Title: Lección electricidad 1
Course: Tecnología y Digitalizacion 2 ESO 25-26

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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: 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: 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
  Hint: Piensa: ¿consume o produce energía eléctrica?

Q: Unidades y magnitudes

Recuerda estos dos conceptos relacionados con las medidas. Una magnitud es una propiedad que se puede medir. Una unidad es una cantidad de magnitud que se usa para medir por comparación.

Por ejemplo, la longitud es una magnitud, porque se puede medir, mientras que el metro es una unidad porque es una cantidad de longitud que usamos para medir otras por comparación. Si tenemos un campo de fútbol, podemos medirlo cogiendo una regla de un metro y poniéndola una vez detrás de otra hasta recorrer toda su longitud y así saber cuántas veces cabe la regla en el campo.

No se deben confundir estos dos conceptos.
- tiempo | magnitud
- masa | magnitud
- velocidad | magnitud
- Kilogramo | unidad
- hora | unidad
- voltio | unidad
Feedback: Una forma de distinguir unidades de magnitudes es ponerle un número delante. Si "suena bien" se trata de una unidad y si suena mal se trata de magnitud. por ejemplo, si decimos "cinco metros" suena bien, por que metro es unidad; mientras que si decimos "cinco longitud" suena mal, porque longitud es una magnitud.
  Hint: Tanto unidades como magnitudes están relacionadas con medidas
  Hint: Una unidad es una cantidad de magnitud, por tanto "queda bien si se acompaña con un número. Una magnitud es una propiedad y no queda bien si se acompaña con un número

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: 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: 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: 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: llave de cruce] llave de cruce

[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: Indica la transformación que se produce
- motor | energía electrica en mecánica
- altavoz | energía electrica en sonora
- dinamo | energía mecánica en eléctrica
- alternador | energía mecánica en eléctrica
- pila | energía química en eléctrica
- resistencia | energía eléctrica en calor
  Hint: ¿Qué tipo de energía consume y qué tipo de energía produce?
  Hint: Todos los generadores eléctricos producen energía eléctrica. Todos los receptores eléctricos consumen energía eléctrica

Q: Unidades eléctricas

El voltio es la unidad de tensión. Se simboliza con la letra V.

El ohmio es la unidad de resistencia. Se simboliza con la letra griega omega: Ω
- Cuanto más grande es la tensión | más cargas se mueven
- Cuanto más grande es la resistencia | menos cargas se mueven
Also offered: esta magnuitud no afecta a la cantidad de cargas que se mueve

Q: Elementos eléctricos

Llamamos elemento a cada uno de los componentes de un circuito. Hay varios tipos de elementos. Según su función, los podemos clasificar en generadores, receptores y elementos de maniobra.

Elementos generadores:

Son los elementos que empujan las cargas en el circuito. Como hemos dicho, la corriente eléctrica es un movimiento de cargas. Para que se muevan, algo debe empujarlas: el elemento generador. Todos los circuitos deben tener algún elemento generador, porque sino no se moverían las cargas.

Elementos receptores:

En los elementos receptores, la electricidad se trasforma en algo útil. Si construimos un circuito es para conseguir algo con él, por ejemplo iluminar algo.Todos los circuitos deben tener elementos receptores.

Elementos de maniobra:

Los elementos de maniobra son los que permiten controlar el circuito. No es imprescindible que un circuito tenga elementos de maniobra, pero si no los tienen estaría funcionando siempre sin poderse desconectar.

Clasifica los siguientes elementos según su tipo.
- Pila | generador
- motor | receptor
- Bombilla | receptor
- Interruptor | elemento de maniobra
- Conmutador | elemento de maniobra

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 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: 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: 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
  Hint: Para que haya electricidad se tienen que poder mover cargas electricas, bien negativas, bien positivas o ambas
  Hint: En los sólidos los núcleos están en posiciones fíjas. En los líquidos, los núcleos se pueden mover

Q: La carga

La carga es otra característica más de la materia, como lo es la masa. Cualquier cantidad de materia, por pequeña que sea, siempre tiene masa. Sin embargo, no siempre tiene carga. Los neutrones no tienen carga, pero los electrones y los protones sí la tienen.
Aunque sólo existe un tipo de masa, existen dos tipos de cargas, las positivas y las negativas. Los protones tienen carga positiva y los electrones negativa.

Fuerzas eléctricas

Como vimos antes, las masas producen fuerzas gravitatorias. Siempre que tenemos dos masas se produce una fuerza de atracción entre ellas. De la misma forma, las cargas producen fuerzas eléctricas. Sin embargo, con las cargas la cosa es un poco más complicada. Las cargas del mismo signo se repelen y las de distinto signo se atraen. Por tanto, los protones se repelen entre sí al igual que los electrones, mientras que los protones y los electrones se atraen.

[Image: cargas negativas] | [Image: cargas positivas] | [Image: Carga positiva y negativa]
Dos cargas negativas se repelen | Dos cargas positivas se repelen | Una carga positiva y una negativa se atraen

Las fuerzas eléctricas que sufren los protones y los electrones son muchísimo más fuertes que las fuerzas gravitatorias.

Aunque las fuerzas eléctricas son mucho más fuertes que las gravitatorias, no siempre son fáciles de observar. Si tenemos dos trozos de materia cualquiera, tenemos muchas cargas en ambos ya que tienen en su interior infinidad de protones y electrones; pero si la cantidad de ambas partículas es igual, la cantidad de fuerzas atractivas y repulsivas será también igual y en la práctica no observaremos la fuerza. Para poder observarla tenemos que conseguir que las cantidades de cargas positivas y negativas sean diferentes. Si frotas un bolígrafo de plástico contra tu pelo, arrancarás parte de sus electrones, con lo que se cargará eléctricamente y podrá atraer a unos pequeños trozos de papel.

