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02/03/2011    El circuito eléctrico. Es un caminocerrado por el que circulan los electronesy que está compuesto por elemen...
02/03/2011  ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO    Generadores.    Proporcionan la energía necesaria a los    electrones pa...
02/03/2011               Símbolos eléctricosSon dibujos simplificados de los componentes eléctricos y quese utilizan en lo...
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02/03/2011  Conexión en serieDos o más elementos están conectados en serie cuando:   la salida de uno se une a la entrada...
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Electricidad y electrónica

  1. 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 unenentre sí para formar cristales o moléculas. A pesar de que existen fuerzas de atracción entre el núcleo y loselectrones, hay algunos electrones que pueden “saltar” de un átomo a otropor 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. 3 1
  2. 2. 02/03/2011 El circuito eléctrico. Es un caminocerrado por el que circulan los electronesy que está compuesto por elementoseléctricos unidos mediante conductores.(Un generador, un receptor, elementos decontrol y elementos de protección). Su finalidad es conseguir que lacorriente 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, elagua.Aislantes. No permiten el paso de la corriente eléctrica. La madera, elvidrio, los plásticos y el aire.Semiconductores. Presentan propiedades intermedias entre losconductores y los aislantes. Germanio y silicio. 4 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 2
  3. 3. 02/03/2011 ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO Generadores. Proporcionan la energía necesaria a los electrones para que se muevan a través del circuito. 6Receptores.Son dispositivosque transformanla energíaeléctrica en otrotipo de energíaque nos resulteútil. Elementos de control. Dirigen o interrumpen la corriente eléctrica 7 3
  4. 4. 02/03/2011 Símbolos eléctricosSon dibujos simplificados de los componentes eléctricos y quese utilizan en los esquemas eléctricos. 8 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 9 4
  5. 5. 02/03/2011MAGNITUDES ELÉCTRICASVoltaje o Tensión. Es la cantidadde energía que un generador es capazde proporcionar a cada electrón paraque 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 losextremos del componente cuya tensión deseamos medir. 10Intensidad de corriente eléctrica. Es la carga o númerode electrones que atraviesan la sección de un conductor cadasegundo. 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. 11 5
  6. 6. 02/03/2011 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 corrienteeléctrica es el cociente entre la tensión aplicada en sus extremos yla intensidad que lo atraviesa. 12 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). 13 6
  7. 7. 02/03/2011 Conexión en serieDos 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+ ... 14 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+ …. 15 7
  8. 8. 02/03/2011Conexión en paralelo.En esta conexión los componentes del circuito se conectan de forma quetengan todos la misma entrada y la misma salida; así los terminales de unlado y otro se unen entre sí. VT=V1+V2 RT = 1/(1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +..)El voltaje total es el mismopero la corriente que deben Resistencia total o equivalentesuministrar se reparte, por lo de éste circuitoque la duración de cadagenerador será mayor. 16 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+… 17 8
  9. 9. 02/03/2011Circuito mixto.Cuando en un mismo circuito existen elementos conectados enserie y en paralelo, la disposición es mixta. Se resuelve cada tramocomo circuito serie o paralelo según sea el caso. Para determinar laresistencia total del circuito, se calculan las resistencias parcialesde cada tramo y se suman. 18 TIPOS DE CORRIENTECorriente 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. 19 9
  10. 10. 02/03/2011Corriente alterna.Se denomina corriente alterna(CA en español y AC en inglés,de alternating current) a lacorriente eléctrica en la que lamagnitud y dirección varíancíclicamente. Va cambiando desentido y por tanto de signocontinuamente, con tantarapidez como la frecuencia deoscilación de los electrones(50 Hz).Se representa gráficamentemediante una onda senoidal. 20 Ventajas de la CORRIENTE ALTERNA frente a la CORRIENTE CONTINUAPermite aumentar o disminuir el voltaje o tensión por medio detransformadores.Se transporta a grandes distancias en Alta Tensión, reduciendo así lapérdida de energía por efecto Joule.Es posible convertirla en corriente directa (continua) con facilidad.Al incrementar su frecuencia por medios electrónicos en miles omillones de ciclos por segundo (frecuencias de radio) es posibletransmitir voz, imagen, sonido y órdenes de control a grandesdistancias, de forma inalámbrica.Los motores y generadores de corriente alterna son estructuralmentemás sencillos y fáciles de mantener que los de corriente continua. 21 10
