UD 3. Electricidad - Inicio

5 Electricidad
La electricidad está muy presente en nuestra sociedad. Tan sólo hemos de mirar a nuestro alrededor
para observar la cantidad de objetos que funcionan con ella. En el siglo XXI se han empezado a comercializar
los primeros vehículos híbridos eléctricos, pero fue en los años treinta del siglo XIX cuando se
inventó el primer vehículo eléctrico, obra del escocés Robert Anderson.
En este tema se desarrollan los principios básicos de funcionamiento de los circuitos eléctricos, así
como sus variables fundamentales y sus efectos electromagnéticos.
1. Electricidad: corriente continua y corriente alterna
2. Componentes eléctricos. Simbología
3. Magnitudes eléctricas. Ley de Ohm
4. Circuitos serie, paralelo y mixto. Aplicaciones
5. Montajes eléctricos sencillos: inversor de giro
6. Efectos de la corriente eléctrica: electromagnetismo
7. Máquinas eléctricas básicas: dinamo y motor de corriente continua
8. Generación de corriente eléctrica: el alternador
Electricidad
OBSERVA Y EXPERIMENTA
Descubre tus conocimientos previos contestando en tu cuaderno a las siguientes actividades:
EN EL AULA
1. ¿Qué pasaría si no existiera la electricidad? ¿Qué objetos precisan de energía eléctrica
para funcionar?
2. ¿Qué pasa si frotamos un globo (inflado) con un jersey de lana y lo acercamos al
pared
pelo de un compañero? ¿Por qué?
3. ¿Qué pasará si frotamos dos globos (inflados) el uno con el otro y los colgamos con
una cuerda de un mismo punto? ¿Por qué?
4. ¿Cómo conectarías los tubos fluorescentes de tu aula para que, en el caso de que se fundiera uno, el resto de los tubos
siguieran iluminando? Dibuja el circuito eléctrico.
5. Imagina que hay una tormenta eléctrica y tienes que ponerte a cubierto
en un lugar seguro. ¿Cuál de estas opciones sería mejor: ponerte
bajo un ciprés, ponerte bajo un haya o tumbarte en un claro? ¿Por qué?
6. Si deseas instalar un pararrayos en tu casa, ¿de qué material debe
ser?, ¿qué forma elegirías?, ¿dónde lo colocarías?, ¿cómo lo conectarías?
7. ¿Por qué se transporta la energía eléctrica a alta tensión, si se
consume a baja tensión?
EN EL TALLER
8. Dibuja los símbolos eléctricos de los siguientes componentes físicos: resistencia, interruptor, bombilla, motor universal.
9. Conecta en serie tres resistencias en una placa protoboard. Cámbialas a una conexión en paralelo. Finalmente, realiza
dos montajes mixtos con las tres resistencias. ¿Cuál de los cuatro montajes tiene mayor resistencia? Ordénalos de mayor a
menor resistencia
EN EL ORDENADOR
10. Busca en Internet información sobre las ventajas e inconvenientes de las bombillas
incandescentes, las de bajo consumo y las de leds. Haz un resumen en tu cuaderno.
11. Abre en la unidad 5 del CD el ejercicio UD05 0A Tipos de circuitos y di si los circuitos
son en serie, en paralelo o mixtos.
12. Abre en la unidad 5 del CD el ejercicio UD05 0B Componentes e indica el nombre
y el símbolo eléctrico de cada uno de los componentes que se muestran.
100 Tecnologías II - Editorial Donostiarra
Tecnologías II - Editorial Donostiarra
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Electricidad Electricidad
Conoce
Conoce
1. Electricidad: corriente continua y corriente alterna 2. Componentes eléctricos. Simbología
Para saber más
Los materiales están formados por moléculas,
que a su vez están formadas por átomos, que
son la mínima partícula indivisible de un elemento.
Los átomos constan de tres partículas
subatómicas: protones, neutrones y electrones.
Los protones (carga positiva) y los neutrones
(sin carga) forman un núcleo alrededor del
cual los electrones (carga negativa) describen
órbitas.
230 230 V V
V V
0 0
neutrones
Fig. 1. Átomo.
electrones
protones
Fíjate
Las cargas de igual signo se repelen y las cargas
de distinto signo se atraen.
Fig. 4. Las cargas se atraen o se repelen.
La electricidad es la rama de la física que estudia los fenómenos originados por
las cargas eléctricas.
La corriente eléctrica es el movimiento de electrones.
La mayoría de los objetos que usamos diariamente (el frigorífico, el coche, las bombillas
fluorescentes, la televisión, el móvil...) necesitan electricidad. Pero no todos ellos
requieren el mismo tipo de corriente eléctrica (el frigorífico, las lámparas fluorescentes
y el televisor se alimentan de corriente alterna, mientras que el coche y el móvil
se alimentan de baterías de corriente continua).
La corriente continua (CC o DC [direct current]) es un flujo de electrones que va
siempre en el mismo sentido.
En las centrales eléctricas se genera corriente alterna que se transporta y se consume
en las industrias y las ciudades. La energía se transporta en corriente alterna por el
ahorro energético que ello supone.
La corriente alterna (CA o AC [altern current]) es un flujo variable de electrones
en magnitud y sentido, de manera cíclica.
segundos
V V
325 325 V V
230 230 V V
T=20 T=20 ms ms
Fig. 2. Corriente continua. Fig. 3. Corriente alterna.
0 0
–230 –230 V V
–325 –325 V V
A A
segundos
En la corriente alterna, las ondas de las señales se definen según su forma y las siguientes
magnitudes:
• Amplitud (A). Es el valor máximo conseguido por la señal. Se mide en la
unidad de medida de la magnitud que se representa.
• Período (T). Es el tiempo comprendido entre dos puntos idénticos en valor
y en sentido; es decir, es el tiempo que la onda tarda en hacer un ciclo. Se
mide en segundos (s).
• Frecuencia (f). Es el número de ciclos que se producen en un segundo. Es la
inversa del período (f = 1/T). Se mide en hercios (Hz).
EJERCICIOS
1. Dibuja en tu cuaderno una señal de corriente alterna, senoidal, de amplitud
325 V y frecuencia 50 Hz. Calcula el período de dicha señal para poder
dibujarla.
2. Copia en tu cuaderno la siguiente tabla y complétala.
Frigorífico
Portaminas
Móvil
Enchufe de casa
Mando a distancia
¿Usa
electricidad?
¿Qué tipo de corriente usa:
alterna (CA) o continua (CC)?
2.1. Circuito eléctrico
Un circuito eléctrico es un conjunto de componentes (generadores, receptores,
conductores y de control y protección) que, conectados eléctricamente, permiten
el paso de la corriente eléctrica.
EJERCICIOS
3. Abre en la unidad 5 del CD el ejercicio UD05 0C Circuitos abiertos y cerrados
e identifica qué circuitos son abiertos y cuáles son cerrados.
4. Dibuja un circuito eléctrico con una pila, un interruptor, una bombilla y
un motor, de tal modo que, si se funde la bombilla, el motor siga funcionando
cuando el interruptor está cerrado.
102 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
interruptor
generador
Fig. 5. Circuito eléctrico.
receptores
conductor
Para conseguir el paso de la corriente eléctrica por el circuito eléctrico, debe haber
componentes generadores y el circuito debe estar cerrado (es decir, los conductores
deben formar una trayectoria cerrada).
Fig. 6. Circuito cerrado. Fig. 7. Circuito abierto.
Para representar un circuito se usa su esquema eléctrico, como el que se ilustra a
continuación. Para ello es necesario conocer la simbología de cada uno de los componentes.
lámpara
pila
interruptor
conexión de
conductores
Fig. 8. Esquema eléctrico.
5
Fíjate
Sin elementos generadores en el circuito eléctrico
no puede existir corriente eléctrica. Si el circuito
eléctrico está abierto, tampoco habrá corriente
eléctrica en él.
Fig. 9. Circuito sin generadores.
Fig. 10. Circuito abierto.
Para saber más
Los circuitos eléctricos tienen como objetivo
transformar la energía eléctrica de los componentes
generadores en otro tipo de energía, que
permita, por ejemplo, iluminar, hacer girar el eje
de un motor o hacer sonar un zumbador.
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5
Electricidad Electricidad
Conoce
Conoce
2.2. Componentes generadores. Simbología 2.3. Componentes receptores. Simbología
Para saber más
Hay distintos tipos de generadores para distintos
valores de tensión. Las fuentes de alimentación
surgieron ante la necesidad de proporcionar
tensiones que no se obtenían con las pilas. Las
fuentes de alimentación transforman la corriente
alterna de la red en corriente continua.
Fíjate
Los símbolos eléctricos de los generadores de corriente
continua se representan con un signo positivo
y un signo negativo en sus extremos. Esto
indica la polaridad del componente generador.
Para saber más
El reconocimiento de la polaridad es muy
importante para evitar conexiones no deseadas
y deterioros en los componentes generadores.
Convencionalmente, en los portapilas se distingue
el polo negativo con un muelle metálico y
el polo positivo con una placa o con un sistema
de corchetes, lo cual permite un solo sentido de
colocación correcto.
Fig. 11. Una pila prismática de 9 V y su
portapilas.
Fig. 12. Pilas cilíndricas de 1,5 V y su
portapilas.
Fíjate
En las conexiones eléctricas de componentes
eléctricos con polaridad se puede reconocer
el polo positivo y el polo negativo con la
siguiente simbología. Este tipo de conexiones
se pueden ver en cargadores de móviles, discos
duros externos o disqueteras externas.
centro positivo
centro negativo
Fig. 13. Polaridades.
Los componentes de un circuito eléctrico son los elementos que lo forman, cuya
función es generar, transportar, controlar o transformar la energía eléctrica.
La función de los componentes generadores es producir la energía eléctrica necesaria
para que los electrones se muevan y, por tanto, funcione el circuito eléctrico.
Como ya sabemos, no todos los objetos precisan para su funcionamiento el mismo
tipo de corriente eléctrica. Por eso se distingue entre generadores de corriente continua
y generadores de corriente alterna.
Los componentes generadores son los elementos capaces de mantener una diferencia
de potencial entre sus bornes y proporcionar energía eléctrica al circuito.
Generadores de corriente continua
Generadores de
corriente alterna
G
G
Componentes
generadores
Pila
Nombre
Batería
Fuente de
alimentación
Alternador
Símbolo
eléctrico
Se pueden distinguir varios tipos de pilas, como los que se muestran a continuación:
Pilas cilíndricas Pilas de petaca
Pilas de botón
CA
CA
M
M
Pilas
prismáticas
La función de los componentes receptores es transformar la energía eléctrica,
proporcionada por los componentes generadores, en otro tipo de energía, como
encender una bombilla, hacer sonar un timbre o hacer girar el eje de un motor.
Los componentes receptores son los elementos CA que consumen la energía eléctrica
y la transforman en otro tipo de energía: calorífica, lumínica, mecánica, sonora,
magnética...
EJERCICIOS
5. Copia en tu cuaderno la siguiente tabla e indica en ella qué tipo de generador
se usa para cada uno de los receptores (generador de corriente continua
o generador de corriente alterna) y qué tipo de energía se produce a
partir de la eléctrica.
6. Dibuja los siguientes objetos en tu cuaderno e indica sus partes (elige
los nombres de la siguiente lista: bornes, filamento, cápsula de vidrio, casquillo,
eje, rosca, borne de conexión inferior, carcasa.
104 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
Componente
receptor
Nombre
CA
Símbolo
CA eléctrico
La energía
eléctrica se
transforma en...
