IES FLAVIO IRNITANO

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Dime y lo olvido, enséñame y lo recuerdo, involúcrame y lo aprendo.

viernes, 2 de septiembre de 2022

UNIDAD 3. ELECTRICIDAD Y CIRCUITOS ELÉCTRICOS

ÍNDICE DE LA UNIDAD.

 1. CORRIENTE CONTINUA Y CORRIENTE ALTERNA.

2. EL CIRCUITO ELÉCTRICO.
   2.1. ELEMENTOS DEL CIRCUITO.
   2.2. 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.
   5.3. CIRCUITOS MIXTOS.
CIRCUITO ELÉCTRICO MIXTO

A continuación, os dejo la relación de actividades que vamos a ir realizando a lo largo de esta unidad y que nos van a facilitar la adquisición de los contenidos.

Para ayudaros en esta unidad, os he realizado varios documentos con problemas resueltos de cada tipo de circuitos eléctricos (explicando el proceso adecuado) y varios vídeos explicativos.

Os recomiendo que antes de hacer los problemas de la relación veáis los problemas resueltos. Los problemas tipo resueltos son los siguientes:


Por último, os dejo varios vídeos explicativos sobre los contenidos de esta unidad. Espero que os sirvan de ayuda:

1. CORRIENTE CONTINUA (C.C) Y CORRIENTE ALTERNA (C.A).

En este apartado vamos a estudiar las diferencias en las características de la corriente continua (C.C) y de la corriente alterna (C.A), en  base  a cuatro aspectos:

 A) Quién la produce. Puede ser un alternador o un generador de corriente continua.
  • Corriente continua (C.C). La genera o produce un generador de corriente continua: pila, batería y dinamo.
  • Corriente alterna (C.A). La produce un alternador (generador de corriente alterna) que suele estar en la centrales eléctricas.
B) Su valor. Puede ser grande o pequeño y continuo o alterno. 
  • Corriente continua (C.C). Su valor es pequeño (pilas: 1,5 / 3 / 4,5 V, baterías: 7 / 9 / 12 V, ...) y no varía con el tiempo, es decir, es constante.

  • Corriente alterna (C.A). Su valor es grande (230 V, 400 V, ...) y varía con el tiempo, es decir, va alternando a un ritmo de 50 veces en un segundo (en el enchufe de una vivienda: entre un máximo de + 230 V y un mínimo de - 230 V).

C) Sentido de la corriente: Puede ser siempre el mismo (continuo) o puede cambiar (alterno).
  • Corriente continua (C.C). El sentido de la corriente que se genera es siempre el mismo (continuo) y va del (+) al (-) de la pila o batería para el sentido convencional. Recuerda que el sentido real de la corriente es opuesto al convencional.
  • Corriente alterna (C.A). El sentido de la corriente que se genera es alterno, es decir, cambia de sentido a un ritmo de 50 veces en un segundo (cada ciclo dura: 1 s / 50 = 20 ms).
    D) Aplicaciones: si miras en tu casa encontrarás diferentes aparatos eléctricos: unos son autónomos y utilizan pilas o batería (C.C) y otros necesitan estar enchufados (C.A).
    • Corriente continua (C.C). Aparatos eléctricos que son autónomos y utilizan pilas o batería, como por ejemplo: Reloj de pared, mando de TV, tablet, ...
    • Corriente alterna (C.A). Aparatos eléctricos que necesitan estar enchufados, como por ejemplo:  lavadora, microondas, lámpara de sobremesa, secador, ...
     Cuidado!!  Tenemos aparatos que se enchufan pero tienen un convertidor de C.A a C.C como la fuente de alimentación de tu P.C de torre, es decir, está enchufado pero utiliza CC.

    NOTA!! Por si no te ha quedado muy claro, a continuación os dejo un enlace a un Blog que estudia por separado la Corriente Continua y la Corriente Alterna.

     2. EL CIRCUITO ELÉCTRICO.

     Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos, conectados entre si, por los que puede circular una corriente eléctrica (movimiento de electrones).

