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Unidad Didáctica 4
(1ª parte)
ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
FRANCISCO JAVIER GORDILLO ORTIZ
3º ESO
Corriente eléctrica
TODA LA MATERIA QUE NOS RODEA ESTÁ FORMADA POR ÁTOMOS, FORMADOS POR
PARTÍCULAS CON CARGA ELÉCTRICA , LOS PROTONES (con carga positiva) Y LOS ELECTRONES
(con carga negativa)
LOS ÁTOMOS DE MATERIALES CONDUCTORES COMO LOS METALES, PRESENTAN
ELECTRONES LIBRES.
CUANDO PONEMOS EN MOVIMIENTO ESOS ELECTRONES GENERAMOS LO QUE
CONOCEMOS COMO CORRIENTE ELÉCTRICA.
EXISTEN DOS FORMAS DE PONER EN MOVIMIENTO LOS ELECTRONES:
Corriente continua
Corriente alterna
Corriente eléctrica
CORIENTE CONTÍNUA (CC): aquí los electrones se
mueven en un mismo sentido del polo positivo (ANODO) al
polo negativo (CATODO), se necesita poca energía para que
funcionen por lo que es suficiente con una pila o una batería
(Transforman la energía química en eléctrica). Se utilizan
para linternas, móviles,…
CORIENTE ALTERNA (CA): los electrones cambian de
sentido una y otra vez (se alternan) y la corriente
eléctrica se consigue mediante un alternador.(Transforma
la energía mecánica en eléctrica). Con este sistema se
obtiene mucha más electricidad, por lo que son usadas
para la iluminación de las casas, una TV., una
lavadora,…
Corriente eléctrica
¿CÓMO GENERAR CORIENTE ALTERNA?
LA CORRIENTE ELÉCTRICA Y LA MAGNÉTICA SON INTERCOMBERTIBLES.
SI HACEMOS PASAR HACIA ABAJO UN IMAN POR EN MEDIO DE UNA BOBINA, SE GENERARÁ
ELECTRICIDAD (+).
SI HACEMOS PASAR HACIA ARRIBA ESE MISMO IMAN POR EN MEDIO DE LA BOBINA, SE
GENERARÁ ELECTRICIDAD, PERO EN ESTE CASO CON SIGNO CONTRARIO (-).
SI COLGAMOS EL IMAN DE UN MUELLE, ESTE SE MOVERÁ HACIA ARRIBA Y ABAJO, DANDO
LUGAR A CORRIENTE ALTERNA (CA). HEMOS CREADO UN ALTERNADOR.
Página 80 del libro.
Corriente eléctrica
ALTERNADOR
ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
“EL SIMIL HIDRAÚLICO”
“EL SIMIL HIDRAÚLICO”
• El principio básico de la electricidad es la Ley
de Ohm, que nos da la relación entre tensión e
intensidad.
• (1) V=R·I
Tensión: U (voltios)
Intensidad: I (amperios)
Resistencia: R (ohmios)
ACTIVIDADES 1
1)
2)
3)
4)
5)
6)
¿Qué tipo de corriente (continua o alterna) crees que utilizarán los
siguientes aparatos eléctricos? La lámpara de una casa, una plancha, un
móvil, un coche teledirigido, un televisor, un IPOD.
¿Qué es la electricidad?
¿Cómo funciona un alternador?
¿Qué diferencia más importante encuentras entre corriente continua y
alterna? ¿Cuál de las dos crees que será más peligrosa?
¿Qué casos pueden darse en la corriente eléctrica si usamos las magnitudes
de TENSIÓN, INTENSIDAD (corriente) Y RESISTENCIA? ¿Cuál es la
más peligrosa?
¿Qué tensión tendrá una pila cuya intensidad es de 10A. y presenta una
resistencia de 8W . (1) V=R·I
ACTIVIDADES 1
1)
¿Qué tipo de corriente (continua o alterna) crees que utilizarán los
siguientes aparatos eléctricos? La lámpara de una casa, una plancha, un
móvil, un coche teledirigido, un televisor, un IPOD.
C.C.
C.A.
un móvil
La lámpara de una casa
un coche teledirigido
una plancha
un IPOD
un televisor
2) ¿Qué es la electricidad?
La electricidad se produce cuando los electrones se ponen en movimiento.
ACTIVIDADES 1
3)
¿Cómo funciona un alternador?
Un alternador es un aparato que genera corriente alterna (C.A.) y que consiste en
la capacidad para trasformar la energía magnética en energía eléctrica.