Resistencia Energía calorífica
Bombilla Energía lumínica
Motor M Energía mecánica
Zumbador M
Energía sonora
Electroimán Energía magnética
Receptor
Bombilla fluorescente
Bombilla del taller
Motor universal
Frigorífico
Zumbador
Generador Energía producida
CA
M
M
CA
M
5
Fíjate
La ley de la conservación de la energía (o
primer principio de la termodinámica) dice
lo siguiente:
La energía ni se crea ni se destruye; se transforma.
La energía eléctrica que producen los elementos
generadores es consumida por los componentes
receptores. En todos los tipos de circuitos eléctricos,
la energía generada es siempre igual a la
energía consumida.
Para saber más
El Sistema Internacional de Unidades (SI) define
siete unidades básicas, o magnitudes fundamentales,
a partir de las cuales se expresan las unidades
derivadas. Todas las magnitudes se pueden
expresar en función de estas siete.
Magnitud fundamental
(dimensión)
Unidad (símbolo)
Longitud (L) metro (m)
Masa (M) kilogramo (kg)
Tiempo (T) segundo (s)
Intensidad de corriente
eléctrica (I)
amperio (A)
Temperatura (θ) kelvin (K)
Cantidad de sustancia (N) mol (mol)
Intensidad luminosa (J) candela (cd)
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5
Electricidad Electricidad
Conoce
CA
Conoce
2.4. Elementos de control y protección. Simbología
Fíjate
Para la resolución de problemas, partiremos
siempre de la premisa de que los elementos de
control no consumen nada de energía eléctrica,
aunque esto no sea del todo verdad.
Para saber más
Un relé es un conmutador electromagnético. Se
conecta entre dos circuitos: el circuito de mando,
que va conectado a la bobina del relé, y el circuito
de potencia, que se conecta a las pletinas metálicas
del relé. Ambos circuitos pueden funcionar a
tensiones distintas.
Circuito de mando
Circuito de potencia
Fig. 14. Esquema eléctrico de un circuito
eléctrico con un relé conectado a dos
tensiones distintas.
2.5. Elementos de conducción. Simbología
Fíjate
Para la resolución de problemas, partiremos
también de la premisa de que los elementos de
conducción no consumen nada de energía eléctrica,
aunque esto no sea del todo verdad.
La realidad es que los elementos de conducción
se pueden considerar resistencias, y el valor de
dicha resistencia depende del material de que
estén hechos, de su sección y de su longitud
(normalmente, es despreciable).
La función de los elementos de control es poner en marcha el circuito y parar su
funcionamiento cuando así se desee.
La función de los elementos de protección es proteger el circuito e interrumpir
CA
su funcionamiento cuando surja algún incidente. CA M
Los elementos de control y protección son las partes del circuito destinadas a
la protección y regulación del funcionamiento del circuito.
Elementos de control
y protección
Nombre Símbolo eléctrico
Interruptor
Conmutador
unipolar
Conmutador doble
o bipolar
Conmutador de
cruce
Pulsador NA
Pulsador NC
Relé de un circuito
Relé de dos
circuitos
Final de carrera
Fusible
La función de los elementos de conducción es transportar la energía eléctrica,
permitiendo el paso de la corriente eléctrica.
Los elementos de conducción son las partes del circuito destinadas a conducir
la corriente eléctrica.
Elementos de conducción Nombre Símbolo eléctrico
Cable eléctrico
CA
RL
RL
M
M
M
M
3. Magnitudes eléctricas. Ley de Ohm
Las magnitudes eléctricas básicas son el voltaje, la intensidad de corriente y la
resistencia eléctrica. También son importantes la energía eléctrica y la potencia
eléctrica.
3.1. Voltaje, tensión o diferencia de potencial
El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la magnitud eléctrica que indica
la diferencia de energía entre dos puntos de un circuito. Indica el trabajo por
unidad de carga que es necesario realizar para iniciar el movimiento de electrones.
Sin tensión no hay corriente eléctrica.
Se representa con el símbolo V o las letras d.d.p. (diferencia de potencial) y su unidad
de medida en el Sistema Internacional es el voltio (V).
Para medir la tensión entre dos puntos se usa el voltímetro, cuya resistencia es infinita
y por eso se coloca en paralelo, como se ve en la figura 17 (es decir, los bornes del
voltímetro se colocan sobre cada uno de los puntos donde se desee medir la tensión).
Las conexiones a tierra son muy importantes, pues evitan descargas no deseadas
a través del cuerpo humano. Todos los electrodomésticos de nuestras casas están
conectados a tierra para que, en caso de fuga de corriente eléctrica, este exceso de
intensidad no vaya hacia nosotros sino a tierra. El cable que se conecta a tierra es
verde y amarillo.
Fig. 15. Cable de tierra.
En la corriente continua, la tensión se dibuja en los circuitos eléctricos con un signo
positivo donde hay carga positiva y un signo negativo donde hay carga negativa,
como se ilustra en la figura 18.
EJERCICIOS
7. Dibuja en tu cuaderno el esquema eléctrico de un circuito como el de la
figura 17. Identifica en él todos los componentes y coloca los voltímetros
que sean necesarios para medir la tensión de todos los componentes al
mismo tiempo.
8. Los siguientes esquemas eléctricos ¿pertenecen a circuitos abiertos
o cerrados? ¿Por qué?
9. Redibuja en tu cuaderno los anteriores esquemas eléctricos sustituyendo
los puntos que indican una tensión por una pila colocada entre dicho
punto y el de tierra.
10. ¿Tendrían sentido los anteriores esquemas eléctricos si no se dibujase
la tierra? ¿Por qué?
106 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
5
Fíjate
Las tensiones se miden en voltios o en alguno de
sus múltiplos y submúltiplos:
1 MV = 1.000.000 V = 10 6 V
1 kV = 1.000 V = 10 3 V
1 mV = 0,001 V = 10 –3 V
Fig. 16. Voltímetro analógico.
Para saber más
Cuando hablamos de la tensión en un punto,
nos referimos a la tensión entre ese punto
y la tierra. La tierra es el punto de origen de las
tensiones y, por tanto, su voltaje es 0 V. El punto
que está conectado a tierra se representa con el
siguiente símbolo:
Fig. 17. Voltímetro conectado en paralelo
(esquema eléctrico).
Fíjate
En el circuito de la figura 18 se han representado
las tensiones de las resistencias dando los valores
de cada una. En los problemas, dichos valores serán
incógnitas y los representaremos con una V y
el mismo subíndice que se asigne a la resistencia:
V 1 , V 2 , V 3 ...
3 V
0,75 V
1,5 V
1,5 V 2,25 V
Fig. 18. Representación de la tensión en un circuito.
107

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Electricidad Electricidad
Conoce
Conoce
3.2. Intensidad de corriente 3.3. Resistencia eléctrica
conductor
electrón arrancado de su órbita
desplazamiento de electrones
desplazamiento de huecos
hueco que deja el
electrón arrancado
Fig. 19. Representación esquemática de la
intensidad de corriente.
Fíjate
El amperio es una unidad de medida muy grande.
Los submúltiplos más utilizados son:
1 miliamperio (mA) = 10 –3 A
1 microamperio (µA) = 10 –6 A
Fig. 20. Amperímetro analógico.
Fig. 21. Amperímetro conectado en serie
(esquema eléctrico).
I = 0,5 mA
g
V =9V
g
R 1 = 6k I 1 = 0,5 mA
3V I 2 = 0,2 mA I 3 = 0,3 mA
R 2 = 30 k R 3 = 20 k
6V
Fig. 23. Circuito con intensidad de corriente y
tensión.
La intensidad de corriente es la magnitud eléctrica que indica la cantidad de
carga eléctrica que atraviesa una sección de un conductor por unidad de tiempo,
es decir, indica cómo es el flujo de electrones.
Se representa con el símbolo I y su unidad de medida en el Sistema Internacional es
el amperio (A).
La carga eléctrica (Q) es una propiedad intrínseca de la materia. La unidad de medida
de la carga eléctrica en el Sistema Internacional es el culombio (C) y la relación
entre la cantidad de carga y la intensidad de corriente es la siguiente:
I = Q / t
Un culombio es la carga que contienen 6,25 × 1018 electrones.
Para medir la intensidad de corriente de un componente se usa el amperímetro,
cuya resistencia es nula y por eso se coloca en serie con él, como se ve en la figura
21 (observa que se debe abrir el circuito para colocar después del componente el
amperímetro).
La intensidad de corriente eléctrica se representa en el circuito eléctrico con una flecha
que indica la dirección de las cargas. El sentido real es un movimiento de electrones
del polo negativo al positivo para equilibrar la diferencia de carga. Pero, debido
a que originariamente se pensaba que lo que se movían eran las cargas positivas,
se estableció como sentido convencional el movimiento de las cargas positivas,
como se ilustra en la figura 22.
sentido
convencional
Fig. 22. Sentido convencional y sentido real de la intensidad de corriente.
Convencionalmente, la intensidad de corriente sale del lado positivo de los generadores,
cuando son únicos, y entra por el lado positivo de los componentes
receptores. De este modo se podrá dibujar la tensión de todos los componentes del
circuito como se ilustra en la figura 23.
EJERCICIOS
11. Calcula la corriente eléctrica de un circuito sabiendo que, en 10 s, la cantidad
de carga que atraviesa la sección del conductor es de 40 C.
12. Dibuja en tu cuaderno el esquema eléctrico de la figura 23. Identifica todos
los componentes y coloca los amperímetros que sean necesarios para
medir la intensidad de corriente de todos los componentes al mismo tiempo.
13. Dibuja en tu cuaderno los siguientes circuitos y representa la intensidad
de corriente y la tensión de todos sus elementos.
sentido
real
electrones
La resistencia es la magnitud eléctrica que indica la oposición que presenta un
conductor al paso de la corriente eléctrica.
Se representa con el símbolo R y su unidad de medida en el Sistema Internacional es
el ohmio (Ω).
Para medir su valor se usa un óhmetro (u ohmímetro), conectado en paralelo. La
resistencia a medir debe estar desconectada del circuito.
Las resistencias eléctricas se identifican por medio de un código de colores. Éstos
indican su resistencia media y su tolerancia (que es el porcentaje de error máximo
en el valor de la resistencia respecto a la resistencia media).
Fig. 24. Código de colores de una resistencia.
Los conductores se pueden considerar elementos resistivos normalmente despreciables,
cuyo valor depende del material de que están formados, de su longitud y de
su sección:
R = ρ L / S
donde:
R: valor de la resistencia (Ω)
ρ: resistividad del material del conductor (Ω·mm 2 / m)
L: longitud del conductor (m)
S: sección del conductor (mm 2 )
EJERCICIO RESUELTO
Calcula el valor medio, la tolerancia y el rango de valores de una resistencia cuyo código
de colores de cuatro bandas es verde, azul, amarillo y plata.
Resistencia media R m (Ω)
(1.ª franja - 2.ª franja) × multiplicador 56 (verde-azul) × 10.000 (amarillo) Ω = 560 kΩ
Tolerancia (Ω)
4.ª franja × resistencia media 10% (plata) × 560 kΩ = 0,1 × 560 kΩ = 56 kΩ
Rango de valores (Ω, Ω)
(R m – tolerancia, R m + tolerancia) (560 – 56 kΩ, 560 + 56 kΩ) = (504 kΩ, 616 kΩ)
EJERCICIOS
14. Calcula la resistencia de los siguientes conductores.
Conductor Sección Longitud
Plata 20 mm
15. Calcula la resistencia media, la tolerancia y el rango de valores de las
siguientes resistencias y razona si los valores de resistencias medidos con un
óhmetro son correctos o no.
