guía nº 1 circuitos electricos conceptos fundamentales

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INSTITUCIÓN EDUCATIVA JUAN DE AMPUDIA Guía Nº 1 Circuitos eléctricos. Introducción: La electricidad (del griego elektron, cuyo significado es ámbar) es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros 1 , 2 3 4 en otras palabras es el flujo de electrones. Se puede observar de forma natural en fenómenos atmosféricos, por ejemplo los rayos, que son descargas eléctricas producidas por la transferencia de energía entre la ionosfera y la superficie terrestre (proceso complejo del que los rayos solo forman una parte). Otros mecanismos eléctricos naturales los podemos encontrar en procesos biológicos, como el funcionamiento del sistema nervioso. Es la base del funcionamiento de muchas máquinas, desde pequeños electrodomésticos hasta sistemas de gran potencia como los trenes de alta velocidad, y asimismo de todos los dispositivos electrónicos. 5 Además es esencial para la producción de sustancias químicas como el aluminio y el cloro Estructura atómica En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza. - El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón. Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z. - La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón

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Page 1: Guía nº 1 circuitos electricos conceptos fundamentales

INSTITUCIÓN EDUCATIVA JUAN DE AMPUDIA

Guía Nº 1

Circuitos eléctricos.

Introducción: La electricidad (del griego elektron, cuyo significado es ámbar) es un

fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en

fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros1 ,

2 3 4 en otras palabras

es el flujo de electrones. Se puede observar de forma natural en fenómenos atmosféricos,

por ejemplo los rayos, que son descargas eléctricas producidas

por la transferencia de energía entre la ionosfera y la

superficie terrestre (proceso complejo del que los rayos solo

forman una parte). Otros mecanismos eléctricos naturales los

podemos encontrar en procesos biológicos, como el

funcionamiento del sistema nervioso. Es la base del

funcionamiento de muchas máquinas, desde pequeños

electrodomésticos hasta sistemas de gran potencia como los

trenes de alta velocidad, y asimismo de todos los dispositivos

electrónicos.5 Además es esencial para la producción de

sustancias químicas como el aluminio y el cloro

Estructura atómica

En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.

- El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los

protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La

masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón.

Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de

protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el

número atómico y se representa con la letra Z.

- La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga

negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un

electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón

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Electrones libres

Si un átomo tiene igual numero de protones y electrones, tiene una carga eléctrica neutra.

Cuando un electrón sale de su orbita, es llamado electrón libre. Esto significa que el átomo

tiene ahora carga positiva. Los electrones libres pueden unirse a otro átomo y hacer que el

balance de su carga sea negativo. Los átomos con una misma carga se repelen, pero los

átomos con diferente carga se atraen

Corriente eléctrica

La corriente eléctrica es una corriente de electrones que atraviesa un material.

Algunos materiales como los "conductores" tienen electrones libres que pasan con facilidad

de un átomo a otro.

Estos electrones libres, si se mueven en una misma dirección conforme saltan de un átomo

a átomo, se vuelven en su conjunto, una corriente eléctrica.

Para lograr que este movimiento de electrones se de en un sentido o dirección, es necesario

una fuente de energía externa.

Cuando se coloca un material eléctricamente neutro entre dos cuerpos cargados con

diferente potencial (tienen diferente carga), los electrones se moverán desde el cuerpo con

potencial más negativo hacia el cuerpo con potencia más positivo.

Los electrones viajan del potencial negativo al potencial positivo. Sin embargo se toma por

convención que el sentido de la corriente eléctrica va desde el potencial positivo al

potencial negativo

Sentido de la corriente eléctrica

Aunque en la realidad los electrones circulen de polo negativo de la pila al polo positivo,

por convención se ha establecido el sentido contrario, es decir, desde el polo positivo al

negativo (sentido convencional)

Esto se puede visualizar como el espacio (hueco) que deja el electrón al moverse de un

potencial negativo a un positivo. Este hueco es positivo (ausencia de un electrón) y circula

en sentido opuesto al electrón.

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Sentido de la corriente eléctrica

Aunque en la realidad los electrones circulen de polo negativo de la pila al polo positivo,

por convención se ha establecido el sentido contrario, es decir, desde el polo positivo al

negativo (sentido convencional)

Magnitudes eléctricas.

FUERZA ELECTROMOTRIZ: COMO su nombre lo indica

es la fuerza que mueve los electrones libres de ciertos átomos

para producir (generar) una corriente eléctrica.

Esta fuerza se conoce también con otros nombres como

Tensión. Diferencia de potencial. Presión Eléctrica y más

comúnmente se denomina Voltaje.

