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Teoría Tecnología Tercero ESO
TEMA 4. ENERGÍA ELÉCTRICA
Índice
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1. Corriente continua y corriente alterna
2. Energía eléctrica
3. Electromagnetismo
4. Generación y transporte de electricidad
5. Instalaciones eléctricas en viviendas
1. Corriente continua y corriente alterna
1.1.- Corriente continua. La corriente continua (c.c. o
d.c.) se caracteriza porque las cargas siempre se
mueven en el mismo sentido y siempre con la misma
intensidad. Es la corriente de las pilas y las baterías.
Funcionan con c.c. los motores de c.c. y los aparatos
electrónicos (móvil, ordenador, etc.).
1.2.- Corriente alterna. La corriente alterna (c.a. o a.c.)
se caracteriza porque las cargas cambian de sentido en
su movimiento y también cambian su intensidad de
forma senoidal. Es la corriente de los enchufes de
nuestras casas. La generación y el transporte de
energía eléctrica se realiza en forma de c.a. <dibujar
i(t) vs t en c.a.>
1.3.- Fuente de alimentación. Como los aparatos
electrónicos funcionan con c.c., pero los enchufes son
de c.a. es necesario un dispositivo que transforme la
c.a. en c.c. Dicho dispositivo se conoce como fuente de
alimentación.
2. Energía eléctrica
2.1.- Energía. La energía sirve para mover “cosas” o
calentar “cosas”. La energía (E) se mide en Julios (J).
Hay muchos tipos de energía:
-Mecánica. Es la suma de la energía cinética
(cuanto más deprisa se mueva un cuerpo más energía
cinética tiene) y la energía potencial (a cuanta más
altura esté situado un cuerpo más energía potencial
tiene). Llamamos energía hidráulica a la energía
mecánica del agua. Llamamos energía eólica a la
energía mecánica del viento.
-Térmica. Cuanta más temperatura tenga un
cuerpo, más energía térmica tiene.
-Química. Es, por ejemplo, la de los combustibles,
que al reaccionar con oxígeno generan calor.
-Eléctrica. Es la debida al movimiento de los
electrones por los circuitos eléctricos.
-Magnética. Es debida a la atracción que sufren
algunos materiales (hierro) al acercarse a imanes.
-Luminosa. Es la debida al movimiento de la luz
(300.000 km/s).
-Sonora. Es la debida al movimiento del sonido
(340 m/s en el aire).
-Nuclear. Hay dos tipos: fisión y fusión. La fisión
nuclear consiste en romper los núcleos de los átomos
de uranio, con lo que se genera muchísimo calor; es la
que tiene lugar en las centrales nucleares (Trillo). La
fusión nuclear consiste en unir dos núcleos de átomos
de hidrógeno, con lo que se genera todavía más calor
que en el caso anterior; es la que tiene lugar en el Sol.
2.2.- Conservación y transformación de la energía.
Aunque hay muchos tipos de energía, somos capaces
de transformar la energía de un tipo en energía de otro
tipo; eso sí, en cualquier transformación de energía, la
cantidad de energía que hubiera antes de la
transformación tiene que ser igual a la energía que
haya después de la transformación, ya que la energía
no se crea ni se destruye. Ejemplos:
-Bombilla. Transforma electricidad en luz y calor.
-Timbre. Transforma electricidad en sonido.
-Resistencia. Transforma electricidad en calor.
-Motor eléctrico. Transforma electricidad en
energía mecánica.
-Motor térmico. Transforma energía química en
energía mecánica.
-Generador
eléctrico.
Transforma
energía
mecánica en electricidad.
-Panel fotovoltaico. Transforma la energía
luminosa en electricidad.
2.3.- Potencia eléctrica y energía eléctrica. La
potencia de un aparato es la rapidez con la que dicho
aparato intercambia energía o, dicho de otra manera,
es la energía que intercambia el aparato cada segundo.
La potencia (P) se mide en vatios (W).
P = E/t E
= P*t
Aunque ya hemos dicho que la energía se mide
en Julios, en electricidad se suele medir en vatios hora.
Si multiplicamos los vatios por los segundos, el
resultado viene en Julios; si multiplicamos los vatios por
las horas, el resultado viene en vatios hora.
Ejemplo. Un aparato consume una potencia de 20
W. Calcular la energía en vatios hora que consume si
funciona durante
a) Una hora. Solución: 20x1 = 20 Wh.
b) Tres horas. Solución: 20x3 = 60 Wh.
c) Un mes. Solución: 20x720 = 14400 Wh = 14,4
kWh.
2.4.- La factura de la luz. En la factura de la luz te
cobran por dos cosas:
-Término de potencia. Es la potencia máxima que
tengas contratada. De la potencia contratada dependen
los aparatos que puedas conectar a la vez. Si en algún
momento consumes más potencia de la contratada,
salta el ICP (chivato).
-Término de energía. Es la energía que has
consumido en ese mes (antes se cobraba cada dos
meses). Por ejemplo, si el kWh cuesta 0,10 euros y en
ese mes has consumido un total de 300 kWh, el
término de energía será 0,10x300 = 30 euros.
