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2013 La Electricidad

13-2-2013


La Electricidad Los electrones llevan un sentido, que es del polo positivo al negativo.

a) ¿Cómo se denomina ese sentido de la corriente eléctrica? Se denomina sentido convencional debido a razones históricas ya que antes se pensaba que los electrones iban en este sentido (del positivo al negativo) b) ¿Cómo se denomina el sentido opuesto? Sentido real, esto es porque actualmente se sabe que la dirección real de los electrones es al contrario que en el convencional, es decir, del polo negativo al positivo.

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La Electricidad

Vamos a suponer que tenemos una bombilla conectada a un alargador de 2 m de longitud para alumbrarnos. El alargador lo conectamos en un enchufe. Cuando damos al interruptor, resulta que la bombilla se enciende al instante, pero hay algo que no sabemos y es que los electrones se mueven aproximadamente 10 cm/s, es decir, que un electrón que salga del enchufe hacia la bombilla, tardará unos 20 s en llegar.

¿Cómo es posible que la bombilla se encienda inmediatamente? Razona esta respuesta.

Esto es debido a que al darle al interruptor lo que hacemos es activar la diferencia de potencial para que los electrones se muevan. Pero ya hay electrones pegados a la bombilla por lo que llegan a ella nada más conectarlo a la corriente y no es necesario que el primer electrón del cable llegue hasta la bombilla para que esta se encienda. Esto es porque la electricidad funciona como el agua, es decir, cuando abres el grifo sale agua enseguida y es porque toda la tubería está llena de agua; igual pasa con los electrones en un cable.

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La Electricidad Conecta el voltímetro de manera que podamos medir la tensión de la pila:

La tensión también se puede medir con el polímetro o multímetro que también sirve para medir la intensidad y la resistencia.

En la representación de circuitos hay una serie de símbolos definidos para cada componente que se usan tanto en representaciones de circuitos paralelos como en serie

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Conecta el รณhmetro para medir el valor de la resistencia:

Porque Mรกs Rรกpido Imposible. 4


La Electricidad

Si a una resistencia de 100 Ω le conectamos una pila de 12,5 V. ¿Cuántos amperios pasarán por la resistencia?

Estableció las bases del estudio del movimiento de las cargas eléctricas en los conductores con la Ley de Ohm.

Fórmula de la Ley de Ohm: R

Despejando con letras

I=

I=

, Ω

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I = 0,125 A

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Si ahora le cambiamos la pila, de manera que por la resistencia pasen 10 A, ¿de cuántos voltios será la nueva pila? Ley de Ohm:

despejando con letras

R

V = R∙I

V = 100 Ω∙10 A V= 1000 V

Los superconductores son materiales capaces de conducir la corriente eléctrica con resistencia y pérdida de energía 0.

Circuito en serie con una resistencia

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¿Qué le pasa a un conductor si le aumentamos la longitud? Y ¿si aumentamos la sección? Si aumentamos la longitud tendrá mayor resistencia, ya que la longitud es directamente proporcional a la resistencia. Si aumentamos la sección disminuirá la resistencia, ya que la sección es inversamente proporcional a la resistencia.

Siendo la resistividad que depende del material del que esté formado el conductor; L es la longitud del conductor y S la sección

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Si la resistividad del cobre es de 0,017 y tenemos una bobina de cable de 200 m de longitud y 1,5 mm2 de sección, ¿cuál será la resistencia de la bobina? R= 0,017 ∙

2

,

R= 2,27 Ω

De la bobina anterior hemos gastado unos cuantos metros, pero no sabemos lo que queda. Al medir con un óhmetro, obtenemos una resistencia de 2 Ω. ¿Podrías decir cuántos metros de cable quedan en la bobina?

despejar con letras

L= = resistividad del material. S= sección. R= resistencia. L= longitud.

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Ω∙ , ,

L= 176,47m

L=


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Una nube pasa a 1200m de altura y sabemos que con la fricción se va cargando con cargas eléctricas de manera que hay una diferencia de potencial entre la nube y la tierra. Si el aire tiene una rigidez dieléctrica de 3kV/mm, ¿qué diferencia de potencial tendrá que existir entre la nube y el suelo para que haya un relámpago? Fórmula del potencial eléctrico y la distancia:

V

k∙

V

9 ∙ 10! ∙

" #$/&& &

V=22 500 000V K es la constante de proporcionalidad que depende del medio (aire=9·109) q1 es la carga que crea el campo eléctrico. d es la distancia del punto a la carga eléctrica.

