La electricidad y sus aplicaciones

Unidad 1.0 Electricidad 6.1Electricidad 6.2 Corriente eléctrica 6.3 Magnitudes eléctricas 6.4 Ley de Ohm 6.5 Circuito eléctrico Elementos Símbolos 6.6 Asociaciones eléctricas 6.7 Producción de electricidad 6.6 Potencia eléctrica 2

1.1 La electricidad ¿Qué pasaría si no hubiese electricidad? ?

1.1 La electricidad Hoy en día necesitamos la electricidad para realizar casi todas nuestras actividades diarias.

6.1 La electricidad No obstante tenemos que ser conscientes que podemos reducir la energía que desaprovechamos, ayudando a desarrollo sostenible

¿Pero qué es la electricidad? La electricidad engloba todos los fenómenos relacionados con las cargas eléctricas de los cuerpos.

los electrones y protones 1.1 La electricidad La materia está formada por átomos, los cuales a su vez posee unas partículas más pequeñas con carga eléctrica: los electrones y protones Protónes Electrón Átomo

1.1 La electricidad Los electrones y protones que están dentro de los átomos tienen carga negativa y positiva respectivamente. Protones Electrones

Cargas iguales: se repelen Cargas diferentes: se atraen 1.1 La electricidad Las cargas crean unas fuerzas entre ellas de atracción y repulsión en función del signo de la carga: Cargas iguales: se repelen Cargas diferentes: se atraen Atracción Repulsión Repulsión

1.1 La electricidad La materia se puede cargar eléctricamente cuando se descompensa la distribución de las cargas. Por ejemplo podemos hacerlo al frotar un bolígrafo contra el pelo y acercarlo contra pedazos de papel

1.2 La corriente eléctrica ¿ Cómo podemos mover las cargas? Si queremos mover las cargas eléctricas tenemos que crear una descompensación entre dos elementos y conectarlos. Distribución de cargas desequilibrada Cargas equilibradas

1.2 La corriente eléctrica ¿Pero cómo se mueven los electrones? Por ejemplo, en una batería un polo tiene más electrones (cargas negativas), por ello al conectarlo con el otro polo se inicia un trasvase de electrones hasta que se llega al equilibrio. Hemos creado corriente eléctrica

1.2 La corriente eléctrica Podemos lograr que las cargas se muevan continuamente, creando así una corriente eléctrica. La corriente eléctrica es el desplazamiento de las cargas eléctricas a través de un material.

1.2 La corriente eléctrica ¿Para qué sirve la corriente eléctrica? Gracias al movimiento de cargas se transforma la energía eléctricas en otras energías útiles para nosotros Energía magnética

1.2 La corriente eléctrica La corriente eléctica se transforma en las siguientes energías. Energía calorífica Energía luminosa Energía Eléctrica Energía mecánica y estas a su vez pueden usarse para crear energía eléctrica Energía magnética

2º Ejercicio Ejercicio Equipo eléctrico Energía Vitrocerámica Energía calorífica 2º Ejercicio Tienes que buscar en casa diez equipos eléctricos y escribir sus nombres indicando la energía que se obtiene al transformar la electricidad.

1.3 Las magnitudes eléctricas Para poder entender la electricidad debemos conocer las magnitudes que definen la electricidad: VOLTAJE INTENSIDAD RESISTECIA

1.3 Las magnitudes eléctricas. El voltaje eléctrico ¿Por qué se mueven las cargas? Los electrones necesitan energía para moverse por un material y esta se llama Voltaje Definimos el voltaje como la energía por unidad de carga que hace que estas circulen por un material. Esta magnitud que se mide en Voltios

1.2 La corriente eléctrica Para entender la corriente podemos entenderla como una corriente de agua donde las gotas son las cargas eléctricas Aprovechamos la fuerza del movimiento de las gotas de agua para crear energía

1.3 Las magnitudes eléctricas. El voltaje eléctrico Vemos que el agua tendrá mas fuerza si tiene más agua en el depósito. Lo mismo ocurre con la electricidad Más presión de agua Menos presión de agua

1.3 Las magnitudes eléctricas. El voltaje eléctrico Cuanto mayor es la tensión eléctrica mayor energía tendrán las cargas eléctricas en su movimiento Más tensión Menos tensión

