1. TEMA 1 ELECTRICIDAD

2. 1.- ¿ Que es la electricidad? Protones y electrones tienen la propiedad de ejercer fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. Estas fuerzas se explican adjudicando a protones y electrones una propiedad denominada electricidad o carga eléctrica Se asigna carga positiva al protón y negativa al electrón Todos los cuerpos están formados por átomos. Estos a su vez están constituidos por un núcleo que contiene protones y neutrones y alrededor de dicho núcleo girando a su alrededor existen otras partículas llamadas electrones.

3. Cargas de igual signo se repelen y de distinto signo se atraen . En un átomo eléctricamente neutro el número de electrones es igual al de protones Un átomo por fuerzas externas puede perder o ganar electrones Si un determinado átomo toma electrones, este queda cargado negativamente y se denomina ión negativo. Si por el contrario pierde electrones quedará cargado positivamente y entonces recibe el nombre de ión positivo

4. Al movimiento de electrones entre un átomo y otro recibe el nombre de corriente eléctrica La unidad de carga eléctrica es el culombio de tal manera que 1e-= 1,6.10 -19 C Cuando los electrones de elemento tienden a moverse de un átomo a otro , se dice que dicho elemento es un buen conductor ( cobre, aluminio, hierro,plata…) Si los electrones tienden a permanecer en sus órbitas , se dice que son malos conductores de la electricidad y se denominan aislantes (nitrógeno, oxígeno) Existen elementos que son conductores solo bajo algunas condiciones de temperatura y se les denomina semiconductores ( silicio, germanio)

5. 2.- Ley de Coulomb Permite cuantificar la fuerza de atracción o de repulsión entre dos cargas eléctricas La fuerza F con la que dos cargas eléctricas q1 y q2 , se atraen o se repelen es directamente proporcional al producto de dichas carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r que las separa F  representa la fuerza de atracción o repulsión en Newton Q1 y q2 son las cargas eléctricas en culombios r: distancia en metros K: cte dieléctrica que en el aire vale 9.10 9

6. 3.- CORRIENTE ELECTRICA Se denomina corriente eléctrica al desplazamiento de cargas en el interior de un conductor El movimiento se produce porque los átomos tienden a no estar cargados. Convencionalmente es el sentido contrario al movimiento de electrones Si colocamos dos cuerpos Ay B uno con exceso de electrones (-) y otro con falta de electrones (+) y se unen mediante un conductor se observa un desplazamiento de electrones ( sentido real)

8. 3.- MAGNITUDES ELÉCTRICAS 3.1 Resistencia eléctrica Se define como la dificultad que ofrece un conductor al paso de la corriente eléctrica La unidad de resistencia es el ohmio y se representa por la letra griega omega Ω Para medir la resistencia se utiliza un instrumento llamado óhmetro. Se debe conectar en paralelo y con el circuito en reposo sin ningún tipo de alimentación

9. Se denomina resistividad ( ρ ) a la resistencia específica que ofrece un conductor de un determinado material de 1 metro de longitud y 1 mm 2 de sección. Se mide ohmios.metro Ejemplo: Material Resistividad (Ohmios-metro)Aluminio 2.82e-8 Carbon 3.5e5 Cobre 1.70e-8 Germanio .46 Cristal de 10e10 a 10e14 Oro 2.44e-8 Goma dura por 10e13 Hierro 10.0e-8 Plomo 22e-8 Nicromo 150e-8 Platino 11e-8 Quarzo (alterado) 75e16 Silicio 640 Plata 1.59e-8 Sulfuro 10e15 Tunsteno 5.6e-8 La resistencia de un conductor depende de la resistividad del material, de la longitud del mismo, de la sección del conductor y de la temperatura

10. ejemplo . El alambre de cobre tiene una resistividad (aproximada) de 1,72 microhm por centímetro (1 microhm = 10-6 ohm). Determinar la resistencia de un alambre de cobre de 100 metros de longitud y 0,259 cm de diámetro. Solución . El área de la sección transversal es : La longitud (L) = 100 metros X 10 2 = 10.000 cm, y la resistividad p = 1,72 x 10-6 ohm-cm. Por lo tanto la resistencia del alambre es: En un circuito se representan:

11. Tipos de resistencias 1.-Fijas: Son de valor constante ; no puede ser modificado físicamente. Para su identificación llevan sobre su cuerpo una pequeña película de esmalte , sobre la que se pintan unos anillos de colores Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el multiplicador y las otras las cifras.

15. 2.- Variables: Permiten modificar su valor entre 0 y un valor máximo Dos tipos potenciómetros. : se componen de una película de carbón aglomerado y un elemento giratorio móvil que al girar , varía la resistencia El símbolo eléctrico es Reóstatos: un contacto móvil que varía la resistencia al deslizarse sobre un hilo metálico enrollado en un soporte cerámico

16. 3 .- Resistencias dependientes; Cuyo valor depende de diferentes magnitudes físicas: a) Resistencias dependientes de la temperatura A su vez pueden ser NTC( el valor disminuye al aumentar la temperatura) y PTC ( si su valor aumenta al aumentar la temperatura) Resistencia NTC Resistencia PTC

17. b) Resistencias dependientes de la luz (LDR): Su valor disminuye al aumentar la intensidad luminosa c) Resistencias dependientes de la tensión o voltaje (VDR). Su valor disminuye al aumentar el voltaje

