1. Electricidad y Electromagnetismo

3. 1.1. El sentido de la corriente eléctrica En generadores La Intensidad circula del polo negativo (-) al positivo (+) 1º Interruptor abierto Circulación de los electrones Los electrones no pueden circular, están en el generador. 2º Interruptor cerrado Los electrones circulan, encienden la bombilla. 3º Interruptor abierto Los electrones no pueden circular, están en el generador.

6. Símil hidráulico Bomba hidráulica aporta la energía para que el agua pueda circular Generador aporta la energía para que los electrones circulen Energía potencial Tensión o Voltaje La turbina es el elemento receptor al igual que la lámpara . Si la turbina es muy grande necesita mucho caudal de agua, al igual que si la lámpara es grande necesitará elevada corriente eléctrica. Cuanto mayor sea la altura del depósito B más caudal de agua habrá, al igual que cuanto mayor sea la Tensión más energía eléctrica se producirá.

7. 3.1. Instrumentos de medida Voltímetro Mide la tensión eléctrica. Se conecta en paralelo con el componente que se va a medir. A través de él no circula casi corriente. No conectar a tensiones muy grandes. Amperímetro Mide la intensidad de corriente eléctrica. Se conecta en serie con el componente que se va a medir. No conectar en paralelo. Polímetro o multímetro voltímetro, amperímetro o medidor de resistencias.

9. 4.1. Aplicaciones de la ley de Ohm Ejemplo 1 Se conecta una resistencia de 3 k Ω a una pila de petaca (4,5 V). ¿Cuál será la intensidad que recorre el circuito? Ejemplo 2 Se conecta un amperímetro y un voltímetro a una bombilla. ¿Cuál será su resistencia?

12. Generador total o equivalente: Ejemplo Calcular el generador y la resistencia equivalente del siguiente circuito.

13. 5.2. Disposición en paralelo Dos o más elementos se encuentran en paralelo cuando todos tienen la misma entrada y la misma salida. La corriente eléctrica que circula por cada elemento varía . El voltaje en cada elemento es el mismo . I R1 ≠ I R2 ≠I R3 V=V R1 =V R2 =V R3 Resistencia total o equivalente:

14. Ejemplo Calcular la resistencia equivalente del siguiente circuito. 5.3. Disposición mixta Se produce cuando tenemos dispositivos conectados en serie y en paralelo en un mismo circuito.

15. Ejemplo Calcular la resistencia equivalente del siguiente circuito. En los circuitos mixtos, la corriente que circula por los elementos que están en serie es la misma. La tensión de cada uno de los elementos conectados en paralelo tampoco varía. Para calcular la resistencia equivalente de un circuito mixto, se calcula primero la de los elementos en paralelo y luego se suma a la resistencia de los que están en serie.

18. Ejemplo Calcula el calor que produce un radiador eléctrico conectado durante 3 horas y que tiene las siguientes características: 220 V y 5 A. En primer lugar se han de convertir las horas a segundos. Después se aplica la fórmula: 6.2. Potencia eléctrica Es la capacidad que tienen los receptores eléctricos para transformar la energía eléctrica en un tiempo determinado. La potencia se mide en vatios (W), es frecuente utilizar el kilovatio (kW) que equivale a 1000 vatios. La potencia eléctrica se calcula según esta expresión:

19. La energía eléctrica consumida se puede expresar en función de la potencia mediante una nueva unidad, el kilovatio hora (kW·h) Si se conoce la potencia de un receptor, es fácil calcular la energía eléctrica que consume en kW·h. Para ello se multiplica la potencia en kilovatios por el tiempo en horas . Ejemplo Calcula la potencia eléctrica del radiador del ejemplo anterior. ¿Qué energía consume una bombilla de 40 W que está encendida durante 5 horas?

