Diario de abordo
LA ELECTRICIDAD
1.-ELECTRICIDAD:
(Actividad: ¿Qué es?Buscad en google)
1.1.-Definición:
|
La electricidad es
una forma de energía que se manifiesta en el movimiento de los electrones de la capa externa de los
átomos. Su misión consiste en transformar cualquier forma de energía primaria
(hidráulica, térmica, nuclear, solar, eólica,..) en cualquier otro tipo de
energía (mecánica, lumínica, magnética,..)
|
1.2.-Efectos de la electricidad:
Los efectos fundamentales de la electricidad se pueden
dividir en 4 tipos:
-Efecto térmico: Cuando la corriente fluye a través de ciertos
materiales conductores y estos se calientan pudiendo ser utilizados como
calefacción, hornos, planchas.
-Efecto Lumínico: Cuando hacemos fluir una cantidad de electrones a
través de un filamento que puede aguantar altas temperaturas este se calienta
hasta tal punto que irradia luz. Por ejemplo en lámparas incandescentes
-Efecto Químico: Al hacer circular una cierta corriente a través de
ciertos líquidos conseguimos que se disgregen (electrólisis) y podemos producir
ciertas metalizaciones o baños metálicos (galvanización)
-Efecto magnético: Al inyectar una corriente en una bobina está
genera un campo magnñetico similar al de un imán. Aprovechando este efecto se
construyen motores, solenoides, relés,.
1.3.- Actividad:
¿DÓNDE SE USA /
APLICACIONES? – PREGUNTAR EN CLASE
Luz, horno, cocina, calefacción, servidores de internet,
ascensores, coches,..
2.-ELECTRÓN
(Actividad: Qué es. Buscad en google)
2.1.-Definición:
|
Un electrón es un
tipo de partícula subatómica que presenta una carga eléctrica negativa. Los
electrones “libres” pueden desplazarse de unos átomos a otros generando un
flujo eléctrico y un campo electromagnético
|
2.2.-
El viaje del electrón
2.2.1.-CARGAS IGUALES SE REPELEN. CARGAS DIFERENTES SE
ATRAEN
2.2.2.-PRIMERO. EN REPOSO
2.2.3.- SEGUNDO. APLICAMOS CARGAS NEGATIVAS EN UNO DE LOS
LADOS
2.2.4.- LOS ELECTRONES SE MUEVEN, GENERANDO CORRIENTE
ELECTRICA
Cantidad de electricidad [Q]: 1 Culombio = 6,3.1018e-
3.- MAGNITUDES DE LA ELECTRICIDAD:
VOLTAJE Y CORRIENTE
(Actividad: ¿Qué es
la intensidad?¿En que se mide?Buscad en google)
3.1.-Definición INTENSIDAD [A]:
|
Se define la
intensidad de corriente eléctrica como la cantidad de electrones que recorren
un material por unidad de tiempo.
|
La cantidad de electrones [Q] medido en Culombios
Las unidades de tiempo [t] medido en segundos
Entonces: (analogía km/h)
Intensidad es =
Ejercicios:
1.-¿Cuántos Culombios
son 31,5.1018 electrones?
Sol: Q=
31,5/6,3=5Culombios
2.-Halla la
intensidad de corriente que ha circulado por un conductor si ha transportado 40
Culombios en 20s
Sol: I=Q/t=40C/20seg=
2A
¿Y si hubiera
transportado 252.1018e-?
(Actividad: ¿Qué es
el voltaje (tensión eléctrica)?¿En que se mide?Buscad en google)
3.2.-Definición VOLTAJE [U]:
|
La tensión eléctrica
o diferencia de potencial es una magnitud física que cuantifica la diferencia
de potencial eléctrico entre dos puntos. Su unidad es el Voltio y se
representa con la letra U.
|
Ojo! Si conectamos los dos puntos desaparece
esa tensión ya que eléctricamente se convertirían en el mismo punto.
Ejercicios:
1.-¿Qué tensión
eléctrica existirá entre dos puntos A y B si uno está a 20V y el otro a 10V?
2.-¿Y si VA=230V y Vb=0V?
¿Y si conectamos con un cable entre A y B?
3.3-Analogía hidráulica. Es igual, pero es lista
(si no hay salida, no va!)
La
intensidad eléctrica que circula a través de un cable se asemeja
al flujo de agua a través de una tubería.
Atención: Si el
circuito está abierto los electrones no se mueven a través del cable y no hay
flujo eléctrico. La intensidad en este caso es 0 A.
El
voltaje (o diferencia de potencial) se asemeja
a la diferencia de litros de agua entre
dos puntos
Atención:
Si los dos puntos están unidos por un cable podríamos decir que es el mismo
punto y entonces no existe diferencia de potencial y la medida en Voltios es 0
V.
REPASO DE CONCEPTOS.
PREGUNTAS
¿Si no hay voltaje, puede haber
intensidad?
