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CEFIRE DE ELDA
ÁREA DE TECNOLOGÍA
Circuitos
Eléctricos
Autores:
Fernández González, Jorge
Toledo Jiménez, Beatriz
Toledo Jiménez, María Elena
Índice
1.
INTRODUCCIÓN......................................................................................... 4
2.
OBJETIVOS. ............................................................................................... 4
2.1
Objetivos de etapa..................................................................................... 4
2.2
Objetivos de área....................................................................................... 5
2.3
Objetivos didácticos.................................................................................. 7
3.
CONTENIDOS............................................................................................. 7
3.1
Conceptos. ................................................................................................. 8
3.2
Procedimientos.......................................................................................... 8
3.3
Actitudes. ................................................................................................... 8
4.
TEMAS TRANSVERSALES........................................................................ 9
5.
UNIDAD DIDÁCTICA. ............................................................................... 10
5.1
Producción y consumo de la electricidad ............................................. 10
5.2
Efectos de la electricidad........................................................................ 11
5.3
Concepto de electricidad ........................................................................ 13
5.4
Materiales ................................................................................................. 14
5.5
El circuito eléctrico ................................................................................. 14
5.6
Magnitudes eléctricas ............................................................................. 15
5.6.1 Intensidad de la corriente eléctrica y su medida .................................... 15
5.6.2 Tensión eléctrica y su medida................................................................ 16
5.6.3 Resistencia eléctrica y su medida .......................................................... 16
2
5.7
Ley de Ohm .............................................................................................. 18
5.8
Potencia eléctrica .................................................................................... 19
5.9
Asociación de resistencias..................................................................... 19
5.9.1 Circuitos en serie ................................................................................... 20
5.9.2 Circuitos en paralelo .............................................................................. 20
5.9.3 Circuitos mixtos...................................................................................... 21
6.
ACTIVIDADES. ......................................................................................... 21
7.
EVALUACIÓN. .......................................................................................... 25
7.1
Criterios de evaluación. .......................................................................... 25
7.2
Instrumentos de evaluación. .................................................................. 26
3
1. Introducción.
La presente unidad didáctica Circuitos eléctricos se ha realizado con el
propósito principal de servir al docente del área de Tecnología.
La importancia de esta unidad radica en que su estudio permite desarrollar
las destrezas y capacidades suficientes y necesarias para que el alumnado pueda
conocer los fundamentos básicos de los circuitos eléctricos. Esta unidad,
contribuye también a desarrollar el razonamiento lógico mediante el análisis de
principios científicos y técnicos básicos, que permitirán la comprensión de
determinados aspectos del mundo en el que vivimos.
La unidad didáctica está dirigida al alumnado de tercero de educación
secundaria obligatoria y ha sido diseñada para ser tratada en un conjunto de diez
sesiones.
2. Objetivos.
2.1
Objetivos de etapa.
La finalidad de la Educación Secundaria Obligatoria es transmitir a los
alumnos los elementos básicos de la cultura, especialmente en sus aspectos
científico, tecnológico y humanístico. Asimismo, afianzar en ellos hábitos de
estudio y trabajo que favorezcan el aprendizaje autónomo y el desarrollo de sus
capacidades, como formarlos para que asuman sus deberes y ejerzan sus
derechos y prepararlos para su incorporación a estudios posteriores y para su
inserción laboral.
La Ley Orgánica 10/2002, de 23 de diciembre, de Calidad de la Educación,
publicado en el BOE de 24/12/2002, establece que los alumnos y las alumnas
deberán alcanzar los siguientes objetivos generales en la Enseñanza Secundaria
Obligatoria:
a) Asumir responsablemente sus deberes y ejercer sus derechos en el
respeto a los demás, practicar la tolerancia y la solidaridad entre las personas, y
ejercitarse en el diálogo afianzando los valores comunes de una sociedad
participativa y democrática.
b) Desarrollar y consolidar hábitos de estudio y disciplina, como condición
necesaria para una realización eficaz de las tareas del aprendizaje, y como medio
para el desarrollo personal.
