CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CORRIENTE CONTINUA 4 NM4 CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CORRIENTE CONTINUA ELECTROSTÁTICA

OBJETIVOS COMPRENDER EL CONCEPTO DE CIRCUITO ELÉCTRICO Y LAS RELACIONES ENTRE TODAS LAS MAGNITUDES ELÉCTRICAS QUE EN ÉL INTERVIENEN. 2. APLICAR LA LEY DE OHM EN LA RESOLUCIÓN DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS TANTO EN SERIE Y PARALELO COMO EN CONEXIONES MIXTAS “SERIE-PARALELO”. NM4

CIRCUITOS ELÉCTRICOS: SIMBOLOGÍA PILA BATERÍA RESISTENCIA AMPOLLETA INTERRUPTOR CONDUCTOR AMPERÍMETRO VOLTÍMETRO NM4 3

FUENTES DE ENERGÍA ELÉCTRICA O FUENTES DE VOLTAJE DE VOLTAJE CONTINUO A la izquierda de cada fuente de poder, colocar nombre. (pila, batería, enchufe) Explicar cómo se genera el potencial en el enchufe. (Plantas hidroeléctricas) Explicar la relación: 1 Volt=1J/cb. Hacer analogías para explicar las unidades. DE VOLTAJE ALTERNO NM4 4

VOLTAJE Y SU MEDICIÓN VOLTÍMETRO SE CONECTA EN PARALELO LA UNIDAD DE MEDIDA ES DEL VOLTAJE ES EL VOLT (V), EN HONOR A ALESSANDRO VOLTA, INVENTOR DE LA PILA NM4 5

A la izquierda de cada fuente de poder, colocar nombre A la izquierda de cada fuente de poder, colocar nombre. (pila, batería, enchufe) Explicar cómo se genera el potencial en el enchufe. (Plantas hidroeléctricas) Explicar la relación: 1 Volt=1J/cb. Hacer analogías para explicar las unidades. NM4 6

CIRCUITOS ELÉCTRICOS: CONEXIÓN DE FUENTES FORMAS DE CONECTAR FUENTES DE VOLTAJE …………………………………………………………………………………………… 4,5 (V) EN SERIE: EL VOLTAJE TOTAL ES LA SUMA DE LOS VOLTAJES DE CADA UNA DE LAS FUENTES NM4 7

CIRCUITOS ELÉCTRICOS: CONEXIÓN DE FUENTES FORMAS DE CONECTAR FUENTES DE VOLTAJE EN PARALELO: EL VOLTAJE TOTAL ENTREGADO POR EL CONJUNTO DE FUENTES ES IGUAL AL DE UNA SOLA DE ELLAS 1,5 V NM4 8

COMPONENTES ELEMENTALES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO UNA FUENTE (E) DE FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM). FLUJO DE CORRIENTE (I) DE ELECTRONES POR ALAMBRES CONDUCTORES. RESISTENCIA (R) NM4

FUNCION DE CADA COMPONENTE ELEMENTAL FUENTE DE FEM: Suministra la Energía necesaria a los electrones para que recorran el circuito ALAMBRES CONDUCTORES: Permiten que los electrones sean portadores de la Energía. RESISTENCIA: “Consume” la energía que proporciona la fuente de Fem y la transforma en energía útil. ACERCA DE FUENTES DE FEM NM4

COMPONENTES DE UN CIRCUITO Y SUS FUNCIONES CIRCUITOS ELÉCTRICOS: COMPONENTES COMPONENTES DE UN CIRCUITO Y SUS FUNCIONES CIRCUITO ABIERTO: NO PERMITE EL DESPLAZAMIENTO DE CARGAS CIRCUITO CERRADO: PERMITE EL DESPLAZAMIENTO DE CARGAS NM4 11

TODOS POSEEN RESISTENCIA ELÉCTRICA (R) CIRCUITO ELEMENTAL ¿QUÉ TIENEN EN COMÚN LA FUENTE DE VOLTAJE, LA AMPOLLETA Y LOS ALAMBRES CONDUCTORES? TODOS POSEEN RESISTENCIA ELÉCTRICA (R) LA RESISTENCIA ELÉCTRICA ES LA DIFICULTAD QUE PRESENTAN LOS MATERIALES AL PASO DE LOS ELECTRONES A TRAVÉS DE ELLOS. SE EXPREESA EN LA UNIDAD OHM (  ) NM4 12

CIRCUITOS ELÉCTRICOS: EN SERIE LA CORRIENTE DISPONE DE UN SOLO CAMINO POR DONDE CIRCULAR. SI ÉSTE SE INTERRUMPE NO PUEDE CIRCULAR (SE ABRE EL CIRCUITO) NM4 13

