ELECTRICIDAD
1 ACTIVIDAD: mi primer circuito (primera clase).
Qué es la electricidad
La electricidad es un tipo de energía que se genera a partir del movimiento de electrones en el interior de un material conductor.
Gracias a la unión de las cargas positivas y negativas de los electrones, se pueden generar dos tipos de energía eléctrica:
La electricidad estática.
Se produce de forma natural cuando al frotar algún objeto, este acumula cargas eléctricas.
La electricidad dinámica.
También conocida como corriente eléctrica, se genera a partir del movimiento de cargas libres a través
de un conductor en un circuito eléctrico. Ahora bien, ya conocemos que la energía eléctrica se genera
a través de fenómenos naturales como la estática y los relámpagos, o en centrales eléctricas donde se
produce corriente eléctrica que es la que finalmente usamos en nuestros hogares.
Pero, ¿Qué fuentes de energía se usan para generar electricidad en estas centrales? Te lo explicamos
a continuación:
¿Cuáles son las fuentes de energía de la electricidad?
La electricidad puede ser generada a partir de varias fuentes de energía primaria, por lo que es una
fuente de energía secundaria.
La energía primaria
La energía primaria es aquella que se puede encontrar de distintas formas en la naturaleza, y puede ser
usada para transformarla, almacenarla y transportarla. Algunas fuentes de energía primaria se pueden
usar de forma directa, mientras que otras están listas para su uso luego de un proceso de extracción y transformación.
Los recursos naturales como el viento, el carbón, el petróleo, el agua en movimiento, la leña y otros
residuos naturales son fuentes de energía primaria.
La energía secundaria
Por el contrario, las fuentes de energía secundaria resultan de las transformaciones de las fuentes
de energía primarias y no se encuentran de forma natural, sino que se generan a partir de estos recursos.
La electricidad y los derivados del petróleo como el gasoil y nafta son ejemplos de fuentes de energía
secundaria. A su vez, las fuentes de energía primaria se pueden dividir en dos grupos: renovables y no
renovables.
- Fuentes de energía no renovables
Son aquellas que se consumen y agotan al utilizarlas. Un ejemplo de este tipo de energías es el petróleo,
ya que su proceso de formación tarda millones de años en completarse.
- Fuentes de energía renovables
Son aquellas que no se agotan al usarlas. En este grupo se pueden destacar la energía solar, la energía
eólica, la energía geotérmica, la energía hidráulica, etc., y otras en fase experimental como la energía
mareomotriz, y la energía undimotriz. Luego de descubrir qué fuentes de energía se usan para generar
electricidad, vamos a conocer el proceso para generar la corriente eléctrica que llega hasta nuestra casa.
¿Cómo se produce la electricidad y cuál es el proceso hasta llegar
a los hogares?
Se genera la energía eléctrica.
Se transmite la electricidad hasta las subestaciones.
Se distribuye la electricidad a los hogares por parte de la distribuidora correspondiente a cada zona.
Se comercializa la electricidad entre los consumidores.
El proceso se inicia en las centrales eléctricas donde se genera la energía eléctrica a partir de energías
primarias renovables y no renovables. Las empresas propietarias de estas centrales venden la energía
a las compañías comercializadoras. Luego, esta energía se convierte en electricidad y se transmite desde
las centrales hasta las subestaciones eléctricas, usando vías elevadas o subterráneas. Desde las
subestaciones se distribuye la electricidad a todos los hogares próximos a la zona. No se puede elegir
quién te distribuye la electricidad, sin embargo, si puedes elegir la empresa comercializadora, que es la
que envía las facturas, resuelve las averías, etc.
-
¿Dónde se produce la electricidad?
Ahora bien, dependiendo de las fuentes de energía usadas para generar electricidad, las centrales
donde se produce la electricidad pueden ser:
Centrales termoeléctricas, donde se utiliza carbón, gas, fueloil o gasoil para generar electricidad.
