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La Electricidad. Tecnologa 1 ESO

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LA ELECTRICIDAD: UN RIO INVISIBLE DE ENERGA.

Nombre y apellidos: Curso y grupo:

1. INTRODUCCIN. Te imaginas un mundo sin electricidad? La electricidad es muy importante hoy en da. Con ella funcionan los electrodomsticos, la iluminacin las casas y las ciudades, los ordenador es, los ascensores, las mquinas de las fbricas, los sistemas de comunicacin (telfono y televisin), etc. Cuestiones Introduccin. 1) Escribe en tu cuaderno una redaccin o historiet a con el ttulo Un da sin electricidad. Imagina que podra llegar a ocurrir si un da te levantas, y de repente ya no existe la electricidad. 2) Describe con tus propias palabras qu entiendes por electricidad. 3) De qu formas se puede aprovechar la electricidad? 4) Los aparatos elctricos pueden funcionar gracias a circuitos elctricos internos que utilizan la electricidad. Qu elementos forman esos circuitos elctricos? 5) Sabras explicar cmo funciona un circuito elc trico sencillo?

2. CARACTERSTICAS DE LA ELECTRICIDAD. La electricidad tiene gran importancia en la actualidad debido a una serie de caractersticas que la hacen muy til:


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a) Se puede obtener de diversas fuentes (saltos de agua, viento, luz solar, combustibles fsiles, ncleos de tomos, biomasa, etc.).

Fuente: http://www.unesa.es/

b) Se puede transportar a grandes distancias (red de transporte y distribucin elctrica).

Red distribucin elctrica: ver infografas

c) Puede emplearse en muchas aplicaciones: luz (bombilla), calor (resistencia), movimiento (motor

elctrico), sonido (zumbador), etc.


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Cuestiones Caractersticas de la energa elctrica . 6) La electricidad se genera de forma artificial en centrales elctricas, pero los fenmenos elctricos tambin pueden aparecer de forma natural. Se te ocurren fenmenos elctricos que se den en la naturaleza? 7) La electricidad se genera de forma artificial en centrales elctricas, pero hay ms formas de generar electricidad de forma artificial. Con qu otros dispositivos tecnolgicos se puede obtener electricidad?

8) (Investigacin). Existen muchos tipos de central es de produccin elctrica: central nuclear, central hidroelctrica, central elica, central trmica de combustibles fsiles, central fotovoltaica, central solar trmica, central mareomotriz, central geotrmica, central de biomasa o RSU, etc. Selecciona una de ellas y busca en Internet o en libros su funcionamiento bsico. 9) Indica el recurso energtico que cada central emplea para producir la electricidad, y si es renovable o no renovable:

CENTRAL FUENTE ENERGTICA RENOVABLE / NO RENOVABLE central fotovoltaica central mareomotriz central nuclear central trmica Central incineradora de RSU central solar central elica central geotrmica Central cogeneracin de biomasa central hidroelctrica A la vista de la fuente energtica empleada, qu centrales crees que son ms dainas para el medioambiente, y cules menos? 10) Vamos a visualizar unas infografas sobre cmo de transporta la energa elctrica desde la central de produccin hasta los hogares y fbricas donde se consume. Realiza un resumen con tus propias palabras sobre el proceso de distribucin d e la electricidad hasta el hogar. 11) Indica qu aplicacin o efecto de la energa elctrica aprovechan los siguientes objetos tecnolgicos: batidora, aspiradora, lmpara, tostadora, plancha, sandwichera, brasero elctrico, secador de pelo, timbre, taladro, linterna, tubo fluorescente, pistola termo-fusible, exprimidor de zumo, cepillo de de dientes elctrico. 12) Indica objetos tecnolgicos que emplean la elec tricidad para:

a) producir calor: vitrocermica, b) generar movimiento: ventilador, c) obtener luz: bombilla,


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3. CARGA Y CORRIENTE ELCTRICA. En el siguiente punto vamos a ver qu es la electricidad . Para ello, primero hemos de entender los conceptos de carga elctrica y corriente elctrica. 3.1. CARGA ELCTRICA. Como sabemos de ciencias, la materia est formada por tomos (partculas muy pequeas que no se ven a simple vista). A su vez los tomos estn formados por partculas an ms pequeas: protones, neutrones y electrones. Los protones y neutrones estn inmviles en el centro del tomo (ncleo). Por el contrario, los electrones son mviles y orbitan alrededor del ncleo del tomo. Estas partculas subatmicas poseen una propiedad l lamada carga elctrica:

Protones (+): partculas con carga elctrica positiva. Neutrones: partculas sin carga (neutras). Electrones (-): partculas con carga negativa,

responsables del fenmeno de la electricidad .

