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ELECTRICIDAD

¿Qué es la electricidad?

¿Dónde la vemos?

¿Dónde está la electricidad?

¿Cómo se genera?

Nuestra civilización depende de la electricidad

¿Cómo sería nuestra vida sin electricidad?

Carga y corriente eléctrica

Estructura Atómica

•Los átomos están formados por protones y neutrones en el núcleo y electrones que se mueven describiendo órbitas elípticas formando la corteza.

•Un protón tiene carga eléctrica positiva (+), y un electrón eléctrica negativa (-).

• Los metales tienen la propiedad de que los átomos que los forman tienden a perder uno o varios electrones de su última capa, llamándoseles electrones libres, los cuales crean huecos pudiendo ser estos ocupados por otros electrones libres.

• La materia está constituida por partículas infinitamente pequeñas llamadas moléculas, estas a su vez están divididas en átomos.

-

-

-

Iones

+ ++ +

-

-

-

-

+ ++ +

-

-

-+ ++ +

-

--

-

-

-

nº e- = nº p+

nº e- nº p+ nº e- > nº p+

CUERPO ELECTRICAMENTE

NEUTRO

CUERPO CON CARGA POSITIVA

CUERPO CON CARGA NEGATIVA

ANIÓNCATIÓN

Cuando el átomo gana o pierde un electrón se le denomina ión negativo (anión) o positivo (catión), respectivamente.

+ – + – + + +

– + –– + –

+ + +– – –

Positivo

Negativo

Neutro

Cargas + = 5Cargas – = 2

Carga neta = +3 p = + 4,8x10-19 C

Cargas + = 2Cargas – = 4Carga neta = -2 e= - 3,2 x10-19 C

Cargas + = 3 Cargas – = 3

Carga neta= 0

¿Cómo saber la carga total o neta de un cuerpo?Tipos de cargas

Interacciones Eléctricas

TIPOS DE MATERIALES

CONDUCTORES Y AISLANTES

Los conductores son cuerpos que dejan pasar la corriente eléctrica con facilidad.

Los aislantes son cuerpos que oponen mucha resistencia al paso de la corriente eléctrica.

¿Qué le ocurre a un peine de plástico que ha sido frotado con el pelo?

¿Si los papeles están neutros, por qué la peineta atrae a los papeles?

Tipos de cargas

¿Qué es la electroestática?¿Qué es la electrodinámica?

Métodos de electrización

saltan más electrones de un cuerpo a otro

¿Por qué?

Serie triboeléctrica

La secuencia triboeléctrica es una lista de materiales dispuestos en un orden determinado.

Frotando dos materiales de la secuencia, el que esté en la posición más alta se cargará positivamente, mientras que el que se sitúe más abajo se carga negativamente. Además cuanto más separados estén los materiales en la tabla, más intensa es su electrización.


c) Electrización por inducción

Resultado cuerpo cargado negativamente¿Para qué sirve el electroscopio?

+ + + + + +

+ + + + + +

e- = - 1,6x10-19 CP+ = + 1,6x10-19 C


¿En qué unidad se mide la carga eléctrica?

¿Cuál es la carga del electrón, y del protón?

La unidad de carga eléctrica

Charles Coulomb (1736 – 1806) Físico francés

Unidad de carga eléctrica en el S.I: Coulomb (C)

TENSION, VOLTAJE O DIFERENCIA DE POTENCIAL

P0

• Es la fuerza eléctrica con que son empujados los electrones a través de un conductor.

La tensión aparece en los circuitos eléctrico bajo dos formas distintas:

Fuerza electromotriz inducida (f.e.m.): Es la tensión que genera una fuente de energía eléctrica, tal como puede ser una batería, un generador, etc.

Caída de tensión: Es la tensión que se pierde en los receptores.

• Comparando el término con un circuito hidráulico, la tensión correspondería a la presión que se aplica a un fluido para que éste se desplace por un conducto.

V

TENSION, VOLTAJE O DIFERENCIA DE POTENCIAL

• Su unidad en el S.I es el Voltio.

• El aparato capaz de medir la tensión se llama voltímetro y se conecta en derivación o en paralelo con el circuito cuya tensión se quiera conocer. Dicho de otra forma, los bornes del voltímetro deben unirse a los dos puntos entre los que existe d.d.p o tensión que se quiere medir.

Voltaje

Intensidad de corriente Es la cantidad de carga que atraviesa la sección

transversal de un cable conductor circula por unidad de tiempo.

qI = —— t

Se mide en amperios en el S.I. (A); (1 A = 1 C/s) Se considera una magnitud fundamental, al ser fácilmente

mensurable (amperímetros)

INTENSIDAD DE CORRIENTE

• Se denomina INTENSIDAD, a la cantidad de electrones que circulan por un conductor, cuando se le aplica a este una tensión, en la unidad de tiempo (segundo).

