UNIDAD DIDACTICA N°2 ... TEMA: Magnitudes eléctricas

UNIDAD DIDACTICA N°2
Taller IV (Análisis de circuitos eléctricos
TEMA: Magnitudes eléctricas
OBJETIVO: Identificar las magnitudes que rige el sistema eléctrico.
CONTENIDO:
VOLTAJE
- Definición
- Unidad de medida
- Potencial
- Diferencia de potencial
- F.e.m.
- Caída de tensión
- Medida de la tenssión
- Unidades de tensión
- Prefijos métricos utilizados en electricidad
- Ejemplos
DESARROLLO
VOLTAJE:
DEFINICIÓN:
Es una fuerza electromotriz que obliga a los electrones a moverse a través de un circuito.
UNIDAD DE MEDIDA:
La unidad práctica de presión eléctrica (también de potencial, diferencia de potencial,
f.e.m. y caída de tensión) es el (VOLTIO), denominado así en honor al científico
ALESANDRO VOLTA.
El voltio equivale a la presión eléctrica que se requiere para conseguir una intensidad de 1
amperio en una resistencia de 1 ohmio. La palabra voltaje se usa generalmente en lugar del
potencial, diferencia de potencial y f.e.m.
POTENCIAL:
La capacidad de una carga para realizar trabajo se llama potencial.
Debido a la fuerza de su campo eléctrico, una carga eléctrica tiene la capacidad de
efectuar un trabajo al mover a otra carga por ATRACCIÓN O REPULSIÓN.
Cuando dos cargas no son iguales, debe haber entre ellas una diferencia de potencial.
La suma de las diferencia de potencial entre todas las cargas del campo electrostático
recibe el nombre de FUERZA ELECTROMOTRIZ (F.E.M.)
La unidad básica de medida de la diferencia del POTENCÍAL también es el voltio (V). El
símbolo de la diferencia de potencial es V e indica la capacidad de efectuar un trabajo
para que los electrones se muevan.
F.E.M.:
Se utiliza para indicar el voltaje de una fuente de energía tal como una pila, batería o un
generador.
CAIDA DE TENSION:
Se utiliza para indicar el voltaje que existe entre dos puntos de un circuito por el que
circula una corriente eléctrica. En cualquier otro caso se dice que existe una diferencia de
potencial entre dos puntos.
Como la fuente de energía en un circuito es el encargado de crear la diferencia de
carga. Para crear estas diferencias de cargas la fuente tiene que arrancar electrones del
polo positivo y depositarlos en el polo negativo. Para realizar esta tarea el generador
necesita desarrollar una energía.
La fuerza necesaria para trasladar los electrones desde el polo positivo al negativo y así
crear las diferencias de carga, (se le denomina fuerza electromotriz (f.e.m.).
Es la fuerza electromotriz que permite la circulación de electrones; como su palabra
indica: fuerza electromotriz que mueve los electrones. La f.e.m. de una fuente de energía
se mide en VOLTIOS.
Los voltajes varían desde micro voltios (millonésimas de voltios a Mega voltios (millones de
voltios).
MEDIDA DE LA TENSIÓN:
Para medir la tensión eléctrica, se utiliza un aparato de medida que sea capaz de medir el
desnivel eléctrico o diferencia de cargas entre un punto y otro.
El voltímetro se conecta siempre entre los dos puntos entre los que se quiere determinar
la tensión.
Esta forma de conectar el voltímetro se denomina “conexión en paralelo o derivación”.
UNIDADES BASICAS DE TENSION:
Una carga de 1 coulomb (q)= 6.28 x 10exp 18 electrones
Una f.e.m. de 1 volt (v)= 1 coulomb que efectúa un trabajo 1 joule
1 micro voltio (µ v)= 1/1000,000 voltios
1 mili voltio (mv)= 1/1000 voltios
1 kilo voltio (k v)= 1000 voltios
1 Mega voltio (M v)= 1000,000 voltios
PREFIJOS METRICOS USADOS EN ELECTRICIDAD:
PREFIJO
SIMBOLO
VALOR
Mega
M
Millón
1000,000
Kilo
K
Mil
Mili
M
Milésima
Micro
µ
Millonésima
Nano
N
Milmillonésima 0.000,000,001
Pico
P
1000
0.001
0.000,001
EJEMPLO:
1, Un resistor tiene estampado en su cubierta el valor de 10 k v,¿ Cuántos
Voltios tiene.
Solución:
La letra K indica kilo o sea 1000
1 k v= 1000 voltios
10 k v=voltios
regla de tres
(1 k v)X(voltios)= (10 k v) X(1000 voltios)
Voltios= 10 k v X 1000 voltios
=10,000 VOLT.
1kv
PRACTICA:
Realice los ejemplos:
1. De kilo voltio a voltio: 20 k v, 40 k v, 50 kv,100 k v.
2. De Mili voltios a voltios: 20m v, 30m v, 100m v, 200m v.
3. De Micro voltios a voltios: 30µ v, 100µ v, 200µ v.
4. De Mega voltios a voltios: 2000M v, 1000M v, 3000M v.
MINISTERIO DE EDUCACION
INSTITUTO PROFESIONAL Y TECNICO DE VERAGUAS
PRUEBA N°3 DE TALLER IV (ANALISIS DE CIRCUITO ELECTRICO)
I TRIMESTRE
NOMBRE______________________AÑO______________FECHA_____
PROFESOR: __________________40 PUNTOS. PUNT. OBT._______
I PARTE: LLENAR ESPACIO.
VALOR 10 PUNTOS.
5. Fuerza que mueve a los electrones en un circuito______________
6. Unidad practica de presión eléctrica__________________
7. Capacidad de una carga para realizar trabajo________________
8. Unidad de medida de la diferencia de potencial____________ y se
representa por el símbolo_________________
9. Se utiliza para indicar el voltaje de una fuente de energía _____________
10.Ejemplos de fuentes de energía _________________,_________________
11.e utiliza para indicar el voltaje entre dos puntos de un circuito
eléctrico__________________________
II PARTE: DESARROLLO
VALOR
20 PUNTOS
RESULVA LOS PROBLEMAS ELECTRICOS.
Haga las siguientes conversiones:

