Title: leccion elec 1
Course: Tecnología e Ingeniería 1º Bachillerato 25-26

Cuando tenemos materia sólida, esto es así porque los núcleos están en posiciones bastante fijas. Los electrones siempre están menos unidos y es más fácil quitar alguno o añadirlo. Si a un trozo de materia le quitamos algunos electrones, queda cargado con un exceso de carga positiva, mientras que si se los añadimos, habrá un exceso de carga negativa. En esos casos podremos observar fuerzas entre esos trozos de materia que tienen un poco más de carga de un signo que del otro. Esto es lo que sucede si frotamos un bolígrafo con el pelo. Le roba unos pocos electrones, de manera que tiene ese pequeño exceso de carga. Si acercamos el boli “cargado” a trocitos de papel, observaremos que los atrae. Ahí observas la fuera eléctrica. Piensa un poco.

¿Por qué el bolígrafo cargado atrae al papel si este no tiene exceso de carga?. Observa, además, de después de un rato los trocitos de papel saltan. Plantea una posible expliación del fenómeno.

Q: Semiconductores

Existe un tercer tipo de materiales llamados semiconductores que se comportan como conductores o aislantes dependiendo de las condiciones en las que se encuentren.
En los materiales sólidos las cargas positivas están en posiciones más o menos fijas (más o menos porque vibran, pero no se desplazan). Sin embargo los electrones están girando alrededor de los núcleos. Dependiendo de como están de unidos esos electrones a los núcleos, así será el material conductor o aislante. Cuando los electrones están muy unidos a los núcleos, los materiales son aislantes. Cuando la unión no es tan fuerte, los electrones pueden cambiar de átomo. Cuando están entre dos átomos puede que la interacción con el de al lado sea más fuerte que con el propio, y entonces cambia. Es el caso de los conductores. El los semiconductores el cambio en las condiciones puede cambiar la afinidad de los electrones a los núcleos. Por ejemplo al calentarse los electrones se mueven más rápido y pueden tener suficiente energía para pasar de un átomo a otro. Esta es una explicación poco rigurosa, pero para explicarlo mejor requeriría que supierais más química de la que sabéis.
- grafito | conductor
- aluminio | conductor
- silicio | semiconducor
- plomo | conductor
- oxido de hierro | aislante
- plástico | aislante

Q: Elementos generadores y receptores

Técnicamente para aprovechar la corriente eléctrica necesitamos elementos en los que la energía eléctrica se transforma en algo útil. Esos elementos se llaman receptores.
Para que los receptores funcionen, necesitamos que haya otros elementos, llamados generadores que son la fuente de la energía eléctrica. Son los elementos que "empujan" las cargas por los receptores.
Indica qué tipo de elemento son
- dinamo | generador
- pila | generador
- alternador | generador
- motor | receptor
- resistencia | receptor
- bombilla | receptor
- altavoz | receptor

Q: Indica la transformación que se produce
- motor | energía electrica en mecánica
- altavoz | energía electrica en mecánica
- dinamo | energía mecánica en eléctrica
- alternador | energía mecánica en eléctrica
- pila | energía química en eléctrica
- resistencia | energía eléctrica en calor

Q: Símbolos normalizados

Los elementos se representan mediante símbolos normalizados. Los símbolos son dibujos que no necesariamente se parecen al elemento que representan, aunque a veces sí. Son normalizados porque están definidos en una norma impuesta por el estado para que formen un lenguaje común que puedan entender perfectamente los trabajadores de distintas empresas. Los que has estudiado en la ESO no siguen por completo esa normalización.

