El circuito eléctrico simple

Presentación del tema: "El circuito eléctrico simple"— Transcripción de la presentación:

1 El circuito eléctrico simple
Voy a estudiar y construir un circuito eléctrico simple. ¿Qué necesito para hacerlo? ¿Qué puedo hacer con él? ¿Cómo puedo dibujar el circuito con símbolos? Nivel: 5° Básico Unidad 4 Objetivo de Aprendizaje 9: Construir un circuito eléctrico simple (cable, ampolleta, interruptor y pila) usándolo para resolver problemas cotidianos y explicar su funcionamiento. Indicadores: Representan en un dibujo los elementos que conforman un circuito eléctrico simple: pila o batería, interruptor, cables y dispositivo de carga (ampolleta). Explican la función de cada uno de los elementos que constituyen un circuito eléctrico simple. Analizan las partes del circuito de una linterna y lo representan por medio de símbolos apropiados. Planifican el trabajo que le permitirá construir un circuito simple o linterna. Conectan los dispositivos que conforman un circuito simple. Objetivo de Aprendizaje 10: Observar y distinguir, por medio de la investigación experimental, los materiales conductores (cobre y aluminio) y aisladores (plásticos y goma) de electricidad, relacionándolos con la manipulación segura de artefactos tecnológicos y circuitos eléctricos domiciliarios. Registran similitudes y diferencias entre materiales conductores y aisladores de la electricidad. Clasifican materiales buenos y malos conductores de la electricidad. Planifican un experimento que le permita diferenciar entre materiales conductores y aislantes de la corriente eléctrica. Explican en qué partes de un circuito eléctrico son necesarios los buenos conductores y en qué partes los malos conductores eléctricos. Explican y comunican las normas de seguridad frente a los peligros de la corriente eléctrica. 1 FUENTE DEL AUTOR

2 ¿Qué elementos conforman un circuito eléctrico?
Veamos, ¿qué necesito para construir un circuito eléctrico básico? La figura 2 es una animación en que desfila uno a uno los dispositivos necesarios para construir un circuito básico. Una pila, una ampolleta, un interruptor y un cable. Como hay muchos tipos de pilas y baterías, muchos tipos y formas de ampolletas y también de interruptores, las imágenes solo son una aproximación. Es importante que el estudiante observe y manipule con cuidado los elemento de que disponga y que sean equivalentes, en funcionamiento, a los aquí presentados. Una fuente de energía, como una pila + Algo que hacer funcionar, como una ampolleta Un interruptor, que permita activarlo y desactivarlo Cables que permitan conectar los aparatos. 2 FUENTE DEL AUTOR

3 ¿Qué función cumple cada elemento?
El interruptor permite activar o desactivar el funcionamiento del circuito; por ejemplo, prender o apagar una ampolleta o cualquier otro aparato eléctrico. La ampolleta, un motor, el control remoto del televisor, etc. es donde la energía realiza la tarea que queremos. Bueno, la pila o batería proporciona la energía que necesita el circuito. Los cables conducen la energía de la pila al lugar que la necesitamos, por ejemplo a la ampolleta. La pila o batería proporciona la energía que necesita el circuito para funcionar. Esta energía está almacenada en forma química y se transforma en energía eléctrica cuando forma parte de un circuito eléctrico con el interruptor cerrado (ON). Puede ser útil emplear un porta pilas, ellos tienen contactos de buena calidad y son mucho más cómodo para trabajar. No hay que abrir o romper las pilas o baterías, ellas suelen contener materiales altamente tóxicos. La contaminación que producen también es enorme. No las botes a la basura. Averigua dónde puedes deshacerte de ellas sin riesgo. Las pilas recargables suelen ser de mayor precio, pero a la larga resultan más convenientes e impactan un poquito menos el ambiente, aunque también contienen sustancias tóxicas y no se deben abrir ni botar a la basura. + ON OFF 3 FUENTE DEL AUTOR