La unidad de medida es el Voltio (v). Nombre dado en honor al Físico italiano Alessandro

Volta (1745-1827), El elemento que proporciona la fuerza electromotriz se denomina

Fuente, una pila de linterna es una fuente que suministra una Fuerza de 1.5 voltios, la

batería de un automotor es una fuente de 12 voltios y en nuestros hogares disponemos de un

voltaje de 110 voltios, suministrados por un transformador cercano a nuestra residencia,

otros voltajes comunes son: 220v, 440 v, y los denominados como alta tensión 13200 v,

34500 v, 115000 v y 230000v, empleados para el transporte de la energía eléctrica a

grandes distancias.

Un voltio es la fuerza necesaria para producir una corriente eléctrica de 1 amperio a través

de un conductor que tiene 1 ohmio de resistencia.

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CORRIENTE ELECTRICA: Es la mayor o menor cantidad de electrones libres

moviéndose en un conductor debido al empuje suministrado por la fuerza electromotriz.

La intensidad de la corriente que fluye por el conductor depende de dos factores:

1. La cantidad de fem

aplicada en los extremos

del conductor, en relación

directa, es decir, a mayor

fem aplicada mayor

corriente.

2. La resistencia que pone el

conductor al paso de los

electrones libres.

3. La intensidad de la corriente eléctrica se mide en amperios(A), unidad con la que se

honra al físico francés Andrés maire Amper (1775-1836). La cantidad de corriente

que circula por una plancha eléctrica es aproximadamente 10ª y la que fluye por un

bombillo de uso residencial es de medio amperio (0,5A) aproximadamente.

RESISTENCIA ELECTRICA: Cuando los

electrones libres que conforman la corriente

eléctrica fluyen a través de un determinado

conductor, experimentan a su paso cierta

oposición debido a los múltiples choques con los

átomos de la materia. Esta mayor o menor

oposición que presenta el material al paso de la

corriente eléctrica se denomina resistencia

eléctrica y su valor afecta la intensidad de la

corriente en relación inversa, es decir, a mayor

resistencia menor corriente y a menor resistencia

mayor corriente.

La resistencia eléctrica de un material se mide en

ohmios y se representa con la letra griega omega

(Ω), honrando al físico alemán Geor simón ohm

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(1789-1854), la mayor cantidad de resistencia de un determinado material, ya sea conductor

o aislante, depende de cuatro factores, todos ellos inherentes al material:

1. La longitud del material: entre más largo el camino que deben recorrer los

electrones, mayor será el número de choques con los átomos del material, por lo

tanto habrá más resistencia.

2. Calibre del material: si el material es demasiado delgado igualmente aumentaran el

número de choque por ser más reducida el área a través de la cual deben pasar los

electrones, aumentando así la oposición a la corriente o resistencia eléctrica.

3. Clase del material: ciertas sustancias debido a su composición hacen más fácil o

difícil el pasó de una corriente eléctrica a través de ellas, es decir, tienen una mayor

o menor resistencia eléctrica, lo que se conoce como coeficiente de resistividad (σ).

Dependiendo de esa característica son clasificados como buenos o malos aisladores.

El Circuito Eléctrico

Un circuito eléctrico es un conductor unido

por sus extremos, en el que existe, al menos,

un generador que produce una corriente

eléctrica. En un circuito, el generador origina

una diferencia de potencial que produce una

corriente eléctrica. La intensidad de esta

corriente

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depende de la resistencia del conductor.

Los elementos que pueden aparecer en un circuito eléctrico pueden estar colocados en serie

o en paralelo.

Circuitos Conectados en Serie Los aparatos de un circuito eléctrico están conectados

en serie cuando dichos aparatos se colocan unos a

continuación de otros de forma que los electrones que

pasan por el primer aparato del circuito pasan también

posteriormente por todos los demás aparatos.

La intensidad de la corriente es la misma en todos los

puntos del circuito.

La diferencia diferencial de potencial entre los puntos 1

y 2 del circuito es tanto menor cuanto mayor es la

resistencia R1 que hay entre estos dos puntos. Igual

ocurren los puntos 2 y 3 y 3 y 4. ( R, es la resistencia

entre los puntos 1y 2, etc.)

Por otra parte, la diferencia de potencia entre los puntos

A y B dependen de la suma total de las resistencias que

hay en el circuito, es decir, R1 + R2 +R3

Circuitos Conectados En Paralelo

Los aparatos de un circuito están conectados en

paralelo cuando dichos aparatos se colocan en

distintas trayectorias de forma que, si un electrón

pasa por uno de los aparatos, no pasa por

ninguno de los otros.

La intensidad de la corriente en cada trayectoria

depende de la resistencia del aparato conectado

en ella.

Por eso, cuanta más resistencia tenga un aparato,

menos electrones pasarán por él y, por tanto, la

intensidad de la corriente en esa trayectoria será

menor.

La diferencia de potencial entre dos puntos

situados antes y después de cada resistencia es

exactamente igual para cualquiera de las trayectorias, es decir, la diferencia de potencial

entre los puntos 1 y 2 es la misma que hay entre los puntos 3 y 4, que a su vez es igual a la

que hay entre los puntos 5 y 6.