Una vivienda. Un trabajo: Electricidad y electrónica. ¡Qué haríamos hoy día sin ellas!
En este tema hemos repasado de forma muy básica la corriente eléctrica ¿Qué es? ¿Cuántos tipos hay? Y los tipos de circuitos básicos (serie y paralelo).
También lo que podemos medir de la corriente eléctrica: sus magnitudes básicas (intensidad, voltaje y resistencia) y las relaciones que hay entre ellas, es decir la ley de Ohm.
A lo largo del tema hemos ido comparando el circuito eléctrico con el electrónico, buscando diferencias.
También lo que podemos medir de la corriente eléctrica: sus magnitudes básicas (intensidad, voltaje y resistencia) y las relaciones que hay entre ellas, es decir la ley de Ohm.
A lo largo del tema hemos ido comparando el circuito eléctrico con el electrónico, buscando diferencias.
Corriente eléctrica es un movimiento ordenado de cargas libres, normalmente de electrones, a través de un circuito eléctrico.
Los elementos de un circuito eléctrico son:
Los elementos de un circuito eléctrico son:
- Conductor: cable.
- Generador: proporciona energía a los electrones.
- Receptor: transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía.
- Elementos de protección control.
1.- ¿Y si empezamos por el principio, por la corriente eléctrica?
La materia está formada por átomos y éstos a su vez por electrones, de forma que la electricidad forma parte esencial de la materia, dependiendo de si la materia tiene electrones (cargas eléctricas libres) que puedan moverse tendremos:
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Los circuitos electrónicos actuales incluyen componentes en los que son fundamentales los materiales semiconductores.
La corriente eléctrica es un movimiento ordenado de cargas libres, normalmente de electrones, a través de un circuito eléctrico.
La corriente eléctrica es un movimiento ordenado de cargas libres, normalmente de electrones, a través de un circuito eléctrico.
Los elementos de un circuito eléctrico son:
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Hay dos clases de corriente eléctrica y cada aparato necesita la suya:
- La corriente continua (CC), en la que los electrones circulan siempre en el mismo sentido. Es la producida por pilas, baterías, dinamos y células fotovoltaicas.
- La corriente alterna (CA), en la que los electrones cambian constantemente su sentido de circulación. Es la producida por los alternadores.
Los circuitos electrónicos necesitan corriente continua para funcionar.
Por diversos motivos, en los enchufes de nuestras casas disponemos solo de corriente alterna. Por eso, no podemos enchufar directamente a ellos los aparatos electrónicos. Pero afortunadamente hay dispositivos que permiten convertir la corriente alterna en corriente continua; se llaman fuentes de alimentación.
Los profesionales de la electricidad y la electrónica representan los circuitos mediante esquemas. En los esquemas, cada componente del circuito se representa mediante un símbolo.
Por diversos motivos, en los enchufes de nuestras casas disponemos solo de corriente alterna. Por eso, no podemos enchufar directamente a ellos los aparatos electrónicos. Pero afortunadamente hay dispositivos que permiten convertir la corriente alterna en corriente continua; se llaman fuentes de alimentación.
Los profesionales de la electricidad y la electrónica representan los circuitos mediante esquemas. En los esquemas, cada componente del circuito se representa mediante un símbolo.
Usando estos símbolos, el circuito del apartado anterior se representaría:
Por complicado que pueda llegar a ser un circuito eléctrico (sobre todo si es electrónico), sorprendentemente solo hay dos modos básicos de conectar componentes en un circuito:
- En serie, si se pone un componente detrás de otro, solo hay un único camino para el paso de la corriente.
- En paralelo, si se conectan los componentes formando ramas separadas, sí hay diferentes caminos para el paso de la corriente.
2.¿Qué podemos medir de la corriente eléctrica? ¿Cómo?
Uno de los instrumentos de medida más utilizado en electrónica es, sin duda, el polímetro. También se le conoce como multímetro o tester. Con él se pueden realizar medidas de varias magnitudes eléctricas. Algunas de esas magnitudes las vamos a estudiar a continuación.
Uno de los instrumentos de medida más utilizado en electrónica es, sin duda, el polímetro. También se le conoce como multímetro o tester. Con él se pueden realizar medidas de varias magnitudes eléctricas. Algunas de esas magnitudes las vamos a estudiar a continuación.
Las magnitudes eléctricas son:
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Símbolo del voltímetro
Símbolo de un amperímetro
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3.- ¿Hay alguna relación entre las magnitudes eléctricas?