1.3 Las magnitudes eléctricas. La intensidad La intensidad eléctrica es la cantidad de carga que circula a través de un conductor por unidad de tiempo. Se mide en Amperios Mayor intensidad Menor intensidad

1.3 Las magnitudes eléctricas. La resistencia La resisitencia eléctrica es la oposición que presentan los conductores al paso de corriente. Se mide en Ohmios  Mayor Resistencia Menor Resisitencia

La ley de Ohm nos relaciona las tres magnitudes eléctricas : Unidad Nombre Símbolo Voltaje V Voltios Intensidad I Amperios A Resistencia R Ohm Ω

1.4 La ley de Ohm La intensidad del circuito depende del voltaje de forma directamente proporcional: Si el voltaje es alto: las cargas llevan mucha energía por lo que la Intensidad será alta

1.4 La ley de Ohm La intensidad depende de la resistencia de forma inversamente proporcional: Si hay mucha resistencia, existe mucha oposición al paso de las cargas por lo que hay poca intensidad Salen pocas cargas debido a la oposición que encuentra

1.4 La ley de Ohm Ejercico 3: Justifica cómo sería la intensidad si: Tenemos poco Voltage V Tenemos poca resistencia R

4º Ejercicio: Explica cómo la Intensidad será si: 1.4 La ley de Ohm 4º Ejercicio: Explica cómo la Intensidad será si: Aumentamos la Resistencia y el Voltaje. Disminuimos la Resistencia e incrementamos el Voltaje. Aumentamos la Resistencia y disminuimos el Voltaje. Disminuimos la Resistencia y el Voltaje

1.4 La ley de Ohm. Cálculos con la ley de Ohm Para calcular el valor que tiene una de las tres magnitudes debemos conocer el valor de las otras dos y sustituir su valor en la ecuación de Ohm: Por ejemplo si queremos saber la I y sabemos que R=20 y V= 60V

1.4 La ley de Ohm. Cálculos con la ley de Ohm Solution 1.4 La ley de Ohm. Cálculos con la ley de Ohm V (V) R () I (A) 2 4 10 5 20 1000 Ejercicio 2: Cálculos con la ley de Ohm Calcula el valor de la Intensidad en los siguientes casos

1.5 El circuito eléctrico El circuito eléctrico es un conjunto de elementos que permiten controlar la corriente eléctrica Necesitamos: Generador Elementos de control Receptores Conductores Elementos de Protección

1.5 El circuito eléctrico. Elementos Los elementos imprescindibles para un circuito son: Generador: crea la corriente eléctrica aplicando un voltaje al circuito. Pueden ser: Pilas: Proporcionan corriente eléctrica pero de corta duración. Si se pueden recargar hablamos de baterías Fuentes de alimentación: permiten una corriente eléctrica constante y continua.

1.5 El circuito eléctrico. Elementos Los elementos imprescindibles para un circuito son: Elemento de maniobra: nos permite controlar el circuito Interruptores: mantienen la posición de encendido o apagado (la luz del baño) Pulsadores: sólo cierra el circuito mientras mantenemos pulsado (el timbre de la puerta) Conmutador: permite encender o apagar un elemento desde varios puntos de la habitación

1.5 El circuito eléctrico. Elementos Receptores: son los elementos que transforman la energía eléctrica en otra útil para nosotros. Por ejemplo: Bombillas incandescentes: al pasar corriente por el filamento este se calienta emitiendo luz Motores: la electricidad cera un campo de fuerzas que crea el movimiento Resistencias: sirven para disminuir la intensidad que circula por un circuito

1.5 El circuito eléctrico. Elementos Conductor: todos los elementos deben de estar unidos mediante un material conductor

1.5 Electric circuit. Elements Los Conductores y equipos eléctricos tienen que estar aislados para protegernos de descargas eléctricas cuando los tocamos.

1.5 El circuito eléctrico. Elementos El circuito tiene que estar CERRADO para poder funcionar permitiendo a la corriente circular del polo positivo al negativo

1.5 El circuito eléctrico. Elementos 6º Ejercicio: Nombra y dibuja 10 receptores eléctricos como por ejemplo una bombilla o un motor… Realiza una tabla con 10 materiales conductores y 10 conductores.

