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Electricidad

El documento resume los conceptos básicos de la electricidad. Explica que la materia está compuesta de átomos con carga positiva en el núcleo y carga negativa en los electrones. La corriente eléctrica se produce cuando los electrones se mueven a través de un conductor impulsados por un generador. Los circuitos eléctricos contienen generadores, receptores y elementos de control conectados mediante conductores para permitir el flujo de electrones.

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¿Qué es la ELECTRICIDAD? ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Todos conocemos la electricidad a través de los efectos que produce.
Naturaleza eléctrica de la materia ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Corriente eléctrica. A l igual que el agua para poder moverse necesita un cauce de un río, un canal o una tubería, los electrones necesitan un conductor eléctrico. Generalmente se trata de un cable de cobre. El cable de cobre está formado por el hilo de cobre y por un aislante (la funda de plástico que lo envuelve). La corriente aparece en el cable de cobre cuando los electrones se mueven a lo largo del hilo de cobre. Van en fila, empujándose unos a otros. Los de atrás empujan a los de adelante, y , según se van desplazando éstos, los primeros ocupan su lugar. Así que por cada nuevo electrón  que entra en un extremo del cable, otro es empujado hacia fuera por el otro extremo. Esto nos lleva a una conclusión importante: “Para que exista una corriente eléctrica son necesarias dos cosas: algo capaz de introducir electrones en el cable, y algo capaz de recoger los que salen por el otro lado”. Esta es la razón por la que los aparatos eléctricos se conectan a dos cables y no sólo a uno: uno le da los electrones y el otro los recoge después de que hayan realizado cierto trabajo dentro del aparato (dar luz en una bombilla, tostar el pan, enfriar la bebida, ...).
Corriente eléctrica.
Tipos de corriente eléctrica ,[object Object],[object Object]
Conductores y aislantes Los electrones no son capaz de moverse en cualquier material. Sólo existen algunos materiales por cuyo interior pueden moverse los electrones y, por tanto, conducir la electricidad. A estos materiales se les llama  CONDUCTORES  y suelen ser metales (cobre, hierro, ...). Los materiales que no dejan pasar la corriente eléctrica se llaman  AISLANTES  (plásticos, madera, ...).   En un cable, la corriente eléctrica viaja por el centro, que es de cobre, y que al ser un metal, es un buen conductor. Por fuera se recubre de un material aislante que evita que el cobre entre en contacto con el exterior y que la corriente escape del cable. Sin embrago, la frontera entre conductores y aislantes no está muy clara. Cualquier aislante, en determinadas condiciones, es capaz de conducir la electricidad. Tomemos, por ejemplo, el aire. Si dejamos al aire los extremos pelados de un cable conectado a un enchufe, no hay ninguna corriente entre ellos. El aire se comporta como un aislante. Pero sin embargo en una tormenta, los rayos atraviesan el aire sin dificultad. En este caso, el aires se comporta como un conductor.   En realidad, si el voltaje de la corriente que intenta atravesar un aislante, es lo suficientemente grande éste es capaz de comportarse como un conductor. Los 220 voltios de la red doméstica no son suficientes para que el aire sea un conductor, pero sí lo son los miles de voltios generados entre una nube y el suelo durante una tormenta.

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Electricidad

  • 1.
  • 2.
  • 3. Corriente eléctrica. A l igual que el agua para poder moverse necesita un cauce de un río, un canal o una tubería, los electrones necesitan un conductor eléctrico. Generalmente se trata de un cable de cobre. El cable de cobre está formado por el hilo de cobre y por un aislante (la funda de plástico que lo envuelve). La corriente aparece en el cable de cobre cuando los electrones se mueven a lo largo del hilo de cobre. Van en fila, empujándose unos a otros. Los de atrás empujan a los de adelante, y , según se van desplazando éstos, los primeros ocupan su lugar. Así que por cada nuevo electrón que entra en un extremo del cable, otro es empujado hacia fuera por el otro extremo. Esto nos lleva a una conclusión importante: “Para que exista una corriente eléctrica son necesarias dos cosas: algo capaz de introducir electrones en el cable, y algo capaz de recoger los que salen por el otro lado”. Esta es la razón por la que los aparatos eléctricos se conectan a dos cables y no sólo a uno: uno le da los electrones y el otro los recoge después de que hayan realizado cierto trabajo dentro del aparato (dar luz en una bombilla, tostar el pan, enfriar la bebida, ...).