[Image: pila] Pila

[Image: ac] Fuente de corriente alterna

[Image] Interruptor

[Image]Pulsador NA (normlmente abierto)

[Image]Pulsador NC (normalmente cerrado)

[Image] Conmutador

[Image] Bobina

[Image]Relé

[Image] Bombilla

[Image] Motor

[Image] Resistencia

[Image] Zumbador

[Image] Toma de tierra

[Image] Fusible

[Image] Cruce sin conexión

[Image] Cruce con conexión
- [Image] | es correcto
- [Image] | faltan elementos esenciales
- [Image] | hay errores de coenxión
- [Image] | hay cortocircuito
- [Image] | es correcto
Also offered: hay elementos mal dibujados

Q: Los generadores y receptores son indispensables en todos los circuitos eléctricos. No podemos tener un circuito si falta alguno. Pero además hay otros elementos muy interesantes desde el punto de vista técnico: los elementos de maniobra y los elementos de protección.

Elementos de maniobra

Los elementos de maniobra permiten actuar sobre el flujo de corriente eléctrica para establecerlo, interrumpirlo o modificar su camino.
Los pulsadores e interruptores permiten abrir o cerrar un camino para la electricidad
Los conmutadores permiten seleccionar un camino u otro para la electricidad
Las llaves de cruce permiten invertir la polaridad

Elementos de protección

Son elementos que protegen las instalaciones o a los usuarios de posibles problemas

Los interruptores magetotérmicos se desconectan cuando pasa demasiada corriente en un circuito.
Los interruptores diferenciales se desconectan cuando la cantidad de corriente que entra y sale de un circuito no es la misma
Las tomas de tierra son una conexión del chasis de los aparatos a tierra (literalmente yna pica de metal clavada en el suelo)
Los fusibles son hilos muy finos que se funden si pasa demasiada electricidad a través de ellos

¿A quíen protegen los siguientes elementos de protección?
- fusible | a la instalación
- interruptor magnetotérmico | a la instalación
- interruptor diferencial | a las personas
- toma de tierra | a las personas

Q: Clasifica el tipo de elemento
- interruptor | elemento de maniobra
- pulsador | elemento de maniobra
- conmutador | elemento de maniobra
- llave de cruce | elemento de maniobra
- interruptor diferencial | elemento de protección
- interruptor magnetotérmico | elemento de protección
- fusible | elemento de protección
- toma de tierra | elemento de protección
- amperímetro | ni elemento de maniobra ni elemento de protección

Q: Elementos de medida

Otro tipo de elementos interesantes que no siempre está presente los los elementos de medida como los contadores eléctricos, watímetros, amperimetros, votímetros, ohmiométros.
¿Porqué un interruptor diferencial protege a las personas?
- No proteje a las personas
- Porque si la cantidad de electricidad que entra y sale de la instalación no es la misma, puede ser que alguien se esté electrocutando. (Efectivamente. De hecho los parámetros de desconexión están basandose el cuerpo humano. Los diferenciales se desconectan antes de que la diferencia de corriente de retada y salida sea mayor de la necesaria para producir parada cardiaca.)
- porque si no se desconectara, eso llevaría a un aumento en la factura eléctrica
A: Porque si la cantidad de electricidad que entra y sale de la instalación no es la misma, puede ser que alguien se esté electrocutando.

Q: Materiales conductores

Son los que permiten que las cargas se muevan a través de ellos

Materiales aislantes

Son los que no permiten el movimiento de cargas a través de ellos

¿Qué cargas se mueven en los conductores?
- Las positivas
- las negativas
- depende del material (Efectivamente depende del material. En sólidos se mueven las cargas negativas (los electrones de los átomos)pero en materiales líquidos, como las sales fundidas o las disoluciones de electrolitos, se mueven tanto cargas positivas como negativas)
A: depende del material

Q: Asociación de elementos

Los elementos eléctricos se pueden unir de diferentes formas para construir un circuito. Existen dos formas básicas de hacerlo en serie y en paralelo. Las consecuencias de que los elementos estén asociados en serie o en paralelo son drásticas en el funcionamiento del circuito.

Asociación en serie

En la asociación en serie, los elementos están dispuestos uno detrás de otro. Cada elemento comparte como máximo un solo contacto con otro elemento asociado.