2 5 m
Cobre 10 mm2 6 dm
Aluminio 30 mm2 4 cm
Tungsteno 15 mm2 3 m
1.ª franja 2.ª franja 3.ª franja 4.ª franja Valor medido
Amarillo Rojo Dorado Dorado 4 Ω
Marrón Negro Naranja Plata 12 kΩ
Rojo Rojo Marrón Plata 200 Ω
Naranja Naranja Verde Dorado 3 MΩ
108 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
5
Fíjate
Los múltiplos del ohmio más utilizados para medir
la resistencia son:
1 K = 1 kΩ = 10 3 Ω
1 M = 1 MΩ = 10 6 Ω
Fig. 25. Óhmetro analógico.
CÓDIGO DE COLORES PARA RESISTENCIAS
Orden A B
C D
Significado 1ª cifra 2ª cifra Multiplicador Tolerancia
Negro 0
0
x 1
Marrón 1
1
x 10 ± 1%
Rojo 2
2
x 100 ± 2%
Naranja 3 3 x 1.000
Amarillo 4 4 x 10.000
Verde 5 5 x 100.000
Azul 6 6 x 1.000.000
Violeta 7 7
Gris 8 8
Blanco 9 9
Oro x 0,1 ± 5%
Plata x 0,01 ± 10%
Sin color ± 20%
Para saber más
La potencia máxima que es capaz de consumir
una resistencia viene dada por su tamaño, normalmente:
cuanto mayor es, mayor potencia
soporta.
Fig. 26. Resistencias de distinto tamaño.
Material
Resistividad
(Ω·mm2 / m) a 20 °C
Aluminio 0,028
Cobre 0,0172
Plata 0,0159
Plomo 0,205
Tungsteno 0,0549
Fig. 27. Tabla de materiales y resistividades.
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Electricidad Electricidad
Conoce
Conoce
3.4. Energía eléctrica 3.6. Ley de Ohm
Fig. 28. Contador eléctrico.
Fíjate
La potencia consumida por una bombilla indica
la luminosidad que da. Normalmente, cuanta
más potencia eléctrica consume, más alumbra.
3.5. Potencia eléctrica
Fig. 29. Vatímetro analógico.
Fíjate
La energía eléctrica y la potencia eléctrica son
magnitudes derivadas. En el Sistema Internacional
(SI), la energía eléctrica se mide en julios (J) y
la potencia eléctrica en vatios (W). Los kilovatios
hora (KW·h) son una unidad de medida de la
energía eléctrica muy usada. Observa la factura
de luz de tu casa y verás como el consumo de
energía eléctrica viene indicado en kilovatios
hora.
Fig. 30. Factura de energía eléctrica.
Para saber más
Los vatímetros tienen una bobina voltimétrica
que se conecta en paralelo y una bobina amperimétrica
que se conecta en serie con el componente
en el que se desee medir la potencia.
Los contadores se conectan de una manera muy
similar a los vatímetros, pero con el añadido de
que van contabilizando la energía medida.
La energía eléctrica es una forma de energía fácil de generar y de transportar a
largas distancias y que puede transformarse en otros tipos de energías: calorífica,
lumínica, mecánica, sonora, magnética...
Se representa con el símbolo E y su unidad de medida en el Sistema Internacional
es el julio (J). También se mide en kilovatios hora (kW·h). La relación entre ambas
unidades es la siguiente:
1 kW·h = 1.000 W · 3.600 s = 3.600.000 W·s = 3.600.000 J
1 J = 1 W·s
Para medir su valor se usan contadores eléctricos que están instalados en los edificios
para cuantificar la cantidad de energía eléctrica que se consume en cada vivienda.
La energía eléctrica se genera cuando la intensidad de corriente sale por el lado positivo
de la tensión y se consume cuando la intensidad de corriente entra por el lado
positivo de la tensión.
La potencia eléctrica es la energía eléctrica por unidad de tiempo.
P (W) = E (J) / t (s)
P (kW) = E (kW·h) / t (h)
Se representa con el símbolo P y su unidad de medida en el Sistema Internacional es
el vatio (W).
El instrumento de medida que se usa para cuantificar la potencia es el vatímetro.
La potencia eléctrica de un componente se puede calcular también multiplicando la
tensión a la que está sometido el componente entre sus bornes por la intensidad de
corriente que lo atraviesa.
P (W) = V (V) × I (A)
La potencia eléctrica se genera cuando la intensidad de corriente sale por el lado
positivo de la tensión y se consume cuando la intensidad de corriente entra por el
lado positivo de la tensión.
EJERCICIOS
16. Calcula la potencia generada de una pila de 4,5 V por la que circula una
intensidad de corriente de 2 mA.
17. ¿Qué energía generará dicha pila durante una hora? Calcúlalo en julios
y en kilovatios hora.
18. Calcula la potencia de los siguientes componentes e indica si es potencia
generada o consumida:
19. Supongamos que el circuito anterior está funcionando durante tres
horas. Calcula la energía generada y la consumida en todos los componentes,
en julios y en kilovatios hora.
El físico alemán Georg Ohm enunció la ley que lleva su nombre, la ley de Ohm,
según la cual la intensidad de corriente que circula por un conductor eléctrico es
directamente proporcional al valor de la tensión que hay entre sus extremos e
inversamente proporcional al valor de su resistencia eléctrica:
110 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
donde:
I: intensidad de corriente (A)
V: voltaje (V)
R: resistencia (Ω)
I = V / R
EJERCICIOS
20. Calcula la resistencia de un conductor eléctrico sabiendo que tiene una
tensión entres sus extremos de 10 V y que lo atraviesa una intensidad de
corriente de 5 A.
21. Calcula la tensión a la que está sometido un conductor sabiendo que
su valor resistivo es de 3 Ω y que lo atraviesa una intensidad de corriente de
9 A.
22. Calcula la diferencia de potencial a la que está sometida una resistencia
sabiendo que su valor es de 10 Ω y que la atraviesa una intensidad de
corriente de 3 A. Representa la resistencia con su tensión y su intensidad
de corriente.
23. Dibuja en tu cuaderno el circuito eléctrico y la tabla siguientes. Calcula
y representa las intensidades de corriente que atraviesan las resistencias
a partir de los datos que se dan en el esquema eléctrico.
V =9V
g
R 1 = 2 k
V 1 = 2V
R 5 = 4 k
V 5 = 4V
R 2 = 1 k
V 2 = 0,5 V
R 3 = 6 k R = 5 k
Pila V = 9 V g I = ______
g
Resistencia R = 2 kΩ 1 V = 2 V 1 I = ______
1
Resistencia R = 1 kΩ 2 V = 0,5 V 2 I = ______
2
Resistencia R = 6 kΩ 3 V = 3 V 3 I = ______
3
Resistencia R = 5 kΩ 4 V = 2,5 V 4 I = ______
4
Resistencia R = 4 kΩ 5 V = 4 V 5 I = ______
5
24. Calcula la diferencia de potencial a la que está sometida una resistencia
sabiendo que su valor es de 20 kΩ y que la atraviesa una intensidad
de corriente de 10 mA. Representa la resistencia con la tensión soportada y
la intensidad de corriente que la atraviesa. ¿Qué energía (en kilovatios hora)
consumirá si está conectada durante una hora? ¿Qué potencia mínima deberá
tener la resistencia para que no se queme al funcionar en las anteriores
condiciones?
4
V 4 = 2,5 V
V
R I
5
Fig. 31. Circuito de una resistencia donde se
aplica la ley de Ohm.
Fíjate
Cuando se trata de un circuito con una única pila
y una única resistencia, como el de la figura 31,
la intensidad de corriente que atraviesa la resistencia
es la misma que la que atraviesa la pila.
Lo mismo ocurre con la tensión soportada por
ambos componentes: es la misma. Este circuito
se puede considerar un circuito en serie o un circuito
en paralelo.
Fig. 32. La intensidad de corriente es
inversamente proporcional a la resistencia.
Fíjate
La intensidad de corriente es inversamente proporcional
a la resistencia. Observa en los circuitos
de la figura 32 cómo, al duplicar la resistencia, la
intensidad de corriente que la atraviesa se reduce
a la mitad.
Fig. 33. La intensidad de corriente es
directamente proporcional a la tensión.
Fíjate
La intensidad de corriente es directamente proporcional
a la tensión. Observa en los circuitos de
la figura 33 cómo, al duplicar la tensión de la pila,
que es lo misma que la que soporta la resistencia,
la intensidad de corriente que la atraviesa se duplica
también.
V g
I g
V=V g
I=I g
R
V
I
111

5
Electricidad Electricidad
Conoce
Conoce
4. Circuitos serie, paralelo y mixto. Aplicaciones
Fíjate
Si uno de los componentes en serie se estropea,
o no está bien conectado, dejará de circular corriente
eléctrica por él y por todos los elementos,
puesto que la intensidad de corriente en
los circuitos en serie es la misma para todos sus
elementos.
I g
V =9V
g
R 1 = 1 k
I 4
Fig. 34. Circuito en serie con todas las
magnitudes eléctricas representadas.
I t
V 1
Fig. 35. Circuito equivalente del circuito en
serie anterior.
Fíjate
La intensidad total del circuito equivalente es la
misma que la que circula en el circuito en serie
original.
I t = I g1 = ... = I gm = I 1 = I 2 = ... = I n
Fig. 36. Circuito eléctrico en serie con un único
generador.
Fig. 37. Circuito eléctrico en serie con
generadores conectados en el mismo sentido.
Fig. 38. Circuito eléctrico en serie con
generadores en sentidos opuestos.
I 1
R 4 = 2 k
V 4
R 2 = 5 k
V 2
Vt =9V R=18 t k VRt I 2
R 3 = 10 k
I t
I 3
V 3
Los circuitos eléctricos, según el modo en que se conecten sus componentes, se pueden
clasificar en circuitos en serie, circuitos en paralelo y circuitos mixtos. Para resolver
los circuitos, en la mayoría de los casos es necesario utilizar el llamado circuito
equivalente.
Un circuito equivalente es un circuito, formado por una única pila (V t ) y una
única resistencia (R t ), que energéticamente equivale al circuito inicial.
Es decir, la energía generada por los generadores del circuito original es igual a la
energía generada por la pila del circuito equivalente, y la energía consumida por las
resistencias del circuito inicial coincide con la energía consumida por la resistencia
del circuito equivalente.
4.1. Circuito en serie
Un circuito en serie es aquel cuyos componentes se conectan uno a continuación
del otro formando una cadena. Es decir, el borne final de un componente se
conecta con el borne inicial del siguiente componente.
Características de un circuito en serie
La resistencia equivalente es igual a la suma de todas
R = R + R + ... + R
las resistencias.
t 1 2 n
La intensidad de corriente de todos los elementos es
la misma y es igual a la intensidad de corriente total del I = ... = I = I = ... = I = I g1 gm 1 n t
circuito equivalente.
Es un divisor de tensión. La tensión total proporcionada
por los generadores se reparte entre todos sus receptores. Vt = V1 + V2 + ... + Vn La potencia generada es igual a la potencia consumida. P ± ... ± P = P + ... + P g1 gm 1 n
• Asociación de resistencias
La resistencia total (R t ) del circuito equivalente es igual a la suma de las resistencias
del circuito en serie.
