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Pilas eléctricas
CURSO 2015 - 2016
3º ESO
La electricidad
y el circuito eléctrico
Antonio Zambrano Casimiro
Francisco Javier Rebosa Sánchez
Juan Manuel Cosme Moñino
Libro interactivo
La electricidad y el circuito eléctrico 1

Pilas eléctricas
CURSO 2015 - 2016
3º ESO
La electricidad
y el circuito eléctrico
Antonio Zambrano Casimiro
Francisco Javier Rebosa Sánchez
Juan Manuel Cosme Moñino
Libro interactivo
La electricidad y el circuito eléctrico 2

Autores:
Antonio Zambrano Casimiro
Ingeniero Industrial
F. Javier Rebosa Sánchez
Ingeniero Industrial
J. Manuel Cosme Moñino
Ingeniero Técnico Industrial
en Electricidad
Queda terminantemente
prohibida la reproducción
total o parcial de los
contenidos ofrecidos a través
de este medio, salvo
autorización expresa de los
autores.

Pilas eléctricas
1 Pilas
eléctricas
2 El circuito
eléctrico
elemental
3 Corrientes
inducidas
4 Las centrales
eléctricas
5 El consumo de
energía eléctrica
6 El ahorro de
energía
Actividades
!
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La electricidad y el circuito eléctrico 4

Pilas eléctricas
1

Pilas eléctricas
1. Pilas eléctricas
Existen reacciones, como en las de oxidación y reducción, en las que se
produce energía eléctrica. Esta energía es aprovechada en la fabricación de
pilas eléctricas.
Una pila eléctrica es un generador que produce energía eléctrica continua a
partir de la energía química de una redacción de oxidación y reducción.
Las reacciones químicas que tienen lugar en una pila producen la energía
necesaria para que se desplacen los electrones. De este modo, si unimos
mediante un conductor los dos polos de la pila, los electrones viajan del polo
negativo al positivo.
Como los electrones se desplazan siempre en el
mismo sentido, la corriente es continua.
Cuando finaliza la reacción química en el interior,
cesa el suministro de energía a los electrones. La
pila está, entonces agotada.
Las pilas pueden clasificarse en húmedas y secas.
1.1. Pilas húmedas
A esta categoría pertenece la primera pila eléctrica,
fabricada en 1799 por Alessandro Volta.
1.2. Pilas secas
Video de cómo
hacer una pila
casera de
monedas
Las más utilizadas son la pila Leclanché (pila de carbón y cinc), la pila alcalina
de manganeso, la pila alcalina de mercurio y la pila de níquel-cadmio. Esta
última puede ser recargable; para ello, hay que conectarla a la red eléctrica,
que envía electrones en sentido inverso a su funcionamiento.
w
Web sobre:
Pila eléctrica
Video de
experimento
de electricidad
con limones
Video de pilas
eléctricas

2
El circuito eléctrico
elemental

El circuito eléctrico elemental
2.4. Resistencia eléctrica
Todos los materiales conductores presentan cierta resistencia al paso de la
corriente eléctrica. Ello se debe a que los electrones, en su desplazamiento, se
encuentran con los átomos que forman el material.
La resistencia, R, de un material es una medida que indica la facilidad con que
una corriente eléctrica puede fluir a través de él.
La unidad de resistencia en el S.I. es el ohmio (Ω).
2.5. Ley de Ohm
La ley de Ohm relaciona las tres magnitudes que
caracterizan a un circuito eléctrico por el que circula una
corriente: diferencia de potencial, intensidad y resistencia.
La expresión matemática es:
R = V A − V B
I
Donde V A - V B es la diferencia de potencial entre los extremos de un elemento
en un circuito.
A partir de la ley de Ohm es posible calcular la diferencia de potencial existente
entre los extremos (A y B) de una resistencia de un circuito si se conoce el valor
de dicha resistencia y la intensidad que circula por ella.
V A - V B = I ∙ R
Utiliza la electricidad
con seguridad:
Web sobre:
!
Los trastornos
producidos en el
cuerpo humano por la
corriente eléctrica se
deben a su intensidad,
que depende, a su vez,
de la ddp y de la
resistencia.
Una pila de 4,5V es
inofensiva porque la
intensidad que produce
es muy baja, pero la
que proporciona un
enchufe doméstico es
muy peligrosa. Una
intensidad de 0,05A ya
es peligrosa y una de
0,10A puede producir
un paro cardiaco.
w
Electricidad: Carga y corriente eléctrica
Resistencia eléctrica equivalente
Electricidad: Cálculo de la Resistencia eléctrica
según el tipo y la forma del conductor
Electricidad: Potencia y resistencia
Video de la Ley de
Ohm
Video de cómo
construir el motor
más sencillo del
mundo

