T. Electricidad y circuitos

ELECTRICIDAD Y CIRCUITOS
Conceptos generales
Toda materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas
átomos. A su vez los átomos están formados por tres tipos de partículas:
Los protones, que tienen carga eléctrica positiva y los neutrones, que no
tienen carga, forman el núcleo y los electrones, tienen carga eléctrica
negativa, están determinadas órbitas alrededor del núcleo.
En general en la materia existe el mismo número de protones que de electrones y por tanto se
dice que está en equilibrio. Otras veces los cuerpos tienen mayor número de protones que de
electrones y se dice que tienen carga positiva (+). Cuando tienen mayor número de electrones se
dice que tienen carga negativa (-).
Los cuerpos que tienen el mismo tipo de carga se
repelen y si tienen cargas distintas se atraen.
1. Electricidad estática y corriente eléctrica
La electricidad estática está formada por cargas eléctricas estáticas, (no se mueven). Se
produce en algunos cuerpos debido al rozamiento y fue descubierta por los griegos. Por ejemplo,
aparece electricidad estática al frotar un boli con lana y entonces puede atraer papelitos. También
aparece en la pantalla del TV que atrae el pelo o la que aparece en el carro del supermercado, que a
veces nos da un chispazo.
La corriente eléctrica se produce cuando los electrones se mueven a través de los cuerpos. Por
tanto, llamamos corriente eléctrica al movimiento de los electrones a través de un conductor. Para
mantener esa corriente se necesita un generador.
Hay dos tipos de materiales según su comportamiento con la electricidad:


Conductores: permiten el paso de la corriente eléctrica, como los metales, (cobre,
aluminio, etc.)
Aislantes: no permiten el paso de la corriente eléctrica, como la madera o los plásticos.
2. El circuito eléctrico
Un circuito eléctrico está formado por una serie de elementos conectados entre sí por donde
circula una corriente eléctrica. Los elementos de un circuito eléctrico son:

GENERADORES: proporcionan la energía necesaria para que los electrones puedan
desplazarse. Ejemplos: pilas, baterías (formadas por un conjunto de pilas) y dínamos, que
dan corriente continua y los alternadores, que proporcionan la corriente alterna que llega a
nuestras casas.

CONDUCTORES: son los cables que sirven para unir los elementos del circuito. Están
hechos de cobre o de aluminio. Los cables se recubren de plástico para evitar que nos de
corriente.

RECEPTORES: transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía provocando diversos
efectos, como luz (bombilla), calor (estufa), movimiento (motor), sonido (altavoz), etc.
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
ELEMENTOS DE MANIOBRA: sirven para controlar el circuito es decir, podemos permitir o
impedir que pase la corriente eléctrica. Los elementos de maniobra son:
o
o
o
o

Interruptores: actúan de forma permanente (para encender o apagar la luz).
Pulsadores: actúan solo mientras se presionan (timbre)
Conmutadores: permiten controlar el circuito desde dos puntos distintos.
Llave de cruce: se conecta junto a los conmutadores para controlar el circuito desde
tres puntos.
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN: protegen el circuito y a las personas que lo utilizan.
Ejemplo: fusible, el diferencial, etc.
¿Cómo funciona un circuito eléctrico?
La pila da energía a los electrones del cable. Entonces estos electrones viajan
por el cable, pasan por el interruptor (que debe estar cerrado) y llegan a la bombilla.
En la bombilla dejan la energía que tienen y entonces la bombilla luce y da calor. Los
electrones, ahora con menos energía, regresan a la pila por el cable iniciándose de
nuevo el proceso.
3. Representación y simbología
Se han establecido unos símbolos convencionales para
facilitar la representación de esquemas eléctricos.
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4. Magnitudes eléctricas
En un circuito existen tras magnitudes que son fundamentales:
Magnitud
Definición
Tensión o
voltaje (V)
Intensidad de
corriente (I)
Es la energía que proporciona el generador. También la
diferencia de energía que hay entre dos puntos del circuito.
Número de electrones que pasan por un punto del circuito
en un segundo.
Dificultad que ofrece el circuito al paso de los electrones.
Un material conductor tendrá poca resistencia y un aislante
mucha.
Resistencia
(R)
Unidad
Símbolo
unidad
Voltio
V
Amperio
A
Ohmio

A veces se utilizan unidades más pequeñas o submúltiplos: milivoltio (mV), miliamperio (mA) o
unidades mayores o múltiplos kiloohmio (K ), kilovoltios (MV).
4. La Ley de Ohm
El científico Georg Ohm encontró en el año 1822 la relación entre la tensión, la intensidad y la
resistencia en un circuito eléctrico.
V=I.R
De aquí se deduce que
I=V/R
o
R=V/I
5. Energía y potencia eléctrica
La energía eléctrica es la que consume un aparato eléctrico en un tiempo determinado. Se expresa:




E: energía eléctrica en julios (J) o en calorías (cal)
V: tensión en voltios (V)
I: Intensidad en amperios (A)
t: Tiempo en segundos (s)
E = V .I .t
La potencia eléctrica (pag. 125) es la capacidad de transformar la energía por un aparato eléctrico.



P: Potencia eléctrica en vatios (W)
E: energía eléctrica en julios (J) o en calorías (cal)
t: Tiempo en segundos (s)
P=E/t
Otra forma de obtener la potencia es mediante la expresión:



P: Potencia eléctrica en vatios (W)
V: tensión en voltios (V)
I: Intensidad en amperios (A)
P = V .I
Otras unidades son: E = P . t KW. h (kilovatios hora)
KW kilovatio= 1000 vatios.
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1KW.h = 3.600.000 J (julios)
1 CV (caballo) = 735 W
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http://www.walter-fendt.de/html5/phes/index.html
Ejercicios http://ntic.educacion.es/w3//recursos/fp/electricidad/ud4/eval_4.pdf
Introducción a la electricidad
http://ntic.educacion.es/w3//recursos/fp/electricidad/ud4/inicio_elect_4.html
http://www.tuclasedetecnologiaonline.es/index.php?option=com_content&view=section&layout=blog&i
d=10&Itemid=48
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Ampliacion: Resistividad y Conductividad.
Los materiales ya hemos visto que presentan todos cierta resistencia. Esta resistencia
depende de dos cosas: del tipo de material y de la forma geometrica que tenga. En general la
resistencia de un objeto se calcula sabiendo un parametro llamado resistividad, comun a los
objetos hechos de un mismo material, y conociendo la forma geometrica del mismo.
La resistividad se nombra con la letra griega “rho” (ρ) y se mide en Ohmios por metro.
Por ejemplo, la resistividad del oro es de =0.024⋅ 10−6 ⋅m
Si el objeto es un cilindro, calculo su superficie o seccion (S). Mido su longitud (L). La
resistencia se calcula mediante la formula:
R= ⋅ L
S
Por ejemplo, para el oro. Si tenemos un cable de oro de 5mm de diametro y 20 cm de
largo su resistencia sera:
• Resistividad del oro: ya me la han dado... =0.024⋅ 10−6 ⋅m
• Longitud: L = 20 cm = 0.02 m. Lo paso a metros.
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• Superficie: el radio es de 5 mm = 0.005 m. S= ⋅R2=3.1416⋅ 0.005 m 2=7.85⋅ 10−5 m2
• Calculo la resistencia: R= ⋅ L
S
=0.024⋅ 10−6 ⋅m⋅ 0.02 m
7.85⋅ 10−5 m2=6.11⋅ 10−6
La conductividad (σ) es la inversa de la resistividad: = 1
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