ÍNDICE
DE LA UNIDAD.
1. LA CORRIENTE ELÉCTRICA.
1.1. CONSTITUCIÓN DE LA MATERIA.
1.2. MATERIALES CONDUCTORES Y AISLANTES ELÉCTRICOS.
2. EL CIRCUITO ELÉCTRICO.
2.1. SÍMIL HIDRÁULICO.
2.2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO.
2.3.
REPRESENTACIÓN DE CIRCUITOS.
3.
MAGNITUDES ELÉCTRICAS FUNDAMENTALES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO.
4. LEY DE OHM: CÁLCULO DE MAGNITUDES EN UN CIRCUITO.
5.TIPOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS.
5.1. CIRCUITOS SERIE.
5.2. CIRCUITOS PARALELO.
1. LA CORRIENTE ELÉCTRICA.
DEFINICIÓN: La corriente eléctrica es el movimiento de electrones a través de un material conductor (eléctrico).
DEFINICIÓN: La corriente eléctrica es el movimiento de electrones a través de un material conductor (eléctrico).
1.1. CONSTITUCIÓN DE LA MATERIA.
- Protones, p(+): están fijos en el núcleo y tienen carga eléctrica positiva (+).
- Neutrones: están fijos en el núcleo y no tienen carga eléctrica (son neutros).
- Electrones, e(-): se mueven en órbitas alrededor del núcleo y tienen carga eléctrica negativa (-).
De esta manera, un trozo de hierro está formado por miles de millones de átomos de hierro en estado neutro, es decir, con el mismo número de protones que de electrones.
Esto quiere decir que la materia en estado natural es neutra, es decir el átomo no tiene carga eléctrica en estado natural porque el nº de e(-) es igual al nº de p(+).
⇰ Si los átomos son neutros, ¿cómo se consigue el movimiento de electrones?
Pues ocurre que, en algunos materiales (conductores), los electrones de la ultima órbita (la más alejada del núcleo) son susceptibles de ser arrancados si les damos una poca energía.
Cuando le damos energía y arrancamos un e(-) ese átomo se queda con un "hueco" vacío. Y rápidamente, rellenará este hueco con otro e(-) para estar en estado neutro que es como le gusta estar.
Esto generará un "hueco" en otro átomo contiguo que intentará rellenar para seguir siendo neutro, y así se produce un efecto en cadena, que genera el movimiento de electrones a través de un material conductor (eléctrico).
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| Movimiento de electrones (sentido real de la corriente eléctrica) |
¿Cómo se genera la corriente eléctrica?
El ser humano dio un paso más... aprovechando esta propiedad de los materiales conductores (eléctricos) suministró energía mediante un generador (pila o batería). De esta manera creó una diferencia de nivel eléctrico entre los extremos de un conductor (cable de cobre) y consiguió que todos los e(-) se movieran en el mismo sentido (sentido real: del (-) al (+) de la pila), generando así la corriente eléctrica.
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| Sentido real de la corriente eléctrica: del (-) al (+) de la pila o batería. |
⇰ Visto de otro modo... para generar una corriente eléctrica solo necesitamos tener un cuerpo con carga positiva (con huecos) a un lado y a otro lado un cuerpo con carga negativa (con exceso de e-). De esta manera si los unimos con un cable de cobre (material conductor) los e(-) que sobran del cuerpo negativo pasarán a los huecos del cuerpo positivo generando la corriente eléctrica.
TENEMOS UN PROBLEMA: solo hay corriente eléctrica hasta que se equilibra la carga de los dos cuerpos, es decir, el exceso de e(-) rellena los huecos del cuerpo positivo.
SOLUCIÓN: necesitamos un dispositivo que sea capaz de crear y mantener esa diferencia de potencial eléctrico entre dos cuerpos (mantenga el cuerpo negativo con exceso de e(-) y el cuerpo positivo con "huecos") y así mantenga la corriente eléctrica.