3
Corrientes Inducidas

3.- Corrientes Inducidas.
5.1. 1.- Introducción.
Esta técnica consiste en generar corriente eléctrica en un material conductor. En
1831, Michael Faraday observó que un imán generaba una corriente eléctrica en las
proximidades de una bobina, siempre que el imán o la bobina estuvieran en movimiento.
La explicación teórica fue:
1) Es necesario un campo magnético variable (imán, bobina o cable en movimiento)
para crear una corriente eléctrica en el cable o en la bobina.
2) Esta corriente se conoce como corriente inducida, y el fenómeno, como
inducción electromagnética. La corriente eléctrica inducida existe mientras dure la variación
del campo magnético.
3) La intensidad de la corriente eléctrica es tanto mayor cuanto más intenso sea el
campo magnético y cuanto más rápido se muevan el imán o la bobina.
Las Corrientes Inducidas
www.pelandintecno.blogspot.com.es/
5.2. Electromagentismo.
La combinación de los efectos de la electricidad y el electromagnetismo nos permite
generar electricidad, producir movimiento y utilizar la fuerza de atracción de un
electroimán.
3.3.- Movimiento: Motor Eléctrico.
Un motor es un dispositivo capaz de transformar la energía eléctrica en
movimiento. Su funcionamiento se basa en las fuerzas de atracción y repulsión
ocasionadas por un imán y un hilo por donde hacemos circular una corriente eléctrica. Es
interesante saber que si se hace girar con suficiente velocidad el eje de un motor eléctrico,
este se convierte en generador.

3. 4.- Electroimán: Relé.
Figura 3. 1. Esquema de un Motor Eléctrico.
Un relé es un elemento electromagnético que funciona de la siguiente forma:
cuando se hace circular una corriente eléctrica por la bobina, esta se comporta como un
electroimán y atrae a una pieza móvil metálica que cierra dos contactos; si no se aplica
ninguna señal eléctrica a la bobina, el contacto central permanece en su posición de
reposo.
Figura 3. 2.-. Electroimán.

Figura 3. 3.- Esquema de un Relé.
Figura 3. 4. Esquema de un Generador Eléctrico.
El relé anterior se llama relé de un circuito (una lámina móvil).
polos).
Hay relés de dos y cuatro circuitos (también denominados de dos y cuatro

4
Las Centrales
Eléctricas.
CAPÍTULO IV. LAS CENTRALES ELÉCTRICAS.

4.1.- Introducción.
La energía eléctrica que llega a nuestros hogares se genera en las centrales eléctricas,
que pueden estar a cientos de kilómetros de distancia.
Las Centrales Eléctricas
4. 2.- Generador Eléctrico.
Transforma la energía mecánica en eléctrica. Los generadores producen electricidad a
partir del movimiento de un conductor en un campo magnético producido por un imán o un
electroimán.
Consta de dos piezas:
cobre.
1) Estator: Es una pieza fija compuesta de un núcleo en cuyo interior existen hilos de
2) Rotor: Se trata de una pieza móvil que gira alrededor de un eje. Contiene circuitos que,
al aplicarles una corriente eléctrica, se transforman en electroimanes.
Figura 4.1. Esquema de un Generador Eléctrico.
4. 3.- Centrales Térmicas no nucleares.
En estas centrales, la energía mecánica necesaria para mover las turbinas que están
conectadas al rotor del generador proviene de la energía térmica contenida en el vapor de agua
a presión (debido al movimiento de las moléculas del agua) tras su calentamiento en una gran
caldera.
El combustible utilizado para producir vapor de agua determina el tipo de central térmica:
de petróleo (fuel), de gas natural o de carbón.
El vapor de agua producido al calentar el agua se bombea a alta presión para que
alcance una temperatura de 600ºC. Acto seguido, a través de un sistema de tuberías, entra en

