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Electricidad
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La electricidad
¿Cómo se genera?¿Dónde la vemos?
¿Qué es la electricidad?
¿Dónde está la electricidad?
Nuestra civilización depende de la electricidad
¿Cómo sería nuestra vida sin electricidad?
?¿
La electricidad y la materiaComo ya sabes, la materia está constituida por átomos que se unen
entre sí para formar cristales o moléculas.
A pesar de que existen fuerzas de atracción entre el núcleo y los electrones, hay algunos electrones que pueden “saltar” de un átomo a otro por diferentes causas, esto está relacionado la composición atómica.
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Los metales tienen más facilidad para desprenderse de
electrones y/o captarlos en caso de precisarlos, esto
favorece el movimiento de cargas.
La electricidad y la materiaCasi ningún electrón libre
Muchos electrones libres
La electricidad y la materia
También podemos decir que la corriente eléctrica es la circulación de electrones o carga eléctrica de forma continua por un circuito.
La corriente eléctrica es el resultado del movimiento de los electrones a través
de los materiales conductores
Para que exista circulación de corriente debe de existir algo que ‘tire’ de los electrones, algún elemento que tenga una carga eléctrica positiva.
El circuito eléctrico. Es un camino cerrado por el que circulan los electrones y que está compuesto por elementos eléctricos unidos mediante conductores. (Un generador, un receptor, elementos de control y elementos de protección).
Su finalidad es conseguir que la corriente eléctrica haga un trabajo útil.
Tipos de materiales. La estructura atómica de cada material determina la mayor o menor facilidad con que se desplazan los electrones, de manera que se pueden clasificar los materiales según su comportamiento eléctrico en:
Conductores. Permiten el paso de la corriente eléctrica. Los metales, el agua (destilada no).Aislantes. No permiten el paso de la corriente eléctrica. La madera, el vidrio, los plásticos y el aire.Semiconductores. Presentan propiedades intermedias entre los conductores y los aislantes. Germanio y silicio.
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TIPOS DE CORRIENTE
Corriente continua.
La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) es el flujo continuo de electrones a través de un conductor. En la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección.(Del polo positivo al polo negativo, pasando por el circuito, según el sentido convencional de la corriente)Las pilas, baterías , células fotovoltaicas y dínamos suministran corriente continua.
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Se denomina corriente alterna (CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. Va cambiando de sentido y por tanto de signo continuamente, con tanta rapidez como la frecuencia de oscilación de los electrones (60 Hz).
Se representa gráficamente mediante una onda senoidal, se verá más adelante.
Corriente alterna.
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MAGNITUDES ELÉCTRICAS
Voltaje o Tensión. Es la fuerza necesaria que un generador es capaz de proporcionar para mover los electrones y que circulen por el circuito. Se mide en voltios (V).Voltímetro. Para medir la tensión o voltaje se utiliza el voltímetro. Los cables que salen del voltímetro se conectan en paralelo en los extremos del componente cuya tensión deseamos medir.
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Intensidad de corriente eléctrica. Es la carga o número de electrones que atraviesan la sección de un conductor cada segundo. La unidad es el amperio (A).
La unidad de carga eléctrica es el culombio
Amperímetro. Sirve para medir la intensidad de corriente que pasa por un circuito. Debe conectarse en serie de modo que todos los electrones tienen que pasar por el.
Amperímetro midiendo la intensidad que consume la bombilla.
1 culombio = 6,25 . 1018 electrones
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Resistencia eléctrica de los materiales. Es la oposición que presenta un material al paso de la corriente eléctrica . Se representa con la letra R y se mide en ohmios Ω
SlR
ρ = resistividad (Ω•m)l = longitud (m)S = sección (m2)
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LEY DE OHM
“La resistencia que un material opone al paso de la corriente eléctrica es el cociente entre la tensión aplicada en sus extremos y la intensidad que lo atraviesa.
Experimentando con circuitos eléctricos, Ohm descubrió que:
•Al aumentar la tensión en un circuito, circula más corriente por él.•Al aumentar la resistencia de un circuito, circula menos corriente por
él.
“La intensidad de la corriente que circula por un circuito cerrado es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a su resistencia eléctrica”.