4 ¿Cómo se conectan los elementos entre si?
Como cada elemento tiene dos contactos, una posibilidad de conectarlos es ésta; ¿funcionará? Algo salió mal, dejó de funcionar. ON OFF ¿Cómo se conectan los elemento? No hay muchas posibilidades, pero evita hacerlo del modo que se ilustra en la figura 7, pues, puede que la ampolleta se encienda durante un cortísimo período de tiempo cuando el interruptor esté en OFF; es decir, apagado, y se apague cuando esté en ON. El circuito funcionará al revés de cómo queremos, pero lo peor es que agotaremos muy rápidamente la pila y ya no podremos seguir experimentando. Puede calentarse la pila y los cables. El modo correcto de hacer la conexión se muestra en la página siguiente. + 4 FUENTE DEL AUTOR

5 ¿Cómo se conectan los elementos entre si?
Probemos esta otra forma de conectar los elementos, ¿funcionará ahora? + ON OFF Este es el modo correcto de unir los dispositivos. La ampolleta encenderá y se apagará operando el interruptor y la pila durará mucho tiempo. Algunas actividades para los que quieren experimentar un poco más: Predice primero qué ocurrirá al hacer los siguientes cambios y después verifica si tu predicción era correcta: Al invertir los contactos en: A) la pila; B) la ampolleta; C) el interruptor. Al cambiar la posición de los elementos, por ejemplo, disponiendo los elementos como se muestra en la figura siguiente. ¡Ahora si! 5 + OFF ON FUENTE DEL AUTOR FUENTE DEL AUTOR

6 ¿Qué utilidad puede tener un circuito eléctrico simple?
¿Qué puedo hacer con mi circuito? + ON OFF La figura 15 muestra el circuito simple que hemos estado estudiando. La linterna es una aplicación del circuito eléctrico simple. Una linterna 6 FUENTE DEL AUTOR

7 ¿Cómo se conectan los elementos entre si?
¿Existirán los mismos elementos y estarán igualmente conectados en una linterna? + Pilas Ampolleta La figura 9 ilustra una linterna bastante típica. Si dispones de una linterna de fábrica, como esta o de cualquier tipo, examínala reconociendo sus partes: Pilas, ampolletas, interruptor y conectores. Los conectores normalmente no son propiamente cables o alambres, son piezas metálicas y están ocultas a la observación directa, pero existen. Si la linterna posee más de una pila, y están conectadas como se muestra en la figura, la ampolleta será diferente a la usaste en los experimentos anteriores. Si son dos pilas, la ampolleta será para 3 volt, si son tres, las ampolletas serán para 4,5 volt. Cable Interruptor Si, están los mismos elementos y están igualmente conectados. 7 FUENTE DEL AUTOR

8 ¿Qué utilidad puede tener un circuito simple?
¿Qué puedo hacer con mi circuito? + Un ventilador La figura 16 muestra otra aplicación del circuito simple. Hacer funcionar un motor para un ventilador o hacer andar un auto de juguete, etc. ON OFF 8 FUENTE DEL AUTOR

9 Símbolos de los circuitos eléctricos

10 La pila y la batería, fuentes de energía eléctrica
¿Cómo se representan los elementos que constituyen un circuito eléctrico? La pila y la batería, fuentes de energía eléctrica La figura 10 muestra una pila y una batería similar a las más usadas en nuestros hogares. Las pilas suelen proporcionar 1,5 volt y las baterías, o conjuntos de pilas, 3 volt, 4,6 volt, 6 volt, 12 volt, etc., todos estos valores múltiplos de 1,5. Sus símbolos también hacen referencia a este hecho, la batería es un conjunto de pilas conectadas una a continuación de la otra. Notar que los símbolos tienen en un extremo una barra horizontal larga, que corresponde al contacto positivo, y una barra mas corta pero más gruesa, que señala el contacto negativo de la pila o batería. Las líneas verticales representan los contactos de las pilas y baterías. + - 9 V + 1,5 V 9 FUENTE DEL AUTOR