una turbina y hace que gire. Se produce, así, energía mecánica, la cual se transforma en energía
eléctrica por medio de un generador que está acoplado a la turbina.
Figura 4.2. Esquema de una Central térmica no Nuclear.
4. 4.- Centrales Térmicas nucleares.
Se trata de centrales térmicas nucleares cuya caldera ha sido sustituida por un reactor
nuclear. La ventaja principal de las centrales nucleares es su rentabilidad en lo que se refiere a
la producción de energía; sin embargo, sus inconvenientes primordiales son la gestión y
almacenamiento de los residuos radiactivos, así como el riesgo que para la población conlleva
los posibles accidentes nucleares.
Las potencias producidas por las centrales térmicas nucleares convencionales pueden
varias desde los 80 KW de la Central térmica de Escatrón en Zaragoza hasta los 1066 KW de la
central nuclear de Trillo en Guadalajara.
La producción de vapor de agua se basa en la liberalización de calor producida por la
fusión (rotura) de los núcleos atómicos de elementos radiactivos, generalmente uranio
enriquecido: suelen ser isótopos de uranio 235 y 238.

Figura 4.3. Esquema de una Central térmica no Nuclear.
4. 5.- Centrales térmicas de Biomasa.
La biomasa está constituida por todos los compuestos orgánicos producidos por procesos
naturales.
La energía de la biomasa se obtiene a partir de vegetación, residuos forestales y
agrícolas (restos de poda, paja, rastrojos) o cultivos específicos, como el girasol y la remolacha
(cultivos energéticos).
También se puede aprovechar la biomasa mediante procesos físicos y químicos
naturales (descomposición, fermentación…) en instalaciones llamadas digestores que dan lugar
a combustibles como el carbón vegetal, el alcohol o el biogás.
Para producir el vapor de agua, se quema el combustible procedente de la biomasa. De
ese modo, se mueve la turbina conectada a un generador, lo que produce la electricidad.

Figura 4.4. Esquema de una Central térmica no Nuclear.
4. 6.- Centrales Hidráulicas o hidroeléctricas.
Esas centrales aprovechan la energía potencial debida a la altura del agua embalsada
mediante presas. Al hacer caer el agua, dicha energía se convierte en energía cinética. Esta
mueve los álabes (paletas curvas) de una turbina situada al pie de la presa, cuyo eje está
conectado al rotor de un generador que se encarga de transformar la energía cinética en
eléctrica.
Según el destino del agua, las centrales hidráulicas se dividen en dos tipos: de gravedad
o de bombeo.
4. 6. 1.- Central Hidráulica de gravedad.
El agua utilizada sigue por el cauce de un río y no vuelve a utilizarse.

Figura 4.5. Esquema de una Central Hidráulica de Gravedad.
4. 6. 2.- Central hidráulica de bombeo.
El agua desciende hasta un embalse situado a menor altura para, con posterioridad, ser
bombeada hasta el embalse superior, con objeto de utilizarla de nuevo.
Figura 4.6. Esquema de una Central Hidráulica de Gravedad.

4.7.- Centrales Eólicas.
En las centrales eólicas o parques eólicos se aprovecha la energía cinética del viento
para mover las palas de un rotor situado en lo alto de una torre (aerogenerador).
Las aspas van conectadas a un sistema multiplicador de la velocidad cuya salida está
fijada al eje del rotor. Habitualmente, se usan ruedas de fricción (o engranajes) para amentar la
velocidad de giro de la entrada (eje de aspas) respecto al giro de salida (rotor).
4. 8.- Centrales Solares.
Figura 4.7. Esquema de una Central Eólica.
Utilizan la energía procedente del Sol. Existen dos tipos:
4. 8.1.- Fototérmicas.
Aprovechan la radiación solar para calentar el agua de una caldera. El vapor de agua
producido se empela para mover el rotor de un generador.

