ELECTRICIDAD
ALGUNOS CONSEJOS UTILES
Para poder familiarizarnos con la electricidad básica resuelva los siguientes interrogantes y socialícelos con su Instructor. Ayúdese con el material suministrado en la plataforma y en el blogs de trabajo del docente. La actividad se debe desarrollar en grupos de 2 personas y escribir en hojas dentro de su carpeta de evidencias. Enviar por Plataforma cuando se le indique.
I. ¿Qué es la electricidad y como se produce?
La energía es la capacidad de producir algún tipo de trabajo o poner algo en movimiento. Si bien el término puede definirse desde una variedad amplia de enfoques, lo cierto es que todos ellos guardan algún tipo de relación con la definición provista. La energía es un tópico de enorme relevancia para la actividad humana, en la medida en que permite el desarrollo de la vida en la tierra y sostiene la actividad económica.
La fuente de energía más importante para el hombre lo constituye el sol. Así es gracias a la luz solar que los vegetales pueden, a través de células especialmente diseñadas para esa tarea, tomar energía y producir su propio alimento que deriva en la producción de oxígeno. Así vistos los hechos, los vegetales también constituyen la primera fuente de energía de la cadena alimenticia, en la medida en que sirven para nutrir a los herbívoros y desde allí a todo el resto de los seres vivos.
Para las actividades de producción de bienes y servicios también es importante el requerimiento de fuentes de energía. Es por ello que la explotación de recursos energéticos tiene una enorme importancia estratégica, porque es la base sobre la que se pone en funcionamiento toda la economía. Las principales fuentes de energía en este sentido lo constituyen los hidrocarburos, que son compuesto orgánicos que se conforman por hidrógeno y carbono; así, el gas natural y el petróleo son indispensables para que la actividad humana se desarrolle en nuestros días.
Uno de los principales problemas en la actualidad que aguardan su solución es la necesidad de extraer energía de nuevas fuentes. Una posible respuesta la ofreció por mucho tiempo la energía nuclear pero su costo y los peligrosos accidentes asociados a ella actuaron en detrimento de esta posibilidad. Otras variantes para generar energía pueden ser el uso del viento, de las mareas, del calor de la tierra, del los ríos, etc. En el futuro se apreciarán nuevas posibilidades con respecto a este tema.
La electricidad es originada por las cargas eléctricas, en reposo o en movimiento, y las interacciones entre ellas. Cuando varias cargas eléctricas están en reposo relativo se ejercen entre ellas fuerzas electrostáticas. Cuando las cargas eléctricas están en movimiento relativo se ejercen también fuerzas magnéticas. Se conocen dos tipos de cargas eléctricas: positivas y negativas. Los átomos que conforman la materia contienen partículas subatómicas positivas (protones), negativas (electrones) y neutras (neutrones). También hay partículas elementales cargadas que en condiciones normales no son estables, por lo que se manifiestan sólo en determinados procesos como los rayos cósmicos y las desintegraciones radiactivas.
Magnitudes eléctricas
Para estudiar el funcionamiento de los circuitos es necesario conocer algunas magnitudes eléctricas, como intensidad de corriente, diferencia de potencial, resistencia, energía eléctrica y potencia eléctrica.
Intensidad de corriente
Los daños causados por una descarga eléctrica dependen de la intensidad de corriente que circula por el cuerpo. Según la ley de Ohm (I = (VA - VB)/R)
Cuando circula la corriente eléctrica, existe un flujo de cargas. En el caso de un circuito eléctrico, los electrones se desplazan desde un borne del generador hasta el otro (un borne es cada uno de los polos de un generador).
Para cuantificar el número de cargas que circulan en la unidad de tiempo se utiliza una magnitud denominada intensidad de corriente.
La intensidad de corriente (I) es la cantidad de carga eléctrica que atraviesa un conductor en un tiempo determinado.
Matemáticamente se expresa con la siguiente fórmula:
I = Q t
La unidad de la intensidad de corriente en el Sistema Internacional es el amperio (A): un amperio corresponde a la intensidad de corriente que circula por un conductor cuando por este pasa una carga de un culombio en cada segundo.
Como el amperio es una unidad muy grande, para expresar el valor de la corriente que circula por un conductor se utilizan muy a menudo submúltiplos de él:
· Miliamperio: 1 mA = 10-3 A.