Enunciados de la ley de Ohm
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V
I R
R = Resistencia en ohmios (Ω)
V = Voltaje o tensión en voltios (V).I = Intensidad en amperios (A).
I =V /R R =V /I
V = I x R
LEY DE OHM
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ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Generadores. Proporcionan la energía necesaria a los electrones para que se muevan a través del circuito.
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Receptores. Son dispositivos que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía que nos resulte útil.
Elementos de control. Dirigen o interrumpen la corriente eléctrica
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Símbolos eléctricosSon dibujos simplificados de los componentes eléctricos y que se utilizan en los esquemas eléctricos.
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Un circuito con componentes reales y su esquema eléctrico
Esquemas eléctricos
Es la representación gráfica de un circuito utilizando los símbolos eléctricos de sus
componentes unidos entre sí.
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Conexión en serie
Dos o más elementos están conectados en serie cuando:la salida de uno se une a la entrada del siguiente cuando se conectan uno a continuación de otro cuando están conectados en el mismo cable
R = R1+ R2+ R3+ ...V = V1+ V2 + V3 + …
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la intensidad que circula por todos los elementos es la misma, es común
IT=I1=I2=I3=……el voltaje total es la suma de las tensiones o voltajes en los extremos de cada elemento
VT=V1+V2+V3+….la resistencia total es la suma de las resistencias
R T= R1+ R2+ R3+ ….
Circuitos serieCircuitos serie
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Conexión en paralelo.En esta conexión los componentes del circuito se conectan de forma que tengan todos la misma entrada y la misma salida; así los terminales de un lado y otro se unen entre sí.
Resistencia total o equivalente de éste circuito
El voltaje total es el mismo pero la corriente que deben suministrar se reparte, por lo que la duración de cada generador será mayor.
VT=V1=V2 1/RT = (1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +..)
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la diferencia de potencial o tensión en cada elemento conectado en paralelo es la misma
VT=V1=V2=V3=…la intensidad de corriente total es igual a la suma de las intensidades que circulan por cada rama
IT=I1+I2+I3+…
Circuitos paraleloCircuitos paralelo
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Circuito mixto.Cuando en un mismo circuito existen elementos conectados en serie y en paralelo, la disposición es mixta. Se resuelve cada tramo como circuito serie o paralelo según sea el caso. Para determinar la resistencia total del circuito, se calculan las resistencias parciales de cada tramo y se suman.
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Para entender qué es la potencia eléctrica es necesario conocer primeramente el concepto de “energía”, que no es más que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo eléctrico cualquiera para realizar un trabajo. (Obtener calor, movimiento, luz, etc.)
La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera se mide en julios (J). En electricidad se usa el Kilovatio por hora como unidad de energía eléctrica. Su equivalencia es:
1KW * h = 3,6*105 J
POTENCIA Y ENERGÍA
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La Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Es decir, es la capacidad que tiene un receptor eléctrico para transformar energía en un tiempo determinado.
La potencia se mide en julios por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”.
Un J/seg equivale a 1 vatio (W), por tanto, cuando se consume 1 julio de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 vatio de energía eléctrica.
POTENCIA Y ENERGÍA
Son múltiplos de vatio:
Kilovatio (KW) = 103 WMegavatio (MW) = 106 W
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E = V . I . t
E = P . t
Cálculo de la Potencia eléctrica y de la Energía
La potencia consumida por un aparato eléctrico por el que circula una intensidad I y cuyo voltaje es V, viene dada por la expresión:
P = V . I
Si se conoce la potencia de un receptor, es fácil calcular la energía eléctrica que consume en KW*h, multiplicando la potencia en KW por el tiempo de funcionamiento en horas:
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EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICACalor.
El movimiento de los electrones en el interior de un cable es lento y desordenado, lo que provoca continuos choques y un aumento de la temperatura del propio cable. La energía ocasionada en forma de calor se conoce como efecto Joule y se calcula por:
Q = 0,24·I2 · R · t
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0.24 = constante de conversión
Q = calor generado en calorías (cal).I = Intensidad de la corriente en amperes (A).R = Resistencia en ohms (ῼ).t = tiempo en que circula la corriente en segundos (seg)