• Asociación de generadores
La tensión total (V ) del generador del circuito equivalente de un circuito en serie es
t
igual a la suma de las tensiones de los generadores conectados en el mismo sentido
(figura 37). Esto ocurre cuando el terminal positivo del generador va seguido del
terminal negativo del generador anterior.
V = V + V + ... + V t g1 g2 gm
En el caso de tener un circuito en serie con generadores enfrentados (figura 38), la
tensión total del generador del circuito equivalente es igual a la resta de los valores
de la tensión.
V = V ± V ± ... ± V t g1 g2 gm
EJERCICIOS
25. Resuelve el circuito equivalente del circuito de la figura 36. Sigue para ello
los pasos que se indican en la página siguiente.
26. Resuelve los circuitos equivalentes de los circuitos de las figuras 37
y 38. Sigue para ello los pasos que se indican en la página siguiente.
• Resolución de un circuito en serie
Resolver un circuito en serie consiste en calcular la tensión, la intensidad de corriente
y la potencia de todos los componentes del circuito.
EJERCICIO RESUELTO 1
Calcula la tensión, la intensidad de corrient e y la potencia de todos los componentes
del siguiente circuito en serie:
a. Representación de la
tensión de los generadores:
b. Representación de la
intensidad de corriente
de todos los componentes:
d. Esquema eléctrico del circuito equivalente:
e. Cálculo de la tensión total (V t ) y la resistencia total (R t ) del circuito equivalente:
V t = V g = 9 V
R t = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 = 2 K + 4 K +3 K +1 K = 10 K =10 4 Ω
f. Cálculo de la intensidad total del circuito equivalente (I t ) aplicando la ley de
Ohm en la resistencia total del circuito equivalente:
I t = V Rt / R t = V t / R t = 9 V / 10 4 Ω = 9·10 –4 A = 0,9 mA
g. Cálculo de las intensidades del circuito en serie original:
I g = I 1 = I 2 = I 3 = I 4 = I t = 9·10 –4 A = 0,9 mA
h. Cálculo de las tensiones de los componentes del circuito en serie original aplicando
la ley de Ohm en cada una de las resistencias:
V 1 = R 1 × I 1 = 2·10 3 Ω × 9·10 –4 A = 1,8 V V 3 = R 3 × I 3 = 3·10 3 Ω × 9·10 –4 A = 2,7 V
V 2 = R 2 × I 2 = 4·10 3 Ω × 9·10 –4 A = 3,6 V V 4 = R 4 × I 4 = 1·10 3 Ω × 9·10 –4 A = 0,9 V
i. Cálculo de las potencias de todos los componentes:
Potencias generadas:
P g = V g × I g = 9 V × 9·10 –4 A = 8,1·10 –3 W
Potencias consumidas:
P 1 = V 1 × I 1 = 1,8 V × 9·10 –4 A = 1,62·10 –3 W
P 2 = V 2 × I 2 = 3,6 V × 9·10 –4 A = 3,24·10 –3 W
P 3 = V 3 × I 3 = 2,7 V × 9·10 –4 A = 2,43·10 –3 W
P 4 = V 4 × I 4 = 0,9 V × 9·10 –4 A = 8,1·10 –4 W
c. Representación de la
tensión de los receptores:
112 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
1k
V g =9V
3k
2k
4k
1k
I 1
9V
I g
1k
I t
V g =9V
V Rt
10 k
3k
3k
I 4
V t =9V
It
2k
I 2
2k
I 3
4k
4k
1k
I 1
V 1
I g
V g =9V
V 2
3k
I 4
2k
I2
V 4
I 3
4k
V 3
5
Pasos a seguir para la resolución de un
circuito en serie con m generadores y n
resistencias:
a) Dibuja la tensión en los generadores. El
positivo, en la línea más larga; el negativo,
en la línea más corta (V , V ... V ).
g1 g2 gm
b) Dibuja la intensidad de corriente de todos
los componentes con una flecha saliendo
del lado positivo del conjunto de los generadores
que mayor peso tenga (I g1 , I g2 ...
I gm , I 1 , I 2 ... I n ).
c) Dibuja la tensión de todos los componentes
receptores teniendo en cuenta que la
intensidad de corriente entra por el polo
positivo de la tensión (V 1 , V 2 ... V n ).
d) Dibuja el circuito equivalente, con un único
generador (V t ) y una única resistencia (R t ).
e) Calcula la tensión total (V ) y la resistencia
t
total (R ) del circuito equivalente:
t
V = V ± V ± ... ± V t g1 g2 gm
R = R + R + ... + R t 1 2 n
f) Calcula la intensidad total del circuito
equivalente (I ) aplicando la ley de Ohm en
t
la resistencia total del circuito equivalente:
I = V / R = V / R t Rt t t t
g) Calcula las intensidades del circuito en serie
original sabiendo que las intensidades del
circuito original son iguales y coinciden
con el valor de la intensidad total del
circuito equivalente:
I = I = I = ... = I = I = I = ... = I t g1 g2 gm 1 2 n
h) Calcula las tensiones de los componentes
del circuito en serie original aplicando la
ley de Ohm en cada una de las resistencias:
V = R × I 1 1 1
V = R × I 2 2 2
...
V = R × I n n n
i) Calcula las potencias de todos los
componentes y señala si son potencias
eléctricas generadas o consumidas:
P = V × I g1 g1 g1
...
P = V × I gm gm gm
P = V × I 1 1 1
P = V × I 2 2 2
...
P n = V n × I n
j) Realiza las siguientes comprobaciones:
V t = V 1 + V 2 + ... + V n
P g1 ± P g2 ± ... ± P gm = P 1 + P 2 + ... + P n
113

5
Electricidad Electricidad
Conoce
Conoce
Fíjate
Para montar circuitos eléctricos se suele utilizar
una placa protoboard, que permite conectar
los componentes de una manera sencilla sin casi
utilizar empalmes o uniones exteriores.
Comprobaciones:
Fig. 39. Placa protoboard.
V t = V 1 + V 2 + ... + V n
P g1 ± P g2 ± ... ± P gm = P 1 + P 2 + ... + P n
EJERCICIO RESUELTO 2
Calcula la tensión, la intensidad de corriente y la potencia de todos los componentes
del siguiente circuito en serie:
a. Representación de la
tensión de los generadores:
V g1 = 1,5 V
10 k
V g3 =9V
20 k
5k
9V
15 k
V = 4,5 V
g2
1,5 V
10 k
20 k
b. Representación de la
intensidad de corriente
de todos los componentes:
d. Esquema eléctrico del circuito equivalente:
I 4
V g1 = 1,5 V
10 k
V g3 =9V
Ig3 20 k
e. Cálculo de la tensión total (V t ) y la resistencia total (R t ) del circuito equivalente:
V t = V g1 + V g2 + V g3 = 1,5 V + 4,5 V + 9 V = 15 V
R t = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 = 5 K + 15 K + 20 K + 10 K = 50 K = 5·10 4 Ω
f. Cálculo de la intensidad total del circuito equivalente (I t ) aplicando la ley de
Ohm en la resistencia total del circuito equivalente:
I t = V Rt / R t = V t / R t = 15 V / 5·10 4 Ω = 3·10 –4 A = 0,3 mA
g. Cálculo de las intensidades del circuito en serie original:
I g1 = I g2 = I g3 = I 1 = I 2 = I 3 = I 4 = I t = 3·10 –4 A = 0,3 mA
h. Cálculo de las tensiones de los componentes del circuito en serie original aplicando
la ley de Ohm en cada una de las resistencias:
V 1 = R 1 × I 1 = 5·10 3 Ω × 3·10 –4 A = 1,5 V V 3 = R 3 × I 3 = 2·10 4 Ω × 3·10 –4 A = 6 V
V 2 = R 2 × I 2 = 15·10 3 Ω × 3·10 –4 A = 4,5 V V 4 = R 4 × I 4 = 1·10 4 Ω × 3·10 –4 A = 3 V
5k
5k
4,5 V
15 k
15 k
V = 4,5 V
i. Cálculo de las potencias de todos los componentes:
Potencias generadas:
P = V × I = 1,5 V × 3·10 g1 g1 g1 –4 A = 4,5·10 –4 W
P = V × I = 4,5 V × 3·10 g2 g2 g2 –4 A = 13,5·10 –4 W
P = V × I = 9 V × 3·10 g3 g3 g3 –4 A = 27·10 –4 W
Potencias consumidas:
P = V × I = 1,5 V × 3·10 1 1 1 –4 A = 4,5·10 –4 W
P = V × I = 4,5 V × 3·10 2 2 2 –4 A = 13,5·10 –4 W
P = V × I = 6 V × 3·10 3 3 3 –4 A =18·10 –4 W
P = V × I = 3 V × 3·10 4 4 4 –4 A = 9·10 –4 W
I g1
I t
V Rt
I 1
I 3
R=5 t 0k
g2
V t =15V
It
I g2
I 2
c. Representación de la
tensión de los receptores:
V 4
I 4
I g1
V g1 = 1,5 V
10 k
V g3 =9V
Ig3 20 k
V 3
I 1
I 3
5k
V 1
15 k
V = 4,5 V
g2
I g2
I 2
V 2
EJERCICIO RESUELTO 3
Calcula la tensión, la intensidad de corriente y la potencia de todos los componentes
del siguiente circuito en serie:
a. Representación de la
tensión de los generadores:
b. Representación de la
intensidad de corriente
de todos los componentes:
d. Esquema eléctrico del circuito equivalente:
e. Cálculo de la tensión total (V t ) y la resistencia total (R t ) del circuito equivalente:
V t = V g1 – V g2 – V g3 = 15 V – 10 V – 3 V = 2 V
R t = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 = 10 K + 5 K + 3 K + 2 K = 20 K = 2·10 4 Ω
f. Cálculo de la intensidad total del circuito equivalente (I t ) aplicando la ley de
Ohm en la resistencia total del circuito equivalente:
I t = V Rt / R t = V t / R t = 2 V / 2·10 4 Ω = 0,0001 A = 0,1 mA = 10 –4 A
g. Cálculo de las intensidades del circuito en serie original:
I g = I 1 = I 2 = I 3 = I 4 = I t = 0,0001 A = 0,1 mA = 10 –4 A
h. Cálculo de las tensiones de los componentes del circuito en serie original aplicando
la ley de Ohm en cada una de las resistencias:
V 1 = R 1 × I 1 = 1·10 4 Ω × 10 –4 A = 1 V V 3 = R 3 × I 3 = 3·10 3 Ω × 10 –4 A = 0,3 V
V 2 = R 2 × I 2 = 5·10 3 Ω × 10 –4 A = 0,5 V V 4 = R 4 × I 4 = 2·10 3 Ω × 10 –4 A = 0,2 V
i. Cálculo de las potencias de todos los componentes:
Potencias generadas:
P = V × I = 15 V × 10 g1 g1 g1 –4 A = 15·10 –4 W
Potencias consumidas:
P = V × I = 10 V × 10 g2 g2 g2 –4 A = 10 –3 W
P = V × I = 3 V × 10 g3 g3 g3 –4 A = 3·10 –4 W
P = V × I = 1 V × 10 1 1 1 –4 A = 10 –4 W
P = V × I = 0,5 V × 10 2 2 2 –4 A = 5·10 –5 W
P = V × I = 0,3 V × 10 3 3 3 –4 A = 3·10 –5 W
P = V × I = 0,2 V × 10 4 4 4 –4 A = 2·10 –5 W
c. Representación de la
tensión de los receptores:
114 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
2k
V = 15 V
g1
V =3V
g3
10 k
5k
V g2 = 10 V
3k
2k
15 V
3V
I g1
2k
V = 15 V
g1
I t
V Rt
I 1
R=2 t 0k
V t =2V
10 k
It
3k
10 k
5k
10 V
I 2
5k
I4 V g3 =3V
Ig3 V g2 = 10 V
3k I3 Ig2 I4 V g3 =3V
Ig3 3k
V3 V 4
I g1
2k
V = 15 V
g1
I 1
10 k
V 1
5k
V = 10 V
g2
I 3
I 2
V 2
I g2
5
Fíjate
El sentido de la intensidad de corriente lo marca
la posición del conjunto de generadores que tengan
mayor valor.