4
c) Desarrollar destrezas básicas en la utilización de las fuentes de
información para, con sentido crítico, adquirir nuevos conocimientos.
d) Afianzar el sentido del trabajo en equipo y valorar las perspectivas,
experiencias y formas de pensar de los demás.
e) Comprender y expresar con corrección, oralmente y por escrito, en la
lengua castellana y, en su caso, en la lengua cooficial de la Comunidad
Autónoma, textos y mensajes complejos, e iniciarse en el conocimiento, la lectura
y el estudio de la literatura.
f) Concebir el conocimiento científico como un saber integrado, que se
estructura en distintas disciplinas, matemáticas y científicas, y conocer y aplicar
los métodos para identificar los problemas en los diversos campos del
conocimiento y de la experiencia, para su resolución y para la toma de decisiones.
g) Desarrollar la competencia comunicativa para comprender y expresarse
en una o más lenguas extranjeras de manera apropiada, a fin de facilitar el
acceso a otras culturas.
h) Adquirir una preparación básica en el campo de las tecnologías,
fundamentalmente, mediante la adquisición de las destrezas relacionadas con las
tecnologías de la información y de las comunicaciones, a fin de usarlas en el
proceso de aprendizaje para encontrar, analizar, intercambiar y presentar la
información y el conocimiento adquiridos.
i) Consolidar el espíritu emprendedor, desarrollando actitudes de confianza
en uno mismo, el sentido crítico, la iniciativa personal y la capacidad para
planificar, tomar decisiones y asumir responsabilidades.
j) Conocer los aspectos básicos de la cultura y la historia y respetar el
patrimonio artístico y cultural; conocer la diversidad de culturas y sociedades, a fin
de poder valorarlas críticamente y desarrollar actitudes de respeto por la cultura
propia y por la de los demás.
k) Apreciar, disfrutar y respetar la creación artística; identificar y analizar
críticamente los mensajes explícitos e implícitos que contiene el lenguaje de las
distintas manifestaciones artísticas.
l) Conocer el funcionamiento del propio cuerpo, para afianzar los hábitos de
cuidado y salud corporales e incorporar la práctica del deporte, para favorecer el
desarrollo en lo personal y en lo social.
m) Conocer el entorno social y cultural, desde una perspectiva amplia;
valorar y disfrutar del medio natural, contribuyendo a su conservación y mejora.
2.2
Objetivos de área.
5
El Decreto 39/2002, de 5 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que se
modifica el Decreto 47/1992, de 30 de marzo, del Gobierno Valenciano, por el que
se establece el currículo de la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad
Valenciana, publicado en el DOGV nº 4206 de 08/03/2002, establece que los
alumnos y las alumnas deberán alcanzar los siguientes objetivos generales:
1- Abordar con autonomía y creatividad problemas tecnológicos sencillos,
trabajando de forma ordenada y metódica (seleccionar y elaborar la
documentación pertinente, concebir, diseñar y construir objetos o sistemas que
resuelvan el problema estudiado, y evaluar su idoneidad), valorando y respetando
las normas de seguridad e higiene, y sus efectos sobre la salud personal y
colectiva.
2. Analizar objetos y sistemas técnicos para comprender su funcionamiento,
conocer sus elementos y las funciones que realizan, aprender la mejor forma de
usarlos y controlarlos, entender las razones que condicionan su diseño y
construcción y valorar las repercusiones que ha generado su existencia.
3. Planificar proyectos tecnológicos sencillos, anticipando recursos materiales y
humanos, seleccionando y elaborando documentación para la organización y
gestión de su desarrollo.
4. Expresar y comunicar ideas y soluciones técnicas y explorar su viabilidad,
empleando los recursos adecuados.
5. Desarrollar habilidades necesarias para manipular, con la precisión adecuada,
herramientas, objetos y sistemas tecnológicos.
6. Desarrollar actitudes solidarias, responsables, tolerantes y flexibles en el
trabajo en equipo, en la toma de decisiones, ejecución de tareas y búsqueda de
soluciones.
