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1 TEMA 4: La tecnología: electricidad CRA Sexma de La Sierra. CIENcias NAtuRAles
Alumno/a Aula Curso escolar
Más de una vez has oído hablar de la revolución industrial, o te ha aparecido en tus libros de Ciencias Sociales. Ya sabes que se trató de un cambio enorme (revolución) sucedido en Inglaterra en el siglo XVIII (años 1701 en adelante), y que empezó con la aplicación de la máquina de vapor a la producción y al transporte. Así surgieron las grandes fábricas que tejían en Inglaterra el algodón de América y de la India, los barcos de vapor, los ferrocarriles. Y con ellos un gran desarrollo del comercio y del consumo, grandes movimientos de población del campo a las ciudades y enormes transformaciones en el modo de vida.
Pero podemos hablar, no de una sola revolución industrial, sino de tres:
La primera revolución industrial fue la que hemos comentado (en Inglaterra, en el siglo XVIII y en el mundo en el siglo XIX), basada en la energía del vapor y en su fuente, el carbón.
La segunda revolución industrial se produjo a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, y consistió en el empleo de dos nuevas fuentes de energía en la industria y el transporte (y también en el consumo): el petróleo y la electricidad.
La tercera revolución industrial la estamos viendo desarrollarse ahora: la red de comunicaciones mundial internet.
Esta tercera revolución industrial se basa también en la electricidad, no puede prescindir de ella. Entre todas las formas de energía que la humanidad ha descubierto y utilizado, la electricidad es la más fácil de manejar y la que permite ser transformada más fácilmente en luz, en calor y en movimiento. No parece que en un futuro cercano vaya a ser sustituida por otras formas de energía. Se tratará, más bien, de obtenerla a partir de fuentes renovables y no contaminantes.
La electricidad está muy relacionada con el magnetismo. Para su producción en las grandes centrales, para su aprovechamiento en el trabajo de las máquinas que hace funcionar, se utilizan tres dispositivos magnéticos: los electroimanes, los generadores y los motores eléctricos.
En este tema vamos a estudiar la electricidad en su relación con la tecnología (las máquinas). Hay otro tema (el 9 en Ciencias Naturales B) en el que estudiamos la electricidad como forma de energía, y cómo se produce.
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La electricidad en el desarrollo de las máquinas.
En el tema 5 estudiaremos las máquinas, pero ahora conviene que sepamos qué es una máquina:
* Máquina es cualquier objeto fabricado y compuesto por un conjunto de piezas ajustadas entre sí de modo que permite transformar la energía y realizar un trabajo.
En un sentido general también llamamos máquinas a objetos como la bombilla, que transforman la energía, aunque no la transformen en movimiento.
A nuestro alrededor podemos ver muchos objetos sencillos que son máquinas y no utilizan electricidad (unas tijeras…), pero cuando se trata de objetos más complejos resulta difícil encontrar ejemplos de máquinas que no empleen la electricidad (una bicicleta es un buen ejemplo).
La vida antes y después de la electricidad
¿Por qué hay tantas máquinas que funcionan con electricidad? Apenas podemos imaginar la vida sin ella. ¿Te imaginas sin bombillas, sin televisión, sin ordenadores, sin móviles, sin videoconsolas, sin lavadoras, sin…?
La aplicación de la electricidad a las máquinas (tecnología eléctrica) cambió completamente la vida de la gente en el siglo XX. Nuestros abuelos o bisabuelos aún vivieron en una época en la que en los pueblos no había electricidad, y fue llegando poco a poco: primero la iluminación, después las máquinas eléctricas.
De hecho, hasta los objetos más sencillos usados en la vida cotidiana hace cien años (un destornillador, una taladradora manual, una cafetera, un exprimidor, un cepillo de dientes…) son hoy objetos eléctricos habituales en muchos hogares.
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Transformaciones de la energía
¿Qué conseguimos cuando utilizamos una máquina eléctrica? Sencillamente, transformar la energía eléctrica en otra forma de energía. Principalmente, una de estas:
La electricidad se transforma en…
luz En bombillas, tubos fluorescentes y LEDs.
Pero también en aparatos de televisión, pantallas de ordenadores, tabletas, móviles…
calor Radiadores eléctricos, calentadores, cocinas…
sonido Receptores de radio, reproductores de discos y de
CD, aparatos de televisión, ordenadores, tabletas, móviles, MP3…
magnetismo Máquinas que llevan electroimanes, como las grúas
para separar metales en la chatarra, o los impresionantes trenes de levitación magnética de Japón.
movimiento Máquinas, grandes o pequeñas, que llevan motores
eléctricos
Automóvil, lavadora, lavavasos, taladro eléctrico, juguetes, robots, grandes máquinas en todo tipo de industrias…
Por tanto, todas estas formas de energía (luz, calor, sonido, magnetismo y movimiento) pueden ser efectos de la electricidad:
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Electricidad y magnetismo
Como verás, o habrás visto ya en el tema 9 de Ciencias Naturales de tu libro, electricidad y magnetismo están muy relacionados. Esta relación la podemos ver sobre todo en estos tres dispositivos tecnológicos: el generador, el electroimán y el motor eléctrico.
1. EL ELECTROIMÁN: la electricidad produce magnetismo
* Un electroimán es un dispositivo que transforma un objeto de hierro o acero en un imán cuando pasa alrededor de él la corriente eléctrica. Cuando la corriente deja de pasar, el campo magnético cesa, y el hierro deja de ser imán.