Comprobaciones:
V t = V 1 + V 2 + ... + V n
P g1 ± P g2 ± ... ± P gm = P 1 + P 2 + ... + P n
Para saber más
Los puntos de conexión de las placas protoboard
están internamente conectados como puedes
ver en la imagen. La línea superior e inferior se
suelen reservar para conectar el componente
generador.
Fig. 40. Conexiones internas de una placa
protoboard.
115

5
Electricidad Electricidad
Conoce
Conoce
Fig. 41. Símbolo eléctrico del nodo.
Fíjate
Si uno de los componentes en paralelo se estropea,
o no está bien conectado, dejará de circular
corriente eléctrica por él, pero seguirá pasando
intensidad por el resto de los elementos.
I g
V = 9V
g
I 1 I 2 I 3
R 1 = 5 k R 2 = 30 k R 3 = 10 k
Fig. 42. Circuito en paralelo con todas las
magnitudes eléctricas representadas.
I t
V =9V
g
V 1 V 2 V 3
Fig. 43. Circuito equivalente del circuito en
paralelo anterior.
Fíjate
La intensidad total del circuito equivalente es la
misma que la que circula entre los generadores
del circuito en paralelo original. Por todos los generadores
de igual valor circulará el mismo valor
de intensidad de corriente.
I g1 = I g2 = ... = I gm = I g
g(n generadores idénticos)
I t = I g1 + I g2 + ... + I gm = m × I g
Fig. 44. Circuito eléctrico en paralelo con un
único generador.
Fig. 45. Circuito eléctrico en paralelo con varios
generadores.
A1 y A2 no son dos
nodos distintos. Es un
único nodo A
B1 y B2 no son dos
nodos distintos. Es un
único nodo B
Fig. 46. Nodos y ramas de un circuito eléctrico.
I t
R=3
t k V Rt
4.2. Circuito en paralelo
Un circuito en paralelo es aquel cuyos componentes se conectan entre dos puntos.
Es decir, todos los bornes de un lado de los componentes se conectan juntos
y todos los bornes restantes se conectan juntos en otro punto de conexión.
Un nodo eléctrico es un punto de un circuito donde confluyen tres o más conductores
distintos.
Una rama es un tramo de circuito eléctrico comprendido entre dos nodos eléctricos
consecutivos.
Características de un circuito en paralelo
La resistencia equivalente es igual a la inversa de
la suma de las inversas de las resistencias.
R = 1 / (1/R + 1/R + ... + 1/R )
t 1 2 n
La tensión de todos los elementos es la misma.
Es un divisor de intensidad. La intensidad de co-
V = V = V = ... = V g 1 2 n
rriente proporcionada por los generadores se reparte
entre todos sus elementos.
I + I + ... + I = I = I + I + ... + I g1 g2 gm t 1 2 n
La potencia generada es igual a la potencia consumida.
P ± ... ± P = P + ... + P g1 gm 1 n
• Asociación de resistencias
La resistencia total (R t ) del circuito equivalente es igual a la inversa de la suma de las
inversas de las resistencias del circuito en paralelo.
• Asociación de generadores
La tensión total (V ) del generador del circuito equivalente de un circuito en paralelo
t
es igual al valor de la tensión de uno de los generadores conectados en paralelo. En
paralelo, sólo se pueden conectar generadores de igual valor y en el mismo sentido
de conexión, como en la figura 45.
La ventaja de conectar varios generadores de la misma tensión en paralelo es que
por cada uno de ellos circula una intensidad de corriente inferior a la que circularía
por un único generador de la misma tensión que los anteriores. Con un único generador,
por él pasaría una intensidad de corriente que sería la suma de las intensidades
de corriente que pasan por el conjunto de generadores conectados en paralelo.
Esto genera una potencia generada por cada generador inferior a la que se generaría
con uno solo. Así se consigue una vida útil de los generadores mayor y el circuito
puede funcionar durante más tiempo.
EJERCICIOS
27. Resuelve el circuito equivalente del circuito de la figura 44. Sigue para ello
los pasos que se indican en la página siguiente.
28. Resuelve el circuito equivalente del circuito de la figura 45. Sigue para
ello los pasos que se indican en la página siguiente.
29. Indica los nodos eléctricos de los circuitos anteriores. Nómbralos con
letras, como en la figura 46 (A, B, C...). Recuerda que, si entre dos conexiones
no hay ningún componente eléctrico, ambas conexiones son el mismo nodo.
• Resolución de un circuito en paralelo
Resolver un circuito en paralelo consiste en calcular la tensión, la intensidad de corriente
y la potencia de todos los componentes del circuito.
EJERCICIO RESUELTO 4
Calcula la tensión, la intensidad de corriente y la potencia de todos los componentes
del siguiente circuito en paralelo:
a. Representación de la
tensión de los generadores:
d. Cálculo de las tensiones de los receptores:
V = V = V = V = V = 9 V
1 2 3 g1 g2
e. Esquema eléctrico del circuito equivalente:
f. Cálculo de la tensión total (V ) y la resistencia total (R ) del circuito equivalente:
t t
V = V = V = 9 V
t g1 g2
R = 1 / (1/R + 1/R + 1/R ) = 1 / (1/2·10 t 1 2 3 4 Ω + 1/6·104 Ω + 1/3·104 Ω) =
= 1 / ((3 +1+2)/6·104 ) Ω = 104 Ω = 10 K
g. Cálculo de la intensidad total del circuito equivalente (I ) aplicando la ley de
t
Ohm en la resistencia total del circuito equivalente:
I = V / R = V / R = 9 V / 10 t Rt t t t 4 Ω = 9·10 –4 A = 0,9 mA
h. Cálculo de las intensidades de los generadores originales:
I = I = I g1 g2 g
2 × I = I = 9·10 g t –4 A ⇒ I = 4,5·10 g –4 A = I = I g1 g2
i. Cálculo de las intensidades de corriente de los receptores del circuito original
aplicando la ley de Ohm en cada una de las resistencias:
I = V / R = 9 V / 2·10 1 1 1 4 Ω = 4,5·10 –4 A I = V / R = 9 V / 3·10 3 3 3 4 Ω = 3·10 –4 A
I 2 = V 2 / R 2 = 9 V / 6·10 4 Ω = 1,5·10 –4 A
b. Representación de la
intensidad de corriente
de todos los componentes:
j. Cálculo de las potencias de todos los componentes:
Potencias generadas:
P g1 = V g1 × I g1 = 9 V × 4,5·10 –4 A = 4,05·10 –3 W
P g2 = V g2 × I g2 = 9 V 4,5·10 –4 A = 4,05·10 –3 W
Potencias consumidas:
P 1 = V 1 × I 1 = 9 V × 4,5·10 –4 A = 4,05·10 –3 W
P 2 = V 2 × I 2 = 9 V × 1,5·10 –4 A = 1,35·10 –3 W
P 3 = V 3 × I 3 = 9 V 3·10 –4 A = 2,7·10 –3 W
c. Representación de la
tensión de los receptores:
116 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
9V 9V
I g1
V g1 =9V V g2 =9V
I g2
I t
V =9V
g
20 k 60 k V2 30 k
I 1
20 k 60 k 30 k
V 1
I t
R=10
t k V Rt
I 2
V 2
I 3
V 3
5
Pasos a seguir para la resolución de un
circuito en paralelo con m generadores y
n resistencias:
a) Dibuja la tensión en los generadores. El
positivo, en la línea más larga; el negativo,
en la línea más corta (V , V ... V ).
g1 g2 gm
b) Dibuja la intensidad de corriente de todos
los componentes con una flecha saliendo
del lado positivo de los generadores y dividiéndose
en los nodos hacia los receptores
(I , I , I , I ... I ).
g 1 2 3 n
c) Dibuja la tensión de todos los componentes
receptores teniendo en cuenta que la
intensidad de corriente entra por el polo
positivo de la tensión.
d) Calcula la tensión de los componentes receptores
teniendo en cuenta que el valor
de dicha tensión es común a todos los
elementos:
V = V = V = ... = V = V = V = ... = V 1 2 3 n g1 g2 gm
e) Dibuja el circuito equivalente, con un único
generador (V ) y una única resistencia (R ).
t t
f) Calcula la tensión total (V ) y la resistencia
t
total (R ) del circuito equivalente:
t
V = V = V = V = V t g1 g2 g3 gm
R = 1 / (1/R + 1/R + ... +1/R )
t 1 2 n
g) Calcula la intensidad total del circuito
equivalente (I ) aplicando la ley de Ohm en
t
la resistencia total del circuito equivalente:
I = V / R = V / R t Rt t t t
h) Calcula las intensidades de corriente de los
componentes generadores del circuito en
paralelo original sabiendo que todos los
generadores son iguales, y por ellos circula
la misma intensidad de corriente (I ), y g
que la suma de todas estas intensidades
de corriente es igual a la intensidad de
corriente total del circuito equivalente:
I = I = ... = I = I g1 g2 gm g
I + I + ... + I = m × I = I g1 g2 gm g t
i) Calcula las intensidades de corriente de los
componentes receptores del circuito en
paralelo original aplicando la ley de Ohm
en cada uno de ellos:
I = V / R 1 1 1
...
I = V / R n n n
j) Calcula las potencias de todos los componentes
y señala si son potencias eléctricas
generadas o consumidas:
P = V × I g1 g1 g1
...
P = V × I gm gm gm
P = V × I 1 1 1
...
P = V × I n n n
k) Realiza las siguientes comprobaciones:
I = I + I + ... + I t 1 2 n
P + P + ... + P = P + P + ... + P g1 g2 gm 1 2 n
117

5
Electricidad Electricidad
Conoce
Conoce
Fíjate
Si en un circuito mixto se dan datos de las magnitudes
eléctricas de algunos de los componentes,
es muy probable que la resolución del circuito no
precise seguir los siguientes pasos planteados. En
este tipo de circuitos, es importante saber aplicar
las características de los circuitos serie y paralelo
en las partes del circuito conectadas en serie o en
paralelo, respectivamente.
Fig. 47. Agrupaciones mixtas de resistencias.
9V
9V
I t
V=9V
t
Fig. 48. Circuito mixto.
20 k
60 k
20 k
60 k
Fig. 49. Circuitos intermedios para la obtención
del circuito equivalente final.
I t
V Rt
30 k R 24 = 15 k
R 234 = 10 k
R=90 t k
4.3. Circuito mixto
Un circuito mixto es aquel cuyos componentes se conectan unos en serie y otros
en paralelo.
Características de un circuito mixto
La resistencia equivalente es igual a la suma de
todas las resistencias para los tramos en serie y a la
R (mezcla entre serie y paralelo)
inversa de la suma de las inversas de las resistencias t
para los tramos en paralelo.