· Microamperio: 1 μA = 10-6 A.
Las intensidades típicas que recorren los aparatos eléctricos utilizados en casa son de unos pocos miliamperios. Para medir la intensidad de corriente se utiliza un aparato llamado amperímetro.
Para medir la intensidad de corriente que pasa por un elemento del circuito, el amperímetro debe conectarse en serie con este elemento.Diferencia de potencial
Al soltar una carga q en una región en la que existe un campo eléctrico, la carga comenzará a moverse y, por tanto, irá perdiendo energía potencial, que se convertirá en energía cinética.
Se llama diferencia de potencial, voltaje o tensión entre dos puntos, A y B, a la energía potencial (EP) que adquiere o que pierde una carga cuando se traslada desde A hasta B, dividida por el valor de dicha carga.
V A - V B = ΔE P q
En la expresión anterior:
· VA - VB: es la diferencia de potencial entre los puntos A y B.
· ΔEP: es la energía potencial ganada o perdida por la carga q.
· q: es la carga eléctrica que adquiere o pierde energía potencial.
Al Al igual que para el potencial eléctrico, la unidad de la diferencia de potencial en el Sistema Internacional es el voltio (V).
P Para medir la diferencia de potencial se usa el voltímetro. Esta diferencia se mide en voltios (V).
Pa Para medir la diferencia de potencial entre los extremos de un receptor, hemos de colocar el voltímetro en paralelo con dicho receptor.
También podemos emplear un aparato llamado polímetro, y conectarlo como un voltímetro.
El voltaje proporcionado por las pilas es de unos pocos voltios, mientras que la red eléctrica que llega a nuestros hogares proporciona un voltaje de 230 V. No obstante, el que la pila tenga un voltaje, por ejemplo, de 1,5 V, no significa que esta sea la diferencia de potencial entre los extremos de cualquier receptor conectado en el circuito. Por ejemplo, podemos tener en el circuito dos bombillas conectadas en serie en las que la diferencia de potencial entre sus extremos sea de 0,75 V.
Resistencia eléctrica
Cuando la corriente eléctrica circula por un circuito, las cargas eléctricas que se mueven pueden chocar con las partículas que constituyen el material. A la magnitud que cuantifica la oposición que presenta un material al paso de la corriente eléctrica se la denomina resistencia.
Los buenos conductores tienen las resistividades más bajas.
| Material | ρ(Ω · mm2/m) |
| Plata | 0,016 |
| Cobre | 0,017 |
| Níquel | 0,072 |
| Aluminio | 0.028 |
| Hierro | 0,13 |
| Plomo | 0,20 |
| Nicrom | 1 |
| Carbón | 63 |
| Germanio | 4,5 · 105 |
| Silicio | 6,4 · 108 |
La resistencia es la oposición que ofrece un conductor al paso de corriente.
Se mide en ohmios (Ω) en el SI. Su valor depende de tres factores:
1. Longitud del conductor (I).
Cuanto más largo sea el hilo conductor, mayor será la resistencia que ofrece al paso de corriente eléctrica. Es directamente proporcional a la longitud: un hilo de 2 m de largo presentará una resistencia doble que otro hilo idéntico de 1 m de longitud.
2. Sección del conductor (S).
Cuanto mayor sea la sección de un hilo conductor, menor será la resistencia que ofrece. La resistencia es inversamente proporcional a la sección: si la sección se duplica, la resistencia se reduce a la mitad. Es decir, los hilos gruesos presentan menor resistencia que los hilos delgados.
3. Naturaleza del material.
Cada material ofrece una resistencia diferente al paso de las cargas, que depende de su estructura atómica. A este valor se le llama resistividad (p). La resistencia de un material es directamente proporcional a su resistividad. Los buenos conductores (cobre, plata) tienen una r pequeña, mientras que los malos conductores (madera, vidrio) tienen una r alta.
Las magnitudes más frecuentemente utilizadas para medir conceptos relacionados con la corriente eléctrica en circuitos eléctricos y electrónicos como los pcs son: potencia.
Vatios voltaje.
Voltios intensidad.
Amperio resistencia:
Ohmnios para medir la intensidad de una determinada corriente eléctrica se utiliza la siguiente formula.
