magnitudes eléctricas

I.E.S. Marqués de Casariego
U.D. Control eléctrico
Dpto de Tecnología
3º ESO
MAGNITUDES ELÉCTRICAS
En un circuito decimos que circula corriente cuando hay un paso continuo de electrones
a través de los conductores del circuito desde el polo negativo al polo positivo debido a
la diferencia de potencial que existe entre ambos. Si no existiese una diferencia de
potencial entre los bornes de un generador, no circularía la corriente eléctrica. Así pues,
la diferencia de potencial o voltaje es una magnitud fundamental en un circuito
eléctrico.
Por otro lado, sabemos que hay materiales que conducen la electricidad mejor o peor
que otros y decimos que se trata de buenos o malos conductores de la electricidad. El
hecho de que un material conduzca mejor o peor la electricidad se debe a las
características propias de dicho material. Esto es lo que denominamos resistencia
eléctrica.
En un circuito eléctrico en el que los conductores presentan una resistencia eléctrica
muy elevada, dejaran circular menos cantidad de electrones por unidad de tiempo.
Podríamos decir algo así como que frenan el paso de la corriente eléctrica. En cambio,
si se emplean conductores de poca resistencia eléctrica, la cantidad de electrones que
circulan por unidad de tiempo será mayor.
La cantidad de electrones que circulan a través de un conductor por unidad de tiempo es
lo que llamamos intensidad de la corriente.
RELACIÓN ENTRE MAGNITUDES ELÉCTRICAS: LEY DE OHM
La intensidad de la corriente depende de la tensión y de la
resistencia. La ley de Ohm indica la relación entre
intensidad, tensión y resistencia.
1A =
1V
1Ω
I=
V
R
V = Tensión o diferencia de potencial en voltios (V); I = Intensidad de la corriente en
amperios (A); R = Resistencia eléctrica en Ohmios (Ω).
EJEMPLOS:
¿Qué intensidad circula por una bombilla de 1,5 Ω de resistencia, conectada a 4,5 V?
Sol=3 A
¿A qué tensión está sometida una resistencia de 500 Ω por la que circula una corriente
de 0,2 A?
Sol=100V
A través de un soldador circula una corriente de 0,27 A cuando está conectado a 220 V.
¿Cuánto vale la resistencia calefactora del soldador?
Sol=815 Ω
El amperio, a veces, supone una unidad excesivamente grande, empleándose entonces
unidades más pequeñas, como el miliamperio (mA) y el microamperio (µA)
1 A = 1000 mA
1 mA = 0,001 A = 10-3 A
1 µA = 0,000001 A = 10-6 A
Calcula cuantos amperios hay en 300 mA y en 24 µA
Calcula cuantos miliamperios hay en 2,5 A y en 123456 µA.
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CONEXIONES FUNDAMENTALES
Conexión en serie
CARACTERISTICAS DE LA CONEXIÓN EN SERIE:
-
Se conectan las diferentes cargas (resistencias) una detrás de la otra.
Circula por todas partes la misma intensidad
La suma de las tensiones parciales es igual a la tensión total aplicada
V = V1+V2...
La resistencia total del circuito es igual a la suma de las diferentes resistencias.
R = R1 +R2..
Ejemplo: Dos resistencias R1 = 50Ω, R2.= 70 Ω están conectadas en serie a una tensión
de 12 V. Calcular la resistencia equivalente, la intensidad, las tensiones parciales, el
cociente de las tensiones parciales y el cociente de las resistencias. Comprobar los
valores de los cocientes.
Sol: R=120 Ω; I =0,1 A; V1=5 V; V2 = 7V
v1 5
R
5
= ⇔ 1 =
v2 7
R2 7
V1 R1
=
V2 R2
- Las tensiones parciales están en la misma razón que las resistencias correspondientes.
EJERCICIOS
1 Calcula la resistencia equivalente del siguiente circuito
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2 ¿Cuál es la resistencia de un circuito por el que circula una corriente eléctrica de 2
amperios con una tensión de 12 voltios?
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Conexión en paralelo
CARACTERISTICAS DE LA CONEXIÓN EN PARALELO:
-La resistencia equivalente es la suma de las inversos de las resistencias del circuito.