11 La ampolleta (fuente de energía)
¿Cómo se representan los elementos que constituyen un circuito eléctrico? La ampolleta (fuente de energía) La ampolleta se la representa como se ilustra en la figura 11. Algunos textos emplean símbolos diferentes para las ampolletas. 10 FUENTE DEL AUTOR

12 El interruptor o switch
¿Cómo se representan los elementos que constituyen un circuito eléctrico? El interruptor o switch La figura 12 ilustra un interruptor y su correspondiente símbolo. Aquí se ve una animación que muestra alternadamente al interruptor abierto (OFF) y cerrado (ON), pero se lo representa comúnmente abierto. ON OFF 11 FUENTE DEL AUTOR

13 Los cables (conductores)
¿Cómo se representan los elementos que constituyen un circuito eléctrico? Los cables (conductores) El alambre o cable, como se muestra en la figura 13, se representa por medio de trazos rectos. 12 FUENTE DEL AUTOR

14 ¿Cómo se representa con símbolos un circuito eléctrico simple?
Aprendí a representar circuitos eléctricos por medio de símbolos. + ON OFF La figura 14 muestra los elementos que constituyen un circuito eléctrico, tanto en su aspecto general como n su representación por medio de símbolos. Este tipo de representación es muy útil, especialmente por su simplicidad. Representación del circuito Circuito real 13 FUENTE DEL AUTOR

15 Conductores y aisladores eléctricos
¿Qué son los conductores eléctricos? ¿qué los aisladores eléctricos? Supongo que en los aparatos eléctricos solo sirven los conductores. No. todos los aparatos eléctricos y electrónicos tienen tanto conductores como aisladores eléctricos. La conversación que se ilustra en la figura 18 trata de explicar el significado e importancia de los materiales conductores y aisladores de la corriente eléctrica. Los conductores eléctricos son materiales que permiten que la corriente eléctrica circule por ellos. Hay materiales que son muy buenos conductores, como por ejemplo el cobre, del cual estaban hechos los cables que usaste en los experimentos descritos anteriormente. También son de cobre los cables del tendido eléctrico y los que llevan la corriente a los distintos aparatos eléctricos de tu casa. Los aisladores eléctricos son materiales que prácticamente no permiten que circule la corriente eléctrica. Los materiales cerámicos, el caucho y muchos plásticos suelen ser buenos aislantes eléctricos. Los plásticos de que están revestidos los cables eléctricos y aquellos con los que se fabrican interruptores, zócalos de ampolletas, cuerpo de los enchufes, etc. Son buenos aisladores eléctricos. Desde el punto de vista tecnológico, la electricidad puede entenderse como el arte de combinar inteligentemente conductores y aisladores. 14 FUENTE DEL AUTOR 15

16 ¿Dónde están esos conductores y aisladores en los aparatos eléctricos?
¿Dónde hay conductores y aisladores? ¿Dónde están esos conductores y aisladores en los aparatos eléctricos? Las pilas, las ampolletas, los interruptores, los cables y, por supuesto, las radios, televisores, etc. tienen conductores y aisladores. En la imagen 19 se continúa la conversación acerca de los materiales conductores y aisladores. Los dispositivos eléctricos y electrónicos están conformados por conductores eléctricos separados por materiales aisladores. En las pantallas siguientes se ilustran algunos ejemplos. 15 FUENTE DEL AUTOR 16

17 ¿Dónde hay conductores y aisladores?
Ya entendí Aislador La figura 20 muestra algunas partes de la pila que son conductoras y otras que son aisladoras de la corriente eléctrica. + 16 FUENTE DEL AUTOR 17

18 ¿Dónde hay conductores y aisladores?
Ya entendí Aislador Conductor La figura 21 muestra algunas partes de la ampolleta que son conductoras y otras que son aisladoras de la corriente eléctrica. 17 FUENTE DEL AUTOR 18

19 ¿Dónde hay conductores y aisladores?
Ya entendí Conductor La figura 22 muestra algunas partes de un cable que son conductoras y otras que son aisladoras de la corriente eléctrica. 18 FUENTE DEL AUTOR 19

