Jéssica García Serrano IES “Portada Alta” TEMA 3 LA

jéssica garcía serrano i.e.s. “portada alta” tema 3: la energía eléctrica 1. carga eléctrica 2. corriente eléctr

Jéssica García Serrano I.E.S. “Portada Alta”
TEMA 3: LA ENERGÍA ELÉCTRICA
1.
CARGA ELÉCTRICA
2.
CORRIENTE ELÉCTRICA
3.
MAGNITUDES ELÉCTRICAS
1.
RESISTENCIA
2.
INTENSIDAD
3.
VOLTAJE
4.
POTENCIAY ENERGÍA ELÉCTRICA
4.
LEY DE OHM
5.
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
1.
CIRCUITOS EN SERIE
2.
CIRCUITOS EN PARALELO
1. CARGA ELÉCTRICA
Todos los cuerpos están formados por átomos, y éstos a su vez,
están compuestos por protones, electrones y neutrones. En el núcleo se
encuentran los protones (partículas con carga positiva) y los
neutrones (partículas sin carga). Girando alrededor del núcleo se
encuentran los electrones (partículas con carga negativa).
Normalmente, los cuerpos son eléctricamente neutros, es decir, existe
una compensación de cargas positivas y negativas. Al frotar un cuerpo
sobre otro, al cepillarnos el pelo… se produce una descompensación de
cargas y el cuerpo adquiere carga electrostática. Este fenómeno
desaparece al cabo de unos segundos porque nuevamente se compensan las
cargas y el cuerpo vuelve a ser eléctricamente neutro.
La carga eléctrica se mide en culombios (1 cul → 6,25.1018 e-).
2. CORRIENTE ELÉCTRICA
La corriente eléctrica se define como el movimiento de cargas a través
de un conductor. Para que haya circulación de cargas necesitamos que
exista tensión eléctrica, es decir, una diferencia de cargas entre un
extremo del conductor y el otro. De este modo, los electrones (que
tienen carga negativa) se ven atraídos por el polo positivo, que tiene
este signo por tener un menor número de electrones y por tanto, es el
polo que tiene menor energía. Este movimiento de electrones continúa
hasta que las cargas se equilibran. Este es el sentido real de
circulación.
En cambio, como el fenómeno de la electricidad se descubrió antes que
la existencia de los electrones (y por tanto no se sabía que tenían
cargas negativas), se decidió por acuerdo entre todos los científicos,
que el sentido de circulación de la corriente eléctrica sería desde el
polo positivo al polo negativo. Esto es lo que se conoce como el
sentido convencional de circulación de la corriente. Por eso, cuando
representamos el movimiento de los electrones en un circuito
eléctrico, lo hacemos desde el polo positivo al polo negativo (de este
modo es como aparece en todos los libros).

Sentido convencional de la corriente Sentido real de la corriente
3. MAGNITUDES ELÉCTRICAS
1.
VOLTAJE: es la energía que se transfiere a cada culombio de
carga para que pueda atravesar el circuito eléctrico. Se mide en
voltios (V).
2.
INTENSIDAD: Se define como la cantidad de carga eléctrica que
pasa por una sección de conductor por unidad de tiempo. Se mide
en amperios (A).
I: intensidad (amperios)
I = Q/t Q: carga (culombios)
t: tiempo (segundos)
3.
RESISTENCIA: Es la oposición que presenta un material al paso de
la corriente eléctrica a través de él. Se mide en ohmios (Ω).
Cuanto mayor es la resistencia de un material, menor es la
intensidad de corriente que circula por él.
4.
POTENCIA Y ENERGÍA ELÉCTRICA: la energía eléctrica se define
como:
E = V.I.t
En el sistema internacional se mide en Julios (J).
*
V es el voltaje medido en voltios (V)
*
I la intensidad medida en amperios (A)
*
t el tiempo medido en segundos (s)
Por otro lado, potencia eléctrica es la cantidad de energía que es
capaz de proporcionar dicha corriente eléctrica en un tiempo
determinado. En el sistema internacional se mide en vatios (W).
P = E/ t
*
E es la energía y se mide en Julios (J)
*
t es el tiempo y se mide en segundos (s)
A partir de esta fórmula podemos despejar la energía y nos resulta la
siguiente expresión:
E = P.t
Si la potencia se expresa en vatios (W) y el tiempo en segundos (s),
la energía se mide en Julios (J).
Si la potencia se expresa en kilovatios (KW) y el tiempo en horas (h),
la energía se mide en kilovatio-hora (KWh). (1 kW son 1000 W)
Si sustituimos la primera expresión de la energía en la fórmula
anterior de la potencia resulta esta otra fórmula (que es la que
emplearemos para calcular la potencia en circuitos eléctricos):
P = V.I
*
P es potencia y se mide en vatios (W)
*
V es el voltaje y se mide en voltios (V)
*
I es la intensidad y se mide en amperios (A)
4. LEY DE OHM
El voltaje y la intensidad son magnitudes directamente proporcionales,
de modo que manteniendo constante la resistencia si se dobla el
voltaje, la intensidad se duplica; si el voltaje se triplica, la
intensidad también lo hará…
Esta relación se conoce como ley de Ohm y se expresa como:
V = R.I
*
V es voltaje medido en voltios (V)
*
R es la resistencia medida en ohmios (Ω)
*
I es la intensidad medida en amperios (A)
5. CIRCUITOS ELÉCTRICOS
5.1 CIRCUITOS EN SERIE
Un circuito en serie es aquel en el que todos los componentes
eléctricos están situados uno a continuación del otro, como si
estuvieran sobre una misma cadena. En este tipo de la intensidad puede
recorrer un solo camino desde que sale del polo positivo de la pila
hasta que llega al polo negativo.