Son, por tanto, imanes temporales. Esta característica los hacen útiles en mecanismos como frenos, embragues, partes de motores, grúas magnéticas, trenes de raíles magnéticos….
2. EL GENERADOR: el magnetismo induce la electricidad
Si tu bicicleta lleva un foco de luz, tiene un dispositivo que la alimenta de corriente. Es el generador, y va pegado a la rueda.
* Un generador es un dispositivo que utiliza el magnetismo para transformar la energía mecánica (energía del movimiento) en electricidad.
El movimiento rotatorio producido por la energía mecánica se transmite a un eje. El movimiento del eje hace girar un imán sobre una bobina de metal conductor. El campo magnético del imán produce (“induce”) una corriente eléctrica en la bobina que es recogida por los cables conductores.
La corriente que circula por un circuito eléctrico puede ser
continua:
los electrones circulan siempre en la misma dirección
así es la corriente de pilas y baterías
alterna:
los electrones circulan alternativamente en una u otra dirección
así es la corriente producida en las centrales y que llega a nuestras casas
Si el generador produce una corriente continua, se llama dinamo. Si produce corriente alterna, se llama alternador. Las dinamos apenas se utilizan ya. Por ejemplo, los viejos automóviles producían su corriente eléctrica (para los faros, para recargar la batería de arranque) a partir de dinamos, pero en los últimos 40 años se han sustituido por alternadores. Y por supuesto, los grandes generadores de las centrales eléctricas que transforman la energía del viento, del agua, del vapor producido por la quema del carbón… en electricidad, son alternadores.
[Recuerda lo que aparece en el video sobre Nikola Tesla que tienes en el libro: la corriente alterna de Tesla se impuso a la corriente continua de Edison].
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En las grandes centrales eléctricas el movimiento de las turbinas se transmite a un gran alternador que también lleva dentro imanes.
3. EL MOTOR ELÉCTRICO: la electricidad produce cambios en los campos magnéticos
En el motor eléctrico se produce el proceso inverso del que se produce en el generador. * Un motor eléctrico transforma la energía eléctrica en energía mecánica (movimiento).
Y para ello se sirve también del magnetismo. En este caso, una corriente hace que gire un imán interno montado en el eje del motor. Este movimiento se trasmite a la máquina a la que hace funcionar
Circuitos eléctricos
* Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos que permite generar, distribuir y aprovechar la electricidad.
MATERIALES CONDUCTORES Y AISLANTES
Si hay que montar o manipular elementos de un circuito eléctrico conviene conocer una propiedad específica de los materiales que se usan: su conductividad eléctrica. En el trabajo y en el hogar, reconocer los materiales conductores y aislantes es importante para evitar un accidente (shock eléctrico).
* Son materiales conductores aquellos a través de los cuales pueden circular los electrones. Son conductores los metales en general, el agua salada (la del grifo también, pues contiene sales), el cuerpo humano...
* Materiales aislantes: a través de ellos no pueden circular los electrones. Son aislantes los plásticos, la madera, la porcelana, el vidrio...
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PARTES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO
Generador (alternador de una central / batería o pila)
Cables y conexiones: generalmente son de un metal, como el cobre. Van recubiertos de material aislante (plástico) para evitar contactos (cortocircuitos).
Interruptor: dispositivo que permite o interrumpe el paso de la corriente, cerrando o abriendo el circuito.
Receptores eléctricos: bombillas, motores, resistencias.
TIPOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Los circuitos eléctricos pueden estar montados de dos maneras:
Circuitos en serie:
Los receptores o elementos de consumo (por ejemplo, las bombillas) están conectados uno a continuación de otro.
Si se interrumpe el circuito en un elemento (por ejemplo, se funde una bombilla) la electricidad no llega ya a los otros elementos de consumo, porque el circuito queda abierto.
Circuitos en paralelo:
Los receptores o elementos de consumo van conectados independientemente uno de otro.
Si se interrumpe el circuito en un elemento, la electricidad sí llega a los otros elementos de consumo, porque el circuito sigue cerrado para ellos.
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Antes de utilizar un aparato o instalación eléctrica asegúrate de su perfecto estado.
No utilices cables dañados, enchufes rotos o aparatos defectuosos.
No tires de los cables de los enchufes para desconectar los aparatos.
No introduzcas los cables desnudos en ningún enchufe.
Las reparaciones eléctricas en casa es preferible que las haga un adulto, y, si son importantes, un profesional.
Pero si ayudas en cosas muy sencillas, por ejemplo, a cambiar una bombilla, asegúrate de que se desconecte primero el interruptor general, y de que nadie vaya a conectar la corriente mientras se realiza la reparación.
No toques nunca a una persona que esté bajo tensión eléctrica sin proveerte de un material aislante (ropa, guantes, madera, etc.).
No enchufes nunca aparatos que se hayan mojado.
Procura no usar ni tocar aparatos eléctricos estando descalzo, aunque el suelo esté seco.
No pongas estufas eléctricas, tomas de corriente ni otros aparatos eléctricos cerca del baño al alcance de la mano.
En lugares muy húmedos, utiliza sólo linternas o una tensión de seguridad no superior a 24 voltios para lámparas y herramientas portátiles.
Así evitarás…
Algunas medidas que puedes tener en cuenta para prevenir un riesgo eléctrico:
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