Ley de Ohm: El voltaje entre dos puntos de un circuito es siempre igual al producto de la intensidad de corriente que circula entre esos dos puntos por la resistencia eléctrica que haya entre ellos.
V = I x R
VOLTAJE = INTENSIDAD x RESISTENCIA
Por eso a los científicos les gustan tanto las fórmulas. Son maneras muy sencillas de expresar relaciones que pueden ser muy complicadas.
La ley de Ohm se puede expresar también con otras fórmulas equivalentes a la anterior:
Ley de Ohm: El voltaje entre dos puntos de un circuito es siempre igual al producto de la intensidad de corriente que circula entre esos dos puntos por la resistencia eléctrica que haya entre ellos.
V = I x R
VOLTAJE = INTENSIDAD x RESISTENCIA
Por eso a los científicos les gustan tanto las fórmulas. Son maneras muy sencillas de expresar relaciones que pueden ser muy complicadas.
La ley de Ohm se puede expresar también con otras fórmulas equivalentes a la anterior:
Hay otra importante relación entre las magnitudes que hemos estudiado. Nos permite calcular la energía que suministra un generador (o que consume algún otro componente), si sabemos la intensidad de corriente que pasa por él y la tensión que hay entre sus extremos.
Nos referiremos a ella como la fórmula de la potencia, y es tan sencilla como la ley de Ohm.
POTENCIA = VOLTAJE x INTENSIDAD
P = V x I
Nos referiremos a ella como la fórmula de la potencia, y es tan sencilla como la ley de Ohm.
POTENCIA = VOLTAJE x INTENSIDAD
P = V x I
Para aprender hazlo ... tú
1. Vamos a fijarnos muy bien en el siguientes circuito, por que vas a tener que contestar una serie de preguntas, no te preocupes, no son difíciles:
1. Vamos a fijarnos muy bien en el siguientes circuito, por que vas a tener que contestar una serie de preguntas, no te preocupes, no son difíciles:
a.- Empecemos por identificar los elementos que lo componen. Cita todos los elementos que lo componen indicando el número de cada uno y su función.
b.- ¿Cuántas ramas independientes ves?
c.- ¿Qué elementos están en serie?
d.- ¿Qué elementos están en paralelo?
e.- Podrías explicar por qué las bombillas c y d brillan más?
f.- Observa las diferentes medidas realizadas con el amperímetro. Cómo explicarías esos resultados.
g.- ¿Por qué si el voltaje de la pila es de 9 V, en las bombillas a y b se produce una caída de 4,5 V de tensión y en c y d de 9 V?
h.- Si abrimos el interruptor 1 ¿qué bombillas lucirán? ¿Y si abrimos el 4?
i.- ¿Tienen todas las bombillas la misma resistencia?
j.- ¿Qué tendría que ocurrir para que sólo brillara la bombilla d?
b.- ¿Cuántas ramas independientes ves?
c.- ¿Qué elementos están en serie?
d.- ¿Qué elementos están en paralelo?
e.- Podrías explicar por qué las bombillas c y d brillan más?
f.- Observa las diferentes medidas realizadas con el amperímetro. Cómo explicarías esos resultados.
g.- ¿Por qué si el voltaje de la pila es de 9 V, en las bombillas a y b se produce una caída de 4,5 V de tensión y en c y d de 9 V?
h.- Si abrimos el interruptor 1 ¿qué bombillas lucirán? ¿Y si abrimos el 4?
i.- ¿Tienen todas las bombillas la misma resistencia?
j.- ¿Qué tendría que ocurrir para que sólo brillara la bombilla d?
2. Ahora verás un problema resuelto, lo deberás leer atentamente y revisar las soluciones propuestas para responder a las preguntas que te vamos a plantear al final:
Solución:
Usamos el voltaje recién calculado (10 V) y sustituimos:
P = 10 V x 5 A = 50 W, luce a 50 W
No lucirá con la máxima potencia de 60 W, para que lo haga necesitará una pila de 12 V:
V = P / I
V = 60 W / 5 A = 12 V
- Para responder a la primera pregunta, tan solo tendremos que sustituir los datos en la fórmula de la ley de Ohm:
V = R x I
V = 2 Ω x 5 A = 10 V - Y para responder a la segunda, aplicaremos la fórmula de la potencia:
P = V x I
Usamos el voltaje recién calculado (10 V) y sustituimos:
P = 10 V x 5 A = 50 W, luce a 50 W
No lucirá con la máxima potencia de 60 W, para que lo haga necesitará una pila de 12 V:
V = P / I
V = 60 W / 5 A = 12 V
Ahora deberás elegir la respuesta correcta de entre las siguientes afirmaciones:
a.- La solución del problema es incorrecta, porque la ley de Ohm está mal expresada, las unidades de las magnitudes no son las adecuadas.
