Download La corriente eléctrica con mucha chispa Energía eléctrica Energía

Energía eléctrica
La corriente eléctrica con
mucha chispa
Energía eléctrica
• Hemos utilizado energía eléctrica y en
distintos “aparatos” la hemos
transformado en:
• ¿Qué hacemos desde que estábamos
dormidos, hasta que volvemos a dormir?
• ¿Qué hemos utilizado?
• Elementos activos y pasivos
• Circuitos eléctricos
• Corriente continua y alterna, las chispas
de nuestras casas
• Almacenamiento y producción de energía
eléctrica
• Vehículos eléctricos: de la bicicleta al
automóvil, un futuro presente
–
–
–
–
–
–
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¿De dónde procedía?
– Energía sonora
– Energía luminosa
– Energía calorífica
– Energía mecánica
Despertador
Iluminación
Cafetera, tostadora, exprimidor …
Afeitadora, secador, agua caliente.
Ascensor.
Transporte (batería, intermitentes, luces)
…
• Estos “aparatos” que transforman la
energía eléctrica en otro tipo de energía
se llaman elementos pasivos.
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Elementos activos I
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Elementos pasivos I
– De una pila
– De la central eléctrica
– De la batería del coche
• Que han transformando a su vez la
energía química, hidráulica, nuclear,
térmica, …, en energía eléctrica.
• A los sistemas capaces de transformar
otras energías en eléctricas los llamamos
elementos activos
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Elementos activos
¿Cómo llegó?
• Está claro que por los
cables
Elementos pasivos
Son los encargados de proporcionar
energía a los electrones para que
recorran el circuito, se
caracterizan por su
– de alta tensión
– de baja tensión
• Por los cables pasó
corriente
• Llamamos intensidad de
corriente a la cantidad de
carga que pasa por un
punto en la unidad de
tiempo:
I = Q/t
fuerza electromotriz (f.e.m.) que es
la energía suministrada a la
unidad de carga “ε”, que se mide
en voltios
Energía consumida = q × ∆V
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Hablemos del tiempo
• En el que vemos que la
energía suministrada por el
generador se “consume” en
la resistencia
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• En los elementos activos
La potencia (Pa) que
suministren será:
Potencia suministrada
=ε×I
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Características
• Si la energía se gasta
ahora, tiene que estar
disponible ahora, “en cada
segundo”
• Tendremos que hablar de
potencia, que es la
energía por unidad de tiempo
• Los elementos pasivos y
activos se conectan entre
sí formando un circuito.
Que de alguna manera
podemos reducir a
diferencia de potencial (d.d.p.) que
es la cantidad de energía
eléctrica que se transforma en
otra forma de energía por cada
unidad de carga que atraviesa
el elemento pasivo “∆V”
Energía suministrada = q × ε
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¿Cómo se conectan?
En los elementos pasivos se
transforma la energía eléctrica
en otra forma de energía. Se
caracterizan por su
• En los elementos pasivos
la potencia consumida (Pc)
será:
Potencia consumida =
∆V × I
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¿Pueden los elementos
activos dar toda la
energía que les pidamos?
¿Y los elementos pasivos
pueden consumir toda la
energía que les
suministremos?
La respuesta en ambos
casos es “no”
Pero siempre
Potencia = Intensidad × voltage
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Características de los elementos
pasivos
Características de los elementos
activos
Un elemento pasivo es tal que la
intensidad que lo atraviesa es
mayor cuanto mayor es la d.d.p. a
la que le sometemos
La constante de proporcionalidad,
que es característica de cada
elemento, la llamamos resistencia
“R”
Teóricamente una
batería debe dar
siempre la misma
d.d.p. que será igual
a su f.e.m.
La realidad es que no
es así, la d.d.p. que
suministra un
elemento activo es:
∆V = I × R
ley de Ohm
Los elementos reales dejan de
cumplirlo y después se funden
• La energía suministrada
– ∆V = ε – I ri
• Igual a la energía gastada
– ∆V = I R
∆V = ε – I • ri
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Tipos de corriente
Ley de Ohm
• Cuando cambiamos las
pilas de un aparato:
– pilas
– enchufes
• En las pilas los electrones
van siempre del polo
negativo al positivo
corriente continua
• En los enchufes los
electrones van y vienen
corriente alterna
ε
R + ri
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Corriente continua: Pilas
• En casa tenemos
• La igualdad de las
dos energías nos
lleva a escribir:
ε = I (R + ri )
O lo que es lo mismo
I=
Circuitos
• La realidad es que no podemos
usar cualquier pila para
cualquier aparato. La energía
que gastamos en cada momento
la tiene que suministrar en cada
momento el generador, por cada
carga que pase, por tanto
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¿Usamos siempre el mismo
modelo?
¿Es un capricho del
constructor de cada
aparato?
¿Ponemos siempre el mismo
número de ellas?
Si no tenemos la apropiada
¿podemos hacer una
chapuza para salir del
paso?
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Tipos de conexiones
Corriente continua Pilas II
• Cada aparato necesita una
alimentación determinada y requiere
pilas de “mas o menos duración” por
la potencia que gasta.
• Por ejemplo un aparato requiere 3 V
Normalmente las pilas son de 1,5 V.
Dos en serie nos dan 1,5 + 1,5 = 3 V
• Si necesitamos bastante potencia nos
recomendarán “larga duración”
Una pila de gran duración de 1,5V se puede
suplir por dos también de 1,5 V de menor
duración, conectadas en paralelo.
