Electricidad y electrónica nivel de 3º de ESO

1. ELECTICIDAD Y ENERGÍA
3º ESO

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LA ELECTRICIDAD
El circuito eléctrico Es un recorrido por el cual circulan los electrones.
Consta de: un generador que proporciona energía, un hilo conductor, un interruptor
y un receptor.
Corriente eléctrica es la circulación de
electrones o carga eléctrica de forma
continua por un circuito.
Tipos de materiales La estructura atómica de cada material determina la
mayor o menor facilidad con que se desplazan los electrones.
Conductores. Permiten el paso de la corriente eléctrica. Los metales.
Aislantes. No permiten el paso de la corriente eléctrica. La madera, el vidrio, los
plásticos y el aire son conductores.
Semiconductores. Presentan propiedades intermedias entre los conductores y los
aislantes. Germanio y silicio.

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Resistencia eléctrica de los materiales. La resistencia es la
oposición que presenta un material al paso de la corriente eléctrica .
ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Generadores.
Proporcionan la
energía necesaria para
que los electrones se
muevan.

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Receptores.
Son dispositivos
que transforman la
energía eléctrica en
otro tipo de
energía que nos
resulte útil
Elementos de
control. Dirigen e
interrumpen la
corriente ecléctica

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Representación y símbolos.
Circuito con componentes reales y circuito esquemático

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MAGNITUDES ELÉCTRICAS
Voltaje o diferencia de potencial.
Es la cantidad de energía que un generador es
capaz de proporcionar a cada electrón. Viene
expresada por su voltaje o tensión y 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 los extremos del componente
cuya tensión deseamos medir.

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Intensidad de corriente eléctrica. Es la carga o número de electrones
que atraviesan la sección de un conductor cada segundo. 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.

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LEY DE OHM
La ley de Ohm dice que la resistencia que un material opone al paso de la
corriente eléctrica es el cociente entre la tensión aplicada en sus extremos y la
intensidad que lo atraviesa. La unidad de resistencia eléctrica es el ohmio (Ω).
Circuito en serie.
Dos o más elementos están conectados en serie cuando la salida de uno es la
entrada del siguiente. En ésta conexión la corriente o intensidad que circula por
todos los elementos es la misma, mientras que el voltaje total es la suma de las
tensiones o voltajes en los extremos de cada elemento. La resistencia total es la
suma de las resistencias.
R= R1+ R2+ R3+ ….
V= V1+ V2 + V3 + …

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Circuito en paralelo.
En esta conexión los componentes del circuito se conectan de forma que tengan
la misma entrada y la misma salida; así los cables de un lado y otro se unen. La
diferencia de potencial o tensión en cada elemento conectado en paralelo es la
misma, pero es diferente la intensidad o corriente que circula por cada rama.
La resistencia equivalente de éste circuito
es: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …..
Si se conectan varios generadores iguales
en paralelo, el voltaje no se verá
incrementado, pero al repartirse la corriente
que deben suministrar, la duración será
mayor.

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Circuito mixto.
Cuando en un mismo circuito existen elementos conectados en serie y en paralelo,
la disposición es mixta. Se resuelve cada tramo como circuito serie o paralelo
según sea el caso. Para determinar la resistencia total del circuito, se calculan las
resistencias parciales de cada tramo y se suman.

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TIPOS DE CORRIENTE
Corriente continua.
Es aquella en que los electrones circulan
siempre en el mismo sentido y con la
misma intensidad. Las pilas, baterías y
dínamos suministran corriente continua.
Corriente alterna.
La tensión que llega a nuestras casas, y
la del gráfico es alterna, porque
adquiere valores positivos y negativos.
Cambia de valor y de signo con el
tiempo.