       2.1. ELEMENTOS DEL CIRCUITO.
    Los principales elementos de un circuitos eléctrico son: generadores, conductores, receptores, elementos de maniobra o control y elementos de protección.
    Elementos de un circuito básico. Falta indicar en la imagen el FUSIBLE.

    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 de dos tipos:
    • Generadores de corriente continua (CC): pilas y baterías.
    • Generadores de corriente alterna (CA): alternadores (enchufes de tu casa).
    2. Conductores: son los cables que unen todos los elementos del circuito y por donde se mueve la corriente eléctrica. 

    3. Receptores: son los elementos que transforman la energía eléctrica en otro forma de energía. Podemos tener cuatro tipo de receptores:

    • Resistencia (estufa): transforma la energía eléctrica en energía térmica (calor).
    • Lámpara: transforma la energía eléctrica en energía luminosa (luz).
    • Timbre: transforma la energía eléctrica en energía sonora (sonido).
    • 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, controlan el encendido o apagado de los receptores del circuito. Podemos tener tres tipos:
    1. Interruptores. Se utilizan para abrir o cerrar circuitos eléctricos de manera permanente.
    • Interruptor abierto: abre el circuito y no circula la corriente eléctrica (apagado).
    • Interruptor cerrado: cierra el circuito y circula la corriente eléctrica (encendido)
    1. Pulsadores. Se utiliza para abrir o cerrar un circuito eléctrico de manera temporal, durante el tiempo en que se mantiene pulsado.
    • Pulsador NA (Normalmente Abierto): cuando se pulsa cierra el circuito (enciende), por ejemplo, en una batidora o en el timbre de tu casa.
    • Pulsador NC (Normalmente Cerrado): cuando se pulsa abre el circuito (apaga), por ejemplo, en la luz del interior de tu nevera.
    1. Conmutadores. Es un interruptor que permite controlar el paso de la corriente por dos circuitos, abriendo uno de ellos y cerrando el otro (por ejemplo, en un punto de luz controlado desde dos sitios distintos).
    5. Elemento de protección: son los fusibles que están formados por un hilo muy fino de cobre, que en caso de que circule una  corriente elevada y peligrosa, se rompe (se funde el fusible) abriendo el circuito y protegiendo al circuito de que puedan quemarse elementos (receptores). 

     2.2. REPRESENTACIÓN DE CIRCUITOS.

    Para representar circuitos eléctricos solo hay que sustituir cada elemento del circuito por su símbolo eléctrico correspondiente. A continuación, os dejo una tabla con los símbolos eléctricos de cada elemento de un circuito:

     ⇰  TABLA 1. SÍMBOLOS ELÉCTRICOS DE LOS ELEMENTOS DE UN CIRCUITO.

    ⇰  Vídeo explicando los símbolos más comunes en los circuitos eléctricos.


     REPRESENTAR EL CIRCUITO ELÉCTRICO DE APARATOS ELÉCTRICOS.

    Para representar el circuito eléctrico de un electrodoméstico o una luminaria, debemos contestar a las siguientes preguntas:

    1. ¿Qué tipo de generador utiliza? Lo primero es saber si utiliza CC o CA.
    • Si el aparato eléctrico está conectado a la red (enchufado) de la vivienda utiliza la tensión alterna de 230 V, por tanto, ponemos el símbolo de la tensión alterna.
    • Si el aparato es autónomo, entonces funciona con pilas o con batería recargable.