La intensidad de corriente de todos los elementos
I = I = ... = I
que están en serie en una misma rama es la misma. s1 s2 sn
La tensión de los elementos que están en paralelo
V = V = ... = V
es la misma.
p1 p2 pn
La potencia generada es igual a la potencia con-
P = P + P + ... + P
sumida.
g 1 2 n
• Asociación de resistencias
La resistencia total (R t ) del circuito equivalente es igual a la resistencia equivalente
que va resultando de resolver las resistencias totales de los tramos en serie y en paralelo
hasta obtener una única resistencia.
• Resolución de un circuito mixto
Resolver un circuito mixto consiste en calcular la tensión, la intensidad de corriente y
la potencia de todos los componentes del circuito.
EJERCICIO RESUELTO 5
Calcula la tensión, la intensidad de corriente y la potencia de todos los componentes
del siguiente circuito en paralelo:
a. Representación de la
tensión de los generadores:
b. Representación de la
intensidad de corriente
de todos los componentes:
c. Representación de la
tensión de los receptores:
d. Indicación de los nodos: e. Esquema eléctrico del circuito equiva-
I1 nodo A
lente:
V =9V
g
I g
I 5
20 k
V 1
60 k
V 5
I 3
V 3
V 2
30 k 10 k
nodo B
V =9V
g
I g
5k
20 k 5k
9V 30 k 10 k
60 k
I 5
I 4
V 4
I 1
20 k 5k
V 1
60 k
V 5
I 3
V 3
V 2
30 k 10 k
I 4
I t
V=9V
t
V 4
I t
V Rt
R=90 t k
f. Cálculo de la tensión total (V t ) y la resistencia total (R t ) del circuito equivalente:
V t = V g = 9 V
R 24 = R 2 + R 4 = 5·10 3 Ω + 10·10 3 Ω = 15·10 3 Ω
R 234 = 1 / (1/R 3 + 1/R 24 ) = 1 / (1/30·10 3 Ω + 1/15·10 3 Ω) = 10·10 3 Ω
R t = R 1 + R 234 + R 5 = 20·10 3 Ω + 10·10 3 Ω + 60·10 3 Ω = 90·10 3 Ω = 90 K
g. Cálculo de la intensidad total del circuito equivalente (I t ) aplicando la ley de
Ohm en la resistencia total del circuito equivalente:
I t = V Rt / R t = V t / R t = 9 V / 90·10 3 Ω = 1·10 –4 A = 0,1 mA
h. La intensidad de corriente que circula por el circuito equivalente es la misma
que la que atraviesa el generador del circuito original y todos los elementos
en serie con él, como las resistencias R 1 y R 5 :
I g = I 1 = I 5 = I t = 1·10 –4 A = 0,1 mA
i. Cálculo de la tensión de las resistencias R 1 y R 5 aplicando la ley de Ohm:
V 1 = R 1 × I 1 = 20·10 3 Ω × 0,1·10 –3 A = 2 V
V 5 = R 5 × I 5 = 60·10 3 Ω × 0,1·10 –3 A = 6 V
j. La tensión que soporta la resistencia R 3 es la misma tensión que hay entre los
nodos A y B del circuito inicial y, por tanto, entre los bornes de la resistencia
equivalente intermedia R 234 . Esta tensión se puede calcular conociendo la intensidad
de corriente que pasa por dicho circuito, que es la misma que la que
circula por el circuito equivalente final I t :
I t = I 234 = 1·10 –4 A = 0,1 mA
V 3 = V 234 = V AB = R 234 × I 234 = 10·10 3 Ω × 0,1·10 –3 A = 1 V
k. Para calcular las intensidades de corriente restantes utilizamos el primer
circuito intermedio. Conociendo la tensión entre los nodos A y B se puede
calcular la intensidad de corriente que pasa por la resistencia R 3 y por la R 24
aplicando la ley de Ohm. La intensidad de corriente que pasa por la resistencia
R 24 es la misma intensidad de corriente que pasa por R 2 y R 4 por estar en serie:
V AB = V 3 = V 24 = 1 V
I 3 = V 3 / R 3 = 1 V / 30·10 3 Ω = 3,33·10 –5 A
I 24 = V 24 / R 24 = 1 V / 15·10 3 Ω = 6,66·10 –5 A = I 2 = I 4
l. Cálculo de la tensión en las resistencias R 2 y R 4 aplicando la ley de Ohm:
V 2 = R 2 × I 2 = 5·10 3 Ω × 6,66·10 –5 A = 0,5·10 4 Ω × 0,66·10 –4 A = 0,33 V
V 4 = R 4 × I 4 = 10·10 3 Ω × 6,66·10 –5 A = 0,1·10 5 Ω × 6,66·10 –5 A = 0,66 V
EJERCICIOS
30. Calcula la resistencia equivalente de las agrupaciones de resistencias que
aparecen en la figura 47.
31. Calcula el circuito equivalente de los circuitos mixtos de la figura 48.
32. Resuelve el circuito mixto de la figura 50 considerando los valores de
los instrumentos de medida utilizados. ¿Qué voltaje tiene la pila?
118 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
V g
5
Fig. 50. Circuito mixto con aparatos de medida.
Fig. 51. Circuito equivalente intermedio (2).
Fig. 52. Circuito equivalente intermedio (1).
Comprobación en las potencias:
R = 10 kW
234
P g = P 1 + P 2 + P 3 + P 4 + P 5
P g = V g × I g = 9 V × 10 –4 A = 9·10 –4 W
P 1 = V 1 × I 1 = 2 V × 10 –4 A = 2·10 –4 W
P 2 = V 2 × I 2 = 0,33 V × 6,6·10 –5 A = 2,2·10 –5 W
P 3 = V 3 × I 3 = 1 V × 3,33·10 –5 A = 3,33·10 –5 W
P 4 = V 4 × I 4 = 0,66 V × 6,6·10 –5 A = 4,4·10 –5 W
P 5 = V 5 × I 5 = 6 V × 10 –4 A = 6·10 –4 W
R = 15 kW
24
119

5
Electricidad Electricidad
Conoce
Conoce
5. Montajes eléctricos sencillos: inversor de giro
Fíjate
Los mismos circuitos se pueden hacer con relés y
controlar su funcionamiento con finales de carrera
con el fin de que el motor se pare cuando llegue
a un tope. Este mecanismo nos serviría, por
ejemplo, para controlar un toldo que se extiende
o se recoge al accionar un interruptor.
6. Efectos de la corriente eléctrica: electromagnetismo
corriente
Fig. 53. La corriente eléctrica crea un campo
magnético.
S
N
conductor
campo
magnético
batería
El flujo
aumenta
Fig. 54. La variación del flujo magnético genera
una corriente eléctrica.
Fig. 55. Símbolo eléctrico del
transformador.
El flujo
disminuye
Fíjate
En los transformadores de tensión, la relación entre
el número de vueltas de la espira o la tensión
del devanado primario y el secundario se denomina
relación de transformación.
R t (adimensional) = N 1 / N 2 = V 1 / V 2
donde:
R t : relación de transformación
N: número de espiras (adimensional)
V: tensión (en voltios)
1: primario
2: secundario
Para conseguir la inversión de giro de un motor de corriente continua se puede optar
por usar un conmutador, un conmutador doble o un conmutador de cruce:
Conmutador. Conmutador doble. Conmutador de cruce.
Observa que las resistencias que se han colocado en serie con el motor en algunos
de los circuitos producen una menor intensidad de corriente y, por tanto, un giro más
controlado del motor.
El electromagnetismo es la rama de la física que estudia los fenómenos eléctricos
y magnéticos unificados.
Entre los efectos electromagnéticos podemos destacar dos:
• Una corriente eléctrica crea un campo magnético a su alrededor. Si la
corriente eléctrica circula por un conductor enrollado a una barra de hierro,
se crea un imán temporal o electroimán.
• La variación del flujo de un campo magnético en una espira cerrada
genera una corriente eléctrica. Este movimiento de electrones recibe el
nombre de corriente inducida.
Entre los elementos electromagnéticos más utilizados tenemos:
• Relé. Es un conmutador electromagnético. Consta de una bobina que, al ser
alimentada, crea un campo magnético que atrae una pletina metálica, con
lo cual cambia la conexión del circuito de potencia.
• Transformador. Es un componente electromagnético capaz de cambiar el
valor de la tensión o la intensidad de corriente en corriente alterna. Pueden
ser elevadores o reductores de tensión, según si la tensión del devanado
secundario es superior o inferior a la tensión del devanado primario, respectivamente.
(electroimán)
conexiones
del primario
devanado
primario
núcleo
ferromagnético
Fig. 56. Estructura de un relé. Fig. 57. Estructura de un transformador.
conexiones del
secundario
devanado
secundario
7. Máquinas eléctricas básicas: dinamo y motor de corriente continua
La dinamo es un generador eléctrico de corriente continua que obtiene energía
eléctrica a partir de energía mecánica de rotación.
Por ejemplo, antes se utilizaban mucho en las bicicletas, para alimentar una pequeña
bombilla que permitía alumbrar el camino según se pedaleaba.
El motor de corriente continua es una máquina eléctrica que obtiene energía
mecánica de rotación a partir de energía eléctrica.
Ambas máquinas tienen la estructura que se muestra a continuación. Según dónde
se accione (en los bornes de la parte eléctrica o en el eje de la parte mecánica), la
máquina eléctrica funciona como motor o como generador, respectivamente.
Fig. 58. Estructura de una máquina de corriente continua.
8. Generación de corriente eléctrica: el alternador
Las máquinas eléctricas de corriente alterna son más complejas. Existen motores y
generadores de corriente alterna.
El generador de corriente alterna recibe el nombre de alternador.
En las centrales eléctricas donde se genera electricidad de corriente alterna, los alternadores
tienen un papel vital. A partir del movimiento de los álabes de las turbinas
se transmite dicho movimiento a los ejes del alternador para generar la corriente.
EJERCICIOS
33. Copia en tu cuaderno el siguiente dibujo e identifica las partes de una
máquina eléctrica de corriente continua.
34. ¿Qué elemento electromagnético se usa para modificar los valores de
la tensión o la intensidad de corriente? ¿Qué tipo de corriente eléctrica usa
dicho elemento?
35. Calcula el número de espiras del devanado primario de un transformador
sabiendo que en el devanado secundario hay 500 espiras y que la
tensión de éste es de 250 V cuando en el primario es de 50 V. Indica, además,
cuál es la relación de transformación.
120 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
carcasa
eje rotor
escobillas
5
Fig. 59. Máquina eléctrica de corriente continua
desmontada.
Para saber más
Los alternadores son máquinas eléctricas trifásicas,
es decir, crean corriente alterna en tres
fases desfasadas entre sí 120°.
Fíjate
La energía eléctrica se produce en tres fases, se
transporta en tres fases y se consume monofásica
(consumidores) o trifásica y monofásica (industrias).
Fig. 60. Alternador.
imanes
colector
Para saber más
Las máquinas eléctricas de corriente alterna
se pueden clasificar en máquinas asíncronas
y máquinas síncronas. Entre las asíncronas predomina
el uso de motores, por ser más robustos,
mientras que en las síncronas el uso fundamental
se destina a los generadores.
121

Electricidad Electricidad
5 5
Repasa Repasa
Resumen de la unidad Esquema de contenidos
•La electricidad es la rama de la física que estudia los fenómenos de las cargas eléctricas.
•La corriente eléctrica es el movimiento de electrones. Hay dos tipos de corriente: CA corriente continua (CC)
CA M
y corriente alterna (CA).