Intensidad = voltaje / resistencia el polímetro para realizar las mediciones de las magnitudes eléctricas de un pc y comprobar así su optimo funcionamiento, existe un aparato denominado polímetro que nos permitirá conocer de primera mano las corrientes existentes en un determinado dispositivo. el polímetro consta de diversos rueda con un indicador o apuntador que nos permitirá seleccionar la característica a medir de un determinado dispositivo. las opciones mas importantes de un polímetro pueden resumirse en las siguientes acv : mide la corriente alterna (voltios). Permite medir e.j la corriente alterna que recibe un enchufe tradicional de la red electrica dcv : mide la corriente continua (voltios). se utiliza para medir las fuentes de alimentacion por ejemplo. dca : mide la intensidad (amperios). ω : mide la resistencia (ohmnios). Capacidad de un circuito de no perder potencia (voltios). a mayor resistencia peor conductor. ?-|- : mide la continuidad (si llega a cero la continuidad es la mas optima) _|-|_|- : mide los condensadores hfe : mide transistores y microtransistores npe : “pincha” (conectado) pnp : “no pincha” (no conectado) algunos conceptos importantes a tener en cuenta en lo relativo a las magnitudes fundamentales podrían resumir en la siguientes líneas. Energía suministrada a los componentes del ordenador. La mayoría de los componentes electrónicos trabajan con un voltaje de 3,3 voltios. Entre estos componentes se encuentran los ordenadores por lo que la energía requerida para trabajar con uno de estos es realmente muy pequeña. Para poder operar con este voltaje tan bajo, que además es corriente continua, es necesario transformar dicha corriente.
I. ¿Cuándo hablamos de ley de Ohm a que nos referimos y como se plantean sus formulas?
LA LEY DE OHM |
| La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son: |
| 1. Tensión o voltaje "E", en volt (V). 2. Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A).  3. Resistencia "R" en ohm ( |
| Circuito eléctrico cerrado compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga eléctrica "R" y la. circulación de una intensidad o flujo de corriente eléctrica " I " suministrado por la propia pila. |
| Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la corriente eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante. Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante.
LEY DE WATT  |
La Ley de Watt se representa por la expresión:
P = V . I
Al combinarla con la Ley de Ohm se obtienen otras fórmulas que nos ayudan a resolver más casos.
Ejemplo:
Si I=V/R
al sustituir el valor de la Corriente I, en la Ley de Watt resulta:
P = V . I = V ( V / R ) = V2 / R
Despejando V de la Ley de Ohm queda:
V = I . R ;
al sustituirlo en la Ley de Watt queda:
P = V . I = ( I . R ) ( I ) = I2 R
Entonces ya tenemos otras dos fórmulas para determinar la Potencia Eléctrica existente en un circuito.
Ejemplos:
Determinemos la Potencia Eléctrica existente en una plancha eléctrica que tiene una resistencia de 10 Ohms, y es alimentada por una fuente de voltaje de 220 Volts.
P = V2 / R = 48400/10 = 4840 Watts.
Una cocina eléctrica tiene una resistencia de 8 Ohms y pasa una corriente por él de 12 Amp. ¿Cuál es el valor de Voltaje que lo alimenta?
V = ( I ) ( R ) = (8)(12) = 96 Voltios.
Y también…
P = I2 R = (144) (8) = 1,152 Watts.
P = I2 R = (144) (8) = 1,152 Watts.
Determinar la Corriente y la resistencia eléctrica de una waflera de 1,200 Watts conectada a una fuente de 220 voltios
P = V . I → I = P / V = 1200/220 = 5.45 Amperios.
P = V . I → I = P / V = 1200/220 = 5.45 Amperios.
I = V / R → R = V / I = 220/5.45 = 40.36 Ω.
¿Cuál será la resistencia eléctrica de un foco de 75 Watts, conectado en una tensión de 220 voltios.
P = V . I → I = P / V = 75/220 = 0.34 Amperios.
I = V / R → R = V / I = 220/0.34 = 647.05 Ω,
comprobando...
P = I2 R → R = P / I2 = 75/0.1156 = 648.78 Ω.
El resultado de 648.78 es aproximadamente igual a 647.05, varía por el redondeo de los decimales.
Con esto concluímos que hay más de una forma de obtener los valores de corriente, voltaje y resistencia existentes en un circuito, solo se debe "jugar" con las fórmulas mencionadas.
