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I.E.S. “JULIO REY PASTOR”
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA.
TEMA 1. “ELECTRICIDAD ”
CURSO 2015/2016: 4º ESO.
1. MAGNITUDES ELÉCTRICAS.
1.1. CANTIDAD DE ELECTRICIDAD.
La cantidad de electricidad (Q) es el número total de cargas que atraviesa una sección de un conductor
durante un tiempo (t) determinado. Para no utilizar números muy grandes, se emplea como unidad de cantidad de
electricidad el culombio (C) en lugar de la carga del electrón (e).
1 C = 6´24 1018 e
1.2. INTENSIDAD DE CORRIENTE.
La intensidad de una corriente eléctrica (I) se define como la cantidad de electricidad, medida en
culombios, que atraviesa una sección de conductor en un segundo. Su unidad en el Sistema Internacional es el
amperio (A).
Q
1C
I = ----,
1 A = -------t
1s
1.3. TENSIÓN O VOLTAJE.
La tensión o voltaje de una fuente de alimentación es la energía transferida por unidad de carga eléctrica
para que pase a través del circuito. Se unidad en el Sistema Internacional es el voltio (v).
1.4. RESISTENCIA ELÉCTRICA.
La oposición que presentan los materiales a que a través de ellos se desplacen libremente las cargas
eléctricas o corriente eléctrica se conoce con el nombre de resistencia eléctrica.
Esta característica depende de tres variables. Dos de ellas están relacionadas con el tamaño del material (la
longitud “l” y la sección “s”) y la tercera es una características de cada material que se conoce como resistividad (
). Estas tres características están relacionadas mediante la siguiente expresión:
R=
l
ƒ _____
s
La unidad en el Sistema Internacional de la resistencia eléctrica es el ohmio ( Ω ).
La resistencia eléctrica de un cuerpo depende del material con el que está fabricado. Es directamente
proporcional a la longitud del mismo e inversamente proporcional a su sección.
2. RELACIONES ENTRE LAS MAGNITUDES ELÉCTRICAS.
2.1. LEY DE OHM.
La ley de Ohm expresa la relación que existe entre la diferencia de potencial que aplicamos a los extremos
de un receptor y la corriente que circula por éste. Se expresa mediante las siguientes fórmulas:
V
I = -------- ;
R
V=RI;
V
R = ------I
Donde V es la tensión que se aplica al receptor, medida en voltios, I es la intensidad de la corriente que
circula por el receptor, medida en amperios, y R es la resistencia óhmica pura del receptor.
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2.2. POTENCIA ELÉCTRICA.
Se define como potencia eléctrica (P) la cantidad de trabajo o energía desarrollada por un sistema en una
unidad de tiempo. Su valor viene dado por la expresión:
P=VI
Si la diferencia de potencial se expresa en voltios y la intensidad en amperios, la unidad de la potencia es el
vatio (W). El kilovatio (Kw) equivale a 1000 vatios y el megavatio (Mw) equivale a 106 vatios.
La potencia eléctrica se puede expresar en función de la resistencia del receptor:
P=VI
P=VI
2
P = I2 R
P= V /R ;
I= V/R
V=RI
2.3. ENERGÍA ELÉCTRICA.
Se define la energía eléctrica (E) como la cantidad de trabajo desarrollado por el sistema eléctrico.
Su valor viene dado por la siguiente expresión:
E=P t
Si la potencia se expresa en vatios y el tiempo en segundos, la energía eléctrica vienen expresada en julios
(J). Pero como el julio es una unidad muy pequeña, suele emplearse el kilovatio-hora (Kwh) como unidad de la
energía eléctrica.
1 Kwh = 3´6 106 Julios
3. CONEXIONES SERIE, PARALELO Y MIXTO.
3.1. CONEXIÓN SERIE.
Cuando se conectan en serie, los elementos se disponen uno a continuación de otro, unidos mediante cables
conductores, de manera que el polo positivo de cada elemento se conecta con el polo negativo del siguiente.
En esta disposición, cada uno de los elementos del circuito está sometido a una tensión diferente, y por
todos y cada uno de ellos circula la misma intensidad de corriente.
Esta forma de conexión presenta el inconveniente de que cuando falla uno delos componentes se
interrumpe el paso de corriente por el resto.
En un circuito serie de resistencia existe un valor equivalente de todos los componentes que es la suma del
valor óhmico de cada uno de ellos.
VT = V1 + V2 + V3
IT = I1 = I2 = I3
VT = RT IT
V1 = R1 IT
V2 = R2 IT
V3 = R3 IT
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Se sustituye en la primera ecuación:
RT IT = R1 IT + R2 IT + R3 IT = I T ( R1 + R2 + R3)
RT = R1 + R2 + R3 + ...... + RN
Todos los valores del circuito serie están relacionados mediante la ley de Ohm de la siguiente forma:
VT
IT = ---------RT
V1 = IT R1
; RT = R1 + R2 + R3
; V2 = IT R2
; V3 = IT R3
La resistencia equivalente RT de un circuito serie será la suma de todas las resistencias que componen el
circuito.
La tensión total aplicada por el generador será igual a la suma de las caídas de tensión en cada uno de
los componentes. La corriente que circula por el circuito es única.
VT = V1 + V2 + V3
IT = I 1 = I 2 = I3
3.2. CONEXIÓN PARALELO.
Cuando se conectan en paralelo, los elementos se disponen de tal manera que todos y cada uno de ellos
están conectado con el polo positivo y el polo negativo del generador de corriente.
En esta disposición, todos los elementos del circuito están sometidos a la misma tensión, pero por cada uno
de ellos circula una intensidad de corriente diferente.
IT = I1 + I2 + I3
V1 = V 2 = V3
En un circuito paralelo de resistencia la resistencia equivalente viene relacionada por la siguiente fórmula
matemática:
1
1
1
1
--------- = --------- + ---------- + ........... + --------RT
R1
R2
RN
Todos los valores de las magnitudes eléctricas del circuito paralelo están relacionados por la ley de Ohm de
la siguiente forma:
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IT = I1 + I2 + I3
; V1 = V2 = V3
Todas las resistencias tienen aplicada la misma tensión. La corriente total se reparte. La resistencia total es
inversa de la suma de las inversas de cada una de las resistencias que componen el circuito.
3.3. CONEXIÓN MIXTA..
Es un circuito compuesto por conjuntos de resistencias montadas en serie y en paralelo. El estudio de cada
circuito es distinto, siendo necesario determinar en primer lugar qué partes del circuito presentan la posibilidad de
ser resueltas directamente de manera que en el circuito se pueda calcular la resistencia total. Intentaremos realizar
el cálculo de un circuito mixto mediante un sencillo ejemplo.
En el circuito se aprecia que R2 y R3 se encuentran en paralelo, pero R1 no se encuentra en serie ni con R2
ni con R3 sino con la resistencia equivalente del paralelo de las dos. En este caso la resolución del circuito es clara y
sencilla: en primer lugar se calcula el paralelo de R2 y R3.
R2 R3
Rp = --------------(R2 + R3)
después calcularíamos
RT = R1 + Rp
Una vez calculada RT podemos calcular IT = VT / RT ; conociendo IT se puede hallar el valor de V1 = IT R1.
En el circuito se ve claramente que V2 = V3 y podemos calcular su valor si restamos de VT el valor de las caídas
de tensión en R1 (V1);
V2 = V3 = VT - V1
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