Ejemplos de asociación en serie:

[Image] | [Image] | [Image] | [Image] | [Image]

Si asociamos varias bombillas en serie y alimentamos con una pila, cuantas más bombillas tengamos, menos lucirá cada una. En el ejemplo lo hemos mostrado con un color de relleno menos intenso, pero recuerda que el símbolo de la bombilla no tiene color.Cuando tenemos varios receptores asociados en serie, cada uno pone un poco de resistencia al paso de corriente, de manera que por el conjunto pasa menos intensidad que si sólo hubiera un receptor. Por ejemplo, si tenemos varias bombillas asociadas en serie lucen menos que una bombilla sola

[Image] | [Image] | [Image]

Si se estropea alguno de los elementos, de forma que la corriente eléctrica no lo puede atravesar, ninguno de los elementos asociados en serie con él funcionará. Por tanto, los elementos asociados en serie son dependientes entre sí. Los receptores se deben asociar en serie con los elementos de maniobra que los van a controlar.

[Image]

Asociación en paralelo

En la asociación en paralelo, cada elemento comparte los dos contactos con los elementos asociados..

Ejemplo de elementos asociados en paralelo

[Image] | [Image] | [Image] | [Image]

Al recorrer un circuito con elementos en paralelo, si pasamos por uno, no pasamos por otro porque están en diferentes recorridos. Si asociamos varias bombillas en paralelo, cada una luce igual que si ella sola estuviera unida a la pila

[Image] | [Image] | [Image]

De esta forma cada elemento es independiente de los demás, si se estropea uno los demás siguen funcionando.

[Image]

Por este motivo, los elementos asociados en paralelo son independientes entre sí.

Asociación mixta

Es aquella que tiene elementos en serie y elementos en paralelo, como por ejemplo en los siguientes ejemplos:

[Image] | [Image] | [Image]

Para analizar las asociaciones mixtas tenemos que descomponerlas en partes más pequeñas que tengan todos sus elementos en serie o en paralelo

Ejercicio
- normalmente los receptores se asocian entre sí... | en paralelo
- Normalmente los elementos de maniobra se asocian con los receptores ... | en serie
- Los fusibles se asocian con los receptores... | en serie

Q: La carga eléctrica.

La carga eléctrica es una característica de la materia, como lo es la masa. Si levantamos un objeto tenemos una percepción directa de su masa, cuanto más nos pese más masa tiene. Si un objeto pesa más que otro, es porque tiene más masa. Sin embargo de la carga no se tiene una percepción tan clara.

Las masas producen fuerzas entre ellas. El peso de un objeto es el resultado de la fuerza de atracción que se produce entre la masa del objeto y la masa de la Tierra. Las cargas también son capaces de producir fuerzas.

Existen dos tipos de cargas eléctricas, las positivas y las negativas. Dos cargas eléctricas del mismo tipo sienten una fuerza repulsiva que intenta separarlas. Dos cargas de diferente tipo sienten una fuerza atractiva que tiende a juntarlas.

[Image] | [Image] | [Image]
Dos cargas negativas se repelen | Dos cargas positivas se repelen | Las cargas negativas y positivas se atraen

¿Comparativamente como son las fuerzas eléctricas comparadas con las gravitatorias?
- Parecidas
- Muchomás fuerte las eléctricas que las gravitatorias (Las fuerzas eléctricas que hay en el interior de 1kg de agua son miles de veces mayores que la fuerza necesaria para sostener ese Kg de agua en la Tierra, y sin embargo no parecemos observarlas. Esto es así porque, al contrario de lo que sucede con las masas que únicamente producen fuerzas atractivas, las cargas eléctricas producen fuerzas atractivas y repulsivas. En el interior de la materia, normalmente hay una cantidad muy similar de fuerzas atractivas y repulsivas, de manera que unas compensan a otras.)
- Mucho más fuertes las gravitatorial que las eléctricas
A: Muchomás fuerte las eléctricas que las gravitatorias

