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Imagina que quieres mover un objeto pesado de un lugar a otro. Ese objeto no se va a mover por si sólo, es necesario que alguien, en este caso tú, le comunique energía. Esa energía podría ser un empujón. Gracias al empujón el objeto se arrastraría por el suelo, sin embargo también observarías que el movimiento no es infinito, poco a poco el objeto se movería más lentamente y acabaría por detenerse. El objeto se para por que mientras se ha ido moviendo y debido al rozamiento, ha ido perdiendo la energía que le hemos comunicado con el empujón. Si no volvemos a empujarlo terminará quedándose quieto. En un circuito eléctrico ocurre algo parecido. Para que los electrones se muevan es preciso que “algo” les comunique energía. Ese “algo” vimos que iba ser el generador. Vamos a llamar: Fuerza electromotriz: Energía que el generador comunica a cada unidad de carga cuando ésta atraviesa dicho generador. De igual forma cuando los electrones se van moviendo a través del conductor van perdiendo parte de su energía, comunicándosela a los receptores. Vamos a llamar: Diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor: Energía consumida por cada unidad de carga para moverse entre esos dos puntos de conductor. Hay que tener en cuenta de dos aspectos muy importantes: - En realidad estamos hablando del mismo concepto en los dos casos. Nos referimos a la diferencia que existe entre el contenido energético de los electrones entre dos puntos del circuito. La fuerza electromotriz es también una diferencia de potencial que mide la energía “ganada” por la unidad de carga entre dos puntos. - En ambos casos nos referimos no a la energía que cede el generador o a la energía cedida por los electrones entre dos puntos. Nos referimos a la energía ganada o perdida por CADA unidad de
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Para que un circuito eléctrico funcione es necesario que los electrones que salen del generador puedan recorrer un camino definido y volver al generador. Cuando ocurre esto decimos que el CIRCUITO está CERRADO. Si rompemos ese camino de cualquier forma, los electrones no pueden recorrer su camino, la corriente eléctrica desaparece, se dice que el CIRCUITO está ABIERTO
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Conjunto de elementos unidos entre sí que permiten circular a los electrones. En ellos la corriente eléctrica sale de un punto de partida, recorre un camino cerrado y vuelve al mismo lugar. En los circuitos eléctricos habrá siempre elementos de cuatro tipos: • Generadores: Elementos que aportan energía a los electrones, esta energía es la que les permite moverse. • Receptores: Elementos que transforman la energía de los electrones (energía eléctrica) en otros tipos de energía: Calor, luz, movimiento. • Conductores: Camino por el que circulan los electrones, conectan los distintos generadores y receptores del circuito.
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Conceptos previos Cualquier porción de materia está formada por partículas llamadas átomos. Los átomos están formados por tres tipos de partículas. Protones, neutrones y electrones. Los protones y neutrones están fijos en la parte central del átomo, el núcleo. Protones y neutrones no pueden abandonar el núcleo (salvo en una reacción nuclear).
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Elementos que proporcionan energía a los electrones que van a moverse por el circuito. . Es decir transforman alguna forma de energía en energía eléctrica. La energía que el generador comunica a cada unidad de carga eléctrica que recorre el conductor se denomina fuerza electromotriz, se mide en una unidad llamada voltio. Hay muchos tipos de generadores. Este año estudiaremos dos de ellos: a) Pilas : Sistema en el que tiene lugar una reacción química que libera energía. Esa energía se comunica a los electrones
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Camino por el que circulan los electrones. Normalmente están formados por hilos o cables metálicos que unen las diferentes partes del circuito. Los conductores de una instalación corriente están formados por un hilo (o unos hilos trenzados) de cobre recubierto por una capa de plástico. Se emplea cobre por ser un material que conduce bien la electricidad, ser barato y ofrecer unas buenas propiedades mecánicas. Los materiales que conducen la corriente eléctrica se llaman materiales CONDUCTORES. Los metales son buenos conductores. El plástico es un material que no deja pasar la corriente eléctrica. Es un AISLANTE. El cable se recubre de plástico para evitar que los electrones abandonen el recorrido deseado.
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Elementos que transforman la energía de los electrones (energía eléctrica) en otros tipos de energía. Según como sea ese tipo de energía obtenida tenemos varios tipos de receptores: - Bombillas: Transforman la energía de los electrones en luz. Se hace circular los electrones a través de un filamento especial que al paso de la corriente se calienta tanto que da luz. Ese filamento está protegido dentro de una ampolla y en su interior hay vacío o un gas especial. La bombilla se conecta al circuito a través de una parte metálica, normalmente de rosca que se llama casquillo. - Resistencias: Transforman la energía de los electrones en calor. Al moverse los electrones a través de una resistencia ceden su energía, aumentando la temperatura de la resistencia. - Motores: Transforman la energía de los electrones en movimiento. Normalmente el movimiento obtenido es el giro de un eje. Ese giro se puede transformar en otros tipos de movimientos a través de mecanismos como los estudiados en el tema anterior.
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Imagina que tienes que describir la cantidad de coches que pasan por un punto concreto de una carretera. No será suficiente con contar el número de vehículos que pasan por ese punto. Habrá que dividir ese número por el tiempo que has estado realizando la medida. Así por ejemplo si han pasado por el punto diez coches en cinco segundos obtendrías un valor de dos coches por segundo. Ese valor sería el que representa la intensidad de tráfico por el punto estudiado. En el caso de la electricidad ocurre algo muy parecido. Los electrones se mueven a través del conductor (el cable) que los contiene. Si queremos describir cuantos electrones están pasando por un punto en concreto del conductor no habrá más que “contar” cuantos electrones han pasado y dividir ese valor por el tiempo que se ha estado realizando la medida. El valor así obtenido se llama INTENSIDAD DE CORRIENTE.
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Las tres magnitudes que describen el comportamiento de un conductor son la intensidad, la diferencia de potencial y la resistencia. Es lógico preguntarse si puede existir alguna relación entre ellas. - En muchos materiales se observa como al aumentar la diferencia de potencial entre dos puntos del conductor se produce un incremento directamente proporcional en la intensidad que circula por el mismo. - La relación entre la intensidad y la diferencia de potencial depende del material de l cual esté construido el conductor. Ohm estableció una ley según la cual. La diferencia de potencial entre los extremos de un conductor es directamente proporcional a la intensidad de corriente que pasa por él. La constante de proporcionalidad es la resistencia del conductor. A esta expresión se la conoce como ley de Ohm y a los materiales que la cumplen materiales óhmicos. Matemáticamente: V =I . R
