Electricidad 1º bachillerato

La electricidad

Definición de electricidad

Es la corriente que se origina por el movimiento de electrones a través de un conductor (corriente eléctrica)

Electrones moviendose dentro de un hilo conductor

Corriente Continua

Por corriente continua se entiende aquélla en la que el sentido del movimiento de los electrones es siempre el mismo y, consecuentemente, también lo es el valor de la intensidad. La diferencia de tensión en los bornes sera la misma:

Corriente alterna

Por corriente alterna se entiende aquélla en la que varía periódicamente el sentido del movimiento de los electrones y, en consecuencia, el de la intensidad. La razón de este fenómeno es, asimismo, una variación periódica en la polaridad producida en los bornes del generador.

El circuito eléctrico

Es el camino cerrado por donde circula la corriente eléctrica

El circuito eléctrico consta de un generador, un receptor, un conductor y un elemento de control . También pueden tener elementos de protección

Generador

Pilas, baterias y alternadores.Es el componente encargado de dar energía eléctrica (tensión) a los electrones para que se muevan por el circuito eléctrico

Receptores

Motores, bombillas, timbres, resistencias …Son los elementos encargados de recibir la energía eléctrica que llevan los electrones y tranformala en otra tipo de energía.

Motor

Bombilla

Zumbador

resistencia

Elementos de control

Interruptores, pulsadores y conmutadores.Son los elementos que controlan el paso de la corriente eléctrica a través del circuito.

ConductoresCablesSon hilos de un material metálico por donde circula la corriente eléctrica , suelen estar recubiertos de plástico.

Los metales son conductores de la electricidad .Los plásticos no son conductores de la electricidad ( son aislantes) .

Elementos de protección

FusiblesEvitan que los otros elementos del circuito sufran

daños. Cuando el valor de la energía transportada es mayor de lo normal se destruye.

Símbolos eléctricos

1. Dibuja el esquema de un circuito en el que una pila alimenta a una bombilla controlada por un interruptor.2.-Dibuja el esquema de un circuito parecido al anterior pero controlada por un pulsador .3.- Dibuja el esquema de un circuito controlado por un conmutador.4.-¿Qué diferencia hay en el funcionamiento de los tres circuitos circuitos?5. - dibuja el esquema de los siguientes circuitos.

Ejercicios

Magnitudes eléctricas

una magnitud es una propiedad que se puede medir. Por ejemplo se puede medir la longitud, el tiempo, la velocidad, etc. Todas ellas son magnitudes.

Una unidad es una cantidad de magnitud que se usa para medir. Por ejemplo un centímetro es una cantidad de longitud, que usamos para medir, es por tanto una unidad. Si queremos medir una longitud, la comparamos con la cantidad de longitud de una unidad y vemos cuantas veces la contiene.

Hay 4 magnitudes eléctricas muy importantes. Estas magnitudes son la tensión, la intensidad , la resistencia y potencia. Estas tres magnitudes por tanto se pueden medir y tienen unidades.

La tensión La tensión es la Energía transportada por

unidad de carga. Se representamos con una V mayúscula. La

tensión se define entre dos puntos del circuito. La unidad es el voltio, que se simboliza con la

letra V.

Tensión= EnergíaCargas

Voltio= JulioCulombio

La intensidad La intensidad indica la cantidad de cargas que

se mueve en el circuito por unidad de tiempo La representamos con la letra I. La unidad de intensidad es el amperio, que se

simboliza con la letra A.

Intensidad=CargasTiempo

Amperios=CulombioSegundo

Resistencia

La resistencia es la dificultad que pone un elemento al paso de corriente eléctrica.

La representamos con la letra R. Los hilos conductores tienen poca resistencia

Los receptores tienen una resistencia bastante mayor y puede ser muy variada.

La unidad de resistencia es el Ohmio y se representa con la letra griega omega,Ω. Un ohmio

La ley de Ohm

La corriente que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la diferencia de voltaje aplicado entre los extremos del circuito e inversamente proporcional a la resistencia en ohmios de la carga que tiene dicho circuito.