Q: Electromagnetismo

Cuando las cargas se mueven generan campos magnéticos. Hay magnetismo asociado a toda corriente eléctrica.
Si deseamos potenciar el magnetismo de un circuito enrollamos un trozo de conductor. Cada vuelta del conductor (espira), se comporta como un pequeño imán. Cuantas más espira tenga el arrollamiento, mayor será la fuerza del imán creado cuando lo atraviese la electricidad. El conjunto de espiras creado se llama bobina.
[Image: bobina]
símbolo se una bobina

¿Es lo mismo una bobina que un electroimán?
- Sí
- No (Efectivamente. Para que una bobina sea un electroimán debe atravesarla una corriente eléctrica. Todo circuito eléctrico es un pequeño imán aunque no tenga bobina. Una sola espira se comporta como un imán y no es una bobina.)
- depende del material
A: No

Q: Los átomos

La materia está formada por átomos y estos a su vez por tres tipos de partículas, los neutrones, que no tienen carga, los protones con carga positiva y los electrones, que tienen carga negativa. Los protones están en el interior de los átomos ocupando un espacio llamado núcleo. Los electrones están girando alrededor del núcleo en una especie de cáscara que llamamos corteza. El núcleo es muy pequeño comparativamente con el átomo. Si un átomo tuviera el tamaño de un campo de fútbol, el núcleo tendría el tamaño de una manzana y los electrones correrían por las gradas. Sin embargo, los protones tienen mucha más masa que los electrones, casi 2000 veces más, de manera que casi toda la masa del átomo está en el núcleo.

[Image]

¿Cuál es el orden de magnitud del tamaño de los átomos?
- 10⁻⁷m
- 10⁻⁸m
- 10⁻⁹m
- 10⁻¹⁰m (Para que te hagas una idea de lo que es esto, si un metro midiera lo que España, el átomo mediría la décima parte de un milímetro)
A: 10⁻¹⁰m

Q: Corriente eléctrica

La corriente eléctrica es un movimiento de cargas. Este movimiento puede producir efectos tecnológicamente interesantes como...
- calentar algo
- obtener movimiento
- producir luz
- producir magnetismo
- modificar la masa
A: calentar algo; obtener movimiento; producir luz; producir magnetismo

Q: Si no existieran las fuerzas eléctricas...
- no existirían los sólidos
- no existirían los líquidos
- no existirían los gases
A: no existirían los sólidos; no existirían los líquidos

Q: Los circuitos con relés se suelen dibujar en dos partes aunque sean un solo circuito alimentado por un único generador:
- El circuito de control es el que lleva la bovina del relé
- El circuito de potencia es el que tiene el receptor controlado por el relé

Como el relé tiene dentro varios elementos (una bobina y al menos un conmutador), estos pueden estar separados espacialmente en los esquemas aunque siempre estén cerca físicamente. Por eso se identifican con un nombre. Los distintos elementos con el mismo nombre en el esquema, forman parte del mismo objeto físico.

En estos circuitos con frecuencia no se dibuja el generador que se da por supuesto y simplemente se marcan los cables a los que estaría conectado dicho generador

[Image: circuito]

En el circuito mostrado, cuando se acciona el pulsador M la bombilla luce y cuando se suelta, se apaga. ¿Hay alguna diferencia de funcionamiento entre ese circuito y el siguiente?
[Image: circuito]
- Ninguna
- Por completo, no tienen nada que ver. El segundo no tiene relé
- En el primero, la bombilla y el pulsador pueden tener distintos generadores (Efectivamente y esto es importante. Imagina que la bombilla es un receptor conectado a alta tensión. Con la segunda solución el pulsador debería estar en esa línea de alta tensión, mientras que en la segunda el pulsador puede estar en un circuito de baja tensión.)
A: En el primero, la bombilla y el pulsador pueden tener distintos generadores

Q: ¿Qué tipo de elemento es un relé?
- de maniobra (El conmutador del relé es un elemento de maniobra)
- receptor (la bobina del relé es un receptor)
- generador
- de protección
- de medida
A: de maniobra; receptor