•Un circuito eléctrico es un conjunto de componentes que, conectados eléctricamente, permiten el paso de
la corriente eléctrica.
Componentes generadores
Componentes receptores
Elementos
conductores
Nombre
Generador de CC
Símbolo
eléctrico
Nombre
•Las magnitudes eléctricas básicas son el voltaje, la intensidad de corriente y la resistencia eléctrica.
M
También son importantes la energía eléctrica y la potencia eléctrica.
•Ley de Ohm: “La intensidad de corriente que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional
al valor de la tensión que hay entre sus extremos e inversamente proporcional al valor de su resistencia
eléctrica”.
•Los circuitos eléctricos se pueden clasificar en circuitos en serie, en paralelo y mixtos. Los circuitos mixtos
comparten características de ambos.
•Entre los elementos electromagnéticos destacan el relé y el transformador.
•El alternador y la dinamo son generadores de CA y CC, respectivamente.
Elementos de control y protección
Interruptor
Generador de CA CA G
CA
Conmutador
CA
CA
Pila Conmutador doble
Batería Conmutador de cruce
Resistencia Pulsador NA
Bombilla Pulsador NC
Motor M
Relé de un circuito
Zumbador Relé de dos circuitos
M
Cable eléctrico M
Final de carrera
M
Nodo eléctrico Fusible
Símbolo
eléctrico
Magnitud eléctrica Definición Unidad de medida Aparato de medida
Voltaje, tensión o
diferencia de potencial
(V, d.d.p.)
Intensidad de corriente
(I)
Indica la diferencia de energía entre dos puntos. Es
la energía que se proporciona a los electrones para
que se muevan.
Indica la cantidad de carga por unidad de tiempo
en una sección de un conductor.
Voltio (V) Voltímetro (paralelo)
Amperio (A) Amperímetro (serie)
Resistencia eléctrica (R) Indica la oposición al paso de la corriente eléctrica. Ohmio (Ω) Óhmetro (paralelo)
Energía eléctrica (E)
Forma de energía fácil de generar y de transportar
a largas distancias y que puede transformarse en
otros tipos de energías.
Julio (J)
Kilovatio hora (kW·h)
Contador eléctrico
(serie/paralelo)
Potencia eléctrica (P) Es la energía por unidad de tiempo. Vatio (W) Vatímetro (serie/paralelo)
Resistencia
equivalente (R t )
Intensidad de
corriente
Tensión o voltaje
Potencia
Circuito serie Circuito paralelo
Es igual a la suma de las resistencias:
R = R + R + ... +R t 1 2 n
Es la misma para todos los componentes:
I = ... = I = I = ... = I = I g1 gm 1 n t
Es un divisor de tensión:
V = V + V + ... + V t 1 2 n
CA
CA
CA
G
La potencia generada es igual a la potencia consumida:
P g1 ± ... ±P gm = P 1 + ... + P n
M
Es igual a la inversa de la suma de las inversas de las resistencias:
R t = 1 / (1/R 1 + 1/R 2 + ... + 1/R n )
Es un divisor de intensidad:
I + I + ... + I = I = I + I + ... + I g1 g2 gm t 1 2 n
Es la misma para todos los componentes:
V = V = V = ... = V g 1 2 n
CA
CA
RL
RL
M
M
M
CA
M
122 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
TIPOS DE
CORRIENTE
Corriente
continua
Corriente
alterna
COMPONENTES
ELÉCTRICOS
Circuito
GLOSARIO
Componentes
generadores
Componentes
receptores
Elementos
de control y
protección
Elementos de
conducción
alternador
amperímetro
circuito eléctrico
corriente eléctrica
dinamo
MAGNITUDES
ELÉCTRICAS
Intensidad de
corriente
Amperímetro
Voltaje,
tensión o
diferencia de
potencial
Voltímetro
Resistencia
Energía
eléctrica
Potencia
eléctrica
Óhmetro u
ohmímetro
Código de
colores
Contador eléctrico
Vatímetro
Ley de Ohm
ELECTRICIDAD
MONTAJES ELÉCTRICOS
SENCILLOS: INVERSOR
DE GIRO
Con un conmutador
Con un conmutador
doble
Con un conmutador
de cruce
Con un relé de dos
circuitos
CIRCUITOS SERIE,
PARALELO Y MIXTO
Circuito en
serie
Circuito en
paralelo
Circuito
mixto
Resolución de
circuitos
electricidad
electromagnetismo
intensidad de corriente
óhmetro u ohmímetro
polímetro
Circuito equivalente
EFECTOS DE LA
CORRIENTE ELÉCTRICA:
ELECTROMAGNETISMO
MÁQUINAS
ELÉCTRICAS
DE CORRIENTE
CONTINUA
resistencia
vatímetro
voltaje o tensión
voltímetro
Máquinas
electromagnéticas
Relé
Dinamo Máquinas
síncronas:
Motor de
corriente
continua
Transformador
MÁQUINAS
ELÉCTRICAS
DE CORRIENTE
ALTERNA
alternadores
Máquinas
asíncronas:
motores
123

5 Electricidad
Actividades
ACTIVIDADES DE REFUERZO ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN
Después de estudiar el tema, realiza en tu cuaderno los siguientes ejercicios:
1. ¿Qué objetos conoces que funcionen con corriente continua? ¿Y con corriente alterna?
2. ¿Por cuál de estos dos conductores circula más intensidad de corriente? ¿Por qué?
3. ¿Cuál de estos dos conductores presenta más oposición al paso de la corriente eléctrica? ¿Por qué?
4. ¿Cuál de estos dos conductores presenta más oposición al paso de la corriente eléctrica? ¿Por qué?
5. Dibuja los siguientes circuitos eléctricos e indica cuáles son cerrados y cuáles son abiertos. Para los circuitos cerrados,
señala de qué tipo de circuito se trata en cada caso (serie, paralelo o mixto).
6. Aplica la ley de Ohm para calcular la intensidad de corriente que pasa por una resistencia de valor 10 kΩ que está sometida
a una tensión de 4,5 V. Haz el dibujo del circuito con las magnitudes eléctricas indicadas.
7. Aplica la ley de Ohm para calcular la tensión que soporta una resistencia sabiendo que su valor es de 120 kΩ y que la
atraviesa una intensidad de corriente de 0,24 mA. Haz el dibujo del circuito con las magnitudes eléctricas indicadas.
8. Aplica la ley de Ohm para calcular el valor de una resistencia eléctrica sabiendo que soporta una tensión de 1,5 V y
que la atraviesa una intensidad de corriente de 300 µA. Haz el dibujo del circuito con las magnitudes eléctricas indicadas.
9. Representa las intensidades de corriente de los siguientes circuitos (con flechas) y nómbralas como en el ejemplo.
A continuación, representa las tensiones de todos los componentes (con un más o un menos) y nómbralas también.
I g
I 1
I 2
10 k 10 k 20 k 30 k
V 1
V 2
5k 10 k 5k 10 k
V = 9V
g 9V 1,5 V 9 V
10. De los anteriores circuitos en paralelo, suponiendo que en vez de resistencias fueran bombillas con las resistencias
indicadas en los circuitos, ¿qué bombillas lucirían con más intensidad? ¿Por qué?
11. En los siguientes circuitos, se desea conocer la intensidad de corriente y la tensión de todos los componentes que
los integran. ¿Qué instrumentos de medida utilizarías? Coloca el mínimo número de instrumentos de medida necesarios
para conocer dichas magnitudes eléctricas de todos los componentes en el mismo instante.
Actividades
Electricidad 5
12. Calcula la resistencia media, la tolerancia y el rango de valores de las siguientes resistencias eléctricas utilizando el
código de colores.
1.ª franja 2.ª franja 3.ª franja 4.ª franja
Resistencia R1 Marrón Verde Negro Dorado
Resistencia R2 Marrón Gris Rojo Dorado
Resistencia R3 Azul Gris Marrón Plata
13. Calcula la resistencia de los siguientes conductores y di por cuál de ellos circularía una mayor intensidad de corriente
si estuviesen sometidos a 12 V. ¿Por qué los cables eléctricos son de cobre y no de plata?
Material del conductor
Resistividad del material
(Ω·mm2 / m)
Longitud
(m)
Sección
(mm2 )
Cobre 0,0172 10 3
Plata 0,0159 5 1
Carbón 40,0 30 5
14. Calcula cuál debería ser la longitud de un cable de plata de las características del anterior ejercicio para que tuviera
la misma resistencia que la calculada para el cable de cobre.
15. ¿Por qué no se puede conectar un voltímetro en serie? Razona la respuesta considerando su resistencia en un ejercicio
práctico.
16. ¿Por qué no se puede conectar un amperímetro en paralelo? Razona la respuesta considerando su resistencia en un
ejercicio práctico.
17. Redibuja los siguientes circuitos colocando un generador en los puntos de tensión y calcula la tensión, la intensidad
de corriente y la potencia de todos los componentes.
18. ¿Qué pasaría con los generadores conectados en el siguiente circuito? Razona tu respuesta considerándolo un
circuito en serie.
9V 1,5 V
19. Resuelve el siguiente circuito mixto sabiendo que la tensión que soporta la resistencia de 5 kΩ es de 2 V. ¿Qué
valor de tensión (V g ) tiene la pila?
20. Resuelve el siguiente circuito mixto sabiendo que la intensidad de corriente que atraviesa la resistencia de 20 kΩ
es de 300 µA. ¿Qué valor de tensión (V g ) tiene la pila?
124 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
125

Electricidad Electricidad
5 5
Practica en el taller Practica en el taller
En estas páginas te sugerimos una serie de prácticas para reforzar los contenidos vistos en la unidad. Usaremos un polímetro
para medir las tres magnitudes eléctricas.
Uso del polímetro
Fig. 61. Polímetro.
Medición de resistencias eléctricas
Fig. 62. Resistencias eléctricas.
Fig. 63. Medición de resistencias
asociadas en serie.
1. El polímetro es un instrumento de medida multifuncional que permite medir intensidades
de corriente, tensiones y resistencias, entre otras magnitudes eléctricas, tanto en
corriente continua como en corriente alterna.
2. Identifica las siguientes partes del polímetro en las figuras:
1. Polímetro
1.1. Pantalla digital (display)
1.2. Botón de captura de medida
1.3. Ruleta funcional
1.3.1. Posición de apagado
1.3.2. Rango de tensiones en corriente continua
1.3.3. Rango de tensiones en corriente alterna
1.3.4. Rango de intensidades en corriente continua
1.3.5. Rango de resistencias
1.4. Terminal de entrada común
1.5. Terminal de entrada para tensiones y resistencias
1.6. Terminal de entrada de intensidades de corriente hasta 10 A
2. Sonda roja o de medida
3. Sonda negra o de referencia (tierra)
3. Modo de uso:
1. Se conectan las sondas en los terminales de entrada correspondientes, según lo
que se vaya a medir.
2. Se selecciona el rango de la magnitud eléctrica que se vaya a medir.
3. Se recorre el rango de la magnitud desde los valores mayores a los menores hasta
conseguir la mejor precisión.
4. Se anota el valor de la magnitud medida y la posición de la ruleta funcional para
saber con qué precisión se ha tomado la medida.
Práctica 1. Calcula teóricamente la resistencia media, la tolerancia y el rango de valores de
las resistencias suministradas por el profesor, para comparar dichos cálculos con los datos
experimentales. Anótalos en tu cuaderno en una tabla como esta.
