Tecnologías 3ºESO - Energía y Electricidad

Tema 4  -  Energía

1.- El mapa de las energías

2.- Unidades de energía

La energía es la capacidad de un cuerpo o sistema pare realizar cambios

La energía no se crea ni se destruye, únicamente se transforma, y puede manifestarse de diversas formas: energía mecánica (asociada al movimiento), energía térmica (relacionada con la temperatura), energía química (asociada a reacciones químicas), energía nuclear, energía radiante (asociada a radiaciones electromagnéticas), energía eléctrica (relacionada con cargas eléctricas en movimiento).

Las unidades de energía más utilizadas son:

• Julio (J) Es la unidad del SI, se suele utilizar el kilojulio (1000 julios)

• Kilocaloría (Kcal), unidad muy utilizada en procesos en que interviene el calor

• Kilovatio hora (kWh), unidad que se utiliza para medir el consumo de energía eléctrica

 

¿De dónde procede la energía que consumimos?

Casi toda la energía procede, directa o indirectamente, del Sol.

Hay seis tipos básicos de energía: radiante (luz), química, mecánica, térmica, eléctrica y nuclear

Para obtener la energía utilizamos diferentes Fuentes de energía

Fuentes de energía
Según su origen		Según su utilización
Renovables	No renovables	Convencionales	Alternativas
Hidráulica	Carbón	Hidráulica	Minihidráulica
Solar	Petróleo	Carbón	Solar
Eólica	Gas natural	Petróleo	Eólica
Biomasa	Uranio	Gas natural	Biomasa
Maremotriz		Uranio	Maremotriz
Geotérmica			Geotérmica

 • Energía hidráulica.- es la energía que posee el agua retenida en los embalses

• Energía solar.- es gratuita y limpia. Llega desde el Sol a la Tierra en forma de luz y calor

• Energía eólica.- es la energía debida al movimiento del aire

• Biomasa.- es la energía acumulada en los seres vivos

• Maremotriz

• Energía geotérmica.- en el subsuelo de algunas zonas hay focos de calor acumulado del interior de la Tierra

• Energía fotovoltaica.- la luz del Sol se transforma directamente en electricidad en los paneles fotovoltaicos

• Combustibles fósiles.- carbón, gas natural y petróleo (son muy contaminantes)

• Energía nuclear.- en las centrales nucleares, los núcleos de los átomos de uranio se rompen liberando mucho calor

Según su origen: fuentes renovables y fuentes no renovables

• Son fuentes renovables las que son inagotables o se renuevan a un ritmo mayor al que se consumen

• Son fuentes no renovables las que no se renuevan a corto plazo y, por tanto, se agotan,

Según su utilización: fuentes convencionales o alternativas

• Son fuentes convencionales las que proporcionan la mayoría de la energía en los diferentes países

• Son fuentes alternativas aquellas cuyo uso está menos extendido, si bien cada vez tienen más presencia (energía eólica y solar)

  

 

 

Tema 5  -  Electricidad

1.- Corriente eléctrica

Es el paso de los electrones, de manera ordenada, a través de un conductor.

La materia está formada por moléculas y átomos, que a su vez tienen en su núcleo protones (+) y neutrones, y en su órbita –dando vueltas- electrones (-)

Hay dos formas de mover los electrones:

• Corriente continua (CC, en inglés DC).- los electrones se mueven en un mismo sentido, del polo negativo al polo positivo que los atrae.

La energía es generada por pilas o baterías y el voltaje es pequeño

• Corriente alterna CA, en inglés AC).- los electrones cambian de sentido, oscilan de – a + y viceversa.   Se genera por un alternador y utiliza voltajes altos

Generación de corriente eléctrica alterna

• Christian Oensted.- descubrió que al acercar un cable eléctrico por el que pasa corriente a una brújula (que es un imán), esta se movía. La corriente eléctrica al circular por un conductor es capaz de crear un campo magnético alrededor suyo. La electricidad y el magnetismo están relacionados.