  • 5.
  • 6. Conductores y aislantes Los electrones no son capaz de moverse en cualquier material. Sólo existen algunos materiales por cuyo interior pueden moverse los electrones y, por tanto, conducir la electricidad. A estos materiales se les llama CONDUCTORES y suelen ser metales (cobre, hierro, ...). Los materiales que no dejan pasar la corriente eléctrica se llaman AISLANTES (plásticos, madera, ...).   En un cable, la corriente eléctrica viaja por el centro, que es de cobre, y que al ser un metal, es un buen conductor. Por fuera se recubre de un material aislante que evita que el cobre entre en contacto con el exterior y que la corriente escape del cable. Sin embrago, la frontera entre conductores y aislantes no está muy clara. Cualquier aislante, en determinadas condiciones, es capaz de conducir la electricidad. Tomemos, por ejemplo, el aire. Si dejamos al aire los extremos pelados de un cable conectado a un enchufe, no hay ninguna corriente entre ellos. El aire se comporta como un aislante. Pero sin embargo en una tormenta, los rayos atraviesan el aire sin dificultad. En este caso, el aires se comporta como un conductor.   En realidad, si el voltaje de la corriente que intenta atravesar un aislante, es lo suficientemente grande éste es capaz de comportarse como un conductor. Los 220 voltios de la red doméstica no son suficientes para que el aire sea un conductor, pero sí lo son los miles de voltios generados entre una nube y el suelo durante una tormenta.
  • 7.
  • 10.
  • 11. Funcionamiento de un circuito eléctrico Circuito hidráulico Circuito eléctrico Aquí la pila (1) equivale al depósito (D) y a la bomba (1) del circuito hidráulico. Cuando se presiona el pulsador (4), se cierra el circuito eléctrico y “una especie de bomba” que hay en el interior de la pila, comienza a enviar electrones por el conductor que está unido a su borne negativo, hasta el motor (3). Aquí la pila (1) equivale al depósito (D) y a la bomba (1) del circuito hidráulico. Cuando se presiona el pulsador (4), se cierra el circuito eléctrico y “una especie de bomba” que hay en el interior de la pila, comienza a enviar electrones por el conductor que está unido a su borne negativo, hasta el motor (3). Podemos decir que la energía que tiene el agua (que se manifiesta en forma de presión) se transforma en energía mecánica de rotación de la rueda. En el interior del motor la energía que poseen los electrones (que se manifiesta a través del voltaje) es cedida y los electrones regresan de nuevo a la pila a través del polo positivo de ésta. Si queremos que la rueda no gire, cerraremos la llave de paso (4), por lo que se interrumpe la corriente de agua. Si dejamos de accionar el pulsador (4), el circuito se abre y cesa la corriente eléctrica con lo que le motor se para. El agua vuelve al depósito (D), sin perderse nada por el camino. Por ello recibe el nombre de circuito. Todos los electrones que salen de la pila por el borne negativo, regresan a ella por el positivo completando el circuito. Cuanto mayor cantidad de litros de agua por segundo bombee la bomba, desde el depósito hasta la rueda, mayor será el caudal de agua. Cuanto mayor número de electrones circulen por el motor en un segundo, mayor será la intensidad de la corriente. GENERADOR: Bomba de agua (1) RECEPTOR: Rueda de aspas (3) CONDUCTOR: Tubería ELEMENTO DE MANIOBRA: Llave de paso (4) GENERADOR: Pila (1) RECEPTOR: Motor eléctrico (3) CONDUCTOR: Hilo. ELEMENTO DE MANIOBRA: Pulsador (4)
  • 14. Generadores eléctricos. De forma genérica se llama generador eléctrico a todo aparato o máquina capaz de producir corriente eléctrica a expensas de cualquier otro tipo de energía. Los que se utilizan con más frecuencia son los que transforman energía química en energía eléctrica, generadores electro-químicos (pilas y baterías) y los que transforman energía mecánica en eléctrica, generadores electro-mecánicos (dinamos y alternadores).
