Electric Id Ad 3º ESO_ALUMNOS Para 3º

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ELECTRI CI DAD DEP ARTAM ENTO DE TECNOLOG AI . E. S . M ELCHOR DE M ACANAZ TECNOLOG A 3 11. LA CORRIENTE ELCTRICA.Detodaslasformasdeenergaqueutilizamoshoyenda, laenergaelctricaeslams verstil, cmoda y limpia en su consumo, aunque no en suproduccin. La corriente elctrica es fcil de manejar y se puedetransportar de un lugar a otro fcilmente por medio de conductoreselctricos. No obstante, si en algo destaca la energa elctrica, respecto aotras, es en la facilidad con que se transforma. Existen mltiplesejemplosdelatransformacindeenergaelctrica enlavidacotidiana,entre las que destacan:- Transformacin en energa calorfica a travs de un radiador elctrico.- Transformacin en luz (radiacin) a travs de una lmpara.- Transformacin en energa mecnica por medio de los motores.- Transformacin en ondas sonoras por medio de los altavoces.- etc..FueEdisonquindescubri en1879lalmparaincandescente, loquesupuso un cambio trascendental de la vida social. Pero, qu es la electricidad?.Lamateriaestformadaportomos,loscualesasuvez estn constituidos por un ncleo, con protones (partculasdecargapositiva) yneutrones(partculassincarga), ylacorteza donde estn los electrones (partculas de carganegativa) girando en rbitas alrededor del ncleo.Normalmente, en los tomos existe equilibrio de cargaspositivas y negativas, lo que equivale a decir que el tomo esneutro en cargas elctricas.Hayqueconsiderar l tomocomoalgomuy, muypequeo, tanto queen cada mm3de cualquier material hay miles demillones de tomos.Imaginemos un circuito elctrico sencillo, formado porconductoresdecobre, unalmparaqueactacomoreceptoryungenerador elctrico.Resulta evidente que con el interruptor elctrico abierto (posicin que tiene en la figuraanterior) no circula corriente y la lmpara est apagada. Como sabemos, los materiales de losqueestconstituidoel circuito, estnconstituidospor tomosycadaunodeellostendrelectrones en sus rbitas.Int roducci n a l a El ect ri ci dad--------------++++++++ +++++ +++ +++ +++GL-+ELECTRI CI DAD DEP ARTAM ENTO DE TECNOLOG AI . E. S . M ELCHOR DE M ACANAZ TECNOLOG A 3 2Si cerramosel interruptor, convencionalmenteseadoptaque, el generador elctricocomenzaraaportar electronesal circuito, atravsdesupolopositivo, alostomosmsprximosal terminal dedichogenerador, deestemodo, lostomosquerecibenel electrnpasan a estar cargados negativamente al haber recibido un electrn ms, por lo que tiende adesprenderse de ellos cediendo el electrn sobrante al tomo vecino, el cual, a su vez har lopropio con el que se encuentra a su lado y as consecutivamente; de esta forma se estableceunflujodeelectrones a travs delos conductores y lalmpara, denominado corrienteelctrica o intensidad.El electrn del ltimo tomo terminar en el terminal negativo del generador, con lo quepodemos enunciar una propiedad de los circuitos elctricos: Toda la corriente que sale delpolo positivo de un generador (alternador, batera, dinamo, fuente de alimentacin etc)llega al polo negativo del generador de donde partiAhora llega el turno de la pregunta de rigor: entonces la energa del generador no seconsume?. La respuesta es que SI que se consume. Pensemos en una batera que acta comogenerador en nuestro circuito elctrico, como es sabido, al cabo de un cierto tiempo la carga dela batera, denominada en el argot elctrico f.e.m. (fuerza electromotriz), ira disminuyendo y labombilla terminarporapagarse. Para poderaportarde nuevo electronesalcircuito desde elpolo positivo habrqueponerlaa cargar, consumiendo asenergaque despusaportarenformadeflujodeelectrones. Si pensamosenel generador deunacentral hidroelctrica, laenerga que se le aporta al generador para hacer circular los electrones a travs de las lneaselctricas proceden de la energa del agua al hacer girar los alabes de la turbina conectada algenerador elctrico.En definitiva, podemos definir corriente elctrica como el flujo de electrones que seestablece en un circuito elctrico.2. MATERIALES ELCTRICOS Y SIMBOLOGAEn funcin de la facilidad para conducir la electricidad, se clasifican los materiales en:- Aislantes- Conductores----------------+++++ +++ + ++++ +++ +++ ++++ ++++++++ +++++++ ++ ++++--------------- ----------------++++++++ + ++++ +++ +++ +++ELECTRI CI DAD DEP ARTAM ENTO DE TECNOLOG AI . E. S . M ELCHOR DE M ACANAZ TECNOLOG A 3 3SIMBOLOGA ELCTRICAResistencia variable opotencimetroResistenciaResistenciaBobinaBobinaRel electromagnticoPiloto de sealizacinAlarma o sirenaLmparaTimbre o zumbadorFinal de carrera de roldanaPulsador NC (normalmentecerrado)Pulsador NA (normalmenteabierto)Conmutador de cruceConmutadorInterruptor tripolarInterruptor bipolarInterruptor unipolar-+Diodo LEDDiodo semiconductorTransistor PNPTransistor NPNVatmetrohmetro u OhmmetroVoltmetroAmpermetroResistencia LDRMotor de corriente continuamotor monofsicoGenerador de corrientecontinuaGenerador de corrientealternaFusibleFuente de alimentacinPila o bateraWVA+-MMGG-+Materiales aislantes.- Sonaquellosquenoconducenlaelectricidad, comoel plstico, lamadera, el vidrio, el corcho etc..Materiales conductores.