De kilo voltio a voltio: 20 k v, 40 k v, 50 kv,100 k v.

De Mili voltios a voltios: 20m v, 30m v, 100m v, 200m v.

De Micro voltios a voltios: 30µ v, 100µ v, 200µ v.

De Mega voltios a voltios: 2000M v, 1000M v, 3000M
Desarrollo:
1.
2.
3.
4.
Voltaje
potencial
Caída de tensión
FEM.
valor: 10 puntos.
CORRIENTE:







Definición
Unidad de medida
El amperio
Medida de la corriente
Intensidad de la corriente eléctrica
. Ejemplos
Unidades básicas de corriente
Prefijos métricos
. Ejemplos
Definición:

Es un flujo o movimiento de electrones que se desplazan en un conductor por la acción
de una fuerza electromotriz o voltaje.
Unidad de medida:

La corriente se representa con el símbolo (I). La unidad básica de medida que se
utiliza para indicar la cantidad de corriente que está presente en un circuito eléctrico
es el AMPERE (A).
EL AMPERIO:

Definición: un ampere de corriente se define como el movimiento de un coulomb que
pasa por cualquier punto de un conductor durante un segundo.
Cuando se conecta un conductor a los terminales de una fuente de energía eléctrica,
tal como una batería o generador, hay un desplazamiento de electrones libres desde el
terminal negativo de la fuente de energía hacia el positivo. El amperio se usa para expresar
la intensidad del flujo de electrones, pero como el electrón supone una cantidad muy
pequeña, hace falta que pasen por un punto en un segundo (6.28.000.000.000.000.000.) o
sea 6.28 trillones de electrones para constituir un amperio. Como es difícil de manejar un
número tan grande, se remplaza por el CULOMBIO, que representa una carga de 6.28
trillones de electrones. Por lo tanto, el amperio, denominado así en ÷recuerdo del científico
André Marie Ampere, es la intensidad de corriente que equivale al paso de un culombio por
un punto dado en un
segundo.
MEDIDA DE LA CORRIENTE ELECTRICA:
Para medir la intensidad de la corriente eléctrica utilizamos un aparato de medida llamado
amperímetro. Para medir la cantidad de cargas que se mueven por un circuito por unidad de
tiempo, el amperímetro deberá estar intercalado en el conductor eléctrico, o sea en serie
con lo que se va a medir.
INTESIDAD DE CORRIENTE:

La intensidad de la corriente eléctrica es la cantidad de electricidad que recorre un
circuito en la unidad de tiempo. Esta magnitud es comparable con el caudal de agua
que fluye por una tubería de agua
EJEMPLO:
Tubería de agua
Movimiento del agua
Caudal= litros÷ 𝑺𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔
conductor eléctrico
Movimiento de electrones
Intensidad= Culombio÷ Segundo
La definición de corriente puede expresarse por la siguiente ecuación:
I= Q/T ----- o sea 1 Amperio= 1 culombio/ 1 segundo
En donde:
I= corriente en amperio
Q= carga en C.
T= tiempo en s
En donde: Q= IXT = IT
EJEMPLOS:
1. Determinar la intensidad de corriente que se ha establecido por un conductor
eléctrico si por el a fluido una carga de 4 culombios en un tiempo de 2 segundos.
Solución: I= Q/T= 4 C/2S = 2 A
2. SI por un medidor fluye una corriente de 2 A durante 1 minuto. ¿cuántos culombios
pasan por el medidor?
Solución: 1 A es 1 C por segundo(c/s). 2amperio son 2 c/s. Como en un minuto hay 60 s,
60x2 c= 120c.pasan por el medidor en 1 minuto.
Práctica:
1.Encuéntrese la corriente necesaria para cargar un dieléctrico de manera que acumule
una carga de 20 c después de 4 s.
2. Una corriente de 8 A. Carga a un aislador en 3s. ¿Cuánta carga se acumula?
3. Una carga de 10 c. pasa por un punto dado cada 2s. ¿Qué valor tiene la corriente?
4. ¿Cuánta carga se acumula cuando una corriente de 5 A.carga un aislador durante 5
s.?
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:
1. Solución:
Valores conocidos: Q:20 c
Incógnita:
I: ?
Con la ecuación encuéntrese I:
T: 4s
I:Q/T= 20c/4s= 5A
2.Valores conocidos: I= 8A.
Incógnita= Q=?
Con la ecuación encuéntrese Q:
T= 3s.
Q= IXT= (8A)(3s)= 24c
3. Respuesta= 5 A.
4. Respuesta= Q=25c
UNIDADES BASICAS DE CORRIENTE:
1 amperio(a)= 1 coulomb/seg.
1 A = 1000ma.
1 A = 1000,000µa.
1 miliamperio(m.a)= 1/1000 amperio=0.001 amp.
1 microamperio(µ)= 1/1000,000 amperio=0.000001 amp.
EJEMPLOS: exprésese cada uno de los siguientes valores en las unidades que se indican:
1:
2 A en miliamperios.
2.
Solución= 1 A=1000 ma.
2A =ma.
ma. x 1A = 2A X 1000 ma.
ma.= 2A X 1000ma/1 A
= 2000ma.
1327 ma. En amperios.
Solución= 1ma = 0.001 A
1327ma. = A
Regla de tres
1 ma. X A = 1327 ma. X 0.001 A
A = 1327ma. X 0.001 A /1 ma.
= 1.327 A.
PRACTICA=
EXPRÉSESE:
1. 0.006 A en miliamperio
2. 0.24 A en miliamperio
3. 20 000 µA en amperio
4. 0.25 ma. En amperio
RESPUSTAS= 1= 6ma
2= 240 ma.
3= 0.02 A
4=
EJERCICIO DE ANALISIS DE CIRCUITOS
I TRIMESTRE
NOMBRE____________________________AÑO__________________FECHA__________
PROFESOR:_______________________VALOR: 30 PUNTS.
I Parte: llenar espacios
PUNTOS OBT.________
valor 10 puntos.
1. Flujo de electrones que recorre un circuito en la unidad de tiempo
________________________________
2. Unidad de medida de la corriente.
________________________________
3. Símbolo que representa la corriente.
________________________________
4. 1 amperio cuántos miliamperio tiene.
________________________________
5. Determinar la intensidad de corriente que se ha establecido Por un conductor
eléctrico, si por el a fluido una corriente de 4 culombios en un tiempo de 4 segundos.
6. EXPRÉSESE:
0.06 A en miliamperio.
0.30 A en miliamperio.
50 µA en amperio.
0.060 ma. en amperio.
0.30 ma. En amperio
DESARROLLO:
RESISTENCIA ELÉCTRICA
Es el obstáculo o dificultad que un material opone al paso de la corriente