  11. 11. 02/03/2011Valor 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 22 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 23 11
  12. 12. 02/03/2011 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 24 Cálculo de la Potencia eléctrica y de la EnergíaLa potencia consumida por un aparatoeléctrico por el que circula una intensidad Iy cuyo voltaje es V, viene dada por laexpresión: P=V.ISi se conoce la potencia de un receptor, es fácil calcular laenergía eléctrica que consume en KW*h, multiplicando lapotencia en KW por el tiempo de funcionamiento en horas: E=P.t E=V.I.t 25 12
  13. 13. 02/03/2011EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Calor.El movimiento de los electrones en el interior de un cable es lento ydesordenado, lo que provoca continuos choques y un aumento de latemperatura del propio cable. La energía ocasionada en forma de calor seconoce 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. 26 FuncionamientoAl conectar el tubo fluorescente se produce una descarga eléctrica entreambos electrodos que da lugar a una corriente eléctrica. Los choques delas partículas que forman la corriente eléctrica con los átomos demercurio provocan la emisión de luz ultravioleta no visible. El fósforoabsorbe 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. 27 13
  14. 14. 02/03/2011 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. 28 Lámpara fluorescente compactaLa lámpara compacta fluorescente o CFL (sigla del ingléscompact fluorescent lamp) es un tipo de lámpara fluorescenteque se puede usar con casquillos de rosca Edison normal (E27)o pequeña (E14). También se la conoce como Lámpara de bajoconsumoEn comparación con las lámparas incandescentes, las CFLtienen una vida útil mayor y consumen menos energía eléctricapara producir la misma iluminación. De hecho, las lámparasCFL ayudan a ahorrar costes en facturas de electricidad, encompensación a su alto precio dentro de las primeras 500horas de uso. 29 14
  15. 15. 02/03/2011 Electromagnetismo Hay una estrecha relación entre la electricidad y el magnetismo demodo 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 fenómenoconocido como inducción electromagnética.La inducción electromagnética constituye el principio de funcionamientode las máquinas eléctricas rotativas. Éstas pueden ser:GENERADORES: transforman la energía mecánica (movimiento) en energíaeléctrica. Dinamos y alternadores.MOTORES: transforman la energía eléctrica en mecánica (movimiento). 30 http://www.youtube.com/watch?v=k2rWjbwdzQg http://www.youtube.com/watch?v=rjH0bSf5uMU&NR=1Generador eléctricoDado que la corriente eléctrica se produce por un movimiento deelectrones, el generador eléctrico se sirve de un campo magnético paraproducir este movimiento. Al girar una bobina conductora entre lospolos de un imán, se produce una variación en el flujo del campomagnético generando una fuerza electromotriz capaz de generarcorriente eléctrica alterna (alternador).Motor eléctricoUn motor es un dispositivo quetransforma la energía eléctrica enmovimiento. Su funcionamiento sebasa en las fuerzas de atracción yrepulsión ocasionadas por un hilo pordonde circula corriente eléctricacontínua. 31 15
  16. 16. 02/03/2011El ReléEs un interruptor electromagnético.Cuando hacemos circular corriente eléctricapor la bobina, ésta se comporta como unelectroimán y atrae una pieza móvil metálicaque cierra dos contactos; si no se aplicaninguna corriente a la bobina, el contactocentral permanece en su posición de reposo:unido al contacto de la izquierda. http://www.youtube.com/watch?v= QjszJEncew8&NR=1 32 ELECTRÓNICAComponentes electrónicos. Permiten modificar laintensidad, 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. 33 16
  17. 17. 02/03/2011 34Resistencias que dependen de un parámetro físicoLas que dependen de la temperaturase llaman termistores.NTC (coeficiente de temperaturanegativo), la resistencia disminuye alaumentar la temperatura.PTC (coeficiente de temperaturapositivo), la resistencia aumenta alaumentar la temperatura.LDR varían con la cantidad de luz.Al aumentar la cantidad de luzdisminuye la resistencia. 35 17
  18. 18. 02/03/2011CondensadorComponente capaz de almacenar carga eléctrica.Formado por dos placas metálicas planas y paralelas, separadas porun aislante.Una vez cargados, impiden el paso de la corriente, comportándosecomo un interruptor abierto.La capacidad de un condensador es la cantidad de carga quealmacena a una tensión dada. Se mide en faradios (F) 36 Diodo Componente electrónico fabricado con material semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección. 37 18
  19. 19. 02/03/2011TransistorElemento básico en los circuitos electrónicos. Formado porsemiconductores, dispone de tres patillas (emisor, base y colector). Elfabricante informa de las características del transistor y de la posición delas 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. 38 19

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