Hay un flujo de electrones destinado a volver a los dos cuerpos al estado neutro. Aunque lo que se mueven los electrones, se considera a efectos de cálculo que hay un flujo de cargas + del cuerpo que tiene exceso de cargas +




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Tecnología 3º ESO

TEMA 2: ELECTRICIDAD. CIRCUITOS ELÉCTRICOS. CORRIENTE CONTÍNUA Y CORRIENTE ALTERNA

1.- Origen de los fenómenos eléctricos.

Los átomos están formados por un núcleo central donde se encuentran los protones (+) y los neutrones (sin carga) y una órbitas alrededor de éste donde se sitúan los electrones ( - ) que giran.

Cargas del mismo signo se repelen y cargas de distinto signo se atraen:















Como la materia es neutra, debe haber el mismo número de protones que de electrones en un átomo pero como los protones están muy ligados al núcleo es muy difícil que lo abandonen. Sin embargo, los electrones necesitan solo un pequeño “empujón” aporte de energía para escapar del átomo.

Al escapar un electrón, conseguimos una carga negativa (el electrón e- ) y una carga positiva (el resto del átomo )

catión electrón



+ energía = +

De aquí se desprende una consecuencia. La carga negativa existe por sí misma, mientras que la carga positiva es el resultado de la ausencia de la negativa.

2.- Concepto de cantidad de carga.

Cantidad de carga de un cuerpo es el número de e- que tiene en exceso o en defecto. Pero la carga del e- es muy pequeña, por eso se usa una unidad mayor que definió el francés Charles de Coulomb.
1 Culombio = 6,3 . 1018 e-
3.- Concepto de corriente eléctrica.

Cuando se ponen en contacto dos cuerpos cargados con signos opuestos, uno con exceso y otro con defecto de e- , hay un flujo de electrones destinado a volver a los dos cuerpos al estado neutro.

Aunque lo que se mueven los electrones, se considera a efectos de cálculo que hay un flujo de cargas + del cuerpo que tiene exceso de cargas + al que tiene falta de cargas +.

El símil hidráulico es el siguiente:





Exceso de

Cargas +

corriente

Falta de

Cargas +



El paso de agua finalizará cuando se igualen los dos depósitos. Al chorro de agua (chorro de cargas positivas )se le llama corriente eléctrica.
3.1.- Efectos de la corriente eléctrica.
Cuando un cuerpo es atravesado por la corriente eléctrica se producen 3 efectos:

  1. Efecto calorífico : al atravesar la corriente eléctrica un cuerpo, éste se calienta. Es el efecto Joule.

  2. Efecto químico : la corriente eléctrica es capaz de descomponer ciertas sustancias. (electrólisis).

  3. Efecto magnético : siempre que hay corriente eléctrica se produce un campo eléctrico que sirve para mover elementos mecánicos. Es el principio de funcionamiento de los motores.


3.2.- Intensidad de la corriente eléctrica.

Es la cantidad de carga Q (se mide en Culombios ) que atraviesan la sección de un conductor en la unidad de tiempo.


I = Q / t


I: Amperios ; Q: Culombios ; t : segundos ;

1 A = 1 C / 1 s
3.3 Corriente contínua y corriente alterna.
a) Corriente continua.

Abreviadamente puede escribirsecomo CC o DC (del ingles Direct Current). La corriente contínua es el desplazamiento de las cargas por el circuito circulando siempre en el mismo sentido y con la misma intensidad (mismo cantidad de cargas por unidad de tiempo). Es la que generan las pilas, las baterías y las dinamos. En el ámbito doméstico su uso se restringe a algunos aparatos electrónicos. Durante este curso sólo resolveremos problemas en circuitos alimentados por corriente contínua..

Si representamos gráficamente en unos ejes ordenados el valor de la corriente en función del tiempo transcurrido, el resultado será:




I



.t


b) Corriente alterna.

La corriente alterna es el desplazamiento de electrones a lo largo de un circuito cambiando de sentido y de intensidad. Es más empleada porque resulta más fácil de producir y de transportar. Es la que se utiliza en nuestras casas por ejemplo. La generan en las centrales eléctricas unas máquinas denominadas alternadores. Abreviadamente puede escribirse como CA o AC (Altern Current).

Gráficamente se puede representar:

I





t

Cuando comunmente se habla del corriente alterna, nos referimos a corriente alterna periódica, es decir, que es cíclica (se repite la forma de onda con el tiempo de manera regular).

Las corrientes alternas periódicas más importantes son las siguientes:



4.- Concepto de potencial eléctrico.
Se llama potencial al “nivel” eléctrico de un cuerpo. Siguiendo con la analogía hidráulica, sería la altura que alcanza el agua en el depósito. Para medirlo habrá que tomar un nivel de referencia.

Si fijamos el nivel 0 en el potencial de los cuerpos neutros habrá potenciales positivos y negativos según el cuerpo esté cargado positiva o negativamente.





