Title: Lección: la corriente eléctrica
Course: Tecnología y Digitalización 3º ESO 25-26

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Lo que tienes que hacer

Lee esta lección y contesta las preguntas.

No hace falta que tomes apuntes ya los tienes de cursos anteriores. Si no entiendes algo, pregunta al profesor.

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.

Q: Unidades eléctricas

El voltio es la unidad de tensión. Se simboliza con la letra V.
El amperio es la unidad de intensidad. Se simboliza con la letra A.
El ohmio es la unidad de resistencia. Se simboliza con la letra griega omega: [Image: omega]

¿A qué tensión hay que someter una resistencia de {r} ohmios para que pase por ella una intensidad de {a} amperios?
A: {r}*{a} (formula; values not in the backup's text)

Q: ¿Cuán debe ser el valor de una resistencia para que conectada a una pila de {v}voltios pase por ella {a}amperios?
A: {v}/{a} (formula; values not in the backup's text)

Q: ¿Qué intensidad pasará por una resistencia de {r} ohmios conectada a una pila de {v} voltios?
A: {v}/{r} (formula; values not in the backup's text)

Q: ¿Qué intensidad pasará por una resistencia de 200 ohmios si la conectamos a una pila de 4 voltios?
A: 0.02A / 0.02 A / 0.02amperios / 0.02*amperios / 0,02*A / 0,02*amperios
Feedback ("50 A"): Mal. Hay que dividir la tensión entre la resistencia y no al revés.
Feedback ("50 amperios"): Mal. Hay que dividir la tensión entre la resistencia y no al revés.

Q: Ley de ohm
Efectivamente la tensión, la intensidad y la resistencia de un circuito están relacionadas mediante una ley llamada ley de ohm.
[Image: ley de ohm]
Esta ecuación puede tener otras dos posibles formas.
Si despejamos la resistencia, obtenemos la siguiente ecuación:
[Image: ley de ohm]
Si despejamos la intensidad, la ecuación tendrá la siguiente forma:
[Image: La intensidad es igual a la tensión dividida por la resistencia]
Estas tres ecuaciones son tres formas de la ley de ohm.
- Si la tensión no cambia y aumenta la resistencia, la intensidad.. | disminuye
- Si la Tensión aumenta y la resistencia no cambia, la intensidad... | aumenta
- Si la intensidad aumenta y la resistencia es la misma, la tensión... | aumenta

Q: Unidades eléctricas

El voltio es la unidad de tensión. Se simboliza con la letra V.
El amperio es la unidad de intensidad. Se simboliza con la letra A.
El ohmio es la unidad de resistencia. Se simboliza con la letra griega omega: [Image: omega]

¿ A qué tensión hay que someter una resistencia de 100 ohmios para que pase por ella una intensidad de 0.05 amperios?
A: 5*V / 5 V / 5*voltios / 5 voltios
Feedback ("5"): Faltan las unidades.

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 vacio. No hay materia.
[Image: atomo]
¿Dónde hay mas masa?
- En la corteza (Mal)
- 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.)
A: En el núcleo

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: dos cargas negativas] | [Image: dos cargas positivas] | [Image: carga positiva y carga 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. El el siguiente vídeo puedes observar algunos experimentos de este tipo.

¿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 (Mal)
A: Sí

Q: ¿Cómo se llaman las partículas atómicas que tienen carga eléctrica negativa?
- Electrones (Bien)
- Protones (Mal, los protones tienen carga positiva.)
- Neutrones (Mal)
A: Electrones

Tipos de Materiales

Dependiendo de cu comportamiento en los circuitos eléctricos, nos vamos a encontrar materiales conductores, aislantes y semiconductores.

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:
- Hierro | Conductor
- Aluminio | Conductor
- Cobre | Conductor
- Vidrio | Aislante
- Madera | Aislante
- Plástico | Aislante

Q: Semiconductores

Los semiconductores son materiales que se comportan como aislantes o como conductores dependiendo de las condiciones en que se encuentran. Un ejemplo de este tipo de material es el silicio que es aislante a baja temperatura y conductor cuando se calienta.

Los semiconductores están presentes en todos los circuitos electrónicos. Seguramente habrás oído hablar del silicon valley (el valle del silicio). Es un lugar de California en el que están ubicadas muchas empresas de nuevas tecnologías, en las que los semiconductores son importantes.

¿Cuáles de los siguientes componentes es un elemento de protección?
- Fusible
- Motor
- Bombilla
- Pila
A: Fusible

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
- litro | Unidad
- hora | Unidad
- minuto | Unidad
- kilómetro | Unidad

Q: Magnitudes eléctricas

Hay tres magnitudes eléctricas fundamentales: tensión, intensidad y 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

Intensidad:

La intensidad es la cantidad de cargas que se mueven en un circuito por unidad de tiempo. La intensidad se definen en un punto del circuito, en cualquier elemento o cable del mismo.

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 aumenta la tensión de la pila | Aumenta la intensidad
- Si aumenta la resistencia | Disminuye la intensidad
- Si disminuye la tensión en la pila | Disminuye la intensidad

Q: ¿Qué resistencia tendrá un elemento que cuando se conecta a 6 voltios de tensión pasa por él 0,01 amperios
A: 600 ohmios / 600ohmios

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?
- Un kg de hierro (Mal)
- Un kg de papel (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.)
- La misma masa
A: La misma masa

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.

Q: Tipos de elementos

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.

Elementos de protección:

Los elementos de protección permiten proteger al usuario o al circuito elećtrico de posibles malos funcionamientos. No es imprescindible que existan en todos los circuitos, pero sí muy interesante en los circuitos de cierta potencia. Los circuitos que hagas en el taller, no necesitan elementos de protección, porque no tienen peligro, pero los circuitos de tu casa sí los tienen.

Clasifica los siguientes elementos según su tipo.
- Pila | Generador
- Motor | Receptor
- Bombilla | Receptor
- Interruptor | Elemento de maniobra
- Fusible | Elemento de protección