La tierra y las nubes funcionan como un condensador.

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Si por una resistencia de 100Ω pasa una intensidad de 2 A, ¿cuántos vatios de potencia consumirá? Ley de Ohm para calcular el voltaje:

R

despejar con letras

V= R∙I

V= 100Ω∙2 A

V= 200V Cada kWh equivale a 3 600 000 J de energía consumida

Fórmula de la potencia:

P=V∙I

P= 200V ∙2 A

P= 400 W

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Tenemos una calefacción eléctrica que consume 2000 W y la tenemos encendida durante 1 hora para calentar el baño. Suponiendo que el kW ∙h tenga un precio de 0,37 €, ¿cuánto nos va a costar tenerla encendida durante ese tiempo? Si 1 kW h cuesta 0,37 € 0,37 ∙2 €

2 kW en una hora serán

Tener la calefacción encendida durante una hora nos costará 0,74€

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La Electricidad

Si consideramos el mismo precio del kW∙h que en el ejercicio anterior y resulta que hemos puesto en marcha un aparato que no sabemos cuánto consume en W y que nos ha costado 3€ tenerle encendido durante 10h, sabrías decir ¿Cuántos vatios consume ese aparato? Si además lo hemos conectado a 230 V, ¿cuál será su resistencia? 3€ debe ser igual a las horas que está encendida por los kW por el precio. Así que:

h ∙ kW ∙

€ *

€+,+-./0

"€

kW

*∙ ," €

12

despejar con letras

kW= 0,81

Pasado a W= 810,81W Por la fórmula:

p

V ∙R

despejar con letras

7

R

,7 8 "

12

R= 0,015Ω

R

5 6

"€ 3∙€/3


La Electricidad

Escribe las características que tiene una asociación en serie de resistencias.

En un circuito en serie se disponen las resistencias una a continuación de la otra unidas por un conductor formando una cadena de resistencias. Se puede sustituir física y matemáticamente por una resistencia equivalente sumando todas las resistencias. La corriente que circula por cada una de las resistencias (intensidad) es la misma. La diferencia de potencial entre los extremos de cada una de las resistencias (voltaje) es distinta. La resistencia equivalente, total o resultante, de la asociación se calcula sumando los valores de todas las resistencias: RT= R1+R2+R3

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La Electricidad Escribe las características que tiene una asociación en paralelo de resistencias.

Se disponen los mismos extremos de las resistencias unidas a un único punto. Se puede sustituir por una resistencia equivalente a dichas resistencias:

1 9

1

:

1

:

1 "

La corriente se reparte entre las resistencias No tienen que ser partes iguales ya que depende del valor de cada resistencia. La diferencia de potencial en las resistencias es la misma.

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Bombillas

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,

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En el circuito de la figura, sabemos que V= 10V, R1=20Ω y R2=30Ω. Calcula la tensión que tendrá R2 y la intensidad que va a pasar por las resistencias. Por la ley de Ohm:

R

I=

despejar con letras

I=

I=0,2 A

Por la ley de Ohm:

R

despejar con letras

V2= IT∙R2

V2= 0,2 A∙ 30 Ω

V2= 6V

Tipos de circuitos

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La Electricidad En el siguiente circuito, V=20 V, R1= 30Ω y R2= 30Ω. Calcula la resistencia equivalente y la intensidad que va a circular por cada una de las resistencias. Resistencia equivalente:

: ;

;

"

;

"

:

"

RT= 15 Ω

Ley de Ohm:

R

despejar con letras

IT=

IT= ;

IT = 1,33 A Ley de Ohm para tensión AB:

R

despejar con letras

V= RT ∙ IT

V= 19,95 V

Ley de Ohm para intensidad de cada resistencia:

R

despejar con letras

I1 = 0,665 A

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I1 =

;

I1 =

!,! " Ω


La Electricidad Realiza en la red de actividad Energuy. Imprime la pantalla final con tu resultado (sólo cuando sea superior a 11). Está en inglés, pero seguro que te defiendes y así repasas ;)

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fisicaelectricidad