7. Asumir de forma activa el avance y la aparición de nuevas tecnologías,
incorporándolas a su quehacer cotidiano.
8. Organizar y elaborar la información recogida en las diversas búsquedas y
presentarla correctamente; utilizar los diferentes recursos de Internet para
localizar información e intercambiar y comunicar ideas.
9. Desarrollar interés y curiosidad hacia la actividad tecnológica, generando
iniciativas de investigación, así como de búsqueda y elaboración de nuevas
realizaciones tecnológicas.
10. Analizar y valorar críticamente la influencia del uso de las diferentes
tecnologías sobre la sociedad y el medio ambiente.
11. Valorar los sentimientos de satisfacción y disfrute producidos por la habilidad
para resolver problemas que permitan perseverar en el esfuerzo, superar las
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dificultades propias del proceso y contribuir de este modo al bienestar personal y
colectivo.
12. Conocer las necesidades individuales y sociales más cercanas, así como las
soluciones más adecuadas que ofrece el patrimonio tecnológico del propio
entorno.
2.3
Objetivos didácticos.
Con la presente unidad didáctica se pretende que los alumnos alcancen los
siguientes objetivos didácticos:
- Comprender el esquema de transporte y distribución de la energía.
- Conocer los efectos que puede producir una corriente eléctrica.
- Distinguir los diferentes tipos de materiales que se pueden distinguir
según su comportamiento eléctrico.
- Conocer las magnitudes fundamentales que intervienen en los
circuitos eléctricos.
- Comprender el concepto de intensidad de corriente.
- Identificar y manejar diferentes unidades de intensidad de corriente.
- Comprender los conceptos de diferencia de potencial y fuerza
electromotriz.
- Analizar circuitos eléctricos sencillos (en serie y paralelo) para
obtener información (voltajes, resistencias), que se aplicará a su
diseño, y comprender su funcionamiento.
- Conocer y aplicar la ley de Ohm.
- Organizar la información recogida en las diversas fuentes para llevar
a cabo una tarea.
- Desarrollar las habilidades necesarias para manipular con precisión
circuitos eléctricos sencillos.
- Realizar montajes de circuitos eléctricos sencillos en corriente
continua.
- Analizar y valorar críticamente la influencia de la electricidad en la
sociedad y en el medio ambiente
3. Contenidos.
7
3.1
Conceptos.
1. Producción y distribución de la energía eléctrica.
2. La corriente eléctrica. Efectos.
3. Tipos de materiales: aislantes, conductores y semiconductores.
4. Magnitudes eléctricas. Ley de Ohm. Energía y potencia.
4. Aparatos de medida de las magnitudes eléctricas: amperímetro, voltímetro,
polímetro.
5. Conexión de receptores.
6. Análisis de circuitos.
3.2
Procedimientos.
1. Representación gráfica de circuitos y diagramas.
2. Cálculo de intensidad, voltaje y resistencia en un circuito de corriente continua
sencillo.
3. Comprobación de los valores de las magnitudes eléctricas estudiadas con
instrumentos de medida adecuados siguiendo las normas de uso, conservación y
seguridad.
4. Comprobación experimental de los efectos de la corriente eléctrica.
5. Identificación del valor de una resistencia a partir del código de colores
representado en su superficie.
6. Clasificación de los distintos materiales según su comportamiento eléctrico.
7. Diseño, montaje e interpretación de circuitos eléctricos.
3.3
Actitudes.
1. Valoración de la importancia de la electricidad en el funcionamiento de instalaciones de uso cotidiano.
2. Curiosidad por comprender las características, los componentes y el
funcionamiento de los circuitos eléctricos.
3. Reconocimiento de la importancia de utilizar códigos normalizados, como el
código de colores empleado en las resistencias.
4. Disposición a explorar diferentes aplicaciones de circuitos y componentes
eléctricos para utilizarlos en nuevos procesos de diseño y construcción.
8
5. Valorar el impacto visual y ambiental de las líneas de tendido eléctrico y la
posible influencia de las radiaciones electromagnéticas en la salud.