• La intensidad de la corriente eléctrica corresponde en el circuito hidráulico a la cantidad de agua que pasa por la turbina (produciendo un trabajo) en un tiempo unidad, es decir, el caudal.

• La cantidad de fluido que circula por el conducto, será el equivalente a la cantidad de corriente que circulará por una resistencia o consumidor cuando le apliquemos una tensión en bornes del mismo.

I

INTENSIDAD DE CORRIENTE

• Su unidad de medida en el S.I. es el Amperio.

• El aparato capaz de medir la intensidad de una corriente eléctrica se llama amperímetro y se conecta en el circuito en serie, es decir, de manera que la corriente eléctrica pase en su totalidad por él. El circuito debe estar funcionando.

RESISTENCIA ELÉCTRICA

La unidad de resistencia eléctrica en el S.I. es el ohmio (Ω).

• Se llama resistencia a la oposición que presenta un cuerpo al paso de la corriente eléctrica, es decir, la dificultad que encuentran los electrones para desplazarse.

Corriente eléctrica

¿De qué depende el valor de la intensidad

de corriente que circula en un circuito?

Georg Simon Ohm (1787-1854) Físico alemán

LEY DE OHM

“La intensidad de corriente eléctrica obtenida en un circuito, es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica del

mismo”

I = V / R

Es decir:

• Como aplicación inmediata de esta ley puede calcularse la resistencia eléctrica de un circuito, conociéndose la tensión aplicada y la intensidad de corriente obtenida.

V A2A12

V

R = V / I = 12 V / 2 A = 6 Ohmios

Ley de OHM

¡¡Existe una proporción directa entre corriente y voltaje!!

¿Qué pasa si variamos la temperatura de la resistencia?

Resistencia eléctrica


Algunas resistividades…

ASOCIACION DE RESISTENCIAS

• ASOCIACION EN SERIE

R1 R2 R3

• Un circuito serie es el formado por diferentes componentes montados en cascada, es decir la salida de un componente conectada a la entrada de otro, así para todos los componentes.

• La intensidad de corriente que circula por un componente, es del mismo valor que la de los otros, ya que no hay ninguna derivación hacia otra parte del circuito.

• La resistencia total de un circuito en serie, es igual a la suma de las resistencias parciales de sus componentes.

Rt = R1 + R2 + R3

Foquitos en serie

20 mA

20 mA

20 mA 20 mA 20 mA

20 mA

20 mA

4,5 V2,25 V 2,25 V

ASOCIACION DE RESISTENCIAS

• ASOCIACION EN PARALELO

• Un circuito en paralelo es cuando se conectan dos o más componentes, haciendo dos puntos comunes, es decir, en uno irá un terminal y en el otro irá el otro terminal de cada componente.

• El voltaje de este tipo de montaje tiene el mismo valor en todas las ramas. La corriente suministrada por el generador, se repartirá en cada una de las ramas del montaje.

• La resistencia total que dicho montaje ofrezca siempre será menor que la resistencia más pequeña que esté en el circuito.

1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

R1

R2

R3

Rt =R1 x R2

R1 + R2

Foquitos en paralelo

Potencia y ley de Joule

¿Cómo medimos el gasto de un dispositivo eléctrico?

Midiendo la potencia disipada

Potencia y ley de joule

¿Qué significa1 watt de potencia?

¿Qué me cobran cuando pago la cuenta de la luz?

James Watt (1736-1819)


Potencia eléctrica

Se llama potencia de aparato eléctrico a la energía consumida por éste por unidad de tiempo.

P = V · I La potencia se miden en watt (W) en el S.I.

(1 W = 1 J/s = 1 V·A)

Ejemplo: Por un motor eléctrico conectado a 220 V circula la corriente de 5 A. Determina: la potencia consumida; la energía eléctrica consumida en u mes; el costo de la energía eléctrica si el kW-h se paga a S/0,32

a) Pconsumida = V · I = 220 V · 5 A = 1100 W

b) E = Pconsumida · t = 1100 W · 3600 s = 3960 kJ

c) Si 1 kW-h = 3,6 x106 J

1 kW-h 3960 kJ = 3,96 ·106 J · ———— = 1,1 kW-h

3,6 x106 J

Costo = E · precio = 1,1 kW-h · 0,32 N.S./kW-h = 0,352 N.S.

Ley de Joule Las resistencias (internas o externas) consumen parte de la

energía suministrada al circuito liberándose ésta en forma de calor. La energía consumida en un conductor o resistencia es:

E = V I t = I2 R t La potencia consumida por cada resistencia es: P = I2 · R El kW-h (3,6 x 106 J) es la unidad de energía consumida en la que

nos facturan la energía eléctrica o comúnmente llamada luz.

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