Centrales nucleares. En ellas se utilizan combustibles como uranio 235 para generar electricidad.
Centrales hidroeléctricas. La energía del agua en movimiento es la usada para producir electricidad.
Centrales geotérmicas. En estas centrales se aprovecha el calor natural del interior de la tierra para
el proceso de generación de la electricidad.
Parques eólicos. En ellos se utiliza la energía del viento para mover una turbina de la que se obtendrá
la energía eléctrica.
Centrales solares. Se utiliza la energía del sol de distintas formas para producir electricidad.
Centrales de biomasa: Se quema materia orgánica para generar calor que posteriormente tras un
largo proceso se convierte en electricidad.
Las centrales mareomotrices y las centrales undimotrices usan las mareas y las olas para generar
electricidad.
2 ACTIVIDAD: investigar corriente AC Y DC .
¿Qué es la corriente alterna?
La corriente alterna es un tipo de corriente en el que el flujo eléctrico varía en cuanto a la
magnitud (valor del voltaje) y sentido (dirección del voltaje), alternándose en períodos de
tiempo determinados. Estas variaciones generan distintas formas en la oscilación, siendo la
más común la oscilación senoidal, con la que se obtiene una transmisión de energía mucho
más eficiente y por tanto, es una de las más utilizadas.Otras formas de oscilación de la corriente
alternan, como la triangular o la rectangular tienen aplicaciones muy específicas, como la electrónica
y los estudios matemáticos.
Origen de la corriente alterna
En 1832, el inventor parisino Hippolyte Pixii creó un generador de corriente alterna, basado en
los principios del campo magnético del físico y químico británico Michael Faraday. Esto
permitió experimentar y desarrollar diferentes aplicaciones, especialmente en Europa. Sin
embargo, fue el físico e inventor Nicola Tesla quien, en 1882, construyó el primer motor de
inducción de corriente alterna. Esto permitía la transformación de la corriente alterna en
corriente continua, usando un motor como una suerte de conversor. Posteriormente, y
viendo el alcance que podría tener la
corriente alterna en la vida cotidiana, desarrolló un transformador que permitía elevar la tensión
la tensión eléctrica y disminuir su intensidad para poder transmitir la corriente a largas distancias,
y luego disminuir la tensión al llegar al punto de consumo para que pudiera ser aprovechada de
manera eficiente. La importancia de la invención del transformador radica, fundamentalmente,
en un tema de eficiencia y seguridad, ya que representaba una situación de peligro que un hogar
común recibiera una alta cantidad de energía eléctrica. Además, la corriente continua no puede
viajar a través de largas distancias sin generar pérdidas importantes de energía, algo que sí puede
hacer la corriente alterna.Por lo tanto, con estos desarrollos se abrían las puertas para mejorar la
calidad de vida y acelerar los procesos de industrialización, especialmente en los entornos
urbanos, ya que, si bien ya existía y se aplicaba la electricidad con fines prácticos, se hacía con
corriente directa, que por sus características resultó ser poco práctica comparada con la corriente
alterna. Finalmente, en 1891, se pudo comprobar la eficacia no solo de la corriente alterna,
sino del generador y transformador creado por Tesla, cuando se realizó la primera transmisión
interurbana de corriente en Colorado, Estados Unidos.
Componentes de la corriente alterna
Ciclo: es la variación de tensión eléctrica de cero a un valor máximo positivo, luego a cero
y de allí a un valor máximo negativo.
Período: el tiempo en el que ocurre un ciclo. Se expresa en segundos.
Frecuencia:el número de ciclos por unidad de tiempo (segundos). Se expresa en Herzios (Hz).
En el continente americano, la frecuencia estándar es de
60 Hz y en Europa y el resto del mundo, 50 Hz.
- Centrales de biomasa: Se quema materia orgánica para generar calor que posteriormente tras un largo
- proceso se convierte en electricidad.
- Centrales mareomotrices y las centrales undimotrices usan las mareas y las olas para generar electricidad.