    2. ¿Cómo controlamos su encendido y apagado? Debemos saber cómo se controla el encendido y el apagado del aparato eléctrico. Y según esto, podemos tener tres casos posibles:
    • Interruptores. Se utilizan para encender o apagar aparatos eléctricos de manera permanente.
    • Pulsadores. Se utiliza para para encender o apagar aparatos eléctricos de manera temporal, durante el tiempo en que se mantiene pulsado.
    • Conmutadores. Se utiliza cuando queremos controlar el encendido y apagado de un punto de luz desde dos sitios distintos (tu dormitorio).
    3. ¿Qué tipo de receptor tenemos conectado? Cada receptor transforma la energía eléctrica en otra forma de energía. Así podemos tener cuatro receptores diferentes:
    • Resistencia (estufa): transforma la energía eléctrica en energía térmica (calor).
    • Lámpara (linterna): transforma la energía eléctrica en energía luminosa (luz).
    • Timbre (timbre de la entrada): transforma la energía eléctrica en sonido.
    • Motor (batidora): transforma la energía eléctrica en energía cinética (movimiento).
    Por último, se tendría que estudiar si ponemos un elemento de protección para proteger al receptor (elemento más caro). 

    ⇰ EJEMPLOS:  Representación del circuito eléctrico  de un aparato eléctrico.


    3. MAGNITUDES ELÉCTRICAS FUNDAMENTALES EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO.

    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 y modo de conexión.

     ⇰ TABLA 2.   MAGNITUDES ELÉCTRICAS FUNDAMENTALES.
    Por último, os dejo varios vídeos de cómo utilizar el polímetro para medir las tres magnitudes fundamentales de un circuito:

     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. 

    Triángulo de la Ley de Ohm 

    5. TIPOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS.

     Según como se conecten los elementos de un circuito eléctrico, podemos tener tres tipo de conexiones:

       5.1. CIRCUITOS SERIE.

     En un circuito serie las resistencias (o cualquier receptor) se conectan una a continuación de otra y todas en un mismo cable.

    A) La resistencia total del circuito serie será:  Rt = R1 + R2 + R3 + …

    circuito serie real: pila en serie con la lámpara y un interruptor.

    Circuito serie y el circuito equivalente con la Rt = R1+ R2 + R3
    B) Intensidad que circula. Como solo hay un cable (el mismo para todas las resistencias) solo circula una intensidad que es la misma para todas las resistencias.
                            I T = I 1 = I 2 = I 3
        

     ⇰ Vídeo de youtube explicando el circuito serie y la resolución de un problema.

       5.2. CIRCUITOS PARALELO.

    En un circuito paralelo cada resistencia tiene su propio cable y se conecta directamente a la pila o batería, de esta manera:
    • El comienzo de todas las resistencias se conectan al positivo de la pila.
    • El final de todas las resistencias se conectan al negativo de la pila.
    A) La resistencia total del circuito paralelo será:

                                       1 / RT = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …

    circuito paralelo real: cada lámpara tiene su propio cable independiente (rama).
    B) Intensidad que circula.  Como cada resistencia tiene su propio cable, la intensidad total se reparte de forma proporcional por cada cable. De esta manera, cada resistencia tiene su propia intensidad y la suma de todas será igual a la intensidad total del circuito.

    La suma de las intensidades sera igual a la intensidad total:  I T = I 1 +I 2+ ... 
    Circuito paralelo: con un amperímetro (A) en cada cable para medir las intensidades del circuito.


        ⇰ Documento para el estudio de circuito paralelo (problema tipo resuelto).

       5.3. CIRCUITOS MIXTOS.

     En un circuito mixto tenemos una parte en paralelo que está en serie con una o con varias resistencias.
    circuito mixto real: lámpara en serie conectada con otras dos lámparas en paralelo.

     A) La resistencia total del circuito mixto será la suma de la resistencia total de la parte paralelo (Rp) con todas las resistencias que estén en serie:   RT = Rp  + R1 + …
    Parte paralelo:         Rp = (R2 • R3) / (R2 + R3)

    B) Intensidad que circula. 

    ➱ En la parte paralelo, cada resistencia tiene su propio cable y la intensidad total (IT ) se reparte de forma proporcional por cada cable:   I T = I2 + I3

    ➱ En la parte serie solo hay un cable y la intensidad que circula es la total (IT ).
    Parte serie:  I T = I1                 //                 Parte paralelo:  I T = I2 + I3


    ⇰ Documento para el estudio de los circuitos mixtos


    CUMBRE DEL CAMBIO CLIMÁTICO 2021.


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