Normalmente los tomos presentan el mismo nmero de protones (+) que de electrones (-), por lo que la materia suele ser neutra (carga total = 0). Ahora bien, como los electrones estn rotando alrededor del ncleo, stos pueden ser arrancados de unos tomos y cedidos a otros tomos. Ello significa que la materia puede electrificarse y cargarse positivamente o negativamente, dependiendo de si pierde o gana electrones. Los cuerpos electrizados experimentan fuerzas de atraccin y repulsin, segn su carga:

Cuerpos con carga del mismo signo se repelen. Cuerpos con carga de signo opuesto se atraen.


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Experimento: a) Corta unos papelitos y aproxima a ellos tu bolgrafo. Ocurre algo? Por qu? b) Ahora frota el bolgrafo con fuerza en tu manga, y a continuacin acerca el bolgrafo a los papelitos. Ocurre algo? Por qu?

Cuestiones carga elctrica. 13) Por qu razn, cuando te peinas, tu pelo tiende a ser erizado y atrado por el peine? Explica este fenmeno mediante el concepto de carga elctrica. 14) Por qu se producen descargas de rallos durante las tormentas? 15) Explica la siguiente foto en trminos de carga elctrica. Por qu el pelo de la mujer se ve atrado por el globo?

3.2. CORRIENTE ELCTRICA. Cuando se electriza un bolgrafo, los electrones que ha ganado estn estticos, en reposo. A este tipo de electricidad en reposo se la llama electricidad esttica . Sin embargo, existen materiales (materiales conductores) donde los electrones pueden desplazarse a travs del material electrizado. A este tipo de electricidad en movimiento se le llama corriente elctrica .

Cuerpo con electricidad esttica Cuerpo con corriente elctrica

Se denomina corriente elctrica al flujo continuo de electrones en el interior de un material conductor.


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Materiales conductores y aislantes. Los materiales conductores son aquellos que permiten el paso de la corriente elctrica a su travs. En general, los metales son buenos conductores (cobre, plata, etc.) Los materiales aislantes son aquellos que no permiten el paso de la corriente elctrica. Algunos ejemplos de aislantes son los plsticos, la madera y la cermica

Cmo se produce y mantiene una corriente elctrica ? Para que se produzca y una corriente elctrica se necesitan:

Electrones que puedan moverse (electrones libres). Materiales que permitan el desplazamiento de los electrones (conductores). Un desequilibrio de cargas entre dos puntos del conductor, que genere un flujo de electrones

para tratar de compensarlo (diferencia de potencial o tensin). Dispositivo que suministre la energa necesaria para arrancar los electrones de sus tomos

y para impulsarlos a travs del material conductor (generador). El generador mantiene la diferencia de potencial necesaria para que la corriente elctrica siga fluyendo.

Un circuito cerrado por el que puedan circular los electrones de forma continuada (circuito elctrico)

Cuestiones Corriente elctrica. 16) Define con tus propias palabras qu entiendes por corriente elctrica. 17) Existen materiales conductores y materiales aislantes de la electricidad. Indica cules de los siguientes materiales son conductores y cules aislantes: Bolgrafo de plstico, pulsera de oro, goma de borrar, llave, moneda, alambre, anillo de plata, regla de plstico, jersey de lana, hilo de estao, hoja de papel, barra de madera, lata de Coca-Cola, vaso de vidrio. 18) Indica si los siguientes materiales son conductores o aislantes:


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19) Indica de qu tipo de material (conductor o aislante) deberan estar hechos los siguientes objetos: cable elctrico, interruptor, rosca de la bombilla, mango del destornillador, suela de zapatos de electricista. 20) Por qu crees que se recubren los cables con plstico? 21) Por qu en ocasiones te da calambre el contacto con algn objeto? Explcalo en trminos de corriente elctrica.