1.5 El circuito eléctrico. Elementos Ejercicio 3 Indica cuál de estas bombillas lucirá

1.5 El circuito eléctrico. Elementos Ejercicio 3 ¿Lucirá esta bombilla? Solution

1.5 El circuito eléctrico. Elementos Elementos de protección: evitan que se destruyan los restantes elementos del circuito cuando hay subidas o bajadas de tensión Fusibles: son componentes que se destruyen en caso de subida de tensión, cortando el circuito. Se cambian con facilidad Interruptores automáticos: protegen instalaciones complejas como las de las casas, sin tener que cambiarlos, solo reactivando el interruptor

1.5 El circuito eléctrico. Simbología La simbología eléctrica nos permite representar los circuitos eléctricos empleando dibujos que sustituyen los elementos de los circuitos.

1.5 El circuito eléctrico. Simbología La simbología eléctrica nos permite representar los circuitos eléctricos empleando símbolos que sustituyen los elementos de los circuitos.

1.5 El circuito eléctrico. Simbología Generador Pila, batería o dinamo Asociación de generador Conductores: cuando se solapan sin conetarse se indica con una curva

1.5 El circuito eléctrico. Simbología Elementos de maniobra Pulsador Interruptor Conmutador

1.5 El circuito eléctrico. Simbología Elementos de protección Fusible Receptores: Lámpara Resistencias: poseen dos símbolos Motores

1.5 El circuito eléctrico. Simbología Ejercicio: Dibuja los siguientes circuitos empleando la simbología normalizada

1.5 El circuito eléctrico. Simbología Ejercicio: Dibuja los siguientes circuitos empleando la simbología normalizada

1.5 El circuito eléctrico. Simbología Ejercicio: Dibuja los siguientes circuitos empleando la simbología normalizada

1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos El comportamiento de los elementos de un circuito dependen de cómo estén estos conectados entre sí. Existen tres configuraciones posibles: Serie Paralelo Mixto

1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos Conexión en SERIE La conexión en serie distribuye los elementos conectando sus extremos uno tras otro De esta forma sólo existe un punto de unión entre los elementos 1 y 2 están unidos sólo por el punto A 2 y 3 están unidos sólo por el punto B

1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos Conexión en PARALELO La conexión en paralelo tiene todos los elementos conectados entre sí por dos puntos De esta forma 1, 2 y 3 están unidos a A y a B

1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos Conexión MIXTA La conexión mixta posee elementos conectados en serie y otros en paralelo 1, 2 y 3 están en paralelo y todos ellos a su vez están en serie con 4

1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos Solution 1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos 10º Ejercicio Indica cual de los siguientes elementos está en serie, paralelo y mixto. Indícalo mediante círculos como en el ejemplo, nombra las conexiones con letras

1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos Solución 1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos 11º Ejercicio Indica cual de los siguientes elementos está en serie, paralelo y mixto.

1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos Solución 1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos 12º Ejercicio Indica cual de los siguientes elementos está en serie, paralelo y mixto.

1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos ¿Pero que resultado tiene las diferentes asociaciones de los elementos? Las asociaciones en paralelo y serie tienen efectos sobre la intensidad y voltaje que llegan a los elementos conectados

1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos El voltaje Serie Paralelo El voltaje se reparte entre los elementos, de forma que tienen menos energía para cada bombilla, por lo que lucen poco El voltaje llega por igual a todos los elementos, por lo que todas la bombillas tienen la misma energía que la pila y lucen igual

La intensidad Serie Paralelo En serie todas las bombillas están en línea y por ello generan mayor resistencia, por lo que la intensidad es menor y la pila durará más tiempo En paralelo las bombillas separadas ofrecen menos resistencia por lo que la intensidad por las bombillas será grande y la pila se agotará pronto

El circuito Serie Paralelo Si se corta en algún punto el circuito, ya no podrá continuar la electricidad por lo que todo el circuito está cortado En paralelo si se corta en algún punto, la corriente puede ir por otro camino por lo que no se corta todo el circuito Cortado

Si estamos en serie y hay una fuga el agua no puede continuar Si estamos en serie y hay una fuga el agua no puede continuar. En paralelo encuentra otro camino

1.7 Producción de energía eléctrica Electricity generation started when Alessandro Volta made the first electric battery Alessandro Volta (1745-1825)

1.7 Producción de energía eléctrica Hans Christian Oersted descubrió que una corriente eléctrica puede alterar una brújula (que tiene una aguja inmantada). Alessandro Volta (1777-1851) Lo mismo pasa si ponemos un imán natural, por lo que Oersted concluyó que un circuíto cerrado es un imán articial.

