UNIDAD 8:
ENERGÍA Y ELECTRICIDAD. Concepto de electricidad
1. Propiedades eléctricas de la materia
2. Interacción entre cargas
3. Corriente eléctrica
4. Circuitos eléctricos
5. Magnitudes de la corriente eléctrica
6. Circuitos eléctricos con resistencias en serie y en paralelo
7. Transformaciones energéticas en un circuito
Al
frotar
un
bolígrafo
con
lana,
los
e
‐
pasan
de
la
lana
(+)
al
boli (
‐
).
Las
cargas
del
mismo
signo
se
repelen
Las
cargas
de
signo
contrario
se
atraen
Las
cargas
eléctricas
pueden
moverse
a
través
de
las
sustancias
llamadas
CONDUCTORES
Los
cuerpos
que
no
dejan
moverse
a
las
cargas
eléctricas
se
llaman
AISLANTES
2. Interacción entre cargas
Electroscopio: instrumento que permite detectar las cargas eléctricas y su signo
Electrómetro: medidor de cargas eléctricas
LEY DE COULOMB
d
q
Q
K
F
2·
=
Las cargas de signo contrario se atraen
Las cargas del mismo signo se repelen
F: fuerza en newton (N)
Q y q: cargas en culombios (C)
D: distancia entre las cargas en metros (m)
K: constante que depende del medio
K
vacío=9·10
9N·m
2/C
2Unidad de carga eléctrica: culombio (C) ; 1
μ
C = 10
-6C
Fuerza de atracción o de repulsión entre
cargas
Q-EJERCICIOS CON CARGAS ELÉCTRICAS
1. Determina
la
fuerza
que
actúa
sobre
las
cargas
eléctricas
q
1=
+
1
x
10
‐6C.
y
q
2=
+
2,5 x 10
‐6C
.
que
se
encuentran
en
reposo
y
en
el
vacío
a
una
distancia
de
5 cm.
2. Determina
la
fuerza
que
actúa
sobre
las
cargas
eléctricas
q
1=
‐
1,25
x
10
‐9C
y
q
2=
+2
x
10
‐5C
.
que
se
encuentran
en
reposo
y
en
el
vacío
a
una
distancia
de
10 cm.
La fuerza resultante es de REPULSIÓN
A.‐Electrones fluyendo por un buen conductor eléctrico, (baja resistencia). B.‐Electrones fluyendo por un mal conductor eléctrico (alta resistencia)
Es el movimiento de cargas eléctricas por un conductor
3.
Corriente
eléctrica
TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA
CONTINUA: las cargas se mueven siempre en el mismo sentido
ALTERNA: las cargas cambian de sentido 50 veces en un segundo.
4.
Circuitos
eléctricos
generador Cable conductor receptor interruptor Símbolos de los elementos eléctricosConexiones
de
los
elementos
de
un
circuito
Intensidad de corriente:
es
la
carga
eléctrica
que
pasa
en
la
unidad
de
tiempo
por
un
punto
de
un
circuito.
unidad
de
medida:
amperio
(A)
I = Q/t
aparato de medida. amperímetro
Tensión o diferencia de potencial:
energía
necesaria
para
que
1
culombio
circule
entre
dos
puntos
de
un
circuito.
unidad
de
medida:
voltio
(V)
aparato
de
medida:
voltímetro
Resistencia eléctrica:
Es
la
dificultad
que
presenta
un
conductor
al
paso
de
la
corriente
eléctrica.
unidad
de
medida:
ohmio
(
Ω
)
R =
ρ
· L/S
5.
Magnitudes
de
la
corriente
eléctrica
ρ: resistividad ( Ω. m) L: longitud cable (m) S: sección cable (m 2)
EJERCICIOS: Cálculo de resistencias
•
La
resistividad
del
aluminio
es
27´2.10
‐9Ω ∙
m.
a) Calcular
la
resistencia
eléctrica
de
un
alambre
de
aluminio
de
1
Km de
longitud
y
2
mm
2de
sección.
b) b)
Si
la
resistividad
del
cobre
es
16´8.10
‐9Ω ∙
m
calcular
la
resistencia
eléctrica
de
un
alambre
de
cobre
de
las
mismas
dimensiones.
SOLUCIÓN
a) R
=
27´2.10
‐9Ω ∙
m.
1.000
m/
2
∙
10
‐6m
2=
13,6
Ω
b)
R
=
16,8.10
‐9Ω ∙
m.
1.000
m/
2
∙
10
‐6m
2=
8,4
Ω
R =
ρ
· L/S
LA LEY DE OHM
I
= Intensidad en amperios (A)
V
= Diferencia de potencial en voltios (V)
R
= Resistencia en ohmios (
Ω
).