CIRCUITOS ELÉCTRICOS: EN PARALELO LA CORRIENTE DISPONE DE 2 Ó MÁS CAMINOS PARA CIRCULAR. SI UNO DE ELLOS SE INTERRUMPE NO SE VE AFECTADO EL FUNCIONAMIENTO DE LOS DEMÁS. NM4 14

EJERCITACIÓN LA ANIMACIÓN MUESTRA LA FUNCIÓN CUMPLIDA POR UN ELEMENTO DEL CIRCUITO. ¿DE QUÉ ELEMENTO SE TRATA? ¿QUÉ ANALOGÍA SE HACE EN LA ANIMACIÓN? NM4 15

EJERCITACIÓN EN CADA UNO DE LOS CIRCUITOS SIGUIENTES, DE MANTENERSE ABIERTO EL (LOS) INTERRUPTOR(ES); ¿QUÉ AMPOLLETA PERMANECE ENCENDIDA? NM4 16

Motivar para que investiguen la vida de Ohm. NM4 17

Dejar muy claro que la pendiente de la recta es la resistencia (en ohm). Si calentamos un conductor, aumenta la resistencia, entonces aumenta la pendiente de la recta. Si la enfriamos, entonces ocurre todo lo contrario. Explicar que ocurre lo contrario en los semiconductores, y motivar para que investiguen sobre ellos. NM4 18

Motivar para que investiguen el fenómeno de superconductividad, la resistencia de una ampolleta y el funcionamiento de los fusibles. NM4 19

INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA RESISTENCIA - A MAYOR R , MENOR i AL DESPEJAR DE LA EXPRESIÓN SE OBTIENE: SE PUEDE CONCLUIR, ENTONCES, QUE PARA UN VOLTAJE CONSTANTE: LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA RESISTENCIA POR LO TANTO: - A MAYOR R , MENOR i - A MENOR R , MAYOR i Motivar para que investiguen el fenómeno de superconductividad, la resistencia de una ampolleta y el funcionamiento de los fusibles. EN LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS SE UTILIZAN RESISTORES (RESISTENCIAS) PARA REGULAR LA CORRIENTE CIRCULANTE NM4 20

Bajo la flecha agregar otras resistencias. Explicar que si ponemos otras resistencias, mediremos otra corriente. Hacer notar que en general metales y aisladores ofrecen resistencia al paso de la corriente. NM4 21

CIRCUITOS DE RESISTENCIAS ELÉCTRICAS Dar ejemplos para cada uno de los circuitos. NM4 22

CIRCUITO DE RESISTENCIAS EN SERIE R = R1 + R2 + R3 + . . . i = i1 = i2 = i3 = . . . LA INTENSIDAD TOTAL DE LA CORRIENTE ES LA MISMA INTENSIDAD QUE RECORRE CADA RESISTENCIA V = V1 + V2 + V3 + . . . LA SUMA DE LOS VOLTAJES INDIVIDUALES EQUIVALE AL VOLTAJE TOTAL . Dar ejemplos para cada uno de los circuitos. NM4 23

CIRCUITO DE RESISTENCIAS EN SERIE MAYOR R MENOR i INCONVENIENTE: SE QUEMA ( O SE DESCONECTA) UNA AMPOLLETA Y SE APAGAN TODAS Dar ejemplos para cada uno de los circuitos. NM4 24

CIRCUITO DE RESISTENCIAS EN PARALELO 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … i = i1 + i2 + i3 + … LA SUMA DE LAS INTENSIDADES INDIVIDUALES EQUIVALE A LA INTENSIDAD TOTAL V = V1 = V2 = V3 = … EL VOLTAJE TOTAL ES IGUAL A CADA UNO DE LOS VOLTAJES INDIVIDUALES. Dar ejemplos para cada uno de los circuitos. NM4 25

CIRCUITO DE RESISTENCIAS EN PARALELO MENOR R MAYOR i INCONVENIENTE: AL AUMENTAR MUCHO i APARECE EL RIESGO DE RECALENTAMIENTO Dar ejemplos para cada uno de los circuitos. NM4 26

DIVISION DE CORRIENTE EN RESISTENCIAS EN PARALELO I = I1 + I2 + . . . + In NM4

Circuito eléctrico complejo integrado por componentes electrónicos. CIRCUITOS ELÉCTRICOS Circuito eléctrico simple compuesto por una bombilla incandescente conectada a una fuente de FEM doméstica Circuito eléctrico complejo integrado por componentes electrónicos. NM4