1.7 Producción de energía eléctrica Mr Michael Faraday tuvo una idea, si una corriente eléctrica puede generar un campo magnético, ¿Puede un campo magnético crear una corriente eléctrica? Alessandro Volta (1777-1851)

1.7 Producción de energía eléctrica SI!!!! Por lo tanto Mr Michael Faraday descubrió que podemos crear electricidad cuando movemos un imán cerca de un circuito cerrado. Alessandro Volta (1777-1851)

1.7 Producción de energía eléctrica Hoy en día, las grandes centrales eléctricas emplean el descubrimiento de Faraday’s.

1.7 Producción de energía eléctrica Generador turbina Se usan otras energías para mover una turbina que a su vez mueve el circuito que está dentro den generador the generator

1.8 Potencia eléctrica Desde el generador de la central eléctrica se transmite la electricidad a nuestras casas.

¿Qué diferencia hay entre una bombilla de 100 W y una de 7 W? 1.8 Potencia eléctrica ¿Qué diferencia hay entre una bombilla de 100 W y una de 7 W?

1.8 Potencia eléctrica Esta es una bombilla de bajo consumo This is a energy saving light porque consume menos energía (7 W) que una a incandescente(100W) Los sabemos porque W es la unidad de la potencia eléctrica.

1.8 Potencia eléctrica W es la unidad de la Potencia Eléctrica y expresa la energía consumida por unidad de tiempo de un equipo eléctrico. P= Potencia (Vatios W) V= Voltaje (voltios V) I= Intensidad (Amperio A)

1.8 Potencia eléctrica En casa todos los enchufes tienen 230 Voltios, por lo que si sabemos la que la potencia de una bombilla de 100W podemos calcular la Intensidad a través de la bombila.

La electricidad que consumimos es medida en kwh y pagamos 0,1 €/Kwh: 1.8 Potencia eléctrica La electricidad que consumimos es medida en kwh y pagamos 0,1 €/Kwh:

1.8 Potencia eléctrica Un Kwh es el resultado de multiplicar la potencia por las horas de uso:

1.8 Potencia eléctrica Para calcular el precio que tenemos que pagar multiplicamos la potencia en kwh por el precio 0,1 €/kwh

1.8 Potencia eléctrica Vamos a calcular cuánto tenemos que pagar cuando usamos una lavadora durante 2h si consumimos 1500W.

A cerrado B abierto A abierto B cerrado Motor Lámpara 1 Lámara 2

Calcula el valor de la intensidad V (V) R () I (A) 6 2 7 4 300 21 1000000 20

1.4 Ohm’s law Calculations with Ohm’s law 5º Exercise Solution V (V) R () I (A) 2 4

1.4 Ohm’s law Calculations with Ohm’s law Solution V (V) R () I (A) 2 4 10 5

1.4 Ohm’s law Calculations with Ohm’s law Solution exercise 1.4 Ohm’s law Calculations with Ohm’s law Solution V (V) R () I (A) 5 10 20 1000

1.5 El circuito eléctrico. Elementos Ejercicio La corriente eléctrica circula siempre por el camino que menos resistencia encuentre (al igual que lo hace el agua) Resistencia necesaria para emitir luz Resistencia nula

1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos Ejercicio 1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos Ejercicios Rojo: serie Azul: paralelo SERIE: 1 y 2 están unidos A. 2 y 3 están unidos por B 3 y 4 unidos por C Mixto: Serie1 está unido a 2 y 3 por A Paralelo: 2 y 3 unidos por A y B Serie: 2 y3 unidos a 4 por C

1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos Ejercicio 1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos Ejercicios Paralelo: 1, 2 y3 están unidos entre sí por A y por B Serie: 1 y 2 unidos por A; 2 y 3 unidos por B

1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos Ejercicio 1.6 Conexiones de los circuitos eléctricos Ejercicios Mixto: Serie: 1 y 2 unidos sólo por A Serie: 2 y la asociación de 4 y 3 unidos por B Paralelo: 4 y 3 unidos por B y C