Solamente tenemos que hacer pasar hacia arriba y hacia abajo un imán por el
interior de una bobina, o bien hacer girar la bobina en el interior de un imán fijo.
4) ¿Qué diferencia más importante encuentras entre corriente continua y
alterna? ¿Cuál de las dos crees que será más peligrosa?
La diferencia más importante es que en la C.C. los electrones se mueven en un solo
sentido por lo que la velocidad a la que se mueven es constante, mientras que en la
C.A. los electrones se mueven en ambos sentidos y la velocidad no es constante. Por
otro lado, para generar C.C. vasta con una pila, una batería o una dinamo y, para
producir C.A. hace falta un generador. Además, la C.C. produce poca electricidad y
la C.A. bastante más, por lo que esta última es más peligrosa.
ACTIVIDADES 1
4) ¿Qué casos pueden darse en la corriente eléctrica si usamos las magnitudes
de TENSIÓN, INTENSIDAD (corriente) Y RESISTENCIA? ¿Cuál es la
más peligrosa?




Baja intensidad y baja resistencia.
Baja intensidad y alta resistencia.
Alta intensidad y baja resistencia.
Alta intensidad y alta resistencia.
Poco peligrosa
Ligeramente peligrosa
Bastante peligrosa
Muy peligrosa
5) ¿Qué tensión tendrá una pila cuya intensidad es de 10A. y presenta una
resistencia de 8W . (1) V=R·I
V=R·I = 8W·10A.=80V.
ELEMENTOS DE MANIOBRA Y
DE CONTROL
• PULSADOR
• INTERRUPTOR
• CONMUTADOR
• RELÉ
Corriente eléctrica
Electrodomésticos
Corriente continua
Corriente alterna
Magnitudes Eléctricas
La carga eléctrica (q) de un cuerpo expresa el exceso o defecto de electrones que hay en sus
átomos. Su unidad es el Culombio (C). 1 Culombio equivale a 6,25 x1018 electrones.
La intensidad (I), es la cantidad de carga eléctrica que circula por un conductor en una unidad de tiempo.
Su unidad es el amperio (A). Amperios = Culombios /segundo.
(2) I = q /t
Para que los electrones se desplacen por un conductor es necesaria una
diferencia de potencial o fuerza electromotriz (V) entre sus extremos. Su
unidad es el Voltio.
La resistencia (R), es la dificultad que opone un cuerpo al paso de los electrones.
Su unidad es el Ohmio (Ω),
(3) R = r L/S
Donde:
R es el valor de la resistencia en ohmios (W)
mm2
r es la resistividad del material W
m
(
L la longitud del elemento.
S la sección del elemento.
)
Resistividad de materiales
Material
resistividad (r )
Plata
0,01
Cobre
0,0172
Oro
0,024
Aluminio
0,0283
Unidades
W
mm 2
m
mm 2
W
m
W
mm 2
m
W
mm 2
m
mm 2
W
m
Hierro
0,1
Estaño
0,139
W
Mercurio
0,942
mm 2
W
m
Madera
De 108 x 106 a
1.014 x 106
Vidrio
1.010.000.000
mm 2
m
W
mm 2
m
W
mm 2
m
ACTIVIDADES 2
1)
2)
3)
4)
5)
¿En qué unidades se mide la carga eléctrica? ¿A cuántos electrones
equivaldrán 2500 Culombios?
¿Qué es la intensidad de corriente? ¿Cuáles son sus unidades? Calcula la
intensidad de un circuito por el que pasan 6,25 x 1018 electrones en 5
segundos.
¿Qué cantidad de carga eléctrica circula en un minuto por un circuito
cuya intensidad de corriente es de 12A.?
Calcula resistencia de un hilo de cobre de 30m. de longitud y 2mm2. de
grosor. ¿Qué intensidad circulará por ese hilo si lo conectamos a un
circuito de 220V. de tensión.
¿Qué resistencia presentaría el hilo de la actividad anterior si en lugar de
cobre fuese de hierro? ¿Y si fuese de plata?
(1) V=R·I (2) I = q /t (3) R = r L/S
SOLUCIONES ACTIVIDADES 2
1)
2)
3)
4)
5)
¿En qué unidades se mide la carga eléctrica? La carga eléctrica se mide
en Coulombios. ¿A cuántos electrones equivaldrán 2500 Culombios?