20 ¿Cómo podemos saber si un material es conductor o aislador eléctrico?
Si al cerrar el circuito con el material X, la ampolleta enciende, tendremos un conductor. Yo creo que esto podría resolverse experimentalmente. Un circuito simple con una ampolleta, puede ser útil. + En la figura 23 se ilustra la utilidad que puede tener un circuito simple para realizar una investigación científica. Si queremos saber qué material es conductor eléctrico o aislador eléctrica basta cerrar el circuito con él. Si la ampolleta ilumina es porque el material X está dejando pasar la corriente eléctrica y aislador si no se enciende. Solo hay que tener dos cuidados: 1) Que las zonas de contacto, entre el material X y los cables del circuito estén limpios. Muchas veces conviene usar una lija para limpiarlos, aunque no se vean sucios. 2) Que la pila este en buenas condiciones. Convendrá comprobar de vez en cuando, si la ampolleta enciende haciendo tocar los extremos abiertos del circuito. Si no, será un aislador. X 19 FUENTE DEL AUTOR 20

21 ¿Qué reconoces en esta fotografía?
¿Cómo podemos saber si un material es conductor o aislador eléctrico? Probemos con la goma de borrar + La figura 24 muestra el experimento que intenta responder a la pregunta de si la goma escolar es o no conductora. Las gomas escolares, las reglas plásticas, los papeles y muchas cosas de las que nos rodean son buenos aislantes eléctricos. Aislador 20 FUENTE DEL AUTOR

22 ¿Qué reconoces en esta fotografía?
¿Cómo podemos saber si un material es conductor o aislador eléctrico? Probemos con una cuchara metálica + La figura 25 muestra el experimento que intenta responder a la pregunta de si una cuchara metálica es o no conductora. Los objetos metálicos de los objetos que nos rodean son buenos conductores. Muchos de esos metales sueles estar recubiertos de óxidos o barnices, casi invisibles, y que son aisladores; por lo tanto puede que, al hacer el experimento, nos parezca que esos metales son aisladores. Es aquí cuando se hace necesario emplear una lija para remover la recubierta aisladora. Conductor 21 FUENTE DEL AUTOR

23 ¿Qué reconoces en esta fotografía?
¿Cómo podemos saber si un material es conductor o aislador eléctrico? Probemos con un lápiz de madera. + La figura 26 muestra el experimento que intenta responder a la pregunta de si un lápiz de madera es o no conductora. Al hacer el experimento con el lápiz, los cuales suelen estar recubiertos con pintura, responderemos a la pregunta de si esa pintura es o no aisladora. Si lo que queremos averiguar si la madera es conductora o aisladora eléctrica, será necesario raspar el lápiz en las zonas de contacto con los conductores. En todo caso, como podrás comprobar por ti mismo, tanto la pintura del lápiz como la madera de la que están hechos, son aisladoras de la corriente eléctrica. Aislador 22 FUENTE DEL AUTOR

24 ¿Qué reconoces en esta fotografía?
¿Cómo podemos saber si un material es conductor o aislador eléctrico? ¿Qué reconoces en esta fotografía? Probemos con el grafito de un lápiz. + La figura 27 muestra el experimento que intenta responder a la pregunta de si el grafito de los lápices a minas es o no conductor. La respuesta puede resultarte in esperada, pues es posible que la luz encienda solo un poquito. Puede ser necesario poner la ampolleta en un lugar bien oscuro al realizar el experimento. Lo que ocurre es que hay materiales muy buenos conductores, oros muy mal conductores (o aisladores) y otros parcialmente conductores. Este último es el caso del grafito. Hay muchos materiales con los cuales podrás comprobar su nivel de conducción. Confecciona una lista, como la siguiente: Anota si, como conductores eléctricos, son buenos, malos o regulares. Conductor 23 Material, sustancia o compuesto Conductor Bueno Regular Malo Papel húmedo con agua Papel húmedo con agua salada Jugo de limón Parafina sólida (vela) FUENTE DEL AUTOR