eléctrica.
En otras palabras, la resistencia es el grado de oposición o impedimento de un
material a la corriente eléctrica que lo recorre.
Todos los conductores eléctricos ofrecen mayor o menor resistencia al paso de la
corriente eléctrica. Ésta resistencia es debida a las siguientes causas: A que
cada átomo se opone en cierta medida a que le arranquen los electrones, por ser
éstos atraídos por el núcleo.
A que se producen incontables choques entre los electrones de las corrientes y los
átomos que componen el conductor. Estos choques se traducen en resistencia y
hacen que se caliente el conductor.
Diferencia entre resistor y resistencia :
El resistor es el elemento físico que se utiliza como una de las fuentes de calor en
algunos artefactos como estufas, calentadores, planchas, y que se fabrican con
materiales de lata resistencia a la corriente eléctrica como el ferroníquel y
el carbón.
La resistencia es la propiedad que tiene el resistor o un tramo de conductor de
oponerse al paso de la corriente.
La unidad básica de medida de la resistencia es el OHMIO que se representa
por la letra griega Ω (omega)
TODO MATERIAL SE RESISTE A QUE UNA CORRIENTE LO RECORRA.
MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DEL OHMIO:
Cuando estamos midiendo longitudes, tomando como unidad de medidas el metro, a
veces tenemos que expresarnos en múltiplos y submúltiplos de esa unidad. Por
ejemplo hablamos de kilómetros para trayectos muy largos o de centímetros para
longitudes pequeñas.
Así también, cuando estamos midiendo la resistencia podemos encontrar valores
tan grandes que tenemos necesidad de expresarnos mediante múltiplos del Ohmio,
o tan pequeñas que debemos utilizar sus submúltiplos.
Recuerde de sus lecciones de aritmética, que para hacer conversiones de unidades
se multiplica o divide; tal como en el sistema métrico decimal.
Para la conversión de unidades de resistencia, básese en las siguientes tablas:
MULTIPLOS
UNIDADES
SIMBOLOS
EQUIVALENCIA
Megohmio
M
1000,000Ω
Kilo-ohmio
K
1,000Ω
Ohmio
Ω
1Ω
Mili- ohmio
mΩ
0.001Ω
Micro-ohmio
µΩ
0.000001Ω
Como puede verse, los múltiplos y submúltiplos del ohmio están en relación de
1,000 en 1,000 veces mayor o menor.
Para pasar de una unidad inferior a otra inmediatamente superior se dividirá por
1,000 cada vez la unidad inferior
Ejemplo: Convertir 1,000 a K
Como K es el múltiplo inmediatamente superior a , se debe dividir esta cantidad
por 1,000
1,000/1,000 = 1K
Es decir, decir 1,000 equivale a 1K
Para pasar de una cantidad superior a una inmediatamente inferior, el estudiante
deberá multiplicar por 1,000 la unidad superior
Como Ω es la unidad inferior a KΩ
1K = 1,000
O sea que 1K equivale a 1,000
usted debe multiplicar por 1,000
Ejemplos:
Convertir 45,740Ω a MΩ . Como MΩ es la unidad superior a Ω y KΩ usted
debe convertir primero los Ω a KΩ y luego estos a MΩ ; para convertir los Ω a
KΩ debe usted dividir por 1,000.
OSEA:
45,740/1,000 = 45.74 KΩ
Ahora, convirtamos los KΩ a MΩ , debemos dividir nuevamente por 1,000
45.74 /1,000
= 0.04574 MΩ.
Resumiendo, decimos que 45,740 equivalen a 0.04574 MΩ.
PRACTICA:
1. Convertir de Ω a KΩ:
2. Convertir de KΩ a Ω:
3. Convertir de MΩ A Ω:
50- 34- 90-30.
67- 70- 60-35.
45- 67-90- 56.
POTENCIA ELÉCTRICA :
En todo circuito eléctrico completo hay un movimiento de electrones, y una carga
que se desplaza.¿ No es esto trabajo?