18. b) asociación de resistencias: Existen tres formas de asociar las resistencias: 1.- En serie: Se conectan formando una cadena; siendo su resistencia equivalente Req= r+r’+r’’…. 2.-Paralelo: Se conectan entre dos puntos eléctricos 1/req= 1/r + 1/r’+1/r’’ 3.-Mixta una combinación de las dos anteriores

19. 4.2.- Intensidad Se define como la cantidad de electrones que circulan por un conductor en la unidad de tiempo. La unidad utilizada por el SI es el amperio ( A ), que equivale a un culombio por segundo. I = intensidad de la corriente en Amperios (A) q = carga en culombios (C) t = tiempo en segundos (s) Para medir esta magnitud en un circuito eléctrico, se utiliza un aparato denominado amperímetro , que siempre ha de conectarse en serie con la carga.

20. 3.-Tensión eléctrica La tensión, voltaje o diferencia de potencial que existe entre dos puntos nos indica el nivel de energía que poseen los electrones en dichos puntos (es su energía potencial), o lo que es lo mismo, el trabajo que es capaz de desarrollar cada electrón al pasar del punto de mayor energía (potencial) al de menor energía. Por lo tanto, cuanto mayor sea este valor, mayor será el trabajo desarrollado por los electrones al desplazarse de un punto a otro del circuito.

21. La unidad utilizada por el SI es el voltio ( V ). La tensión siempre se mide con relación a otro punto del circuito. Para medir esta magnitud en un circuito eléctrico, se utiliza un aparato denominado voltímetro , que siempre ha de conectarse en paralelo con la carga.

22. 4.4.-Potencia eléctrica Se define la potencia eléctrica como la cantidad de trabajo realizado en el desplazamiento de cargas eléctricas en la unidad de tiempo P= V.I La unidad es el vatio (W). Otras unidades son el caballo de vapor; 1CV=736 W

23. 5.- Energía eléctrica. Trabajo realizado para trasladar las cargas Es el producto de la potencia eléctrica por el tiempo. Se mide en julios o en Kw-h ( 1 Kw-h = 3.6. 106 J )

24. 5.- ley de ohm El enunciado de la ley de Ohm dice lo siguiente: la intensidad de corriente que recorre un conductor es directamente proporcional a la tensión aplicada en los extremos de éste e inversamente proporcional a la resistencia que ofrece al paso de la corriente

27. 3.- . Elementos de control. Los elementos de control permiten controlar el flujo de electrones en un circuito eléctrico, o sea, deciden si la corriente puede o no pasar, en qué condiciones pasarían o no, o por dónde se puede pasar y por dónde no.

28. 4.- otros elementos como sensores , que detectan una señal de cualquier tipo y la convierte en señal eléctrica y medidores , que miden las diversas magnitudes eléctricas.

29. 7.-CONDENSADORES La cantidad de carga eléctrica que es capaz de acumular se expresa mediante un parámetro denominado capacidad C que se mide en faradios. Por tanto la carga que se almacena será: Q= C·V Un condensador es un dispositivo eléctrico que acumula y almacena carga eléctrica. Está constituido por dos conductores llamados armaduras separados por un aislante, también llamado dieléctrico.

30. Si un condensador se conecta a una pila durante un tiempo ; adquiere la carga de la batería y se comporta como si fuera un circuito abierto. Si la batería que alimenta el circuito deja de funcionar , el condensador se comporta como una batería, hasta que se descarga El tiempo de carga o descarga es igual a 5 veces R·C Al aplicar una tensión entre las placas se produce un movimiento de cargas eléctricas desde una armadura a la otra C= K. S/d Esa capacidad depende directamente de la superficie de las armaduras e inversamente de la distancia que las separa

31. b) Electrolíticos: en los que depende la polaridad( terminal positivo se une al terminal positivo Básicamente existen dos tipos de condensadores : a) cerámicos: en los que no importa la polaridad

32. También puede haber asociaciones de condensadores ( inversos a las resistencias ) En serie: 1 / C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ….. + 1/Cn En paralelo: C = C1 + C2 + C3 +……+ Cn

33. 8.- El relé Básicamente son interruptores eléctricos dotados de uno o más contactos que sirven para abrir o cerrar determinados circuitos. Se utilizan en circuitos de mando y control Está formado por una bobina en cuyo interior se ha colocado un material capaz de imantarse (núcleo) Funcionamiento: Al circular corriente por la bobina se genera en su interior un campo magnético que provoca la imantación del núcleo. Éste al convertirse en un imán atrae el contacto de una armadura basculante que provoca el cierre de unos y la apertura de otros

34. El dibujo esquemático del relé es: El símbolo eléctrico es:

35. 9.- motor eléctrico Un motor eléctrico es un aparato que convierte energía eléctrica en energía mecánica. En general, todo motor eléctrico consta de dos partes principales: el electroimán, llamado inductor o estator pues suele ser fijo, y el circuito eléctrico, que puede girar alrededor de un eje y recibe el nombre de inducido o rotor.

36. El dibujo esquemático es: Funcionamiento: Un motor de corriente continua o directa está constituido por una bobina suspendida entre los polos de un imán. Al circular una corriente eléctrica en la bobina, ésta adquiere un campo magnético y actúa como un imán, por tanto, es desplazada en movimientos de rotación, debido a la fuerza que hay entre los dos campos magnéticos.