a la inversa) A continuación en el circuito en serie calculamos R1-3 (en serie las resistencias se suman) Con este valor ya tenemos dos valores en la última columna y aplicando la ley de Ohm, ya podemos calcular I1-3.

Como en serie las intensidades son iguales, I1-2 e I3 serán iguales a I1-3.

Podemos entonces aplicando la ley de Ohm, calcular V1-2 y V3.

Como en paralelo los voltajes son iguales, V1 y V2 serán iguales a V1-2.

Podemos entonces aplicando la ley de Ohm, calcular I1 e I2.

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ALGUNOS ENLACES DE INTERÉS: ●

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Kalipedia, la web de la Editorial Santillana: http://www.kalipedia.com/tecnologia/ Una página web que hemos utilizado en clase. http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material081/index.html Una página web sobre electricidad de un Instituto de Murcia: http://www.linalquibla.com/TecnoWeb/electricidad/electro_index.htm Una página con toda la simbología tanto eléctrica como electrónica y mucho más: http://www.simbologia-electronica.com/ La página de donde podéis descargaros la demo de un simulador de circuitos: http://www.edisonlab.com/Spanish/edison/ Una pagina sobre la la electricidad práctica en casa:  http://www.bricopage.com/electricidad.htm

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