- Son aquellos que conducen la electricidad, como el oro, la plata, elcobre, el aluminio, el estao, etcHay que hacer la salvedad, que la prctica totalidad de los metales son conductores dela electricidad. No obstante, aunque el hierro conduce la electricidad, opone bastante dificultadal pasodelacorrienteatravsdel, ydeah, quenoseutiliceenloscircuitoselctricoshabitualmente.La resistencia que ofrece un conductor al paso de la corriente elctrica viene dada porla expresin siguiente:A fin de dibujar los circuitos elctricosy electrnicoscon facilidad, se han establecidounos smbolos para los distintos elementos elctricos y electrnicos existentes, algunos de loscuales se pueden observar en la siguiente tabla:3. SMIL HIDRULICOEn la siguiente pgina se describen las similitudes existentes entre un circuitohidrulico y uno elctrico, las cuales, resultan de gran utilidad, para entender como serelacionan las magnitudes elctricas fundamentales.De donde:R = Resistencia en Ohmios (O)p= Resistividad del material en O*mm2/ ml= Longitud en metros del conductor en metros (m)s = Seccin del conductor en mm2mmmmmmslRAl Cu2 2*028 , 0*0172 , 0*O=O==p pp- f.e.m. = Fuerza electromotriz- d.d.p.= Diferencia de potencial.mayor es la dificultad para moverla).LMPARAINTERRUPTORPILA O BATERA* Caida de tensin. * Prdida de carga.* Lmpara (Receptor)* Conductores elctricos* Polo positivo de la pila o batera* Interruptores* Corriente elctrica.* Resistencia del filamento de la lmpara.* Diferencia de potencial (Tensin o d.d.p.)* Cargador de la batera.* Resistencia de los conductores elctricos.* Carga de la pila o batera ( f.e.m.)* Potencia elctrica.* Polo negativo de la pila o batera.de la turbina.velocidad con que acta sobre las paletas* Producto de la Fuerza del fluido por la* Bomba de impulsin.* Cantidad de agua del depsito superior.* Diferencia de altura.* Rozamiento del fluido en las tuberas* Tamao de la turbina (A mayor tamao* Caudal de agua* Vlvulas* Depsito Inferior.* Depsito superior* Turbina* TuberasCIRCUITO ELCTRICO CIRCUITO HIDRULICOSIMILITUDES ENTRE CIRCUITOSDiferenciadealturaSIMIL HIDRULICO- +TurbinaVlvulaEntradaBomba de impulsinVlvula deretencinVlvulaDEPSITO INFERIORSalidaDEPSITO SUPERIORVlvulaELECTRI CI DAD DEP ARTAM ENTO DE TECNOLOG AI . E. S . M ELCHOR DE M ACANAZ TECNOLOG A 3 54. CORRIENTE CONTINUA Y ALTERNA.4.1. CORRIENTE CONTINUA.En electricidad existen dos tipos principales de corriente elctrica: corriente continuay corriente alterna.La corriente continua es aquella cuyo valor instantneo a lo largo del tiempopermanece inalterable. Suele estar suministrado por pilas, bateras, dinamos, fuentes dealimentacin de corriente continua etc...Una de las caractersticasfundamentales de la corriente continua esque tiene polaridad: Uno de losconductoresesel positivo(de colorrojo)y el otro el negativo (de color negro),tambinllamadosteltimo masa. Estoimplica que los receptores debenconectarsedeacuerdoaesapolaridad,delocontrariopodramosobtenerconsecuenciasnodeseadas, y en el mejor de los casos no funcionaran. Piensa por un momento en una radio,un juguete, una cmara de fotos etc.., y seguro que caes en la cuenta que las pilas o fuentesde alimentacin de esos elementos slo se pueden conectar de una determinada manera.4.2. CORRIENTE ALTERNA.Unacorrientequecambiedesentidoaintervalos detiemporecibeel nombredecorriente alterna.Lacorrientequetenemosen lasbasesde enchufe de casase denomina corriente alternasenoidal1.La forma de la ondasenoidal esperidica, yaquesereproduce idnticamente enintervalos de tiempo iguales.1L a c o r r i e n t e a l t e r n a s e n o i d a l e s a q u e l l a c u y o s v a l o r e s a b s o l u t o s i n s t a n t n e o ss o n p r o p o r c i o n a l e s a l o s q u e t o m a u n a f u n c i n m a t e m t i c a d e n o m i n a d a s e n oe n t r e 0 y 3 6 0 .ELECTRI CI DAD DEP ARTAM ENTO DE TECNOLOG AI . E. S . M ELCHOR DE M ACANAZ TECNOLOG A 3 6Dentro de una corriente alterna senoidal se consideran los siguientes parmetrosfundamentales:Frecuencia.PerodoValor instantaneo.Valor mximo.Valor eficaz.Valor medio.Frecuencia.- Es el nmero de veces que la seal alterna se repite en un segundo. La unidadde frecuencia es el hertzio (Hz), que equivale a un ciclo por segundo (c.p.s). Se representa porla letra f.EntodaEuropalafrecuenciadelacorrienteelctricadelareddealimentacinaviviendas e industrias es de 50 Hz. En Amrica esta frecuencia es de 60 Hz.Perodo.- Es el tiempo necesario para que una seal alterna se repita. (ver figura).El perodo se mide en segundos y se representa por la letra T.Ntesequeperodoyfrecuenciasondos cantidades inversas ya que, si en unsegundoserepitef veceslaseal, el tiemponecesario para completarse una vez ser:TffT1 1= =Valor instantneo.- Como se a dicho, una de las caractersticas dela corriente alterna es tomar valores diferentes en cada instante detiempo. As pues, valor instantneo es aquel que toma la seal encada instante.La unidad depende del valor instantneo considerado:tensin, intensidad, etc... Suele est