CÁLCULO DE LA RESISTENCIA TOTAL O EQUIVALENTE
En un circuito en serie la resistencia equivalente se calcula como
suma de cada uno de los valores de resistencias individuales. En el
ejemplo de arriba el cálculo sería así:
RT = R1 + R2
CÁLCULO DE LA INTENSIDAD
Por todos los elementos del circuito circula la misma intensidad de
corriente, ya que los electrones sólo tienen un camino por el que
circular. Por lo tanto, la intensidad de cada resistencia (bombilla)
es la misma que la intensidad total. De modo que:
IT = I1 = I2
CÁLCULO DEL VOLTAJE
Las bombillas pueden lucir más o menos en función del voltaje que
circula por ellas, a mayor voltaje, mayor luminosidad (tened en cuenta
que el voltaje es una medida de cantidad de energía por carga).
El voltaje proporcionado por la pila en un circuito en serie se
reparte por cada uno de los componentes presentes en el circuito, de
forma que si sumamos el voltaje de cada uno de ellos, debemos obtener
el voltaje de la pila. De esta forma, cuantas más bombillas pongamos
en serie, menos lucirán, ya que el voltaje se reparte por todas ellas.
V1 = R1. I1
V2 = R2. I2
El voltaje total quedaría de la siguiente manera: VT = V1 + V2
CÁLCULO DE LA POTENCIA
PT = VT.IT
Se cumple lo mismo que en la caso el voltaje, que la potencia total es
suma de las potencias individuales de cada resistencia.
P1 = V1. I1
P2 = V2. I2
CÁLCULO DE LA ENERGÍA
La unidad de la energía en el sistema internacional es el Julio (J),
pero en circuitos eléctricos la unidad más empleada es el
Kilovatio-hora (kWh).
La expresión que se emplea para calcular la energía eléctrica
consumida es:
E = P.t
*
La potencia debe estar expresada en kilovatios (kW). (1 kW son
1000 W)
*
El tiempo debe estar expresado en horas (h).
*
La potencia se obtendrá en kilovatiohoras (kWh).
5.2 CIRCUITOS EN PARALELO
Un circuito está en paralelo cuando sus elementos NO están uno a
continuación del otro sobre el mismo conductor, sino que éste en un
punto dado, llamado nodo, se bifurca formando “ramas” en las que están
colocados los distintos elementos del circuito.

CÁLCULO DE LA RESISTENCIA EQUIVALENTE
En un circuito paralelo la resistencia equivalente se calcula
aplicando la siguiente fórmula:

Hay que tener en cuenta que con la expresión anterior calculamos 1/Req,
por lo que para obtener el valor de la Resistencia Equivalente
tendremos que darle la vuelta a la fracción, es decir, cambiar
numerador por denominador.
Para asegurar que está bien calculada y no hemos cometido ningún
disparate, el valor de la resistencia equivalente debe ser menor que
cualquiera de los valores de resistencia individuales que estén
presentes en el circuito.
CÁLCULO DE LA INTENSIDAD
La intensidad que circula por cada rama se reparte inversamente
proporcional al valor de sus resistencias, es decir, cuanta más
resistencia haya que atravesar, menor es la intensidad que circula por
ella. La suma de las intensidades de cada rama es igual a la
intensidad total.
En el dibujo anterior, por R1 circula una intensidad diferente a la
que circula por R2, pero la suma de I1 e I2 es igual a la intensidad
total que sale de la pila (It).
IT = I1 + I2
CÁLCULO DEL VOLTAJE
En los circuitos paralelos el voltaje que circula por cada rama es el
mismo que el voltaje que suministra la pila.
Estos circuitos tienen la ventaja de que todas las bombillas lucen con
la misma intensidad que si sólo hubiese una, ya que por todas circula
el mismo voltaje que sale de la pila porque éste no se reparte entre
ellas. Tienen la desventaja que la pila se agota antes que en los
circuitos en serie.
Vpila = V1 = V2
CÁLCULO DE LA POTENCIA
Igual que en los circuitos en serie.
CÁLCULO DE LA ENERGÍA
Igual que en los circuitos en serie.
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