Código de colores de las
resistencias eléctricas
Resistencia
media (Ω)
Valores teóricos Valor experimental
Tolerancia
(Ω)
Rango de
valores (Ω)
Valor
medido
(Ω)
Posición de la
ruleta funcional
(precisión)
Práctica 2. Coloca en serie tres resistencias, de las medidas en la anterior práctica, sobre una
placa protoboard en la que no haya nada más conectado y mide el valor total de las tres
resistencias en serie. Comprueba que dichos valores coinciden con el valor de la resistencia
total del circuito equivalente, usando los valores de las resistencias mínimas y máximas. Copia
la siguiente tabla en tu cuaderno para recoger los datos teóricos y experimentales.
Resistencia R1 Resistencia R2 Resistencia R3 Resistencia total
Valores teóricos Medición de resistencias
Rango de valores
(valores experimentales)
Resistencia
mínima (Ω)
Resistencia
máxima (Ω)
Valor
medido (Ω)
Posición de la
ruleta funcional
(precisión)
Práctica 3. Coloca en paralelo tres resistencias, de las
medidas en la práctica 1, sobre una placa protoboard
en la que no haya nada más conectado y mide el
valor total de las tres resistencias en paralelo. Usa
los valores de las resistencias mínimas y máximas
para los valores teóricos. Recoge los datos en una
tabla como la de la práctica anterior.
Práctica 4. Coloca sobre una placa protoboard dos
resistencias en paralelo y éstas en serie con otra
resistencia de las usadas en la práctica 1 y mide el
valor total de las tres resistencias asociadas. Recoge
los datos en una tabla como la de las prácticas 2 y 3.
Medición de tensiones
Fig. 64. Medición de resistencias
asociadas en paralelo.
Monta sobre una placa protoboard un circuito en serie formado por una pila de petaca de
4,5 V y tres resistencias de las utilizadas en la práctica 1. Antes de realizar el montaje, resuelve
el circuito con los valores experimentales de las resistencias. Mide los valores de las tensiones
en los cuatro componentes. Copia la siguiente tabla en tu cuaderno para recoger los datos
teóricos y experimentales.
Valores teóricos Valor experimental
Resistencia R1 Resistencia R2 Resistencia R3 Debes comprobar que, en el circuito en serie, la tensión dada por la pila sea igual a la suma
de las tensiones de las resistencias, por ser un divisor de tensión.
Medición de intensidad de corriente
Monta sobre una placa protoboard un circuito en paralelo formado por una pila de 4,5 V y
tres resistencias de las utilizadas en la práctica 1. Antes de realizar el montaje, resuelve el circuito
con los valores experimentales de las resistencias. Mide los valores de las intensidades
de corriente de los cuatro componentes. Copia la siguiente tabla en tu cuaderno para recoger
los datos teóricos y experimentales.
Valores teóricos Valor experimental
Debes comprobar que, en el circuito en paralelo, la intensidad de corriente que sale de la
pila sea igual a la suma de las intensidades de corriente de las resistencias, por ser un divisor
de intensidad.
Fig. 65. Medición de resistencias
asociadas mixtas.
Fig. 66. Medición de tensión en un
circuito en serie.
Fig. 67. Medición de intensidad de corriente en
un circuito en paralelo.
126 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
Tensión
soportada (V)
Pila de petaca 4,5
Pila de petaca
Resistencia R 1
Resistencia R 2
Resistencia R 3
Tensión
soportada (V)
4,5
Intensidad de
corriente (A)
Intensidad de
corriente (A)
Potencia
(W)
Potencia
(W)
Valor
medido (V)
Valor
medido (A)
Posición de la
ruleta funcional
(precisión)
Posición de la
ruleta funcional
(precisión)
Fíjate
La potencia de cada resistencia debe ser inferior
a la potencia máxima impuesta por el fabricante
(normalmente, 0,25 W). De este modo
no habrá deterioro de la resistencia.
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Electricidad Electricidad
Practica en el aula de informática
Practica en el aula de informática
PRACTICA PASO A PASO: EJERCICIOS DE ELECTRICIDAD CON CROCODILE
CLIPS 3.2 (EDICIÓN PROFESIONAL)
Las actividades que te presentamos a continuación están pensadas para que practiques con la aplicación Crocodile Clips 3.2
(edición profesional) u otra herramienta similar.
Práctica 1. Interfaz de Crocodile Clips 3.2 (edición profesional)
Práctica 2. Circuitos en serie
1. Abre un procesador de texto y crea un documento nuevo en blanco.
2. Abre la aplicación Crocodile Clips 3.2 (edición profesional) y haz una captura de pantalla
de la interfaz.
3. Copia la imagen en el documento de texto e identifica todos sus elementos.
4. Guarda el archivo de texto como UD05_P1_nombreapellido.
1. Abre un procesador de texto y crea un documento nuevo en blanco.
2. Abre la aplicación Crocodile Clips 3.2 (edición profesional) y crea los circuitos en serie
que te mostramos al margen.
3. Haz una captura de pantalla de los circuitos y copia las imágenes en el documento
de texto.
4. En el mismo documento de texto, haz una tabla como la siguiente para cada uno de
los circuitos y complétala con los datos obtenidos en el programa de electricidad.
Componente Tensión (V)
Generador 1
Generador 2
Resistencia R 1
Resistencia R 2
Resistencia R 3
Intensidad de
corriente (A)
5. Guarda el archivo de texto como UD05_P2_nombreapellido.
Potencia generada y
consumida (W)
Práctica 3. Circuitos en paralelo
1. Abre un procesador de texto y crea un documento nuevo en blanco.
2. Abre la aplicación Crocodile Clips 3.2 (edición profesional) y crea los circuitos en
paralelo que te mostramos al margen.
3. Haz una captura de pantalla de los circuitos y copia las imágenes en el documento
de texto.
4. En el mismo documento de texto, haz una tabla como la siguiente para cada
uno de los circuitos y complétala con los datos obtenidos en el programa de
electricidad.
Componente Tensión (V)
Generador 1
Generador 2
Resistencia R 1
Resistencia R 2
Resistencia R 3
5. Guarda el archivo de texto como UD05_P3_nombreapellido.
Práctica 4. Circuitos mixtos
Intensidad de
corriente (A)
1. Abre un procesador de texto y crea un documento nuevo en blanco.
2. Abre la aplicación Crocodile Clips 3.2 (edición profesional) y crea los circuitos
mixtos que te mostramos al margen.
3. Haz una captura de pantalla de los circuitos y copia las imágenes en el documento
de texto.
4. En el mismo documento de texto, haz una tabla como la siguiente para cada
uno de los circuitos y complétala con los datos obtenidos en el programa de
electricidad.
Componente Tensión (V)
Generador 1
Resistencia R1 Resistencia R2 Resistencia R3 Resistencia R4 Intensidad de
corriente (A)
5. Guarda el archivo de texto como UD05_P4_nombreapellido.
Potencia generada y
consumida (W)
Potencia generada y
consumida (W)
128 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
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Electricidad Electricidad
Practica en el aula de informática
Practica en el aula de informática
ACTIVIDADES MULTIMEDIA
1. Test de electricidad
3. Componentes
Abre en la unidad 5 del CD el ejercicio UD05 01 Test de la unidad y comprueba tus conocimientos.
Sólo una respuesta es válida en cada pregunta. Repite el test hasta que obtengas por lo menos un 80%
de aciertos.
2. Aprende el vocabulario de la unidad
Abre en la unidad 5 del CD el ejercicio UD05 02 Glosario. En él aparecen las palabras del glosario y su
definición.
Conéctalas en el orden adecuado. Repite el ejercicio hasta que todas las conexiones sean correctas.
Abre en la unidad 5 del CD el ejercicio UD05 03 Componentes y contesta las preguntas sobre componentes.
Repite el test hasta que obtengas por lo menos un 80% de aciertos.
4. Instrumentos de medida
Abre en la unidad 5 del CD el ejercicio UD05 04 Instrumentos de medida. Encontrarás preguntas
sobre los instrumentos de medida que se utilizan en electricidad y deberás hacer algunas conexiones
y acciones con dichos instrumentos.
Repite el test hasta que obtengas por lo menos un 80% de aciertos.
5. Estructura física de los componentes
Abre en la unidad 5 del CD el ejercicio UD05 05 Estructura física de los componentes.
Completa la imagen de cada componente arrastrando hasta las líneas horizontales de las flechas los
nombres de sus diferentes partes.
ACTIVIDADES EN INTERNET
1. Toma de tierra
1. Abre un procesador de texto y crea un documento nuevo en blanco.
2. Busca información en Internet y contesta a las siguientes preguntas:
a. ¿Qué es una toma de tierra?
b. ¿Por qué se conectan a tierra los electrodomésticos?
c. ¿Dónde se ubica la toma de tierra en los edificios? Busca una foto e insértala en tu documento.
d. ¿Todos los enchufes tienen toma de tierra?
e. ¿Cómo son los enchufes y las clavijas con toma de tierra? Busca una foto e insértala en tu documento.
f. ¿Qué magnitud eléctrica se mide para estimar el riesgo en las personas?
g. ¿Qué intensidad de corriente circula por los enchufes de las casas?
h. ¿Corre peligro mi vida si estoy conectado a una diferencia de potencia de 24.000 V?
3. Guarda el archivo como UD05_Internet1_nombreapellido.
2. Transformadores en la red eléctrica española
1. Abre un procesador de texto y crea un documento nuevo en blanco.
2. Busca información en Internet y contesta a las siguientes preguntas:
a. ¿Qué tipo de transformadores se usan en las subestaciones de transformación? ¿Y en las subestaciones
de distribución?
b. ¿A qué tensiones se produce energía eléctrica en las centrales térmicas? ¿Y en las hidráulicas?
¿Y en las eólicas?
c. ¿Por qué se transporta la energía eléctrica a alta tensión y no a baja tensión?
3. Guarda el archivo como UD05_Internet2_nombreapellido.
3. Electricidad por el mundo
1. Abre un procesador de texto y crea un documento nuevo en blanco.
2. Busca información en Internet y contesta a las siguientes preguntas:
a. ¿Qué tensión tienen los enchufes en España? ¿Y en los Estados Unidos? ¿Y en Tanzania? ¿Y en
la India?
b. ¿A qué frecuencia funciona la corriente eléctrica en España? ¿Y en los Estados Unidos? ¿Y en
Tanzania? ¿Y en la India?
c. ¿Cómo son los enchufes en los Estados Unidos? ¿Y en Tanzania? ¿Y en la India?
d. ¿Cómo se pueden usar aparatos eléctricos de España en los países en que la tensión o la frecuencia
son diferentes?
3. Guarda el archivo como UD05_Internet3_nombreapellido.
Direcciones de interés
endrino.pntic.mec.es/hotp0055/emmanuel_sanchez/index.htm: Pequeña introducción al mundo
de la electricidad, con ejercicios de evaluación.
www.edu.xunta.es/contidos/premios/p2003/c/electronica/index.htm: Galería de componentes
eléctricos, muy completa, con fotos muy ilustrativas a escala (en gallego).
www.asifunciona.com/que_es.htm: Página web de consulta para conocer el funcionamiento de
muchas cosas.
emet5aleromero.blogspot.com: Interesante blog para profundizar en el conocimiento de las máquinas
eléctricas.
tecnotic.wordpress.com: Un blog tecnológico con gran cantidad de animaciones, vídeos y todo
tipo de información.
130 Tecnologías II - Editorial Donostiarra Tecnologías II - Editorial Donostiarra
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