1
1
1
=
+
R R1 R2
-La resistencia equivalente es menor que la menor de las resistencias conectadas
-Todas las resistencias están sometidas a la misma tensión
-La intensidad total es la suma de las intensidades parciales
I = I1 + I2
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Ejemplo: Dos resistencias R1 = 6Ω, R2.= 3Ω están conectadas en paralelo a una tensión
de 12 V. Calcular la resistencia equivalente, la intensidad, las intensidades parciales, el
cociente de las intensidades parciales y el cociente de las resistencias. Comprobar los
valores de los cocientes.
Sol: R=2 Ω; I =6 A; I1=2 A; I2 = 4A
I1 2 1
R
6 2
= = ⇔ 1 = =
I2 4 2
R2 3 1
I 1 R2
=
I 2 R1
Las intensidades parciales son inversamente proporcionales a las resistencias
correspondientes
EJERCICIOS:
1. Calcula la resistencia equivalente del siguiente circuito
Sol: 6/11 KΩ
2
3. Dos resistencias de 60 y 80Ω respectivamente, se conectan en serie y en paralelo.
Calcular la resistencia total o equivalente para ambos casos.
Conexión mixta
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Una conexión en que haya cargas conectadas en serie y otras en paralelo se denomina
conexión mixta. En este tipo de conexión la resistencia equivalente se calcula
sustituyendo las conexiones en paralelo o en serie por las correspondientes resistencias
equivalentes. Esta simplificación se lleva a cabo hasta que la conexión mixta se
componga únicamente de una conexión en serie o en paralelo.
EJEMPLO;
El circuito representado es una conexión mixta compuesta por tres resistencias.
Calcular: La resistencia equivalente, la intensidad que circula por cada resistencia y la
tensión aplicada a cada una de ellas.
Sol: RT = 4 Ω; I1 =3A; I2=1A; I3=2 A; VAB=6v; VBC=6v.
R2
P0TENCIA Y TRABAJO
Potencia eléctrica.- La turbina de una
central hidráulica rinde tanto más cuanto
mayor es la altura de caída y cuanto más
agua fluya en un segundo por la turbina. A
la altura de caída corresponde en
electricidad la tensión y a la corriente de
agua, la intensidad de la corriente eléctrica.
Analógicamente la potencia eléctrica será tanto mayor cuanto más alta sea la tensión y
cuanto más intensa sea la corriente. La unidad de potencia es el vatio.
1W = 1v .1A
P = V.I
P= potencia; V= Tensión; I= Intensidad
1 W es la potencia de una corriente continua de 1 A a una tensión continua de 1 V
EQUIVALENCIAS
1 Kw = 1000 w = 103 w ; 1 mW = 1/1000 w = 10-3 W
P = V .I
V = I .R
I=
V
R
P = R.I .I = R.I 2
P =V
V V2
=
R
R
Trabajo eléctrico
El trabajo eléctrico es tanto mayor cuanto más potencia es absorbida de la red y cuanto
más tiempo esté conectada la carga.
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1Ws = 1W.1s 1KWh = 1KW . 1h T = P.t
Equivalencia: 3600000 vat-segundo (Ws) = 1000 vat-hora (Wh) = 1 kilovatio-hora (KWh)
EJERCICIOS:
Un circuito eléctrico está formado por una bombilla cuya resistencia es de 3Ω y está alimentada
por una fuente de alimentación de 6 V. Calcular la potencia de la bombilla.
Una bombilla de 40 w de potencia está encendida durante 10 horas. Calcular la energía que ha
consumido. Sol: 0,4 KWh
Un calefactor eléctrico está alimentado con una tensión de 220 V. y consume una corriente de
10 A. Calcular la potencia y la energía consumida si está funcionando durante 5 horas.
Sol: P = 2,2 Kw; E = 11KWh.
En el aula de Tecnología se dispone de iluminación formada por 6 bombillas que consumen 0,5
A y 6 tubos fluorescentes que consumen 0,1 A. La instalación está en paralelo y alimentada a
una tensión de 200 V. Calcular la potencia de toda la instalación.
Sol: P=720w
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EJERCICIOS
Realiza los cálculos necesarios para completar el cuadro y calcula la potencia que proporciona
la pila.
Rt
I1
I2
I3
VAB
250 Ω
0,1 A
0,04 A
0,06 A
1V
VBC
VAC
PR1
PR2
PR3
24 V
25 V
0,1 W
0,96 W
1,44 W
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