Figura 4.8. Esquema de una Central Fototérmica.
4. 8. 2.- Fotovoltaicas.
Las radiaciones solares se transforman en energía eléctrica mediante paneles de células
fotovoltaicas.
Figura 4.9. Esquema de una Central Fotovoltaica.

5
El consumo de
energía eléctrica

El consumo de energía eléctrica
5. El consumo de energía eléctrica
!
La eficacia
energética es
la medida del
funcionamient
o de una
máquina o de
una
transformación
de energía. Se
trata del
cociente entre
la energía o
potencia que
se produce y
la que se
consume.
Imágenes sobre
placas eléctricas
Todos los aparatos eléctricos llevan una inscripción que
indica, entre otros datos, la potencia que consumen
(expresada en vatios) y la diferencia de potencial a la que
deben conectarse (indicada en voltios).
La relación entre la potencia, la diferencia de potencial y la
intensidad de corriente es:
Potencia = diferencia de potencial x Intensidad
P = (V A – V B) · I
La unidad de potencia del SI es el vatio (W).
La cantidad de energía que consume un televisor o una
lavadora no depende sólo de la potencia de estos aparatos,
sino también del tiempo que estén en funcionamiento:
Energía consumida = potencia x tiempo
E = P · t
Si la potencia está expresada en vatios y el tiempo en
segundos, la energía viene dada en julios (J).
No obstante, esta no es la unidad de energía eléctrica que
aparece en la factura de la electricidad, sino el kilovatio por
hora (kWh).
1 kWh = 3.600.000 J
5.1. Transformaciones de la energía eléctrica
La energía eléctrica se puede transformar en otras formas de energía útiles
para los seres humanos.
Transformación de energía térmica
Transformación en energía luminosa
Transformación en energía mecánica
Se da fundamentalmente en las resistencias eléctricas y se
aprovecha en las estufas, calefactores, radiadores, hornos,
planchas, cocinas, tostadoras, etcétera.
Cuando la corriente eléctrica atraviesa ciertos materiales
extremadamente finos, la energía térmica es tan grande que el
hilo se calienta y se pone incandescente.
Este es el fundamento de las bombillas de filamento.
La corriente eléctrica también hace que un gas se ilumine a
determinada presión.
Los motores eléctricos transforman la energía eléctrica en
energía mecánica.
Los motores pueden ser pequeños como los de las batidoras, las
aspiradoras, las taladradoras, las afeitadoras; de tamaño medio,
como los de los frigoríficos, las lavadoras y los lavavajillas, y de
gran tamaño, como los de los trenes eléctricos y la maquinaria
pesada.
5.2. Transformaciones de la energía eléctrica

El consumo de energía eléctrica
La factura de la luz es el comprobante que recibe el consumidor de electricidad,
donde se justifica el importe que debe pagar por el abastecimiento de luz a la
compañía suministradora.
El cliente abona un importe a la comercializadora a través de la factura de la
luz, pero este resultado depende de una serie de conceptos que son los que
determinan el coste exacto y que se especifican en el siguiente cuadro
explicativo:
Video para
entender la
factura de
la
electricidad
“Entender
la factura
de la luz”
licenciado Francisco Murcia de la Llana.
w
“
Web sobre:
Dar de alta la luz
Reducir la potencia eléctrica
Cambiar el titular de la luz
Comparador de luz
Precio de la electricidad
Si te explican la
factura eléctrica y
la entiendes, es
que no te la
explicaron bien.
Anónimo