25 ¿Qué reconoces en esta fotografía?
¿Qué partes de un circuito deben ser conductoras y cuáles aisladoras? ¿Qué reconoces en esta fotografía? … aparecen los conductores, que están en la ampolleta, su base, en el enchufe, etc. Por ejemplo en una lámpara de velador, todo lo que se ve y se puede tocar son aisladores. Pero… Conductores La animación de la figura 28 ilustra los materiales aisladores y conductores eléctrico que encontramos habitualmente en los artefactos que empleamos con frecuencia, como una lámpara de velador: Prácticamente todo lo que se observa y se puede tocar o manipular , en condiciones de uso normal, son materiales aisladores eléctricos: plásticos, gomas o metales recubiertos con pintura o barnices; pero, si la desarmáramos, empezaríamos a descubrir, en zonas más profundas, a los conductores: la base y zócalo de la ampolleta, su filamento, cables y diferentes piezas metálicas dentro del interruptor y enchufe. Pídele a tu profesor que desarme una lámpara y muestre sus partes aisladoras y conductoras. Si puedes, dibuja el esquema de su circuito. Descubrirás que es igual al de la linterna que tu hiciste. La única diferencia con la linterna es que este tipo de lámpara funciona con corrientes que son extremadamente peligrosas y, el estudiante o un adulto inexperto, se puede accidentar. También hay conductores en el interior del interruptor. 24 FUENTE DEL AUTOR

26 Normas de seguridad frente a los peligros de la corriente eléctrica
Depende. Con los que hemos experimentado nosotros (pilas) no hay riesgos, al igual que con linternas, celulares, etc. Los peligrosos son los aparatos que se conectan a la red eléctrica domiciliaria. Televisores, lavadoras, etc. ¿Qué cuidados hay que tener al manipular aparatos que funcionan con corriente eléctrica? La figura 29 ilustra una conversación relativa a los peligros de la corriente eléctrica y las normas de seguridad que hay que tener presentes al manipular o tocar aparatos eléctricos. Hay que distinguir dos situaciones: Los dispositivos eléctricos portátiles que funcionan con pilas o baterías: linternas, radios, teléfonos celulares, etc. Ellos no representan ningún riesgo de accidente eléctrico. Los dispositivos eléctricos que funcionan conectados a la red eléctrica domiciliaria: Televisores, planchas, licuadoras, lavadoras de ropa, refrigeradores, cargadores de celulares, etc. Ellos sí son peligrosos cuando… se manipulan en forma inadecuada. Pr ejemplo si se vierte agua o jugo a un televisor que esté funcionando. se encuentran en mal estado. Si los materiales aisladores están rotos y hay conductores expuestos. Tocar estas zonas puede ser equivalentes a meter los dedos al enchefe. 25 FUENTE DEL AUTOR

27 Normas de seguridad frente a los peligros de la corriente eléctrica
No hay que tocar los materiales conductores; es decir, hay que fijarse que los aisladores que los envuelven estén en buen estado. Cables expuestos, enchufes rotos, especialmente si están en lugares húmedos: baños y cocinas. Mejor ni acercarse a ellos. ¿En qué hay que fijarse? ¿Qué se puede hacer y qué no? La figura 30 ilustra la continuación de la conversación iniciada en la pantalla anterior. La recomendación general es ser muy cuidadoso al: manipular un interruptor mural o de una lámpara de velador. enchufar o desenchufar un artefacto a la red eléctrica. tocar refrigeradores o lavadoras de ropa si el suelo está mojado. usar extensibles o toma corrientes al cual hay muchos artefactos conectados. Frente a la observación de cualquier anormalidad (cables expuestos, aislantes rotos, cables calientes, emanación de olores a quemado, humo, etc.), habrá que alejarse sin tocar nada y señalarle a un adulto el problema. 26 FUENTE DEL AUTOR

28 Referencias Web

29 Todas las imágenes bajo licencia common creatives
Bibliografía Mineduc (2011). Programa de estudios, Ciencias Naturales, 5° básico. Mineduc (2010). Mapas de Progreso, sector Ciencias, Tierra y Universo.