Potencial

+ Nivel

0

Potencial

--










corriente
El potencial se mide en Voltios (V)

Lo que se mide son diferencia de potencial (ddp) entre cuerpos y se miden con el voltímetro.

Para que haya corriente eléctrica tiene que haber diferencia de potencial (diferencia de alturas entre los depósitos).

4.1.- Caída de tensión, diferencia de potencial (ddp) o voltaje.
Cuando nos referimos a la diferencia de potencial entre dos puntos A y B lo notaremos como VAB , esto significa VA - VB siendo VA el potencial en el punto A y VB el potencial en el punto B.


A
VA VAB Nivel Nivel

0 0

VB

B










Corriente
4.2.- Pilas o baterías.
Son los elementos que crean la diferencia de potencial en el circuito. La corriente resultante de la aplicación de una pila en un circuito es siempre corriente contínua.

Se representan así:

Polo +




Polo -






Polo - Polo +
A la tensión que proporciona una pila se le suele representar por la letra E o por las letras Vpila


5.- Concepto de resistencia eléctrica.
Es una característica de cada material y es la mayor o menor oposición que presenta un material a dejarse atravesar por la corriente eléctrica.

Se representa por la letra R y se mide en (ohmios ).

La resistencia de un material depende de: el material, la longitud y la sección (superficie transversal).


R = . l / S

: Resistividad (depende del material) y se mide en .m , .cm , .mm .

l : longitud (se mide en m, cm o mm.).

S : sección (se mide en m², cm² o mm²).

Las resistencias se representan así:

o

Volviendo a la analogía hidráulica es como si hubiera un estrechamiento (oposición al paso de la corriente) en las tuberías que unen los depósitos dejando circular menos corriente que si hubiese un tubo diáfano.











Estrechamiento (Resistencia)
5.1.- Conductores, aislantes y semiconductores


  1. Conductores : Materiales que permiten que la corriente eléctrica pase muy facilmente a través de ellos. Es como se el tubo que comunica los depósitos fuese muy ancho. Todos los metales son muy buenos conductores.

  2. Aislantes : Materiales que impiden o dificultan el paso de la corriente eléctrica. Por ejemplo se encuentran en este grupo el plástico, la madera o el cristal.

  3. Semiconductores : Materiales que dependiendo de la diferencia de potencial se comportan como aislantes o como conductores. Pertenecen a este grupo elementos como el silicio o el germanio.


6.- Circuito eléctrico.
Es el trayecto que recorre la corriente eléctrica. Para que esto se produzca debe haber una diferencia de potencial. Debe ser un circuito CERRADO.

Consta de los siguientes elementos:

  1. Pilas o baterías: elemento que proporciona la diferencia de potencial (ddp) necesaria.

  2. Receptores: elementos que usan la corriente eléctrica. Son elementos resistivos (bombillas, resistencias, timbres, motores, etc.,).

  3. Conductores : cables que comunican las pilas con los receptores.

  4. Elementos de maniobra : interruptores, pulsadores, etc que permiten cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica.

Pila

+ -

Conductor (cable)

Intensidad







Interruptor cerrado Resistencia

7.- Ley de Ohm.
Es la ley fundamental de los circuitos eléctricos. Se expresa como

“La diferencia de potencial entre 2 puntos de un circuito es igual al producto de la intensidad que circula entre dichos puntos por la resistencia que existe entre ellos”.

Resistencia

VAB = I.R
A B

I




VAB


analogía hidráulica

A

VAB
B

I




R
Ejemplo:

Queremos calcular la I que atraviesa la resistencia. Como el punto A está unido al polo + de la pila con un conductor (que no ofrece oposición al paso de la corriente), tiene el mismo potencial que el polo +, y como el punto B esta unido al polo - ,están al mismo potencial que éste. La ddp entre A y B será la misma que los de la pila 6V. 6V

Aplicamos la ley de Ohm.

VAB = I.R I

6V = I.2  I = 6V/2 = 3A



A B

2 
8.- Resistencias en serie.
Se dice que 2 o más resistencias están en serie cuando están atravesadas por la misma intensidad. Vpila






I


R 1

R 2








V1 V2

Para poder resolver el circuito por la ley de Ohm necesitamos una sola resistencia


Req = =R1+R2

(resistencia equivalente)

I = Vpila/Req

I = I1 = I2

V1 = I. R1

V2 = I. R2
Vpila



Vpila = V1 + V2

I

Req
Demostración: V1 = I . R1 y V2 = I . R2

Vpila = I . R1 + I . R2 = I (R1 + R2) = I (Req )


9.- Resistencias en paralelo.



Se dice que 2 o más resistencias están en paralelo cuando están sometidas a la misma ddp.

V1

I1


R1


R2


I2



I V2 I

Vpila
Para poder resolver el circuito por la ley de Ohm necesitamos una sola resistencia.


  1. = 1 + 1 .
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