¿Hay fuerzas eléctricas dentro de los objetos?
- Sí (Correcto. Como toda la materia está formada por átomos y estos tienen cargas positivas y negativas en su interior, están llenos de fuerzas eléctricas. Esas fuerzas son las que mantienen unidos los distintos átomos. En la materia compacta (los sólidos y los líquidos) los átomos se mantienen unidos por fuerzas que son de naturaleza eléctrica.)
- No
- Depende del objeto
A: Sí

Q: Los átomos

La materia que forma cualquier objeto está formada por átomos. Los átomos son partículas pequeñísimas que a su vez están formadas por tres tipos de partículas, los protones, los neutrones y los electrones. Lo normal es que un átomo tenga cantidades parecidas, pero no necesariamente idénticas, de estos tres tipos de partículas.
Tanto los protones, como los neutrones y los electrones tienen masa, pero la masa de los protones y de los neutrones es casi 2000 veces mayor que las de los electrones.
Los protones y los neutrones se sitúan en el centro del átomo en una región que llamamos núcleo. Los electrones giran alrededor del núcleo en una región que llamamos corteza. Si lo comparamos con un huevo, la cáscara sería la corteza y la yema el núcleo, con la diferencia de que el núcleo sería proporcionalmente muchísimo más pequeño. Si aumentáramos el tamaño de un átomo hasta que tuviera el tamaño de un estadio de futbol, el núcleo tendría el tamaño de una naranja y los electrones correrían por las gradas. Y entre medias de ellos, entre el núcleo y los electrones no hay nada más que espacio vacío. No hay materia.
[Image: átomo]
¿Dónde hay más masa?
- En el núcleo (Correcto. Los protones y los neutrones que están en el núcleo, tienen muchísima más masa que los electrones. Como las cantidades de las tres partículas son parecidas, casi toda la masa del átomo está en el núcleo.)
- En la corteza (No es correcto)
- En ambos aproximadamente igual
A: En el núcleo

Q: La materia

La materia es la "sustancia" de que están formados los objetos. Todo lo que tiene masa tiene materia. La masa es la característica fundamental de la materia ya que indica su cantidad. Si un objeto tiene más masa que otro es porque tiene más materia.

La gravedad

Las masas producen fuerzas. Siempre que tenemos dos masas, se produce una fuerza de atracción entre ellas. Esta fuerza es más grande cuanto mayores son las masas y más pequeña cuanto más separadas están. Estas fuerzas se llaman gravitatorias y son del mismo tipo que la fuerza que te atrae al suelo. Tú tienes una masa y la Tierra tiene una masa muchísimo mayor. Entre ambos se produce una fuerza de atracción. También  tu masa está atrayendo  la masa del bolígrafo que usas para escribir. Tanto tú como la Tierra estáis atrayendo al bolígrafo, pero la Tierra lo atrae con mucha más fuerza, porque tiene mucha más masa.
¿Qué tiene más materia un kg de hierro o uno de papel?
- Tiene la misma masa (Correcto. La masa es la cantidad de materia. Si dos cosas tienen la misma cantidad de kg significa que tienen la misma cantidad de masa, aunque su volumen pueda ser muy diferente. Un kg de hierro ocupará mucho menos volumen que uno de papel, pero tendrán la misma cantidad de materia.)
- el Kilogramo de hierro
- el kilogramo de paja
A: Tiene la misma masa

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

Q: La corriente eléctrica

La corriente eléctrica es un movimiento de cargas.

Este movimiento de cargas puede producir diversos efectos tecnológicamente interesantes, como son iluminar un recinto, conseguir movimiento o calentar algo.

¿Cómo se llaman las partículas atómicas que tienen carga eléctrica negativa?
A: electrones

Q: Magnitudes eléctricas

Hay varias magnitudes eléctricas, en 2º de la ESO sólo estudiaremos la tensión y la resistencia

Tensión:

La tensión es la "fuerza" que empuja las cargas por el circuito. Los generadores, que son los elementos que empujan las cargas, producen tensión.

La tensión en un circuito se define entre dos puntos. Sería la "fuerza" necesaria para empujar a las cargas entre esos dos puntos

Resistencia:

La resistencia es la dificultad que opone un elemento al paso de corriente eléctrica a su través. Es una de las características fundamentales de los receptores.

Estas tres magnitudes están relacionadas. Imagina que tienen un circuito sencillo con una pila y una bombilla (que tienen resistencia) unidas con unos cables. Contesta intuitivamente a estas cuestiones:
- si aumentamos la tensión cantidad de cargas que se mueven | aumenta
- si aumentamos la resistencia la cantidad de cargas que se mueven | disminuye
- Si la tensión no cambia pero la cantidad de cargas que se mueve aumenta es porque la resistencia... | disminuye
Feedback: Si no has hecho bien este ejercicio quizá lo hagas bien después de ver la siguiente pregunta

Q: Conductores y aislantes

Dependiendo de su comportamiento con la electricidad, distinguimos entre materiales conductores y materiales aislantes.

Los materiales conductores son aquellos que permiten el paso de cargas a través de ellos.

Los materiales aislantes no permiten el paso de cargas a su través.

Los elementos de un circuito se conectan mediante conductores, los cables, que suelen estar recubiertos de un material aislante.

Clasifica los siguientes materiales por su comportamiento eléctrico:
- cobre | conductor
- grafito | conductor
- aluminio | conductor
- plástico | aislante
- Madera | aislante
- vidrio | aislante
  Hint: Todos los metales son conductores