b.- La solución del problema es incorrecta porque una bombilla siempre lucirá con la máxima potencia, la que se indica en su envase.
c.- La solución del problema es correcta.
d.- La solución del problema es incorrecta porque esos voltajes ( 10 V y 12 V) son los de una pila y no son suficientes para que brille una bombilla de 60 W.
a.- La solución del problema es incorrecta, porque la ley de Ohm está mal expresada, las unidades de las magnitudes no son las adecuadas.
b.- La solución del problema es incorrecta porque una bombilla siempre lucirá con la máxima potencia, la que se indica en su envase.
c.- La solución del problema es correcta.
d.- La solución del problema es incorrecta porque esos voltajes ( 10 V y 12 V) son los de una pila y no son suficientes para que brille una bombilla de 60 W.
SOLUCIÓN:
Actividad nº 1:
Actividad nº 1:
- Elementos del circuito:
- Cuatro bombillas (a, b, c, d), que transforman la energía eléctrica en luminosa.
- Una pila de 9 V, generador de corriente contínua.
- Cuatro interruptores (1, 2, 3 y 4) permiten que pase la corriente (cerrado) o impiden su paso (abierto), es decir, controlan el paso de corriente.
- Cuatro voltímetros (V-1, V-2, V-3 y V-4), miden la diferencia de potencial entre 2 puntos. En nuestro circuito miden la caída de tensión que se produce en cada bombilla.
- Cuatro amperímetros (A-1, A-2, A-3 y A-4), miden la intensidad de corriente que pasa por ellos, es decir, la cantidad de electrones que circulan por el circuito.
- Se ven claramente tres ramas o caminos independientes (tres circuitos paralelos), cada uno de ellos controlado por interruptor (los interruptores 1, 2 y 3).
- En la rama que controla el interruptor 1:
- Bombillas: a y b,
- Amperímetros:A-1 y A-2
- Interruptores: 1 y 4
- Pila
- Bombilla c
- Amperímetros: A-3 y A-1
- Interruptores 2 y 4
- Pila
- Bombilla d
- Amperímetros: A-4 y A-1
- Interruptores 3 y 4
- Pila
- Los cuatro voltímetros. Cada uno de ellos está en paralelo con la bombilla cuya caída de tensión mide.
- Porque a la bombilla c y a la d les llega todo el voltaje de la pila directamente a ellas, no se reparte con ninguna otra bombilla, por eso lucen a tope, a diferencia de las bombillas a y b que están en serie y se tienen que repartir el voltaje de la pila entre las dos, 4,5 V cada una , por eso lucen menos.
- Por el amperímetro A-1 pasan todos los electrones del circuito, por eso la intensidad que marca es la suma de la cantidad de electrones que van por cada camino (90 mA + 90 mA + 45 mA = 225 mA). En el amperímetro A-2 pasan la mitad de electrones que en los otros dos caminos porque al repartirse el voltaje entre las dos bombillas y brillar con menos intensidad, necesitan la mitad de electrones.
- Por que las bombillas a y b están en serie y el voltaje de la pila se debe repartir entre las 2. Las bombillas c y d reciben el voltaje íntegro de la pila ya que no tienen que repartir con ningún otro elemento en serie con ellas que produzca una caída de tensión.
- Si abrimos el interruptor 1: lucirán las bombillas c y d. Si abrimos el 4 no lucirá ninguna.
- Sí, si aplicamos la ley de Ohm: R = V/I a cada bombilla, vemos que:
- En las bombillas a y b: R = 4,5 V/ 0,045 A = 100 Ω
- En las bombillas c y d: R = 9 V/0,09 A = 100 Ω
- Deberíamos abrir el interruptor 1 y 2 y cerrar el 3 y 4.
Actividad nº 2
- La frase correcta es la c.
- La frase a es incorrecta, porque tanto la ley de Ohm, como la fórmula de la potencia, están correctamente utilizadas, así como las unidades de las magnitudes.
- La frase b es incorrecta, porque la potencia que se indica en las bombillas es la máxima que pueden consumir, si el voltaje utilizado es el adecuado.
- La frase d es incorrecta, porque con esos voltajes esa bombilla de 2 Ω de resistencia claro que brilla, a 50 y 60 W respectivamente, como hemos calculado.