4. Temas transversales.
El carácter integral del currículo implica también la necesidad de incorporar
en las diferentes áreas elementos educativos básicos, los llamados transversales,
que no están sujetos a ninguna área concreta, sino que afectan a los diferentes
ámbitos de la vida. Los temas transversales a tratar en Tecnología son los
mismos que en el resto de materias para la Educación Secundaria Obligatoria:
-
Educación Moral y Cívica
Educación para la paz
Educación para la igualdad entre los sexos
Educación sexual
Educación para la Salud
Educación del Consumidor
Educación Ambiental
Educación Vial
Los temas transversales que se tratan en esta unidad son:
Educación Moral y Cívica: Al trabajar en grupo en las actividades de
diseño, construcción y elaboración de un circuito eléctrico, se refuerzan las
actitudes de tolerancia, solidaridad y respeto a los demás, así como la
cooperación en el trabajo con los compañeros. A su vez, se refuerza la
autoestima del alumno al diseñar y construir con facilidad circuitos eléctricos que
en un principio parecían complejos.
Educación para la salud: Se pretende que el alumno desarrolle la
capacidad para vivir en equilibrio con su entorno físico, biológico y sociocultural
reconociendo los riesgos que comporta el uso de electricidad y de las
herramientas que se emplean específicamente para el montaje, reparación o
manipulación de los dispositivos e instalaciones eléctricas. Además, el alumno/a
debe tomar conciencia sobre las precauciones que se han de tener para evitar
accidentes ocasionados por la mala utilización de aparatos eléctricos o por
deficiencias en las instalaciones eléctricas. De esta forma, el alumno se
concienciará sobre las normas de seguridad en todo lo referente a la electricidad.
Educación Ambiental: Se fomenta el respeto al entorno físico y
natural reflexionando sobre el impacto ambiental derivado de la producción de
energía eléctrica.
Educación del Consumidor: Se fomenta la responsabilidad de los
alumnos como consumidores y el rechazo al consumismo y la degradación del
9
medio ambiente perfilando soluciones que permite reutilizar productos y
reflexionando sobre las energías alternativas.
5. Unidad didáctica.
5.1
Producción y consumo de la electricidad
La energía eléctrica es hoy en día uno de los pilares básicos de la sociedad
desarrollada en la que vivimos. De hecho, el consumo energético de un país esta
relacionado con su nivel de desarrollo. La energía puede definirse como la
capacidad de un sistema físico para realizar un trabajo.
La energía en un sistema puede encontrase en múltiples formas, como por
ejemplo energía solar, nuclear, térmica,… Las formas de energía que se
encuentran presentes directamente en la naturaleza se denominan energías
primarias, siendo fundamentalmente la energía química, solar, gravitacional,
nuclear y geotérmica. Sin embargo este tipo de formas de energía no son aptas
para ser distribuidas hasta los lugares de consumo. Para ello, se emplea una
energía intermedia o secundaria que es la energía eléctrica.
La energía eléctrica se produce fundamentalmente en las centrales
eléctricas. La misión de una central eléctrica es transformar una forma cualquiera
de energía (hidráulica, nuclear, térmica, solar,...) en energía eléctrica.
Una vez producida la energía eléctrica, ésta se transporta hasta su punto
final de consumo mediante líneas eléctricas a través de cables eléctricos. El
esquema básico del sistema de producción y distribución es:
Figura1. Esquema del proceso de producción, transporte y distribución de la energía eléctrica.
En la mayoría de las centrales eléctricas, a excepción de las centrales
solares fotovoltaicas, la forma de producir la energía eléctrica es mediante un
generador, cuyo eje es movido a través del movimiento de una turbina. La energía
producida en la central normalmente es de una tensión de 10000 a 20000 V.
10
Las líneas eléctricas, que realizan el transporte desde los lugares de
producción hasta las líneas de distribución, no son perfectas porque poseen
resistencia eléctrica, y por ello se producen grandes pérdidas de energía en forma
de calor. A medida que aumenta la intensidad, gran parte de la energía eléctrica
se pierde al transformarse en calor.