  • 21.
  • 22.
  • 23. Elementos de maniobra. Conmutadores. Su forma exterior es idéntica a los interruptores. Tienen tres polos. Su función consiste en cambiar (conmutar) la conexión del contacto entre un polo llamado común y cualquiera de los otros dos. Se utiliza en instalaciones de alumbrado en las que queremos accionar la luz desde dos puntos diferentes (pasillo, dormitorio, ...) . También para invertir el giro de un motor de corriente continua. Para esto hay que utilizar dos pilas.
  • 24.
  • 25. Elementos de maniobra. Finales de carrera. Son pulsadores, normalmente cerrados, que son accionados por un objeto móvil durante su desplazamiento. Estos pulsadores están conectados en serie con el motor que acciona el móvil, de forma que una vez que son accionados se interrumpe el paso de corriente eléctrica por el motor y el móvil no continúa su desplazamiento.
  • 26. Elementos de protección y control. Resistencias fijas. Su función es introducir una dificultad adicionar a la circulación de la corriente para modificar convenientemente los valores del voltaje y la intensidad en determinadas partes del circuito. Para identificar el valor de una resistencia se utiliza un código de colores. Consiste en cuatro anillos o bandas de color de las que las dos primeras indican el valor en ohmios, la tercera banda indica el factor multiplicador y la cuarta la tolerancia. En su construcción se utilizan materiales de alta resistencia para conseguir valores elevados en pequeño tamaño.
  • 27. Elementos de protección y control. Resistencias variables/Fusibles. RESISTENCIAS VARIABLES. Se llama también reostato. Se trata de una resistencia que se puede variar a voluntad. Consiste en un hilo metálico arrollado sobre un material aislante y un cursor que se desliza paralelo al eje de arrollamiento haciendo contacto en puntos diferentes del hilo metálico. Resulta muy útil para regulación del voltaje de lámparas, motores, etc. FUSIBLES. Cortocircuito es un fenómeno que se produce cuando en un circuito la resistencia se reduce a cero, por lo que la intensidad aumenta tanto que el conductor se quema, siempre por su parte más débil.   Este elemento se utiliza para proteger los circuitos contra los cortocircuitos. Consiste en un hilo conductor fino calibrado de forma que sea la parte más débil de un circuito, consiguiendo así que cuando se produce un cortocircuito sólo se queme el hilo del fusible.
  • 37.
  • 38. Magnitudes básicas de un circuito eléctrico. MAGNITUDES ELÉCTRICAS Voltaje Tensión Diferencia de potencial (V) Intensidad (A) Resistencia (R) LEY DE OHM V = I x R
  • 39. Voltaje, tensión o diferencia de potencial.(V) En un circuito eléctrico, la diferencia de potencial (el voltaje o la tensión) existente entre los polos del generador, o entre dos puntos cualesquiera del circuito, es la causa de que los electrones circulen por el circuito si éste se encuentra cerrado. Su unidad es el voltio (V) . Se suelen emplear dos múltiplos de esta unidad que son el kilovoltio (kV) y el megavoltio (MV) y también dos submúltiplos como son el milivoltio (mV) y el microvoltio (  V) . 1 kV = 1.000 V 1 MV = 1.000.000 V 1 V = 1.000 mV 1 V = 1.000.000  V Para medir el voltaje se utiliza un aparato llamado voltímetro . Se conecta en paralelo al elemento cuyo voltaje queremos medir. V
  • 40. Intensidad de la corriente eléctrica.(I) La intensidad de la corriente se define como la cantidad de carga eléctrica que circula por un circuito en la unidad de tiempo. Se mide en amperios (A) . Normalmente se emplean unos submúltiplos de esta unidad que son el miliamperio (mA) y el microamperio (  A) .   1 A = 1.000 mA 1 A = 1.000.000  A   La intensidad es una característica equivalente al caudal en el circuito hidráulico, esto es, a la cantidad de agua que pasa en la unidad de tiempo por un punto de la tubería.   Para medir la intensidad de corriente que circula por un circuito se utilizan unos aparatos llamados amperímetros. Se conecta en serie para efectuar la medida. A