2500 C. 6,25.1018=1,56.1022 electrones.
¿Qué es la intensidad de corriente? Es la cantidad de carga eléctrica
que circula por un conductor por unidad de tiempo. ¿Cuáles son sus
unidades? El Amperio (A) Calcula la intensidad de un circuito por el que
pasan 6,25 x 1018 electrones en 5 segundos. I = 1,25.1018 A.
¿Qué cantidad de carga eléctrica circula en un minuto por un circuito
cuya intensidad de corriente es de 12A.? Q = I.t = 12 A. 60s. = 720C.
Calcula resistencia de un hilo de cobre de 30m. de longitud y 2mm. de
grosor. R=0,0172.30m./2mm2= 0,258W ¿Qué intensidad circulará por ese
hilo si lo conectamos a un circuito de 220V. de tensión.
I=V/R=220/0,258=852,7A.
¿Qué resistencia presentaría el hilo de la actividad anterior si en lugar
de cobre fuese de hierro? R=0,1.30m./2mm2= 1,5W .¿Y si fuese de plata?
R=0,01.30m./2mm2= 0,15W
(1) V=R·I (2) I = q /t (3) R = r L/S
Ley de Ohm
La Intensidad que circula por un circuito es
proporcional a la tensión que aplicamos en él e
inversamente proporcional a la resistencia que
opone a dicha corriente. Esto se expresa con la
fórmula:
Ejemplo de c.c.:
V
9
I 
 0,06 A
R 150
(4) I = V/R
Ejemplo de c.a.:
I ef 
Vef
R

230
 1,533 A
150
Potencia eléctrica
La potencia eléctrica que puede desarrollar un
receptor eléctrico se puede calcular con la
fórmula:
(5) P = V . I
Donde:
P es la potencia en vatios (W).
V es el voltaje (V).
I es la intensidad (A).
Una bombilla de 60W de potencia conectada a la red doméstica (220V. de
tensión) presenta una intensidad de I=P/V=60W./220V.=0,272A.
Más formas de expresarlo:
Otra forma de expresarlo:
P V I
V
I
R
(6) P =
V2/R
Donde la potencia depende
del voltaje al cuadrado y de
la inversa de la resistencia
del receptor.
P V I
V  RI
(7) P = I2 . R
Donde la potencia depende de
la corriente al cuadrado que
circula por el receptor y de la
resistencia.
Energía eléctrica
Cuando tenemos el receptor conectado durante un tiempo lo que necesitamos conocer
es la energía que consume.
Donde:
E es la energía en Julios (J).
P es la potencia en vatios (W).
t es el tiempo en segundos (s).
(8) E = P . t
Si yo tengo encendida una bombilla de 60W durante 10 segundos,
entonces estaremos consumiendo una energía de 600 J.
E=60W.10s.=600J.
La energía se expresa normalmente en
julios (J), pero en los sistemas
eléctricos se utiliza el KW·h
Los 600J. del ejemplo anterior serían:
1 KW/h = 3,6.106 J.
X
= 600 J.
E (KW/h) = 600/3,6.106 = 1,66.10-4 KW/h.
E  P  t  1KW 1h  1KW  h
(9) 1 KW/h = 3600000 J. = 3,6 . 106 J.
ACTIVIDADES 3
1)
2)
¿Qué intensidad de corriente circula por un circuito conectado a una tensión de 220 Voltios y
que presenta 5 bombillas (Resistencias) de 8W cada una? 5,5A.
Calcula la intensidad de estos dos circuitos indicando cual es de C.C. y cual de C.A.
R=P/I2=2000W./(40A.)2 = 1,25W.
Corriente continua
E=P.t=2000W. ·2(3600s)=1,44·107J.=4KW/h.
I=V/R=9V./200W.=0,045A.
Corriente alterna
I=V/R=230V./200W.=1,15A.
P=V.I=220V.15A.=3300W.
3)
4)
Calcula la potencia de un circuito eléctrico de 220 Voltios y 15 Amperios.
Calcula la resistencia de un brasero eléctrico si presenta una potencia de 2Kw. y una
intensidad de 40 Amperios. ¿Qué energía desprenderá el brasero si permanece encendido 2
horas?
(4) I = V/R
(5) P = V . I (6) P = V2/R
(7) P = I2 . R (8) E = P . t
ACTIVIDADES 4
1)
2)
3)
mm 2
W
m
¿Qué longitud debe tener un hilo de cobre (r =0,0172
)
de 3mm2 de grosor para generar una intensidad de
corriente de 1200 Amperios y una tensión de 2000 Voltios?
Calcula la potencia de un calefactor de 40,33W de
resistencia conectado a una tensión casera de 220 V.?
