En rojo, tenemos los conceptos básicos para superar la unidad, conseguir un APROBADO.
En azul, tenemos los conceptos exigidos al alumno/a para conseguir BIEN y NOTABLE.
En negro, tenemos los conceptos requeridos para conseguir un SOBRESALIENTE.
OBJETIVOS DE LA UNIDAD
ELECTRICIDAD Y ENERGÍA
1.- Identificar los elementos principales de un circuito sencillo, distinguiendo la función de cada no de ellos.
Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados
entre sí por los que circula una corriente eléctrica.
Los elementos principales son: generador (produce la corriente
eléctrica, aporta energía a los electrones, conductor (permite la
circulación de la corriente, transporta los electrones) y receptor
(transforma la energía que recibe de los electrones en otor tipo
de energía, calor, luz, movimiento).
Los dispositivos de maniobra y control manejan el paso de la
corriente (la interrumpen o la desvían), como por ejemplo los
interruptores, conmutadores, pulsador.
Los dispositivos de protección evitan que la instalación o las
personas sufran daño si la corriente en un circuito es muy
elevada, los cables y componentes se calientan en exceso
y pueden dejar de funcionar e incluso incendiarse la instalación,
como por ejemplo los fusibles, interruptores magnetotérmicos
y diferenciales.
2.- Comprender el funcionamiento de práctico de la corriente
eléctrica, conocer sus propiedades, efectos, magnitudes
y sus unidades.
La carga eléctrica es una propiedad que poseen los cuerpos,
responsable de los fenómenos eléctricos. Se designa mediante
la letra Q y se mide en culombios (C).
La corriente eléctrica es el movimiento de los electrones
(cargas negativas) a través de un conductor.
Los materiales conductores, al contrario que los aislantes,
permiten el paso de la corriente eléctrica.
Los efectos de la corriente eléctrica son el calor, luz y el
movimiento entre otros.
- Calor. Cuando los electrones chocan contra los
átomos de los materiales por los que circulan,
parte de la energía que transportan se convierte en
calor. Este fenómeno se conoce como efecto Joule.
Las colisiones aumentarán cuanto más estrecho y
largo sea el hilo conductor; es decir, cuanto menor
sea la sección del cable conductor, más choques
se producirán contra los átomos que lo constituyen,
y cuanto más largo sea dicho cable, más recorrido
tendrán que hacer los electrones. De esta manera,
el material opone más resistencia al paso de la
corriente y se produce más cantidad de calor.
Los elementos utilizados para producir calor se
denominan resistencias (hilo conductor enrollado
en espiral). Se usan en aparatos como tostadoras,
secadores de pelo, etc.
- Luz. Al ser atravesados por una corriente eléctrica,
los cuerpos incrementan su temperatura. Cuando
este incremento es notable, empiezan a emitir luz,
que al principio es roja y que tiende a blanco cuanto
más alta s la temperatura. Este fenómeno se denomina
incandescencia.
- Movimiento. La conversión de energía eléctrica en
movimiento se realiza a través de motores. Su
funcionamiento se basa en las fuerzas de atracción
y repulsión entre un imán y un hilo conductor colocado
en su interior, que consta de una o varias vueltas, y por
el que se hace circular una corriente eléctrica.
Si el eje de un motor se hace girar con suficiente
velocidad, se convierte en un generador.
Para generar fuerza eletromotriz inducida, es decir,
una fuerza que mueva los electrones, se necesita un
conductor (bobina) en movimiento en presencia de
un campo magnético (imán) cuyas líneas de fuerza
no cambien de dirección y sentido con respecto al
conductor, o bien un campo magnético cuyas líneas
de fuerza cambien de dirección y sentido porque el
conductor no se encuentra en movimiento. En esto
se basa el funcionamiento de los generadores
de electricidad, como por ejemplo la dinamo.
La tensión o voltaje es la energía que porpociona un
generador a cada unidad de carga eléctrica (electrón)
que pone en movimiento. Esta magnitud eléctrica se
mide en voltios (V), el instrumento de medida es el
voltímetro y su colocación en el circuito eléctrico será
en paralelo con el componente del que queremos
obtener su voltaje.
La intensidad de corriente eléctrica es la cantidad de
electrones atraviesan la sección de un conductor por
un punto determinado del circuito eléctrico en un
segundo. Esta magnitud eléctrica se mide en
amperios (A), el instrumento de medida es el
amperímetro y su colocación en el circuito eléctrico
será en serie con el componente del que queremos
obtener la intensidad que lo atraviesa.