Elementos en serie
• Existen dos tipos fundamentales de
conectar los elementos (activos o pasivos)
de un circuito
– Conexión en serie
– Conexión en paralelo
• Veamos en que consiste cada tipo de
conexión
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Elemento equivalente
Elementos en paralelo
• Si varias resistencias
están en serie, las
recorre la misma
intensidad
– Cada una tiene
distinta d.d.p. entre
sus extremos
– Si le sometemos a la misma
d.d.p. que a los que sustituye,
pasa por él la misma corriente
que por el conjunto
– Si pasa por él la misma
corriente que a los que
sustituye, aparece entre sus
extremos la misma d.d.p. que
aparecía en el conjunto
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Resistencia equivalente serie
• Por elemento equivalente
entendemos aquel que
realiza en el circuito la misma
función que aquellos a los
que sustituye.
• Varios elementos
están conectados
en paralelo si
todos ellos está
sometidos a la
misma d.d.p. entre
sus extremos
• Varios elementos están conectados en serie si
por ellos pasa la misma corriente
• La diferencia de
potencial total es la
suma de las de cada
una
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V = V1 + V2 + V3 = I ⋅ R 1 + I ⋅ R 2 + I ⋅ R 3
V = I ⋅ ( R1 + R 2 + R 3 )
⇒ R equi = R 1 + R 2 + R 3
V = I ⋅ R equi
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Resistencia equivalente
paralelo
Las conexiones en casa
• Si varias resistencias
están en paralelo,
soportan la misma d.d.p.
I = I1 + I 2 + I 3 =
V
V
V
+
+
R1 R 2 R 3
⎛ 1
1
1⎞
I = V⋅⎜
+
+
⎟
⎝ R1 R 2 R 3 ⎠
V
I=
R equi para
• Como todos los aparatos
eléctricos de casa
funcionan a 220 V. Todos
tiene que estar a la misma
d.d.p.
– ¿en serie?
– ¿en paralelo?
– En la primera figura las tres
bombillas están en serie (la
corriente no tiene por donde
escapar)
– En la segunda figura las
bombillas están en paralelo
– La intensidad que recorre
cada una es distinta
• La intensidad total es la
suma de las
intensidades de cada
una
Las conexiones en casa II
• ¿Cómo están conectados
los aparatos en casa?
1
1
1
1
=
+
+
R equi R1 R 2 R 3
Los debemos conectar en
paralelo
• ¿Qué solución es mejor?
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Volvamos a la energía
Las conexiones en casa III
Energía y potencia
• Las aparatos eléctricos consumen en cada
instante una cierta cantidad de energía
• Consumimos más energía si tenemos mucho
tiempo enchufado el horno o si tenemos
enchufado a la vez el horno, la lavadora …
• Nos recomiendan que no enchufemos a la vez
muchos aparatos . “Se saltan los plomos”
• Existen lámparas que
iluminan más o menos
según queramos
¿Cómo se logra?
• Pedimos mucha
energía en poco
tiempo y eso supone
mucha potencia y
para la compañía dar
en poco tiempo
mucha energía, es
decir gran cantidad
de potencia
¿Por qué se saltan los plomos?
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El contrato de la “luz”
Características de los
electrodomésticos
Efecto calorífico
• Sabemos que
Potencia = intensidad x voltaje
Mucha potencia supone intensidades altas,
pues la d.d.p. es siempre la misma
• Por eso las compañías eléctricas nos dan
un contrato de 3,3 kw o 7,7 kw y nos
ponen un limitador de corriente 15 A, 35 A
• Si un horno consume mucha
potencia transforma mucha
energía eléctrica en calor en
poco tiempo
• Eso es bueno para el fin
para el que los construimos
• ¿Qué ocurre con el tendido
eléctrico o con otros
aparatos que no queremos
nos den calor?
• Cuando compramos un
electrodoméstico
debemos mirar sus
características:
–
–
–
–
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Porque se funden los aparatos
• Si siempre se cumple:
Potencia = d.d.p. x intensidad
Un aparato consume 1.800 w, y está
pensado para conectarlo a 120 V
luego pasa por él una corriente de
intensidad de 15 A.
tiene una resistencia de 8 Ω.
Pot = V ⋅ I
1800 = 120 × I → I = 15A
120
V = I⋅R → R =
= 8Ω
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V 220
I= =
= 27,5
8
R
Pot = 220 × 27,5 = 6.050
Si lo conectamos a una red de 220 V
Pasa por él una corriente de 27,5 A
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• Decimos que la potencia es
el producto de la intensidad
por la d.d.p.
• Y que se cumple la ley de
Ohm
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Pot = V ⋅ I
• Supongamos un
hornillo de 1.500 W
para una red de 220 V
• Se estropea y unimos
los dos trozos de la
espiral. Conseguimos
que vuelva a funcionar
• Calienta más o
menos
V = I⋅R
Pot = I 2 ⋅ R
Pot = V ⋅ I
I=
V
R
Pot =
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Algunos arreglillos
A vueltas con la energía
• ¿Cómo es la potencia
directa o inversamente
proporcional a la
resistencia?
Luego disipa 6050 W SE QUEMA
Tensión de alimentación
Frecuencia de trabajo
La potencia que consume
La catalogación de
eficiencia
V2
R
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Pot = V ⋅ I
V = I⋅R
Pot = I 2 ⋅ R
Pot = V ⋅ I
V
I=
R
V2
Pot =
R
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