Para reducir estas pérdidas se utilizan líneas de alta tensión, en las que
previamente se ha empleado un transformador elevador de tensión que aumenta
la tensión de 10.000V hasta unos 220000 o 380000 voltios. De esta forma, se
disminuye la intensidad de corriente y se puede transportar la energía eléctrica a
grandes distancias con pocas pérdidas.
En las proximidades de los lugares de consumo se sitúan estaciones de
transformación de reducción. Éstas convierten la corriente de alta tensión a baja
tensión (380 y 220 V), que es la que se distribuye para ponerla al alcance de los
usuarios a través de líneas de baja tensión.
5.2
Efectos de la electricidad
La electricidad es una energía que, en principio, por sí misma no tiene
utilidad alguna. Sin embargo, este tipo de energía puede ser transformado a otros
tipos de energías, como puede ser la térmica, química, magnética o luminosa.
Los efectos fundamentales de la electricidad son:
Efecto térmico.
Cuando la corriente eléctrica fluye por los materiales conductores llamados
resistivos, como por ejemplo el carbón, se produce calor en los mismos. Las
calefacciones, cocinas eléctricas, hornos, calentadores de agua, planchas,
secadores,... se basan en este efecto.
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Figura 2. Conversión de la energía eléctrica en energía térmica.
Efecto luminoso.
Cuando la corriente eléctrica fluye por los filamentos resistivos de una
lámpara incandescente, éstos se calientan a temperaturas elevadas, irradiando
luz.
Figura 3. Conversión de la energía eléctrica en energía luminosa.
Efecto químico.
Cuando la corriente eléctrica fluye por determinados líquidos, éstos se
disgregan. Este proceso se denomina electrólisis y basándose en él, se pueden
obtener productos químicos y metales, baños metálicos (galvanización) y recarga
de baterías de acumuladores.
Figura 4. Conversión de la energía eléctrica en energía química.
Efecto magnético.
Cuando se conecta una bobina a un circuito eléctrico, la primera produce
un campo magnético similar al de un imán, provocando un efecto de atracción
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sobre ciertos metales. Basándose en este efecto se pueden construir
electroimanes, motores eléctricos, altavoces, instrumentos de medida como el
voltímetro y el amperímetro,...
Figura 5. Conversión de la energía eléctrica en energía magnética.
5.3
Concepto de electricidad
Se denomina corriente eléctrica al movimiento de electrones por el interior
de un conductor. Para que se produzca este desplazamiento debe existir una
diferencia cargas entre los dos puntos del conductor, que impulse el movimiento
de los electrones.
Figura 6. Sentido físico del concepto de corriente eléctrica.
Este movimiento de electrones se lleva a cabo de forma que los electrones
se desplazan a zonas con un mayor potencial. Es decir, el sentido real de la
corriente eléctrica lo establecen los electrones, esto es, desde donde hay exceso
de carga negativa hasta donde hay una carga positiva.
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Figura 7. Sentido real y convencional de la corriente eléctrica.
Aunque realmente los electrones se mueven del polo negativo al positivo,
antiguamente se creía de forma inversa. Esto ha provocado hoy en día se siga
manteniendo este criterio, al cuál se le denomina sentido convencional (desde el
polo positivo al polo negativo) de la corriente eléctrica.
5.4
Materiales
Un material, dependiendo de su comportamiento eléctrico puede
clasificarse en conductor, aislante o semiconductor.
CONDUCTOR:
Son aquellos que permiten con facilidad el movimiento
de electrones. Como por ejemplo la plata (Ag), el oro
(Au), el cobre (Cu), el Aluminio (Al), el hierro (Fe),...
AISLANTE:
Impiden el paso de la corriente eléctrica a través de
ellos. Este tipo de material tiene tanta importancia
como los conductores, ya que una de sus aplicaciones
más importantes es como elemento de protección.