  • 41. Resistencia eléctrica. (R) Es la propiedad que tienen los cuerpos de dificultar más o menos el paso de la corriente eléctrica. Las sustancias conductoras ofrecen poca resistencia al paso de la corriente, sin embargo las sustancias aislantes ofrecen una alta resistencia al paso de la corriente eléctrica.   La resistencia de un conductor depende del tipo de material de que está compuesto, de su longitud y de su sección. A mayor longitud mayor resistencia y, por el contrario, a mayor sección del conductor menor resistencia, de la misma forma que el agua circula con más facilidad cuando las tuberías tienen pocos cambios de dirección y son más anchas.   La unidad de resistencia es el ohmio (  ) . Normalmente se emplean múltiplos de esta unidad como son el kiloohmio (k  ) y el megaohmio (M  ) .   1 k  = 1.000  1M  = 1.000.000  Todos los receptores o componentes de un circuito suponen alguna resistencia, por pequeña que sea, al paso de la corriente eléctrica. Este efecto es, normalmente, no deseado, pero en ocasiones lo aprovechamos en algunos receptores para obtener un efecto calorífico. Es el caso de algunos aparatos compuestos de un fino hilo de metal (wolframio o tungsteno), que se pone incandescente y puede dar luz y calor, que se aprovecha en lámparas y estufas.
  • 42. Ley de Ohm La ley de Ohm expresa la relación que existe entre la diferencia de potencial que aplicamos a los extremos de un receptor y la intensidad de la corriente que circula por éste.   Matemáticamente se expresa: V = I  R   Donde V es la diferencia de potencial que se aplica al receptor, medida en voltios. I es la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el receptor, medida en amperios. R es la resistencia del receptor, medida en ohmios. Ejemplo: Calcula la intensidad que recorrerá un circuito si a una pila de 9 voltios le conectamos una bombilla cuya resistencia es de 30 ohmios. Ley de Ohm: V = I  R Sustituimos: 9 v = I  30  . Despejamos la intensidad: I = 9 v / 30  = 0,3 A
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  • 45. Tipos de conexiones en circuitos. CONEXIONES EN PARALELO. Cuando los elementos se disponen en ramas separadas, formando diferentes caminos para el paso de la corriente, se dice que están conectados en paralelo. Los elementos de un circuito pueden conectarse entre sí de dos formas: en SERIE y en PARALELO . Cuando un circuito incluye ambos tipos de conexiones se dice Que es un circuito MIXTO . CONEXIONES EN SERIE. Los elementos de un circuito están conectados en serie cuando se colocan en línea, unos a continuación de otros. I R 1 R 2 V T V 1 V 2 I T R 1 R 2 V T V 1 V 2 I 1 I 2
  • 46. Asociación de generadores Cuando queremos variar alguna de las características de los generadores, podemos asociarlos o agruparlos de distintas formas, siempre que combinemos adecuadamente su polaridad. A un conjunto de generadores agrupados también se llama batería. Pueden asociarse de dos formas:   Asociación de generadores en serie. Se consigue uniendo el polo negativo de uno con el positivo del otro y así sucesivamente. El voltaje de esta asociación se calcula sumando los voltajes de cada uno de los generadores.   Asociación de generadores en paralelo. Se unen todos los polos positivos entre sí y todos los polos negativos entre sí. El valor del voltaje de la asociación es el mismo que el voltaje individual de cada uno de los generadores asociados (para ello todos deben tener igual valor). Con este tipo de asociación se consigue que la duración de los generadores sea mayor.        
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