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO ELÉCTRICO El funcionamiento de un circuito eléctrico es siempre el mismo ya sea éste simple o complejo: El voltaje, tensión o diferencia de potencial (V) que suministra la fuente de fuerza electromotriz (FEM) a un circuito se caracteriza por tener normalmente un valor fijo. En dependencia de la mayor o menor resistencia en ohm () que encuentre el flujo de corriente de electrones al recorrer el circuito, así será su intensidad en ampere (A).  Una vez que la corriente de electrones logra vencer la resistencia (R) que ofrece a su paso el consumidor conectado al circuito, retorna a la fuente de fuerza electromotriz por su polo positivo (sentido físico). El flujo de corriente eléctrica o de electrones se mantendrá circulando por el circuito hasta tanto no se accione el interruptor que permite detenerlo. NM4

ELEMENTOS ADICIONALES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO PARA QUE UN CIRCUITO ELÉCTRICO SE CONSIDERE COMPLETO, ADEMÁS DE INCLUIR LA IMPRESCINDIBLE TENSIÓN O VOLTAJE QUE PROPORCIONA LA FUENTE DE FEM Y TENER CONECTADA UNA CARGA O RESISTENCIA, GENERALMENTE SE LE INCORPORA TAMBIÉN OTROS ELEMENTOS ADICIONALES COMO, POR EJEMPLO: UN INTERRUPTOR: PERMITE QUE CIRCULE LA CORRIENTE (AL CERRARLO) Y QUE DEJE DE CIRCULAR (AL ABRIRLO). UN FUSIBLE : LO PROTEJE DE CORTOCIRCUITOS. Fuente de FEM (batería). Resistencia ( lámpara). Flujo de la corriente eléctrica. Interruptor. Fusible. NM4

EL CORTOCIRCUITO SENTIDO FÍSICO: Cortocircuito producido por la unión accidental de dos cables o conductores de polaridades diferentes. Si por casualidad en un circuito eléctrico se unen accidentalmente los extremos o cualquier parte metálica de dos conductores de diferente polaridad que hayan perdido su recubrimiento aislante, la resistencia en el circuito se anula y el equilibrio que proporciona la Ley de Ohm se pierde. El resultado se traduce en una elevación brusca de la intensidad de la corriente, un incremento violentamente excesivo de calor en el cable y la producción de lo que se denomina “cortocircuito”. La temperatura que produce el incremento de la intensidad de corriente es tan grande que puede llegar a derretir el forro aislante de los cables o conductores, quemar el dispositivo o equipo de que se trate si éste se produce en su interior, o llegar, incluso, a producir un incendio. NM4

CORTOCIRCUITO: PROTECCIÓN Diferentes tipos de fusibles Para proteger los circuitos eléctricos de los “cortocircuitos” existen diferentes dispositivos de protección. El más común es el fusible. FUSIBLE: Dispositivo que normalmente posee en su interior una lámina metálica o un hilo de metal fusible como, por ejemplo, plomo Cuando el fusible tiene que soportar la elevación brusca de una corriente, superior a la que puede resistir en condiciones normales de trabajo, el hilo o la lámina se funde y el circuito se abre inmediatamente, protegiéndolo de que surjan males mayores. Diferentes tipos de fusibles NM4

CORTOCIRCUITO: PROTECCIÓN INTERRUPTOR AUTOMÁTICO DE PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITOS: Cuando los circuitos están protegidos por uno de éstos, una vez que queda resuelta la avería que ocasionó que se abriera el circuito, solamente será necesario accionar su palanquita, tal como se hace con cualquier interruptor común, y se restablecerá de nuevo el suministro de corriente. NM4

NORMAS DE SEGURIDAD: EL PROBADOR DE FASE Lámpara de Neón que se encuentra incorporada dentro del cabo plástico de un destornillador. Si al tocar cualquier punto de conexión o extremo de un cable desnudo con la punta del destornillador se enciende la lámpara, será una señal de que ahí hay corriente eléctrica todavía. Para que la lámpara se encienda cuando hay corriente debemos tocar también con el dedo índice el extremo metálico del mango del destornillador. Siempre es recomendable comprobar después que hayamos desconectado la línea de suministro eléctrico, que no llega ya la corriente al lugar donde vamos a trabajar utilizando para ello. Cuando se trata de reparar un equipo eléctrico o un electrodoméstico cualquiera, la primera precaución que será necesario tomar es desconectarlo de su enchufe a la corriente eléctrica antes de proceder a abrirlo. NM4

RESISTOR DE RESISTENCIA VARIABLE REÓSTATO CURSOR EL CURSOR PERMITE CAMBIAR LA RESISTENCIA DEL DISPOSITIVO SEGÚN SE DESPLACE HACIA LA DERECHA O HACIA LA IZQUIERDA NM4