Calcula la intensidad que circula por el circuito
Rt = 1000 Ω + 2000 Ω + 1000 Ω = 4000 Ω
I
=
V/R
=
9
V/4000
Ω
=
0,0025
A
mA
I
A
V
I
0
,
0225
;
22
,
5
400
9
Re
400
5
2000
Re
;
2000
2
1
2
1000
1
2000
1
1000
1
Re
1
=
=
=
=
Ω
=
=
+
+
=
+
+
=
mA
I
A
V
I
Rt
6
,
3
;
0036
,
0
2500
9
Re
2500
2000
500
500
2
1000
Re
;
1000
2
1000
1
1000
1
Re
1
=
=
=
=
Ω
=
Ω
+
Ω
=
Ω
=
=
=
+
=
EJERCICIO
a) Calcula la intensidad que circula por cada una de las resistencias
b) ¿Cuál es la diferencia de potencial de la R
3?
EJERCICIO
a) Calcula la intensidad que circula por cada una de las resistencias
b) ¿Cuál es la diferencia de potencial de la R3?
c) ¿Cuál es la diferencia de potencial de las resistencias en paralelo?
A
V
I
Rt
a
3
,
0
15
5
,
4
Re
15
10
5
5
2
10
Re
;
10
2
10
1
10
1
Re
1
)
=
=
=
Ω
=
Ω
+
Ω
=
Ω
=
=
=
+
=
A
B
C
A
I
A
I
a
V
V
V
V
V
V
c
V
V
b
BC AB T BC AB15
,
0
10
5
,
1
15
,
0
10
5
,
1
)
5
,
4
3
3
,
0
·
10
)
5
,
1
3
,
0
·
5
)
2 1=
=
=
=
=
+
=
=
=
=
=
Transformaciones energéticas en un circuito
Energía
(E)
E
=
q
∙
V
Unidad
de
medida:
julio
(J)
Recuerda:
q
=
I
∙
t
E
=
I
∙
t
∙
I
∙
R
=
I
2∙
R
∙
t
V
=
I
∙
R
Si
la
energía
consumida
se
transforma
en
calor,
la
unidad
de
medida
es
la
CALORÍA
1
J
=
0,
24
calorías
1
cal
=
4,18
J
E
(calorías)
=
I
2∙
R
∙
t
∙
0,24
(ley
de
Joule)
POTENCIA (P) Unidad de medida el vatio (w)
kw = 1000 w
P = E/t
ECUACIONES PARA RECORDAR
V
=
I
∙
R
I
=
Q
/
t
E
=
V
∙
Q
P
=
E
/
t
EJERCICIOS
1. Calcular el valor de la resistencia del
filamento de una bombilla de 40 W a 220 V.
P=E/t = V·Q/t = V·I = V·V/R = V
2·R
R = V
2/P = (220 V)
2/40 W = 1.210
Ω
2.
Una bombilla tiene la siguiente
inscripción: 40 W, 220 V. Calcular la
potencia que disipará cuando se la conecte
a 125 V, suponiendo que la resistencia no
varíe con la temperatura.
R = V
2/P ; V
12
/P
1= V
22/P
2P
2= V
22·P
1
/ V
12LA ELECTRICIDAD EN CASA
• La electricidad llega a nuestra casa mediante un cable llamado
acometida, conectado al contador,
que mide el consumo.
• Del contador sale un cable que llega al cuadro eléctrico, situado en la entrada de la casa.
• En el cuadro está el interruptor general automático, que corta la corriente cuando llega una
intensidad demasiado alta, o bien si se produce un cortocircuito. Esto sucede, por ejemplo, si se
quema un cable de un electrodoméstico.
• En el cuadro hay un importante elemento de seguridad, el diferencial. Si, por accidente, tocamos un cable pelado, el diferencial corta la corriente antes de que suframos daños. A partir del diferencial se bifurcan varios cables que alimentan las distintas zonas de la casa.
•
¿Qué es
un
fusible?
Un fusible es un dispositivo con un filamento o lámina de un metal (o aleación) de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda, por efecto del calor, cuando la intensidad supere un exceso de carga con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos eléctricos. • ¿Qué es un diferencial? Un diferenciales un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos de los aparatos.
• ¿Qué es un interruptor automático?
Un interruptor automático es un aparato capaz de interrumpir o abrir un circuito cuando la intensidad de la corriente excede de un determinado valor.
A diferencia de los fusibles, que deben ser reemplazados tras un único uso, el disyuntor puede ser rearmado una vez localizado y reparado el daño que causó el disparo o desactivación automática.