I=VR

I R

V

R=VI

V= I×R

Completa la tabla

V (v) I (A) R(Ω)

0,1 100

8 80

9 0,5

4,5 2

1,5 10

12 0,25

0,2 100

La potencia

Es la velocidad a la cual la energía eléctrica se genera, se utiliza, se almacena o se transporta. Se mide en vatios (W).

Potencia= Energíatiempo

P= I×V

P=CargasTiempo

X EnergíaCargas

Circuitos Básicos

Circuitos en serie.Los receptores se conectan a

continuación unos de otros. La tensión de la pila se reparte entre los receptores.

Circuitos en paralelo.Los receptores se conectan

unos en frente de otros . Todos reciben la misma energía de la pila.

Circuitos en Serie La resistencia equivalente es la suma de todas las

resistencias del circuito.

Req = R1+R2...+Rn La intensidad total que recorre el circuito sera igual a la

tensión se la pila entre la resistencia equivalente.

La tensión se reparte entre los receptores.

V1= R1xI.total V2 = R2xI.total Vn= Rn x I.total La potencia generada es igual a la suma de las potencias

consumidas. Balance de potencias

P = V.generador X I.total = V.1 x I.tot+V.2 x Itotal+V.n x I.total

I.total= TensiónR.equivalente

Demostración

R.equivalente

I.total

V1

V2

P P= VxI.total

P1 P1= V1xI.total

P2 P2= V2xI.total

R.eq=R1+ R2

I.total= VR.equ

V1=R1⋅I.total

V2=R2⋅I.total

Circuitos en Paralelo La inversa de resistencia equivalente es la suma de todas las

inversas de las resistencias del circuito.

La intensidad total que recorre el circuito sera igual a la suma de las intensidades que recorren cada rama.

Itotal = I1+I2...+In Todas las cargas tienen la misma diferencia de tensión en sus

extremos

V.generador= V1+V2...+Vn

V.gene= R1xI1 V.gene = R2xI2 V.gene= Rn x I.n La potencia generada es igual a la suma de las potencias

consumidas. Balance de potencias

P = V.generador X I.total = V.gene x I1+V.gene x I1+V.gene x In

I.total= TensiónR.equivalente

1Req

= 1R1

+ 1R2

+ 1Rn

Req= 1(1 /Req)

Demostración

V2=R2⋅I.total

R.equivalente

I.total

I1

I2

P P= VxI.total

P1 P1= VxI1

P2 P2= VxI3

Req= 1(1 / Req)

I.total= VR.equ

I1= VR1

I2= VR2

Circuitos mixtos

Se alterna resistencias en paralelo y en serie

1.Calcula la Resistencia equivalente. La intensidad total . La intensidad por R3 y R4. La caída de tensión en R1, En R3//4, y R2. Realiza balance de potencias.

2.Calcula la Resistencia equivalente. La intensidad total . La intensidad por R1 , y R4. La caída de tensión en R3, En R1//2. Realiza balance de potencias.

3.Calcula la Resistencia equivalente. La intensidad total . La intensidad por cada rama . La caída de tensión en cada resistencia. Realiza balance de potencias

Resolución de circuitos por Kirchhoff

En la resolución de circuitos que presentan una cierta complejidad, una de las leyes fundamentales que se aplican es la de Kirchhoff.

Primera ley de Kirchhoff (ley de los nudos o de las corrientes):

Esta ley establece que en un nudo cualquiera, la suma de las intensidades que llegan a él es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo.

I (llegan al nudo)= I (salen del nudo)

Si aplicamos esta expresión general al nudo de la figura, tenemos:

Pasando todas las intensidades al primer miembro, nos queda la expresión:

I1 -I2 − I3 = 0 → ∑I = 0

La segunda ley de Kirchhof : Ley de las mallas o de las tensiones de malla

En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las fuentes de tensión.

Por malla entendemos cualquier recorrido cerrado dentro de un circuito

Un enunciado alternativo es:

En toda malla la suma algebraica de 0 las diferencias de potencial eléctrico debe ser cero.

Va+ Vb = V1+V2+V3

∑ V= 0

Ejemplo

Sentido de las agujas del reloj

E1-E2 = I1X R1- I2XR2

E2 =I2X R2 + I3 X R3

I1+I2= I3 en el nudo A

Ejemplo

Método de Mallas

Método de Mallas