La resistencia eléctrica es la oposición que ejercen los
elementos del circuito eléctrico al paso de la corriente.
Esta magnitud eléctrica se mide en
el instrumento de medida es el ohmímetro y su
colocación en el circuito eléctrico es paralelo con
el componente del que queremos obtener su resistencia.
La relación entre voltaje, intensidad y resistencia es:
V = I x R (ley de Ohm).
TABLA DE MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DE LAS MAGNITUDES ELÉCTRICAS
ACTIVIDADES.
1.- Indica la función que en un circuito eléctrico realizan los siguientes elementos y la partícula electrón:
Pila: proporciona energía a los electrones.
Hilo conductor: permite la circulación de electrones.
Receptor: recibe la energía de los electrones y la transforma en otro tipo de energía.
Electrones: transportan la energía.
2.- ¿Se debe tocar un cable de alta tensión con una barra metálica? ¿Y un sólo agujero de una toma de corriente? ¿Por qué saltan los elementos de protección en nuestra vivienda si introducimos los extremos de un hilo conductor en una toma de corriente?
No, en el cable de alta tensión tenemos un voltaje muy elevado, al tocar el cable con la barra metálica (conductor de electricidad) cerramos el circuito a través de la tierra que tiene un voltaje cero, la diferencia de voltaje genera circulación de electrones cargados que atraviesan nuestro cuerpo, moriremos electrocutados.
No, porque en uno de los bornes del enchufe (FASE) tendremos 230 voltios de tensión, en el otro borne del enchufe (NEUTRO) tendremos 0 voltios de tensión, como no sabemos cual es la FASE, al tocar el agujero cerramos el circuito a través de la tierra que tiene un voltaje cero, la diferencia de voltaje genera circulación de electrones cargados que atraviesan nuestro cuerpo, nos electrizaremos y dependiendo de nuestra resistencia, sufriremos un daño en mayor o menor medida.
Al introducir los extremos de un hilo conductor en los bornes de una toma de corriente, cerramos el circuito FASE - NEUTRO, al tener una resistencia muy pequeña el hilo conductor, la intensidad de corriente es muy elevada, superior a la que los elementos de protección permiten el paso.
3.- En una escena de una película en la que llueve mucho, el protagonista pasa de un edificio a otro deslizándose por un cable de alta tensión, ¿dónde reside el riesgo eléctrico?
El circuito eléctrico puede cerrarse a través del agua, que conduce la electricidad, con la tierra que tiene voltaje cero y podría electrocutarse.
4.- Utilizando una pila, una bombilla, un portalámparas e hilo conductor, ¿serías capaz de diseñar un aparato que nos indicara si un material que se conectara en sus extremos es conductor o aislante?
Un extremo de un trozo de hilo conductor se conecta al borne positivo de la pila y el otro extremo a un borne del portalámparas, un extremo de otro trozo de hilo conductor se conecta al otro borne del portalámparas y el otro extremo se deja suelto, un extremo de otro trozo de hilo conductor se conecta al borne negativo de la pila, dejando el otro extremo suelto. El material se conecta a los extremos de hilo conductor sueltos, si se enciende la bombilla el material es conductor (circuito cerrado) si no se enciende la bombilla el material es aislante (circuito abierto).
5.- Utilizando símbolos, dibuja un circuito eléctrico compuesto por una pila, hilo conductor, una bombilla y un motor, en paralelo. No te olvides del elemento de control.
6.- Utilizando símbolos, dibuja un circuito eléctrico compuesto por una pila, hilo conductor, una resistencia y un elemento de protección en serie. No te olvides del elemento de control.
7.- Queremos obtener una pila de 4,5V con tres pilas de 1,5V. Utilizando símbolos, dibuja el esquema de conexión.
8.- Indica que voltaje marcarían los voltímetros del siguiente circuito:
9.- Justifica las intensidades que indican los amperímetros del circuito.
En este circuito, los electrones, al llegar al cruce, se dividen en dos grupos. La intensidad de corriente es la mitad porque las bombillas tienen la misma resistencia.
10.- ¿Qué intensidad circula por los siguientes circuitos?
11.- Calcula qué valores marcarán los amperímetros y los voltímetros de los dos circuitos que aparecen en el margen.