¿Cuánto costará tener 2 horas encendido el calefactor del
ejercicio anterior si la empresa de electricidad nos cobra a
0,3€ el KW?
(4) I = V/R (5) P = V . I (6) P = V2/R (7) P = I2 . R
(8) E = P . t (9) 1J = 3600000 KW/h = 3,6 . 106 KW/h
ACTIVIDADES 4
1)
mm 2
W
m
¿Qué longitud debe tener un hilo de cobre (r =0,0172
)
de 3mm2 de grosor para generar una intensidad de
corriente de 1200 Amperios y una tensión de 2000 Voltios?
V=I·R; R=V/I=2000W/1200A.= 1,67W
R = r L/S L=R.S/r
L= 1,67W·3mm2/0,0172Wmm2/m = 291,3m.
(4) I = V/R (5) P = V . I (6) P = V2/R (7) P = I2 . R
(8) E = P . t (9) 1J = 3600000 KW/h = 3,6 . 106 KW/h
ACTIVIDADES 4
2) Calcula la potencia de un calefactor de 40,33W de
resistencia conectado a una tensión casera de 220
V.?
P=V2/R; P=(220V.)2 /40,33W = 1200W.
(4) I = V/R (5) P = V . I (6) P = V2/R (7) P = I2 . R
(8) E = P . t (9) 1J = 3600000 KW/h = 3,6 . 106 KW/h
ACTIVIDADES 4
3) ¿Cuánto costará tener 2 horas encendido el
calefactor del ejercicio anterior si la empresa de
electricidad nos cobra a 0,3€ el KW?
P=V2/R; P=(220V.)2 /40,33W = 1200W.
1200W/1000 = 1,2KW·2horas = 2,4KW/h·0,3€ =0,72€
(4) I = V/R (5) P = V . I (6) P = V2/R (7) P = I2 . R
(8) E = P . t (9) 1J = 3600000 KW/h = 3,6 . 106 KW/h
Simbología eléctrica
Algunos de los símbolos más utilizados.
Circuito serie
Se caracteriza por:
La resistencia total del circuito es la
suma de las resistencias que lo
componen.
(10) RT = R1+ R2 + R3 …
La corriente que circula es la misma
por todos los elementos.
(11) IT = I1= I2 …
La fuerza electromotriz generada por el
generador se reparte entre los distintos
elementos.
(12) VT = V1+ V2 …
Circuito paralelo
Se caracteriza por:
La inversa de la resistencia total del circuito es la suma de las inversas de las
resistencias que lo componen.
(13) 1/RT = 1/R1+ 1/R2 + 1/R3 …
La corriente total que sale del generador se reparte por todos los elementos.
(14) VT = V1= V2 …
La fuerza electromotriz generada por el generador llega por igual a todos los
elementos.
(15) IT = I1+ I2 …
Circuito mixto
RT  R1  RP
RP 
R 2 * R3
R 2  R3
I T  I1  I P
I P  I 2  I3
VP  V1  V2
VT  V1  VP
NO HAY QUE APRENDERLO.
ACTIVIDADES 5
1)
2)
3)
Señala las partes que puedes distinguir en este circuito
eléctrico. ¿Se trata de un circuito en serie o en paralelo?
Calcula la intensidad y la potencia del circuito.
Calcula la energía en julios y en KW/h desprendida por el
circuito en 30 minutos.
(4) I = V/R (5) P = V . I (6) P = V2 /R
(7) P = I2 . R (8) E = P . t
(9) 1J = 3600000 KW/h = 3,6 . 106 KW/h
ACTIVIDADES 6
1)
2)
3)
¿Se trata de un circuito en serie o en paralelo?
Calcula la intensidad y la potencia del circuito.
Calcula la energía en julios y en KW/h desprendida por el circuito en 1 hora.
(4) I = V/R (5) P = V . I
(6) P = V2 /R
(7) P = I2 . R (8) E = P . t
(9) 1J = 3600000 KW/h = 3,6 . 106
KW/h
ACTIVIDADES 7
1)
2)
3)
¿Se trata de un circuito en serie o en paralelo?
Calcula la intensidad y la potencia del circuito.
Calcula la energía en julios y en KW/h desprendida por el circuito en 45 minutos.
(13) 1/RT = 1/R1+ 1/R2 + 1/R3 …
(14) VT = V1= V2 … (15) IT = I1+ I2 …
(4) I = V/R
(5) P = V . I
(8) E = P . t
(9) 1J = 3600000 KW/h = 3,6 . 106 KW/h.