6
El ahorro de
energía

El ahorro de energía
6. El ahorro de energía
.pdf
Con la publicación de
esta Guía Práctica de la
Energía, el Ministerio de
Industria, Turismo y
Comercio con el
Instituto para la
Diversificación y Ahorro
de la Energía (IDAE)
quiere precisamente
contribuir a que los
ciudadanos estén bien
informados, adquieran
una mayor conciencia y
comprendan mejor el
valor importantísimo de
sus pequeños gestos
Ahorrar energía supone reducir su consumo tanto en el ámbito
industrial como el en doméstico.
Pero ¿por qué hay que ahorrar energía?
Son muchas las razones que hacen aconsejable el ahorro
energético; entre las siguientes cabe mencionar las siguientes:
• El consumo abusivo e irracional de combustibles fósiles puede
provocar, en un futuro, el agotamiento de las fuentes de energía
tradicionales (no renovables).
• Al convertirse en un bien escaso y consumir, en muchas
ocasiones, el único recurso económico de los países
productores, su precio se encarece considerablemente.
!
Por un desarrollo
sostenible se entiende
aquel que satisface las
necesidades actuales
de las personas sin
comprometer las de las
generaciones futuras
• La combustión de combustibles fósiles está originando un
cambio climático.
Estas razones ponen de manifiesto la necesidad de avanzar
hacia un desarrollo sostenible en el que se utilice energías
renovables y se adopten una serie de medidas de ahorro
energético.
6.1. El ahorro de energía eléctrica
Entre las medidas que podemos adoptar en nuestros hogares para reducir el consumo
de electricidad, figuran las siguientes:
Apagar las luces y los electrodomésticos cuando se estén utilizando.
No dejar la TV, el equipo de música y otros electrodomésticos en la posición stand by.
Dejar el ordenador en función suspender o hibernar si no se va a usar durante un rato.
No apagar y encender con frecuencia los tubos fluorescentes.
Emplear bombillas de bajo consumo.
Racionalizar el uso de los electrodomésticos.
Comprar electrodomésticos con etiqueta energética tipo A. Son los más eficientes.
A
Actividad WEB QUEST sobre “AHORRAR ENERGÍA EN CASA”
Esta Webquest de repetición tiene el objetivo de trabajar en la importancia que tiene el consumo
de la energía eléctrica en la vida cotidiana. Los estudiantes deberán elaborar un Informe y
posteriormente una exposición en clase donde describan los conceptos básicos y las actuaciones
más importantes que desde el entorno propio se puedan llevar a cabo para un uso racional de la
energía.

El ahorro de energía
6.2. El ahorro de energía eléctrica
Una medida que se supone un ahorro de energía considerable consiste en evitar que
el calor de la calefacción se escape de las viviendas.
Para reducir el consumo de combustible, se muestran estas recomendaciones:
• Evitar que el calor se desplace de un sitio a otro o que se escape, aislando las
paredes, los techos y las ventanas. Como aislantes se suelen utilizar
simplemente aire o cámaras de aire, aprisionados en materiales como lana,
fibra de vidrio y poliestireno expandido.
• Mantener la temperatura de las casas por debajo de 25ºC.
• Ventilar las viviendas el tiempo imprescindible.
• Mantener limpia la caldera en la que se queman los combustibles fósiles:
carbón, derivados del petróleo…
• Utilizar gas natural en lugar del fuel o carbón.
• Tratar de instalar energía solar térmica (existen subvenciones y ayudas).
6.3. El uso de la energía solar térmica.
El aprovechamiento de la energía solar térmica
se basa en el efecto invernadero. Se puede realizar de
forma directa, utilizando unos colectores provistos de un
conducto por el que circula el agua. La energía solar
que captan unas placas solares cubiertas de vidrio
calienta el agua del conducto hasta los 80-90ºC. Este
sistema proporciona agua caliente para uso doméstico,
calefacciones, hospitales, piscinas e, incluso, para usos
industriales.

El ahorro de energía
VIVIENDAS BIOCLIMÁTICAS
La construcción de edificios bioclimáticos es otra forma de uso de la
energía solar térmica. Hace una década que empezaron a construirse
en España este tipo de viviendas, que se diseñan de acuerdo con el
entorno que las rodea para optimizar los recursos naturales y reducir
el consumo de energía. Es fundamental la orientación de la vivienda y
la distribución de las habitaciones. Así, se aconseja orientar al norte la
cocina y los baños, al sur el salón y al este los dormitorios.
Para evitar las pérdidas de calor o de refrigeración, se emplean muros
de gran espesor. Todas estas medidas se complementan con sistemas
de energía solar térmica, fotovoltaica y de la biomasa.
+i
Según el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y
Tecnológicas (CIEMAT), el coste de una vivienda bioclimática se
incrementa en un 12% pero se produce un ahorro en la factura
energética comprendido entre un 60% y un 80%, de manera que el
incremento de precio se compensa en aproximadamente diez años.