3. Electromagnetismo
3.1.- Electromagnetismo. La electricidad y el
magnetismo están íntimamente relacionados. Tanto es
así, que con electricidad podemos obtener imanes y
con imanes podemos obtener electricidad.
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3.2.Transformación
de
electricidad
en
magnetismo. Para fabricar un imán con electricidad
tan sólo necesitamos un clavo de hierro (por ejemplo
de media pulgada; una pulgada son aprox. 25 mm),
cable de cobre y una pila.
Primero, enrolla el cable alrededor del clavo
dando muchas vueltas; cuantas más vueltas des, más
fuerza tendrá el imán. Segundo, conecta cada extremo
del cable a un polo de la pila; cuanto más voltaje tenga
la pila, más fuerza tendrá el imán. Tercero, cuando por
el circuito esté circulando corriente acerca unos clips al
clavo y verás que el clavo se ha convertido en un imán;
si deja de pasar corriente, el clavo deja de ser imán o lo
será en menor medida.
4.3.- Transporte de energía eléctrica. La electricidad,
una vez generada, hay que transportarla hasta los
centros de consumo. La electricidad se genera a
20.000 V 50 Hz, pero se llega a transportar hasta a
400.000 V 50 Hz de forma trifásica porque así se pierde
menos energía en el transporte. El paso de 20.000 V a
400.000 V lo realiza una máquina llamada
transformador elevador.
Una vez que la electricidad ha llegado al lugar de
consumo hay que bajar el voltaje hasta los 230 V que
tenemos en nuestras casas. Para bajar el voltaje
utilizamos un transformador reductor.
4.4.- Tipos de centrales (ejercicios)
3.3.Transformación
de
magnetismo
en
electricidad. El caso más sencillo de entender es el de
la dinamo de una bicicleta. Su funcionamiento se basa
en que si un imán da vueltas en el seno de un circuito
eléctrico cerrado sin pila, por el circuito circula
corriente; si el imán deja de dar vueltas, por el circuito
deja de circular corriente.
4. Generación y transporte de electricidad
4.1.- Generación de electricidad. Generar electricidad
es transformar algún tipo de energía en electricidad. La
energía eléctrica que consumimos se genera en las
centrales eléctricas o, simplemente, centrales. Las
centrales se clasifican en función de la energía que
utilizan para generar la electricidad. Así, tenemos:
-Central térmica convencional. Utiliza la energía
química de los combustibles fósiles (carbón, gas,
petróleo).
-Central térmica nuclear. Utiliza la energía nuclear
de fisión del uranio.
-Central térmica de biomasa. Utiliza la energía
química de los compuestos orgánicos producidos por
procesos naturales.
-Central hidráulica. Utiliza la energía mecánica del
agua.
-Central eólica. Utiliza la energía mecánica del
viento.
-Central solar fototérmica. Utiliza el calor de la
energía solar.
-Central solar fotovoltaica. Utiliza la luz de la
energía solar.
4.2.- Generador eléctrico. Todas las centrales, salvo
la central solar fotovoltaica, utilizan un generador
eléctrico o alternador para generar electricidad. Un
generador eléctrico o alternador es una máquina que
transforma la energía mecánica en electricidad. Para
ello, se basa en que al hacer girar un electroimán en el
seno de un circuito eléctrico se genera electricidad en
dicho circuito eléctrico.
Un alternador tiene dos partes: el rotor y el
estator. El rotor es la parte que gira y que contiene al
electroimán. El estator es la parte fija que contiene el
circuito eléctrico.
5. Instalaciones eléctricas en viviendas
5.1.- Cables reales. Los cables aunque son muy
buenos conductores, tienen resistencia eléctrica. La
resistencia eléctrica de un cable depende de tres
cosas:
-El material del cable.
-La longitud del cable; a mayor longitud, mayor
resistencia.
-La sección (grosor) del cable; a mayor grosor,
menor resistencia.
Esto significa que según la carga que vayamos a
alimentar tendremos que poner cable más gordo o más
fino. Por ejemplo, el cable que va a la lavadora es más
gordo que otros, puesto que la lavadora consume
bastante potencia.
Resistencia = longitud·resistividad/sección
5.2.- Interruptores en viviendas. El cuadro eléctrico
de una vivienda es el conjunto de interruptores que
suelen encontrarse empotrados en la parte alta de la
pared, en la entrada de la vivienda. Veamos qué tipos
de interruptores hay y para qué sirve cada uno.
• Interruptor de control de potencia (ICP). Este
interruptor no permite que consumas más potencia de
la que tengas contratada con la compañía eléctrica; es
decir, si enchufas a la vez más electrodomésticos de la
cuenta, este interruptor se abrirá y se irá la luz. Si
quieres poder enchufar más electrodomésticos a la vez
necesitarás contratar más potencia, pero para ello
tendrás que pagar más. Comúnmente a este interruptor
se le llama chivato.
• Interruptor diferencial (ID). Este interruptor es el que
protege a las personas de descargas eléctricas que
pudiéramos sufrir. Tiene un botón con una T.
• Interruptores magnetotérmicos (PIA e IGA). Estos
interruptores protegen a la instalación de cortocircuitos
y de sobrecargas eléctricas. Los cortocircuitos y
sobrecargas eléctricas pueden ser causantes de
incendios en la vivienda.