No. Si no hay una batería que genere
tensión, no se fuerza el movimiento de electrones y por tanto no hay intensidad
Ojo! No confundir con que no
haya voltaje entre dos puntos (porque son el mismo punto), pero si hay intensidad
a través de ese tramo de cable. Poner ejemplo
¿Si no hay intensidad puede haber
voltaje?
Si, puede existir tensión, pero estando
el circuito abierto los electrones no se van a mover y por tanto no hay
intensidad
¿Quién o como generamos tensión
eléctrica?
Con una batería (o cualquier cosa que
polarice los electrones)
¿Siempre que hay dos puntos separados
hay tensión eléctrica?
No, hace falta una fuente que genere
tensión.
3.4.- ¿Cómo lo medimos?
Intensidad:
La intensidad es a través del cable así
que tendremos que colocar el instrumento de medida en serie (dentro del cable).
Como esto no es posible en la mayoría de los casos, nos vemos obligados a
utilizar la pinza amperimétrica. Esta pinza amperimétrica nos va a dar una
medida del consumo en Amperios [A] que está circulando por la línea
Repito: Si el
circuito está abierto los electrones no se mueven a través del cable y no hay
flujo y por lo tanto no hay intensidad.
Voltaje:
El voltaje se mide entre dos puntos
diferentes así que conectamos los terminales de nuestra pinza amperimétrica con
cada uno de esos puntos. Esta medida estará expresada en Voltios [U] y nos
indica la diferencia de potencial existente entre esos dos puntos
Repito: Si los dos
puntos están unidos por un cable podríamos decir que es el mismo punto y
entonces no existe diferencia de potencial y la medida en Voltios es 0.
Ejercicios de repaso
Intensidad y Voltaje
4.1.-Definición Resitencia [Ω]:
|
La resistencia es la
dificultad que presenta el material al paso de la corriente eléctrica. Se
representa por la letra R y su unidad es el ohmio Ω
|
Cada material tiene una resistencia específica conocida como
“ro” 
|
MATERIAL
|
ro
|
|
|
|
|
PLATA
|
0,015
|
|
COBRE
|
0,0172
|
|
ALUMINIO
|
0,0283
|
|
ESTAÑO
|
0,139
|
|
HIERRO
|
0,1
|
|
ORO
|
0,024
|
|
VIDRIO
|
1.010.000.000
|
Cuestiones:
-Montar la formula de la resistividad paralelamente a
responder las cuestiones
l expresasa en metros[m]
S expresasa en milímetros cuadrados[mm2]
Cuestiones rápidas:
1.- Poniendo las unidades en la formula ¿en qué unidades nos
aparece la resistencia?
“LAS UNIDADES SON MUY IMPORTANTES”
2.- Que pensáis ¿que un cable tiene mas resistencia cuanto
mas corto es o cuanto mas largo es? Y si es mas gordo ¿pasan mejor o peor los
electrones?
Si el cable es mas largo tendremos mas resistencia
Si el cable es mas gordo tendremos menos resistencia
EJERCICIOS
RESISTIVIDAD
Calcula la resistividad de los siguientes cables: (HACER UN EXCEL IN SITU)
|
MATERIAL
|
LONGITUD [m]
|
SECCIÓN [mm2]
|
SOLUCIÓN[ohm]
|
|
COBRE
|
100
|
1.5
|
11.47
|
|
ALUMINIO
|
100
|
1.5
|
18.87
|
|
ORO
|
80
|
2.5
|
7.68
|
|
PLATA
|
200
|
2.5
|
12
|
|
COBRE
|
100
|
2.5
|
6.88
|
|
COBRE
|
150
|
2.5
|
13.76
|
Cuestión rápida
¿Podemos saber la longitud de un cable conociendo su resistividad?
Sol: Si. Sabiendo de que material es, su sección y su
resistencia
Por ejemplo:
Si sabemos que un cable de cobre de1,5mm2 tiene
una resistencia de 300ohm ¿Podemos saber cuanto mide? ¿Cuánto?
Sol: l=R.S/p = 300.1,5/0,0172 = 26.162,79m = 26km
¿Podemos saber de que está hecho un cable? ¿Qué datos
necesitamos?
Sol: Si. Sabiendo la longitud, la sección y su R puedo sacar
su p
Por ejemplo:
Un cable de 214m de longitud, 60mm2 de sección y
una resistencia de 0,1ohm
Sol: p=R.S/l = 0,1.60/214= 0,028 -> (tabla) Aluminio
Actividad:Resistencia
del ser humano (buscar en google)
Sol: de 300ohm a 1000ohm.
Aproximadamente como un cable de 26km, no?
NO, lo correcto sería decir aproximadamente como una cable
de cobre de 1.5mm2
de sección de unos 26km
4.1.2- Resitencia [Ω] y
temperatura:
|
Al calentarse el
metal, aumenta la agitación de sus átomos, lo que dificulta el desplazamiento
de los electrones; el resultado es un aumento de la resistencia en el
conductor
|
Cada material tiene un coeficiente de temperatura y se
representa por la letra “alfa” 
que viene expresada en Cº-1
que viene expresada en Cº-1|
MATERIAL
|
 (Cº-1) |
|
|
|
|
PLATA
|
0,0036
|
|
COBRE
|
0,0043
|
|
ALUMINIO
|
0,004
|
|
TUNGSTENO
|
0,0042
|
ENTONCES:
Rf= Resistencia
final en ohm
Ri= Resistencia
inicial en ohm
Coeficiente de temperatura en Cº-1
Incremento de temperatura en Cº
Cuestiones:
Desmontar la formula y ver claramente que a mayor
temperatura, mayor resistencia.
