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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
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