guía nº 1 circuitos electricos conceptos fundamentales
TRANSCRIPT
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
INSTITUCIÓN EDUCATIVA JUAN DE AMPUDIA
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.
INSTITUCIÓN EDUCATIVA JUAN DE AMPUDIA
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.
INSTITUCIÓN EDUCATIVA JUAN DE AMPUDIA
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
INSTITUCIÓN EDUCATIVA JUAN DE AMPUDIA
(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
INSTITUCIÓN EDUCATIVA JUAN DE AMPUDIA
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.