Por lo tanto, la corriente eléctrica produce un trabajo, que consiste en trasladar
una cierta carga (llamada culombios), a lo largo de un conductor. Este trabajo
produce la existencia de una potencia, que dependerá del tiempo en que dure
circulando la corriente por la carga.
La UNIDAD DE CARGA ELÉCTRICA ES EL CULOMBIO, y la unidad de tiempo ( t
), es el segundo.
O sea, 1 culombio * segundo = 1 Amperio
POR EJEMPLO:
Se tiene dos circuitos, cada uno con una resistencia R de diferente valor,
conectada con un amperímetro o una fuente d tensión de 125 V.
En estas condiciones, el amperímetro del primer circuito marca 6A o sea, que a
través de la resistencia R, ha pasado en un segundo una carga de 6 culombios. Se
puede decir que en el primer circuito se ha realizado un trabajo de 6 culombios en
un tiempo ( t ) de 1 segundo.
En el segundo circuito el amperímetro marca 12 A. O sea que en este circuito, el
trabajo es 12 culombios en un tiempo ( t ) de 1 segundo.
Observe que en un mismo tiempo ( t ), de 1 segundo, en la resistencia del segundo
circuito se ha realizado el doble del trabajo que se realiza en la resistencia del
primer circuito. De manera que podemos decir que el segundo circuito tiene una
potencia mayor que el primero. En este caso, el doble.
Veamos otro caso:
La potencia eléctrica se compara aquí (como se hizo en la ley de Ohm) con un
circuito hidráulico, el cual suministra una potencia (llamada potencia hidráulica).
En este caso, la potencia de la corriente de agua es directamente proporcional al
desnivel y a la cantidad de agua que pasa por el tubo, en la unidad de tiempo ( t
).
El desnivel se asemeja a la tensión V. La corriente de agua que pasa por el tubo
en un segundo es semejante a la corriente I.
En los anteriores ejemplos, cabe de ver una misma diferencia de potencial o
tensión ( V ), la potencia de una resistencia se manifiesta por el consumo de
amperios; a mayor intensidad ( I ), mayor potencia. Por otra parte, para una
resistencia determinada, la intensidad variará al variar la tensión (v), y Por lo
tanto, la potencia eléctrica es directamente proporcional a V y a I, al igual que la
potencia hidráulica.
Disminuirá cuando disminuya la tensión ( según la ley de Ohm). De donde se
deduce que:
Potencia = Tensión * Intensidad
P = V x I
La potencia eléctrica se mide en vatios, en homenaje a James Watt, quien realizó
los trabajos que llevaron al establecimiento de los conceptos de potencia, y dictó
la llamada LEY DE WATT.
___________________________________________________________
EJERCICIO DE ANALISIS DE CIRCUITOS
I TRIMESTRE
NOMBRE____________________________AÑO__________________FECHA__________
PROFESOR:_______________________VALOR: 30 PUNTS.
I Parte: llenar espacios
PUNTOS OBT.________
valor 10 puntos.
1. Oposición al paso de la corriente eléctrica
_________________________________
2. elemento físico que se utiliza como una de las fuentes de calor en algunos artefactos
__________________________________
3.Unidad básica de medida de la resistencia eléctrica_________________________ y
Se representa con la letra griega___________________________.
3. Represente en OHMIO 5 kilo – ohmio______________________
II PARTE: desarrolle los problemas:
1. Haga el cuadro de múltiplos y submúltiplos del OHMIO.
2. Convertir de Ω a KΩ:
59- 340- 905-80.
3. Convertir de KΩ a Ω:
57- 700- 40-85.
4. Convertir de MΩ A Ω:
35- 97-1000- 560.
DESARROLLO