23. 8.2. Elementos de protección Son empleados para proteger los cables y componentes de un circuito y para evitar daños en las personas que los utilizan. Cuando la corriente circula por un cable y no encuentra casi resistencia, tiende a salir del generador una gran cantidad de corriente. Este efecto se denomina cortocircuito . Al producirse, los cables y componentes del circuito se calientan en exceso y pueden llegar a fundirse, ya que circula por ellos una intensidad de corriente muy elevada que se suele denominar sobreintensidad . Para evitar la destrucción de alguna parte del circuito conviene conectar a la entrada del mismo un componente llamado fusible . El fusible consiste en un hilo más débil que los demás que se funde en caso de sobreintensidad interrumpiendo la corriente de inmediato. Otros elementos de protección son el interruptor magnetotérmico , similar a un fusible automático, y los diferenciales , que protegen de derivaciones o fugas de corriente.

25. 9.2. El descubrimiento del electromagnetismo Si colocamos una brújula en el centro de una vuelta de cable que se halla conectado a un generador, la aguja de la brújula detecta el paso de la corriente eléctrica y se orienta con respecto al circuito. Esta experiencia fue llevada a cabo por el científico danés Hans Christian Oersted , que demostró así la relación que hay entre la electricidad y el electromagnetismo. El resultado de este experimento pone de manifiesto que el circuito eléctrico se ha transformado en un imán . Este efecto, como veremos, puede ser aprovechado para producir movimiento (motores, relés, etc). El científico inglés Michael Faraday , descubrió el efecto contrario. Comprobó que moviendo un imán ante un cable eléctrico, se generaba electricidad en el mismo. Esto lo estudiaremos en el caso de alternadores y dinamos. Los experimentos de Oersted y Faraday apuntan a un mismo fenómeno que se denomina inducción electromagnética . A continuación vamos a estudiar algunos aparatos que funcionan según dicho efecto.

27. Su funcionamiento se basa en las fuerzas de atracción y repulsión entre un imán y un circuito colocado en su interior, que consta de una o varias vueltas. La bobina del circuito va conectada a una pila a través de unos contactos de material conductor, denominados delgas , que forman el colector. Las delgas se apoyan en unas piezas llamadas escobillas , que están en contacto con la pila. Un motor eléctrico puede llevar más bobinas en distintos ángulos, lo que hace que la fuerza del sea mayor. Si se cambia la polaridad de un motor se invierte el sentido de giro.

28. 10.2. Generadores electromagnéticos Un generador eléctrico es un mecanismo capaz de transformar en electricidad otro tipo de energía, que puede ser química (pilas y baterías), mecánica (dinamos y alternadores) o luminosa (placas solares). Los generadores electromagnéticos se basan en los fenómenos electromagnéticos que hemos estudiado. Pueden ser de dos tipos, dinamos cuando generan corriente continua o alternadores cuando la corriente que generan es alterna. Corriente continua : las cargas van siempre en el mismo sentido Corriente alterna : las cargas cambian de sentido es su movimiento La dinamo Es muy similar a un motor de corriente continua. Consta de un imán en cuyo interior hay una bobina que termina en dos semianillos conductores separados: el colector. Sobre el colector están apoyadas las escobillas, de donde salen los cables.

29. Cuando el rotor (la bobina) empieza a girar por acción de la fuente de energía externa, se genera una corriente eléctrica en dicha bobina. La dinamo simple produce corriente continua pero pulsante. Si en lugar de una bobina se colocan varias que formen entre sí diferentes ángulos, el efecto se superpone y la corriente se hace constante. Este tipo de corriente es la misma que la generada por pilas o baterías.

30. El alternador El alternador más básico es prácticamente idéntico a la dinamo que acabamos de ver. La única diferencia consiste en el colector, que en el caso del alternador está formado por una pareja de anillos metálicos, en cada uno de los cuales se apoya una de las escobillas. Un alternador produce corriente eléctrica alterna del tipo que puede obtenerse en los enchufes de nuestros hogares.

32. 11.2. El relé El relé es un dispositivo en el que un electroimán acciona unos contactos eléctricos al atraer una placa de acero. Cuando cesa la corriente, un muelle lleva la placa a su posición inicial. Los contactos que acciona el relé pueden conectarse a un circuito externo. Ejercicio Dibuja un circuito con relé que sirva para controlar un semáforo con luz roja y verde, de forma que al accionar un pulsador se encienda la luz verde y al soltarlo la roja.