Como ves en la imagen, se trata de un Generador Eléctrico (pila o batería) que suministra energía y es capaz de robar los e- cuando llegan a la parte positiva y los devuelve a la parte negativa. De esta manera mantiene la diferencia de potencial eléctrico (d.d.p) entre los dos puntos y por tanto también mantiene la corriente eléctrica (problema resuelto)
1.2. MATERIALES CONDUCTORES Y AISLANTES ELÉCTRICOS.
No todos los materiales permiten el movimiento de electrones a través de ellos con la misma facilidad. Podemos clasificar los materiales según esta propiedad:
- CONDUCTORES ELÉCTRICOS: son los materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica (permiten que se les arranquen electrones al darles energía). Por ejemplo: los metales.
- AISLANTES ELÉCTRICOS: son los materiales que impiden el paso de la corriente eléctrica u oponen mucha dificultad (impiden que se les arranquen electrones al darles energía). Por ejemplo: los plásticos, la cerámica o la madera seca.
La magnitud que mide la dificultad que opone un material al paso de la corriente eléctrica se llama resistencia eléctrica.
2. EL CIRCUITO ELÉCTRICO.
Un
circuito
eléctrico
es
un conjunto de elementos, conectados entre sí, por los que puede
circular una corriente eléctrica.
2.1. SÍMIL HIDRÁULICO.
Para entender mejor cómo es un circuito eléctrico utilizamos el símil hidráulico, es decir, comparamos los elementos de un circuito hidráulico con los del circuito eléctrico.
Elementos del circuito hidráulico (circuito con agua):
Si comparamos los elementos del circuito de agua con los de un circuito eléctrico encontramos las siguientes similitudes:
Para entender mejor cómo es un circuito eléctrico utilizamos el símil hidráulico, es decir, comparamos los elementos de un circuito hidráulico con los del circuito eléctrico.
Elementos del circuito hidráulico (circuito con agua):
- Bomba hidráulica: se encarga de dar energía potencial al agua, ya que coge el agua del depósito bajo.
- Tubería o conducto: por donde circula la corriente de agua.
- Turbina hidráulica: transforma la energía del agua en energía cinética o movimiento del eje de la turbina.
- Desnivel de altura: es el responsable del movimiento del agua que se desplaza del depósito alto al depósito bajo.
- Corriente de agua: flujo de agua por el circuito de agua.
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| CIRCUITO HIDRÁULICO CIRCUITO ELÉCTRICO |
- Generador eléctrico: suministra energía a los e(-) para crear y mantener una diferencia de nivel eléctrico. Su símil hidráulico es la bomba hidráulica.
- Cable o conductor: permite que la corriente eléctrica circule en el circuito. Su símil hidráulico es la tubería.
- Motor eléctrico: transforma la energía eléctrica en energía cinética o movimiento. Su símil hidráulico es la turbina hidráulica.
- Diferencia de potencial: diferencia de nivel eléctrico entre dos puntos del circuito que es la responsable del movimiento de los electrones. Su símil hidráulico es el desnivel de altura.
- Corriente eléctrica: flujo o movimiento de electrones por el circuito eléctrico. Su símil hidráulico es la corriente de agua.
2.2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO.
Los
principales
elementos
de
un circuitos
eléctrico son los siguientes:
1. Generadores:
son
los encargados de suministrar energía a los electrones para
producir
y mantener
la corriente eléctrica en
el
circuito (son
la fuente de energía).
Podemos
tener pilas, baterías y dinamos.2. Conductores: son los cables que unen todos los elementos del circuito y por donde se mueve la corriente eléctrica. Suelen ser de cobre (buenos conductores eléctricos).
3. Receptores: son los elementos que transforman la energía eléctrica en otro forma de energía. Podemos tener cuatro tipo de receptores:
a) Resistencia: transforma la energía eléctrica en energía térmica (calor).
b) Lámpara: transforma la energía eléctrica en energía luminosa (luz).
c) Timbre: transforma la energía eléctrica en energía sonora (sonido).
d) Motor: transforma la energía eléctrica en energía cinética (movimiento).