Ventajas de la corriente alterna
Generadores más eficientes con respecto a la corriente continua.
Posibilidad de generar cambios de tensión e intensidad de manera segura y económica con los transformadores.
Transporte de energía a mayores distancias y a alta tensión usando menos conductores eléctricos.
Permite un mayor rango de voltajes con el uso del transformador.
Se puede convertir en corriente continua con el uso de un rectificador.
Desaparición o disminución de riesgos y fenómenos asociados al uso de la energía eléctrica, así como
corrosiones electrolíticas y magnetización de piezas metálicas.
Aplicaciones de la corriente alterna
Alumbrado público.
Conexiones eléctricas domésticas y de uso público.
Dispositivos de uso doméstico e industrial con conexión de corriente (electrodomésticos,
máquinas de lavado de autos, por ejemplo).
¿Qué es la corriente directa?
La corriente directa, también conocida como corriente continua es un flujo de carga eléctrica que
no cambia su dirección, por lo que siempre va del polo positivo al polo negativo.Si bien se consideró
que la corriente directa no era tan eficiente como la corriente alterna , la realidad es que hoy en día este
tipo de corriente tiene aplicaciones prácticas, especialmente en el mundo de la electrónica. Además,
el desarrollo de la corriente directa de alta tensión ha reemplazado a la corriente alterna en sistemas de
envergadura, como los cables submarinos de larga distancia.
Origen de la corriente directa
La corriente continua fue descubierta en 1800 por el físico italiano Nicola Volta, quien desarrolló
la primera pila voltaica. Después de que el inventor francés Hippolyte Pixii desarrolló su generador
de corriente alterna en 1832, y posteriormente le creara un conmutador que hacía las veces de
interruptor, se obtuvo corriente continua. Con estos avances tecnológicos comenzó la generación
de electricidad en centrales eléctricas y posteriormente, el uso doméstico de las bombillas
incandescentes basadas en corriente continua, de Thomas Edison. Sin embargo, después de lograr la
manipulación de los voltajes de la corriente alterna con el uso de los transformadores, la corriente
continua se volvió impráctica. Fue en 1950 que la corriente directa volvió a considerarse útil con la
transmisión de la corriente continua de alta tensión, lo que permitió que fuera una alternativa para los
sistemas que requerían corriente alterna. Hoy en día, se utilizan rectificadores para cambiar la tensión
de la corriente continua de los dispositivos que lo meriten, como los aparatos electrónicos.
ventajas de la corriente directa
Se puede almacenar en forma de baterías, lo que permite tener una fuente de energía a
disposición para los dispositivos, aparatos, o máquinas que permitan este tipo de recursos.
En algunos casos, las baterías pueden ser recargables.
Su uso es más seguro que el de la corriente alterna, lo que ha permitido desarrollar múltiples
soluciones, especialmente con fines domésticos.
Permite un uso de voltajes más bajos para transmitir electricidad por medio de cables.
Aplicaciones de la corriente directa
Automóviles.
Sistemas de transporte subterráneo y ferrocarriles.
Telefonía móvil.
Computadoras (deben alimentarse con corriente alterna, pero internamente esta se transforma
en corriente directa).
Todo dispositivo o aparato que requiera el uso de baterías.
VIDEO: Mentes Brillantes 02 Edison vs Tesla HD 720p audio latino
3 ACTIVIDAD: análisis del video
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Ley de Ohm
La ley de Ohm establece que la corriente que pasa por los conductores es proporcional al voltaje aplicado en ellos.
El físico alemán Georg Simon Ohm (1787-1854) fue el primero en demostrar experimentalmente la relación entre los conductores eléctricos y su resistencia.
Ohm descubrió al principio del siglo XIX que la corriente a través de un metal era directamente proporcional al voltaje o diferencia de potencial eléctrico por el metal, tal como lo expresa su enunciado. El descubrimiento de Ohm condujo a la idea de la resistencia en los circuitos.