Algunos ejemplos de materiales aislantes son la
porcelana, el vidrio, papel, plásticos (PVC, PE, se
emplean en los tubos de protección de baja tensión),...
SEMICONDUCTORES: Tienen propiedades intermedias entre los
conductores y los aislantes. Este tipo de materiales se
utiliza para la fabricación de dispositivos electrónicos.
Algunos de los materiales semiconductores son el
silicio (Si), el germanio (Ge), el arseniuro de galio
(AsGa),...
5.5
El circuito eléctrico
Para que se establezca una corriente eléctrica un circuito como mínimo ha
de tener los siguientes elementos:
14
-
-
-
Generador: Se encarga de generar una diferencia de cargas o de
potencial entre sus polos.
Conductor: A través de él fluyen los electrones de una parte a otra
del circuito.
Receptor: Aprovechando el movimiento de electrones, transforma la
energía eléctrica en energía luminosa, calorífica, motriz,...
Figura 8. Elementos de un circuito eléctrico.
5.6
Magnitudes eléctricas
5.6.1 Intensidad de la corriente eléctrica y su medida
La intensidad de la corriente eléctrica es la cantidad de electrones que
recorren el circuito por unidad de tiempo. La unidad de medida es el amperio (A).
I=
Q
t
1 Amperio =
1 Culombio
1 segundo
donde Q es la carga que atraviesa el circuito (Culombios, C) y t es el tiempo
(segundos, s).
Para medir la intensidad de la corriente eléctrica se utiliza un aparato de
medida llamado amperímetro. Para ello se debe intercalar en el conductor, es
decir, se debe conectar “en serie”.
Figura 9. Colocación de un amperímetro en un circuito.
15
5.6.2 Tensión eléctrica y su medida
La tensión eléctrica, diferencia de potencial o voltaje es la diferencia de
cargas entre dos puntos del circuito. La unidad de medida es el voltio (V).
La fuerza necesaria para trasladar los electrones desde el polo positivo al
negativo (sentido convencional), y crear así la diferencia de cargas, se le
denomina fuerza electromotriz (f.e.m.).
Para medir la tensión eléctrica se precisa de un voltímetro, que se conecta
siempre entre los dos puntos entre los que se quiere determinar la tensión, es
decir, se debe conectar “en paralelo”.
Figura 10. Colocación de un voltímetro en un circuito.
5.6.3 Resistencia eléctrica y su medida
La resistencia eléctrica es la mayor o menor oposición que ofrece un
material al paso de la corriente eléctrica. Esta magnitud ayuda a diferenciar los
buenos de los malos conductores.
La unidad de medida es el ohmio, y se representa con la letra griega Ω. El
aparato de medida es el ohmiómetro y su conexión es “en paralelo”.
Figura 11. Colocación de un ohmiómetro en un circuito.
Una resistencia puede representarse por tres símbolos diferentes:
16
Figura 12. Símbolos mediante los que se representa una resistencia.
Para dar el valor de una resistencia se suelen utilizar los siguientes
submúltiplos:
1 M Ω = 1 000 000 Ω
1 k Ω = 1 000 Ω
Existe cierta nomenclatura que suele emplearse para designar el valor de
una resistencia. Esta nomenclatura utiliza las letras k y M que sustituyen “la coma”
del valor de la resistencia. Por ejemplo:
3k3 Ω ≡ 3,3 k Ω ≡ 3 300 Ω
1M4 Ω ≡ 1,4 M Ω ≡ 1 400 000 Ω
El código de colores de las resistencias es un código universal que se
utiliza para identificar de forma sencilla el valor de las mismas:
Código de colores
Orden
Significado
Negro
Marrón
Rojo
Naranja
Amarillo
Verde
Azul
Violeta
Gris
Blanco
Oro
Plata
Sin color
A
B
1ª cifra
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2ª cifra
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
C
D
Multiplicador Tolerancia
x1
x 10
A1%
x 100
A2%
x 1000
x 10000
x 100000
x 1000000
x 0.1
x 0.01
A5%
A 10 %
A 20 %
17
A modo de resumen, las características más importantes de las principales
magnitudes eléctricas se presenta el siguiente cuadro.