RESISTENCIAS VARIABLES: REÓSTATO APLICACIONES: PLANCHAS, ESTUFAS, etc. NM4

RESISTENCIAS VARIABLES: POTENCIÓMETRO VOLUMEN DE RADIORRECEPTORES APLICACIÓN: VOLUMEN DE RADIORRECEPTORES NM4

FUENTES DE FUERZA ELECTROMOTRIZ

 = E / Q FUENTES DE FEM FUENTES DE FEM FEM FUERZA ELECTRO- MOTRIZ ENERGÍA ENTREGADA POR LA FUENTE A CADA UNIDAD DE CARGA PARA QUE RECORRA ÍNTEGRAMENTE EL CIRCUITO  = E / Q UNIDAD S.I.: 1(J) / 1(C) = 1 (V) NM4

FUENTES DE FEM GENERADOR es “TODO DISPOSITIVO QUE TRANSFORMA ENERGÍA QUIMICA, MECANICA O DE OTRA CLASE EN ENERGÍA ELÉCTRICA “ NM4

PILAS FUENTES DE FEM GENERADOR QUÍMICO BATERÍAS PILAS Transforma energía producida en ciertas reacciones químicas, en energía eléctrica capaz de mantener una diferencia de potencial constante entre sus polos o bornes. BATERÍAS PILAS NM4

BATERÍA DE PLOMO Y SU INTERIOR PILAS FUENTE DE FEM: BATERÍA BATERÍA DE PLOMO Y SU INTERIOR ánodo de plomo un cátodo de óxido de plomo ácido sulfúrico como medio electrolítico. NM4

FUENTE DE FEM: PILA SECA NM4

FUENTE DE FEM: PILA SECA GHJL FUENTE DE FEM: PILA SECA (Pasta: Dióxido de manganeso) ELECTRODOS NM4

FUENTE DE FEM: PILA SECA GHJL Por medio de una reacción química la cubierta de zinc atrae electrones y se carga negativamente (cátodo) y el carbón pierde electrones y se carga positivamente (ánodo). La tensión producida por una pila es constante y al aplicarla sobre un circuito eléctrico produce una C.C. El proceso químico no se presenta por tiempo indefinido, sino que después de algún tiempo deja de tener efecto (Se nota porque su voltaje va disminuyendo). Esta es la causa de que las pilas tengan una vida finita. NM4

CLASIFICACIÓN DE PILAS PRIMARIAS SECUNDARIAS NO SON RECARGABLES SON RECARGABLES NM4

PILAS PRIMARIAS . 1.  Pila seca  - Pila de zinc  - Alcalina No se pueden volver a cargar. Estas se descargan aún cuando no se utilicen. Hay pilas tubulares (1.5 voltios) y construidas por capas. Por ej. la batería de 9 voltios que está compuesta de varios elementos (capas) de 1.5 voltios en serie 2.  Pila de mercurio - Tiene una vida útil más larga que la pila seca y el suministro de voltaje es más estable  - Son más pequeñas  - Utilizadas en audífonos, aparatos compactos 3.  Pila alcalina  - Tiene gran duración NM4

GHJL PILAS SECUNDARIAS Pila alcalina de Niquel - Cadmio Son compactas, pueden suministrar bastante corriente y tienen un voltaje estable 2. Pila de plomo Muy utilizada en la industria automotriz Hay pilas que se conectan en serie y se llaman acumuladores. Ejemplo: las baterías de uso automotriz. Los parámetros principales de una pila o batería son  - Tensión entre sus terminales (bornes)  - Capacidad amperios - hora Si dos pilas o baterías se conectan en serie, la de corriente del conjunto es la misma y el voltaje se suma Si dos pilas o baterías se colocan en paralelo, tienen el mismo voltaje pero mayor capacidad de corriente NM4

FUENTES DE FEM: GENERALIDADES PARÁMETROS PRINCIPALES DE UNA PILA O BATERÍA Tensión entre sus terminales (bornes)  Capacidad amperios – hora. Si dos pilas o baterías se conectan en serie, el voltaje se suma. Si dos pilas o baterías se colocan en paralelo, tienen el mismo voltaje pero mayor capacidad de corriente NM4

PILAS NM4

FUENTES DE FEM VER FUNCIONAMIENTO EN: www.consumer.es/web/es/economia_domestica/infografias/swf/pilas.swf NM4

PILAS FUENTES DE FEM Pila de Níquel abierta Batería de celular Pila Botón abierta Proceso químico de la Pila NM4

PILAS FUENTE DE FEM: BATERÍA Batería de Plomo y su interior Funcionamiento de la pila- Movimiento electrolítico NM4

FUENTE DE FEM EN CIRCUITO NM4