Fórmula de la ley de Ohm
La ley de Ohm expresada en forma de ecuación es
V = RI
- V es el potencial eléctrico en voltios.
- I es la corriente en amperios.
- R es la resistencia en ohms.
Una regla nemotécnica para recordar la fórmula de Ohm es recordar que Victoria es la Reina de Inglaterra; V=R.I
6 conceptos claves para entender la ley de Ohm
Para entender la ley de Ohm, necesitamos aclarar los conceptos de carga, corriente y voltaje, así como explicar en qué consisten los conductores, los aislantes y la resistencia eléctrica.
1. Carga
La fuente de todas las cargas eléctricas reside en la estructura atómica. La carga de un electrón es la unidad básica de la carga. La medida para la carga es el coulomb (C) en honor al físico francés Charles Augustin de Coulomb. La carga de un electrón es igual a 1,60 x10-19 C. Esto significa que una carga de 1 C es igual a la carga de 6,25x1018 electrones.
2. Corriente
La corriente eléctrica es el flujo de carga a través de un conductor por unidad de tiempo. La corriente eléctrica se mide en amperios (A). Un amperio es igual al flujo de 1 coulomb por segundo, es decir, 1A= 1C/s.
3. Voltaje
La corriente eléctrica que fluye por un conductor depende del potencial eléctrico o voltaje y de la resistencia del conductor al flujo de carga.
La corriente eléctrica es comparable al flujo del agua. La diferencia de la presión de agua en una manguera permite que el agua fluya desde una presión alta a una presión baja. La diferencia de potencial eléctrico medido en voltios permite el flujo de las cargas eléctricas por un cable desde una zona de potencial alto a uno bajo.
La presión del agua se mantiene por una bomba, y la diferencia de potencial para la carga se mantiene por una batería.
4. Conductores
Aquellas sustancias por donde las cargas se mueven fácilmente se llaman conductores. Los metales son excelentes conductores debido a la descolocación o movimiento de sus electrones en su estructura cristalina atómica.
Por ejemplo, el cobre, que es usado comúnmente en cables y otros dispositivos eléctricos, contiene once electrones de valencia. Su estructura cristalina consta de doce átomos de cobre unidos a través de sus electrones descolocados. Estos electrones pueden ser considerados como un mar de electrones con la capacidad de migrar por el metal.
- Conductores óhmicos: son aquellos que cumplen la ley de Ohm, es decir, la resistencia es constante a temperatura constante y no dependen de la diferencia de potencial aplicado. Por ejemplo: conductores metálicos.
- Conductores no óhmicos: son aquellos conductores que no siguen la ley de Ohm, es decir, la resistencia varía dependiendo de la diferencia de potencial aplicado. Por ejemplo: ciertos componentes de aparatos electrónicos como computadoras, teléfonos celulares, etc.
5. Aislantes
Aquellas sustancias que resisten al movimiento de la carga son llamadas aislantes. Los electrones de valencia de los aislantes, como el agua y la madera, están fuertemente restringidos y no pueden moverse libremente por la sustancia.
6. Resistencia eléctrica
La resistencia eléctrica es la dificultad con la que las cargas eléctricas fluyen a través de un conductor.
Usando la analogía del agua, la resistencia eléctrica puede ser comparada a la fricción del flujo de agua por un tubo. Un tubo liso y pulido ofrece poca resistencia al paso del agua, mientras que un tubo rugoso y lleno de desperdicios hará que el agua se mueva más lentamente.
La resistencia eléctrica está relacionada con la interacción de los electrones conductores a medida que se mueven de átomo a átomo por el conductor. La resistencia se mide en ohms u ohmios, y se representa con la letra griega omega Ω.
Puntos claves a recordar
- El voltaje mueve la corriente mientras la resistencia la impide.
- La ley de Ohm se refiere a la relación entre voltaje y corriente.
- Circuitos o componentes que obedecen la relación V=IR son conocidos como óhmicos y presentan gráficos corriente-voltaje que son lineales y pasan por el punto cero.