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Valor 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

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ENERGÍA ELÉCTRICA
La energía que consume en un tiempo determinado, t en seg., un aparato eléctrico
cualquiera por el que circula una intensidad, I en amperios, cuyo voltaje de
funcionamiento es V en voltios , viene dada por la expresión:
E = V . I . t
La energía se puede expresar en julios (J) o calorías (cal.)
1 J = 0,24 cal.
Potencia eléctrica.
La potencia consumida por un aparato
eléctrico por el que circula una intensidad, I, y
cuyo voltaje es V, la da la expresión:
P = V . I
La potencia se mide en vatios (W)
En la práctica es muy frecuente el Kilovatio por hora como unidad de energía
eléctrica. Su equivalencia es: 1kW . h = 3.600.000 J
La energía eléctrica se puede expresar
también por la fórmula: E = P . t

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EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Calor.
El movimiento de los electrones en el interior de un cable es lento y desordenado,
lo que provoca continuos choques y un aumento de la temperatura del propio
cable. La energía ocasionada en forma de calor se conoce como efecto Joule y se
calcula por:
E = I2
. R . t
Luz.
Tubo fluorescente. En el interior del tubo
hay un filamento metálico de tungsteno, un gas
inerte (argón) y una pequeña cantidad de
mercurio. El vidrio está interiormente recubierto
por una capa de fósforo.
El calentamiento del filamento da lugar a una corriente eléctrica. Los choques de
las partículas que forman la corriente eléctrica con los átomos de mercurio
provocan la emisión de luz ultravioleta no visible. El fósforo absorbe la radiación
ultravioleta y la transforma en luz visible. Este tipo de lámparas iluminan más con
menos consumo pero producen contaminación.

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Bombilla. Al pasar corriente eléctrica
por el filamento de la bombilla se emite
luz (incandescencia). El filamento 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 para evitar la combustión del
filamento.
Electromagnetismo.
- Movimiento: motor eléctrico.
Un motor es un dispositivo que
transforma la energía eléctrica en
movimiento. Su funcionamiento se basa
en las fuerzas de atracción y repulsión
ocasionadas por un hilo por donde circula
corriente eléctrica. Si se hace girar con
suficiente velocidad el eje de un motor
eléctrico, este se convierte en generador.

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-Electroimán: relé. Cuando hacemos
circular corriente eléctrica por la bobina, ésta
se comporta como un electroimán y atrae una
pieza móvil metálica que cierra dos
contactos; si no se aplica ninguna corriente a
la bobina, el contacto central permanece en
su posición de reposo: unido al contacto de
la izquierda.

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ELECTRÓNICA
Componentes electrónicos. Permiten modificar la intensidad, el
sentido o las propiedades de la corriente eléctrica.
- Resistencia fija o resistor. Dificulta el paso de la corriente eléctrica. Su
valor se mide en ohmios y se indica mediante el código de colores. El tamaño
indica la potencia que pueden disipar.
Resistencia variable o potenciómetro:
Su valor se puede ajustar entre 0 y un valor
máximo determinado por el fabricante.

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Resistencias que dependen de un parámetro físico:
Si dependen de la temperatura se llaman termistores.
NTC (coeficiente de temperatura negativo), la resistencia disminuye al
aumentar la temperatura.
PTC (coeficiente de temperatura positivo), la resistencia aumenta al aumentar
la temperatura.
LDR varían con la cantidad de luz. Al aumentar la cantidad de luz disminuye
la resistencia.

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Condensador:
Componente capaz de almacenar carga eléctrica.
Formado por dos placas metálicas planas y paralelas, separadas por un aislante.
Una vez cargados, impiden el paso de la corriente, comportándose como un
interruptor abierto.
La capacidad de un condensador es la cantidad de carga que almacena a una
tensión dada. Se mide en faradios (F)

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Componente electrónico fabricado con material semiconductor que permite el
paso de la corriente eléctrica en una sola dirección.
Diodo.

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Transistor:
Elemento básico en los circuitos electrónicos. Formado por semiconductores,
dispone de tres patillas (emisor , base y colector). El fabricante informa de las
características del transistor y de la posición de las 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.