Magnitud eléctrica
Unidades
Símbolo
5.7
Aparato de medida
Símbolo
Colocación
Intensidad
I
Amperios
A
Amperímetro
Serie
Voltaje
V
Voltios
V
Voltímetro
Paralelo
Resistencia
R
Ohmios
Ω
Ohmímetro
Paralelo
Ley de Ohm
Hasta ahora se han estudiado las principales magnitudes eléctricas que
son intensidad de corriente, diferencia de potencial y resistencia eléctrica.
En ocasiones se pueden plantear situaciones en las que se conozcan dos
de estas magnitudes y se desee conocer la tercera. La expresión que relaciona
estas magnitudes es la Ley de Ohm.
V = I·R
donde:
V es la diferencia de potencial en los extremos de la resistencia (V)
I es la intensidad de corriente que atraviesa el elemento resistivo (A)
R es el valor de la resistencia eléctrica (Ω)
18
5.8
Potencia eléctrica
La potencia es la cantidad de energía eléctrica consumida o generada por
un dispositivo eléctrico por unidad de tiempo. Su unidad de medida es el watio
(W).
E
P=
t
donde:
P es la potencia consumida o generada (W)
E es la energía eléctrica consumida o generada (J)
t es el tiempo (s)
Esta magnitud puede relacionarse con las magnitudes eléctricas de un
circuito de forma que también puede calcularse mediante la expresión:
P =V ⋅I
donde:
P es la potencia consumida o generada (W)
V es la diferencia de potencial (V)
I es la intensidad de corriente (A)
Si se tiene en cuenta que la potencia es la cantidad de energía que
consume o genera un dispositivo por unidad de tiempo, teniendo en cuenta el
principio de conservación de la energía, la potencia total generada debe coincidir
con la potencia total consumida. A este teorema es el que se le conoce como
Teorema de Boucherot.
Pgenerada = Pconsumida
5.9
Asociación de resistencias
Como hemos visto, la corriente eléctrica circula de un polo a otro de una
pila, recorre los conductores y atraviesa los receptores. Vamos a considerar, de
forma general, que los receptores son elementos resistentes al paso de la
corriente eléctrica, es decir, resistencias.
Conforme se coloquen estas resistencias se distinguen los siguientes
circuitos:
•
Circuitos en serie
•
Circuitos en paralelo
•
Circuitos mixtos
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5.9.1 Circuitos en serie
En un circuito en serie los componentes se conectan uno a continuación de
otro, es decir, la salida de una resistencia se encuentra conectada a la entrada de
otra.
Intensidad:
Es la misma en cualquier punto del circuito, ya que los
electrones sólo tienen un camino por el que ir.
Voltaje:
Se reparte entre el número de resistencias. Con dos
resistencias en serie, la tensión necesaria para impulsar la
corriente es menor en la resistencia más pequeña.
Resistencia equivalente del circuito: Se suman las resistencias montadas
en el circuito:
R = R1 + R2 + R3+ ...
5.9.2 Circuitos en paralelo
Dos resistencias están en paralelo, cuando las salidas están conectadas a
un punto común y las entradas a otro.
Existen varios caminos alternativos para pasar de un punto a otro del
circuito, es decir, para llegar a un mismo punto se pueden seguir diferentes
trayectorias.
20
Intensidad:
Varía en función de la resistencia que atraviesa. A menor
valor de la resistencia, la intensidad que pasa es mayor.
Voltaje:
Es el mismo en cada rama del circuito.
Resistencia equivalente del circuito: Es menor que la de menor valor de las
resistencias montadas:
R=
1
1
1
+
+ ...
R1 R2
5.9.3 Circuitos mixtos
En el circuito mixto se combina la disposición de las resistencias en serie y
en paralelo.
6. Actividades.
Seguidamente se recogen algunas actividades propuestas para afianzar los
conceptos de los que consta la unidad didáctica.
1.