4. EL CIRCUITO ELCTRICO. http://www.tecno12-18.com/mud/circuito/circuito.asp En este punto del tema estudiaremos cmo se utiliza la corriente elctrica para producir luz, movimiento, sonido, etc. Para poder aprovechar la energa transportada por la corriente elctrica es necesario montar y emplear un circuito elctrico. 4.1. DEFINICIN Y FUNCIN DE LOS CIRCUITOS ELCTRIC OS. Definicin de circuito elctrico. Los aparatos elctricos pueden funcionar gracias a circuitos elctricos internos que utilizan la corriente elctrica. Qu es un circuito elctrico? Un circuito elctrico es un camino cerrado por el que los electrones fluyen de forma continuada, permitiendo la circulacin de la corriente elctrica. Dicho camino cerrado estar formado por la conexin de distintos elementos que conforman el ci rcuito elctrico. Un circuito elctrico es un conjunto de elementos conectados entre s que forman un camino cerrado por donde circula la corriente elctrica. Para qu sirven los circuitos elctricos? La finalidad de un circuito elctrico es hacer que la corriente elctrica circulante realice un trabajo til: iluminar una bombilla, mover un motor, hacer que suene un zumbador, etc. En un circuito elctrico se produce una transformacin de energas: la energa elctrica de los electrones en movimiento se transforma en energa luminosa, mecnica, sonora, etc.

4.2. FUNCIONAMIENTO DE UN CIRCUITO ELCTRICO. Para entender el funcionamiento de un circuito elctrico, trataremos de asemejarlo a un circuito de transporte del agua (circuito hidrulico).


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Circuito hidrulico:

Circuito elctrico:

4.3. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELCTRICO. Un circuito elctrico es un camino cerrado formado por la asociacin de varios elementos conectados entre s. Los elementos bsicos de un circuito elctrico son:

Generador. Conductor. Receptor. Elementos de control o maniobra. Elementos de proteccin.

Ms altura

Menos altura

Turbina Bomba

El agua circula a travs de tuberas.

De forma natural, el agua tiende a caer desde el punto a mayor altura al punto a menor altura.

El agua que circula por el circuito hidrulico hace

que giren las palas de la turbina, que es el elemento receptor.

La diferencia de alturas ha permitido que el agua

circule de forma natural del depsito superior al inferior, moviendo la turbina. Una vez en el depsito inferior, se necesita una bomba que impulse el agua al depsito superior de nuevo, para mantener el flujo de agua.

La corriente elctrica (flujo de electrones) circula a travs de cables conductores.

De forma natural la corriente elctrica fluye desde puntos a mayor potencial (polo + de la pila) hasta puntos a menor potencial (polo de la pila). Esta diferencia de potencial la proporciona la pila

La corriente que circula por el circuito elctrico

proporciona energa elctrica al motor para que la convierta en movimiento. El motor es el elemento receptor.

La pila proporciona la diferencia de potencial para

que los electrones circulen por el circuito. Adems, impulsa a los electrones en su interior para que pasen, en contra de su tendencia natural, de puntos a menor potencia a puntos a mayor potencial, manteniendo el flujo de corriente en el circuito

+

Ms potencial

Menos potencial

Pila

Motor Elctrico


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1) Generador. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/genera/genera.asp Elemento que proporciona la energa elctrica al circuito. Los generadores provocan el movimiento de los electrones para que fluyan a travs del circuito elctrico. La fuerza con la que los generadores impulsan los electrones se llama diferencia de potencial o tensin , y se mide en voltios (V).

Ejemplos: pilas (1.5V, 4.5V, 9V), bateras, fuentes de alimentacin, generadores elctricos, enchufe y toma de corriente (230V). Todos los generadores tienen dos polos: positivo (+) y negativo (). El polo + est a mayor potencial que el polo , por lo que la pila es la responsable de la diferencia de potencial que impulsa de forma natural a la corriente elctrica para que circule desde puntos a mayor potencial a puntos a menor potencial

Una vez en el polo negativo, la pila empuja a la corriente (en contra de su tendencia natural) para llevarla de nuevo al polo positivo. As se mantiene un flujo continuo de corriente elctrica a travs del circuito.

A mayor tensin de la pila, mayor diferencia de pot encial existe entre los polos, y con ms fuerza y energa circula la corriente por el circuito.

2) Conductor. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/condu/condu.asp Los conductores son los cables, lminas u objetos metlicos que conectan el generador con el receptor. Con los cables conectamos los distintos componentes del circuito (generador, receptor, elementos de control y proteccin).


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3) Receptor. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/recep/recep.asp El receptor recibe la energa elctrica transportada por la corriente elctrica y la transforma en luz, sonido, movimiento, magnetismo, calor, etc.

Bombilla (*) Motor elctrico Zumbador Resistencia

Produce luz Genera movimiento Proporciona sonido Genera calor (*) Para instalar bombillas en circuitos elctricos, se usan portalmparas.