ACTIVIDAD 3F Y G (COPIAR LEY OHM, LEER Y COMPRENDER)
U
Diodo LED
Es un diodo emisor de luz, es decir, un tipo particular de diodo que emite luz al ser atravesado
por una corriente eléctrica. Los diodos (emisor de luz, o no) son unos de los dispositivos electrónicos
fundamentales
CARACTERÍSTICA
Sólo dejan pasar la corriente en un sentido. Por tanto, tenemos que conectar correctamente la tensión al dispositivo.
REGLA NEMOTÉCNICA
- La patilla más larga es la positiva.
- La patilla menos larga es la negativa.
La resistencia
es un componente electrónico diseñado para causar una caída de tensión al flujo de electricidad en un punto dado,
es decir. En otras palabras, se opone al paso de la corriente en un circuito electrónico, su magnitud de resistencia
depende de su cantidad de ohmio (Ω) (Unidad de medida de la resistencia).
Transistor
Se llama transistor (del inglés: transfer resistor, “resistor de transferencia”) dispositivo electrónico
semiconductor, capaz de modificar una señal eléctrica de salida como respuesta a una de entrada,
sirviendo como amplificador, conmutador, oscilador o rectificador de la misma. Los transistores
operan sobre un flujo de corriente, operando como amplificadores (recibiendo una señal débil y
generando una fuerte) o como interruptores (recibiendo una señal y cortándole el paso) de la misma.
Esto ocurre dependiendo de cuál de las tres posiciones ocupe un transistor en un determinado momento,
y que son:
En activa. Se permite el paso de un nivel de corriente variable (más o menos corriente).
En corte. No deja pasar la corriente eléctrica.
En saturación. Deja pasar todo el caudal de la corriente eléctrica (corriente máxima).
Capacitor
Un capacitor o también conocido como condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía
a través de campos eléctricos (uno positivo y uno negativo). Este se clasifica dentro de los componentes
pasivos ya que no tiene la capacidad de amplificar o cortar el flujo eléctrico. Los capacitores se utilizan
principalmente como filtros de corriente continua, ya que evitan cambios bruscos y ruidos en las señales
debido a su funcionamiento.
Fotoresistencia
El LDR por sus siglas en inglés (Light Dependent Resistor) o fotoresistor es una resistencia eléctrica la
cual varía su valor en función de la cantidad de luz que incide sobre su superficie. Cuanto mayor sea la
intensidad de luz que incide en la superficie del LDR o fotoresistor menor será su resistencia y en cuanto
menor sea la luz que incida sobre éste mayor será su resistencia.
Ejercicios para aplicar la ley de Ohm
Problema 1
Calcule la resistencia eléctrica de un resistor que presenta 10 A de corriente y 200 v de diferencia de potencial.
Problema 2
Un conductor tiene una resistencia de 54 Ω.
a) ¿Cuál es la corriente si el conductor se conecta a una batería de 9 volts?
b) ¿Cuál es el voltaje en sus terminales si por el conductor pasa una corriente de 200 mA?
Problema 3
Demostrar si un circuito con 3 led color rojo es capaz de funcionar con una pila de 9 v
crea el circuito
Problema 4
Crear el circuito con los diolos led color rojo,amarillo y verde alimentado con una pila de 5v ¿cuales serian los valores de las resistencias a utilizar determinalo atraves de la ley ohm?.
PROYECTO 1
TABLETA DE PREGUNTAS Y RESPUESTAS
Planeación proyecto
Nombres del equipo:
Objetivo: (Es aquel que expresa de forma clara, concisa y realista el resultado que se desea alcanzar al final del proyecto. )
Desarrollo proyecto: (Pasos a seguir para realizar el proyecto)
1) circuito eléctrico
2) Operación que determine el valor de la resistencia
3) Explicación como llevaran acabo el proyecto
Recursos disponibles: (material y costos)
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