A partir del código de colores, rellenar la siguiente tabla:
21
Resistencia
Valor (Ω)
Tolerancia
Valor máximo
Rojo - Rojo - Naranja - Oro
Valor mínimo
Valor máximo
Marrón - Gris - Rojo - Plata
Valor mínimo
Valor máximo
Amarillo - Violeta - Amarillo
2.
Determinar la intensidad que circula por cada uno de los siguientes circuitos:
a)
3.
Valor mínimo
b)
c)
Dados los siguientes circuitos, determinar:
a) Voltaje de la pila:
b) Intensidad:
c) Valor de la resistencia:
4.
Calcular la intensidad que circula por el filamento de una lámpara
incandescente de 10 Ω de resistencia, cuando está sometida a una tensión
de 12 V.
5.
Se quiere determinar la resistencia eléctrica del filamento de una lámpara
incandescente. Para ello, se somete la lámpara a una tensión de 220 V y
mediante un amperímetro se mide el paso de la corriente, resultando ser 0.2
A.
22
6.
Es conocido que en condiciones desfavorables, es decir, con la piel húmeda,
la resistencia del cuerpo humano es aproximadamente de 2500 Ω. ¿Qué
tensión será suficiente para provocar, en estas condiciones, el paso de una
corriente peligrosa de 30 mA por el cuerpo humano?.
7.
¿Qué potencia genera una pila que produce 18 kJ en 3 segundos?.
8.
¿Qué potencia genera la pila del siguiente circuito?
9.
La potencia de una cocina eléctrica es de 3.5 kW. ¿Será suficiente con una
base de enchufe de 25 A para conectarla a la red de 220 V?.
10. ¿Qué potencia genera la pila del siguiente circuito?
11. Calcular la potencia que consume un horno eléctrico si se conecta a una
tensión de 220 V y su resistencia es de 50 Ω.
12. La placa de una plancha eléctrica indica que su potencia es de 500 W.
Calcular el valor de la resistencia conociendo que se enchufa a una red de
220 V.
23
13. Hallar el circuito equivalente y la intensidad que circula por cada uno de los
siguientes circuitos:
a)
b)
c)
14. Rellenar las tablas con los valores que marcarán los amperímetros y
voltímetros de los siguientes circuitos. Obtener conclusiones:
a)
V1 =
V2 =
A=
24
b)
V1 =
V2 =
V3 =
A1 =
A2 =
A3 =
At =
15. ¿Cuál es la potencia que consume el siguiente circuito?
7. Evaluación.
7.1
Criterios de evaluación.
Los criterios de evaluación que se proponen para la presente unidad
didáctica son:
- Reconoce los elementos fundamentales de un circuito eléctrico y si
función.
- Realiza montajes de circuitos eléctricos sencillos de corriente
continua.
- Describe el proceso de transporte y distribución de la energía
eléctrica.
- Maneja correctamente la terminología asociada.
- Simplifica correctamente un circuito resistivo.
25
-
-
7.2
Distingue los diferentes tipos de materiales en función de su
comportamiento eléctrico.
Identifica el valor de una resistencia a partir de su código de colores.
Instrumentos de evaluación.
Los criterios e instrumentos de evaluación corresponden a lo que se
pretende valorar, es decir, son coherentes con los conceptos, procedimientos y
actitudes propuestos, concretando estos criterios en actividades adecuadas para
la observación y recogida de información.
Dado que los instrumentos de evaluación deben considerar la gran
variedad de actividades que se propone al alumnado, se utilizará:
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Conducta: iniciativa, interés, cumplimiento de las tareas asignadas,
actitud, habilidades y destrezas en el uso de herramientas y
máquinas y respeto por la opinión de los demás. (10%)
Cuaderno de trabajo: expresión escrita y gráfica, orden y limpieza.
(5%)
Manejo de la terminología adecuada en las exposiciones y
participaciones en los debates. (5%)
Pruebas escritas: sobre conocimientos que debería haber adquirido
el alumno durante el proceso de enseñanza-aprendizaje. (45%)
Prácticas en el aula-taller. (30%)
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