4. Elementos
de maniobra
o control:
son
los elementos
que permiten
o cortan
el
paso de la corriente eléctrica
en
el
circuito. De
esta manera, ponen en funcionamiento o apagan los receptores del
circuito. Podemos tener tres tipos:
- Pulsador NA (Normalmente Abierto): cuando se pulsa cierra el circuito (enciende).
- Pulsador NC (Normalmente Cerrado): cuando se pulsa abre el circuito (apaga)
5. Elemento
de protección:
son los
fusibles que
están formados por un hilo muy fino de cobre, que en caso de
circular
una corriente elevada, se rompe (se funde) abriendo el circuito. De
esta manera, protege
los
elementos del circuito
(receptores).
⇰ TABLA CON LA SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA PARA REPRESENTAR CIRCUITOS.
2.3. REPRESENTACIÓN DE CIRCUITOS.
Para simplificar la representación de los circuitos eléctricos se utilizan esquemas con símbolos eléctricos de los elementos del circuito.
Todos los elementos del circuito se conectan uno detrás de otro y todos en un mismo cable. Características:
3. MAGNITUDES ELÉCTRICAS EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO.⇰ TABLA CON LA SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA PARA REPRESENTAR CIRCUITOS.
2.3. REPRESENTACIÓN DE CIRCUITOS.
Para simplificar la representación de los circuitos eléctricos se utilizan esquemas con símbolos eléctricos de los elementos del circuito.
Por tanto, solo tenemos que ir sustituyendo cada elemento eléctrico por su símbolo correspondiente.
TIPOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS (apartado 5 de la UD).
5.1. CIRCUITO
SERIE.
Todos los elementos del circuito se conectan uno detrás de otro y todos en un mismo cable. Características:
- Si se funde una lámpara (se abre el circuito) dejando de funcionar todos los elementos.
- La energía de la pila se comparte proporcionalmente entre todas las lámparas conectadas (comparten el mismo cable). Por tanto, lucen con menos fuerza que en un circuito paralelo ya que no le llega toda la energía de la pila.
5.2. CIRCUITO
PARALELO.
Cada
receptor (en este caso lámparas) se conecta con su propio cable al
generador (en este caso pila).
- De esta manera, si una lámpara se funde la otra sigue encendida porque tiene su propio cable independiente.
- La energía de la pila le llega directamente a cada lámpara (tiene su propio cable). Por tanto, lucen con más fuerza que en un circuito serie ya que le llega toda la energía de la pila.
A continuación os dejo un documento con una tabla de las magnitudes eléctricas fundamentales de un circuito. En esta tabla se indica para cada una de ellas:
- Definición.
- Unidad de medida (múltiplos y submúltiplos)
- Aparato de medida.
4. LEY DE OHM: CÁLCULO DE MAGNITUDES EN UN CIRCUITO.
Georg Simon Ohm (físico y matemático alemán) enunció, a principios del siglo XIX, la ley básica de los circuitos electricos:
"La intensidad de corriente que pasa por un conductor eléctrico (circuito) es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del mismo"
Su expresión matemática sería: I = V / R
De esta ley se sacan dos conclusiones:
- Si aumentamos el voltaje en un circuito aumentará (directamente proporcional) la intensidad de corriente que circula por él. I = V / R
- Si aumentamos la resistencia en un circuito disminuirá (inversamente proporcional) la intensidad de corriente que circula por él. I = V / R
A continuación, os dejo un recurso para aquell@s que tienen dificultad a la hora de despejar una ecuación.
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| Triángulo de la Ley de Ohm |
Por último, os dejo unos apuntes de esta unidad que pueden servir de adaptación (ampliación y refuerzo) y unas actividades de repaso:
- Electricidad (Ampliación)
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