4) Elementos de control. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/econt/econt.asp Los elementos de control permiten gobernar el funcionamiento del circuito. La funcin ms bsica que realizan es encender y apagar circuitos. Los ms habituales son: interruptor, pulsador y conmutador.

a. interruptores: Permiten o impiden el paso de la corriente de forma permanente. Tienen dos terminales de conexin (entrada y salida )


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b. pulsadores: Mientras estn pulsados permiten el paso de la corriente de forma temporal. Al dejar de pulsarlos cortan el paso de la corriente.

c. conmutadores: Los conmutadores se emplean para desviar la corriente por un camino o por otro. Seleccionan entre dos circuitos: al tiempo que abren un circuito, cierra otro. Son similares a los interruptores, pero presentan 3 conexiones (entrada, salida por circuito1, salida por circuito2).

5) Elementos de proteccin. Protegen el circuito frente corrientes elctricas demasiado elevadas. Cuando una corriente supera la corriente mxima, el fusible se funde, cortando el circuito.

4.4. SMBOLOS Y ESQUEMAS ELCTRICOS. Cada componente elctrico tiene un smbolo, que sirve para dibujarlo de manera simplificada y que todo el mundo pueda entender.

COMPONENTE SMBOLO ELCTRICO FOTOGRAFA DEL COMPONE NTE

Pila

Cable

Bombilla


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Motor

Zumbador

Interruptor

Pulsador

Conmutador

Fusible

Conexin de cables (empalme)

Puente de cables

A la representacin grfica de todo el circuito mediante los smbolos de los componentes elctricos que lo forman se le denomina esquema elctrico del circuito. Ejemplos: Circuito real Esquema elctrico


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4.5. CIRCUITOS SERIE Y PARALELO. Hasta ahora hemos estudiado circuitos elctricos bsicos con un slo receptor. Sin embargo, en ocasiones se necesita conectar varios receptores a un mismo circuito (varias bombillas, un zumbador y un motor, etc.).

Cmo debemos conectar los receptores al circuito c uando son ms de uno? Los receptores pueden conectarse a un circuito de dos formas: en serie y en paralelo. Circuitos serie. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/serierec/serierec.asp

Los receptores estn en serie cuando se conectan al circuito uno detrs del otro, compartiendo el mismo cable.

Desventaja: Si uno de los receptores en serie falla, dejan de funcionar todos los dems. Esto es debido a que en los receptores en serie la corriente debe pasar por todos y cada uno de ellos, por lo que si uno de ellos se estropea, corta la circulacin de c orriente en todo el circuito. Circuitos paralelo. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/pararec/pararec.asp

Para conectar receptores en paralelo, el cable principal que proviene del generador se debe bifurcar en tantos cables como receptores haya en paralelo.


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La ventaja es que si uno de los receptores se apaga o estropea, el resto de receptores siguen funcionando. Esto es debido a que, en la bifurcacin, la corrien te elctrica se divide entre los diferentes ramales. Si una rama falla, la corriente puede fluir por las otras ramas no afectadas. Circuitos mixtos. Enlace: http://www.tecno12-18.com/mud/mixta/mixta.asp Se habla de circuito mixto, o serie-paralelo, cuando el circuito presenta receptores conectados unos en serie y otros en paralelo.

Cuestiones Circuitos elctricos (I): definicin. 22) Explica con tus propias palabras qu es un circuito elctrico, y para qu sirve. 23) Indica si los siguientes montajes constituyen un circuito elctrico. Fjate si los componentes estn formando un camino cerrado.

24) La funcin de un circuito elctrico es realizar una transformacin de energas. Qu energas se transforman y para qu? Cuestiones Circuitos elctricos (II): funcionamien to. 25) Cul es el sentido natural de circulacin de la corriente? Por qu?


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26) Qu 2 tareas principales tiene la pila en el funcionamiento de un circuito elctrico? 27) Relaciona por similitud los siguientes conceptos de circuitos hidrulicos y circuitos elctricos:

Circuito hidrulico Circuito elctrico

Agua Pila Tuberas Corriente elctrica Diferencia de alturas Motor Bomba hidrulica Conductores Turbina Diferencia de potencial

Cuestiones Circuitos elctricos (III): elementos d e un circuito. 28) En la siguiente fotografa, identifica con flechas los diferentes elementos que forman el circuito representado:

29) Identifica cada uno de los siguientes elementos por su nombre. Indica si son generadores, receptores, conductores, elementos de control o elementos de proteccin.