EJERCICIOS
RESISTENCIA Y TEMPERATURA
Calcula la resistencia de los siguientes cables sometidos a
diferentes temperaturas:
NOTA: Temp
ambiente 20ºC
P1: 300ohm medidos a Tamb en un filamento de
tungsteno ¿a 100Cº?
Sol: Rf=300+300.0,0042.80 = 400,8ohm
P2: 500ohm medidos a Tamb en un cable de cobre ¿a 30Cº?
Sol: Rf=500+500.0,0043.10 = 521,5ohm
P3 (mixto):
|
MATERIAL
|
LONGITUD [m]
|
SECCIÓN [mm2]
|
RESISTENCIA I [ohm]
|
TEMP [Cº]
|
RESISTENCIA F [ohm]
|
|
COBRE
|
100
|
1.5
|
11.47
|
30
|
|
|
ALUMINIO
|
100
|
1.5
|
18.87
|
40
|
|
|
PLATA
|
200
|
2.5
|
12
|
20
|
|
|
COBRE
|
100
|
2.5
|
6.88
|
10
|
|
|
COBRE
|
150
|
2.5
|
13.76
|
-10
|
|
P4: Cual ha sido el incremento de temperatura en el
filamento de una bombilla de tungsteno si ha pasado de tener 200ohm a
temperatura ambiente a tener 500ohm en funcionamiento
4.2.- Relación entre U, I y R. Ley de OHM:
(Actividad: Ley de
OHM. Buscad en google)
|
Definición: En un
circuito eléctrico, la intensidad de corriente que lo recorre [A] es
directamente proporcional a la tensión aplicada [U] e inversamente
proporcional a la resistencia [R] que presente este.
|
Ley de Ohm:
(Actividad:
¿Sabemos despejar? Despejamos U y R)
HELIOSTRUCO: V.I.R.
“Las ecuaciones tienen sus valoraciones mas allá de las propias
opiniones”
“Yo creo” VS “esto es así”
4.3.-NUESTRO PRIMER CIRCUITO:
Tenemos 3 magnitudes: V, I, R. Vamos a colocarlas en
un circuito simple:
4.4.- ANALIZAMOS NUESTRO PRIMER CIRCUITO
OJO.
EL SENTIDO DE LA CORRIENTE LO DECIDIMOS NOSOTROS
I=V/R=0,012A -> 12mA
¿mA? QUE ES ESO!!!???
ESCALAS DE MEDIDA
S.I.
|
Giga
|
G-
|
109
|
1.000.000.000
|
|
Mega
|
M-
|
106
|
1.000.000
|
|
Kilo
|
K-
|
103
|
1.000
|
|
Hecto
|
H-
|
102
|
100
|
|
Deca
|
D-
|
101
|
10
|
|
|
|
1
|
1
|
|
deci
|
d-
|
10-1
|
0,1
|
|
centi
|
c-
|
10-2
|
0,01
|
|
mili
|
m-
|
10-3
|
0,001
|
|
micro
|
u-
|
10-6
|
0,000001
|
EJERCICIO:
ESCALADAS DE MEDIDA
|
7cm
|
0,07
|
M
|
|
0,005KW
|
5
|
W
|
|
3MW
|
3000000
|
W
|
|
1000000W
|
1
|
GW
|
|
1000g
|
1
|
Kg
|
|
1000mA
|
1
|
A
|
|
0,0015W
|
1,5
|
mW
|
|
5,1mW
|
0,0051
|
W
|
|
0,03m
|
30000
|
Um
|
|
30mm
|
0,03
|
m
|
|
1W
|
0,001
|
KW
|
|
1A
|
1000
|
mA
|
|
100MW
|
100000
|
KW
|
|
2KW
|
2000
|
W
|
|
1GW
|
1000000
|
W
|
|
100GW
|
100000000
|
KW
|
4.5. LAS RESISTENCIAS CONTROLAN LA INTENSIDAD
Ejemplo en un selector de
velocidad de un motor
Dibujar mas claro y dar
valores
¿Otros ejemplos? – pensar
para casa
4.6 SERIE/PARALELO. ASOCIACION DE RESISTENCIAS.
|
Se dice que los componentes están conectados en serie, si
el mismo valor de corriente fluye a través de todos los componentes.
Se dice que los componentes están conectados en paralelo, si
tienen el mismo voltaje aplicado entre sus terminales.
|
ENTREGA HOJA RESUMEN
4.6.1- RESISTENCIAS EN SERIE (se suman)
4.6.2- RESISTENCIAS EN PARALELO (se suman sus
inversos)
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