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30) Cmo explicaras qu es la tensin (diferencia de potencial) de una pila? En qu unidades se mide? 31) Cul es la funcin de los receptores en un circuito elctrico? Indica la conversin de energa realizada por los receptores encontrados en el ejercicio 29. 32) Para qu sirven los elementos de control? Indica los distintos tipos de elementos de control, y sus diferencias. 33) En los siguientes circuitos, identifica cada uno de sus componentes, y explica cmo funciona el circuito:

34) Indica qu ocurrir en cada uno de los siguientes casos:

Circuito 1. Circuito 2.

a) Qu ocurre al activar el interruptor? b) Hasta cundo estar luciendo la bombilla? c) Explica el funcionamiento global del circuito

a) Qu ocurre en el circuito al pulsar el pulsador 1?

b) Qu ocurre al liberar el pulsador 1? c) Qu ocurre al pulsar el pulsador 2?


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Cuestiones Circuitos elctricos (IV): smbolos y e squemas elctricos. 35) Dibuja el smbolo elctrico de cada uno de los siguientes componentes:

Zumbador Pulsador Fusible Pila Bombilla

Cable Interruptor Motor Puente (*) Motor

(*) Dos cables que se cruzan, sin conectarse.

a) Qu bombillas lucen al activar el interruptor 2? Por qu ocurre esto?

b) Qu bombillas lucen al activar el interruptor 1?

c) Qu bombillas lucen al activar ambos interruptores?

a) Qu receptor funciona al seleccionar la posicin A del elemento de control?

b) Qu receptor funciona al seleccionar la posicin B del elemento de control?

c) Cmo se llama el elemento de control empleado?

a) Qu ocurre al presionar el pulsador? b) Qu ocurre al soltar el pulsador? c) Qu ocurre al activar el interruptor? d) Qu ocurre al activar ambos elementos de

control?

a) Qu ocurre al activar el interruptor 1? b) Qu ocurre al activar el interruptor 2? c) Qu ocurre al activar ambos interruptores?


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36) Compara estas dos representaciones del mismo circuito: a) Cul da ms informacin acerca del circuito? b) Cul es ms realista? c) Cul es ms sencillo de dibujar?

37) Dibuja el esquema elctrico de estos circuitos:

37) Dibuja el esquema elctrico de los siguientes circuitos:

38) Dibuja el esquema elctrico de los siguientes circuitos:

39) Recuerda: Un circuito elctrico es un conjunto de elementos conectados entre s que forman un camino cerrado por donde circula la corriente elctrica. En los siguientes circuitos indica cules funcionan y cules no. Razona tu respuesta.


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40) Indica qu interruptores se han de cerrar en cada caso para que funcione la bombilla:

41) Explica el funcionamiento de los siguientes circuitos:


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Cuestiones Circuitos elctricos (IV): circuitos se rie y paralelo. 42) A la vista de las figuras, indica ventajas e inconvenientes de los montajes serie y paralelo en cuanto a iluminacin de los receptores y fiabilidad frente a fallos:

43) Indica si los siguientes montajes son serie o paralelo:

44) Indica si los siguientes montajes son serie, paralelo o mixto:

45) Dibuja el esquema elctrico de los circuitos que se te indican a continuacin:

a) Circuito con una pila, un pulsador, un fusible y 3 bombillas en serie. b) Circuito con una pila, un interruptor, un motor y un zumbador (ambos en serie). c) Circuito con una pila, un interruptor, un motor y un zumbador (ambos en paralelo). d) Circuito con una pila, un interruptor, motor y zumbador (ambos en serie), y dos bombillas en

paralelo.


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46) Indica si los siguientes circuitos estn en serie o en paralelo:

47) Dibuja el esquema de un circuito elctrico con dos bombillas alimentadas por una pila y controladas por un solo interruptor de modo que, aunque se funda una bombilla, la otra pueda seguir luciendo. 48) Estando el interruptor cerrado, qu ocurre cuando?:

a) Se funde solamente la lmpara L1. b) Se funde solamente la lmpara L2. c) Se estropea solamente el motor. d) Se funden las dos lmparas.

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49) Estando el interruptor cerrado, qu ocurrir en cada uno de los siguientes casos? a) Qu lmpara tendr ms brillo? b) Qu lmparas se iluminarn si se funde L4? c) Qu lmparas se iluminarn si se funde L2? d) Qu lmparas dejarn de funcionar si se

funde la L3?

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Video repaso de electricidad: http://www.youtube.com/watch?v=_akHP6I4VZQ

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