• Michael Faraday.- “si una corriente eléctrica mueve una brújula (que es un imán), ¿podremos invertir el proceso y que suceda lo contrario?, es decir, generar electricidad moviendo imanes. Descubrió que sí era posible, y a esto se le llama inducción magnética. (ejemplo en apuntes)

 

2. Magnitudes eléctricas básicas

• Intensidad de corriente eléctrica (I)

Esla cantidad de electrones (carga) que pasan por el conductor en un segundo. La unidad de intensidad se mide en amperios (A) con el amperímetro. El amperímetro se conecta en serie con el elemento o elementos a través del cual queremos conocer la intensidad

• Tensión eléctrica o voltaje (V)

Es le energía por unidad de carga eléctrica que hace que las cargas circulen por el circuito. LA tensión eléctrica o voltaje se mide en voltios (V) con el voltímetro. El voltímetro se conecta en paralelo con el elemento o elementos entre cuyos extremos queremos conocer la tensión.

(ver los múltiplos y los submúltiplos del voltio en apuntes)

• Resistencia eléctrica (R)

La resistencia mide la oposición que presenta un material conductor al paso de la corriente. Se mide en  ohmios (Ω) con el ohmímetro. El ohmímetro se coloca en paralelo con el elemento o elementos entra cuyos extremos queremos conocer la resistencia. Es importante que para medir la resistencia (R) el elemento o elementos no deben estar sometidos a tensión o voltaje.

(ver los múltiplos y los submúltiplos del ohmio en apuntes)

En función de la resistencia eléctrica, podemos distinguir tres tipos de materiales:

.- Aislantes.- mucha R → no conducen electricidad

.- Conductores.-poca R → conducen electricidad

.- Semiconductores

 

El polímetro es el aparato que nos permite medir todas las magnitudes: [intensidad (I), tensión o voltaje (V) y resistencia (R)]

 

3.- La ley de Ohm

La ley de Ohm dice que la intensidad que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos.

A más tensión o voltaje (V) mayor intensidad (I), a mayor resistencia (R) menor intensidad (I). 

                                                                              R se mide en ohmios (Ω)

     Así pues la ley de Ohm dice:  R = V / I       V se mide en voltios (V)

                                                                              I se mide en amperios (A)

(completar con los esquemas y los dibujos de los apuntes )

La intensidad de corriente que atraviesa un elemento o un circuito aumenta al aumentar la tensión, y disminuye al aumentar la resistencia.     Así   I = V / R    (ver ejercicio en apuntes)

 

4.- Elementos que forman un circuito eléctrico

Un circuito eléctrico está constituido básicamente por 3 elementos:

• Fuente de energía: es la fuente que proporciona los electrones (pila, batería, alternador)

Las pilas y baterías transforman la energía química en energía eléctrica

Los alternadores transforman la energía mecánica en energía eléctrica

• Conductor: ofrece el camino por el que circulan los electrones (línea recta)

• Receptores: utilizan la energía de los electrones para conseguir algún fin

-          Bombilla: le energía eléctrica se transforma en energía luminosa

-          Motor: la energía eléctrica se transforma en energía cinética

-          Timbre: le energía eléctrica se transforma en energía sonora

-          Resistencia: le energía eléctrica se transforma en energía calorífica

(muy importante aprender los símbolos; dibujos y esquema en apuntes)

Elementos de maniobra

Los utilizamos para controlar los circuitos eléctricos, (apagar o encender cuando queramos)

-          Interruptor (abre o cierra el circuito hasta que se vuelva a actuar sobre el interruptor)

-          Pulsador (abre o  cierra el circuito mientras estemos pulsando en él)

-          Conmutador (dirige la corriente por un camino u otro)

-          Relé (puede actuar como interruptor o como conmutador)

(ver símbolos de abierto y cerrado en apuntes)

 

El relé

Actúa como interruptor automático, como conmutador o como intermitente. Permite abrir o cerrar circuitos eléctricos sin intervención humana.

Se aplica en automatismos (puertas automáticas, luces del semáforo, ascensor, etc.), y en el control de motores eléctricos industriales.

Sus partes son: armadura, electroimán, contactos, conexiones de los contactos y conexiones del electroimán. También existe el relé electrónico.

Funcionamiento de un relé:

1º el relé está en reposo

2º hacemos pasar electricidad por el electroimán (circuito de control)

3º el electroimán se convierte en un imán y genera un campo magnético a su alrededor

4º el electroimán atrae la armadura que empuja a los contactos hasta que estos se tocan

5º la corriente eléctrica pasa a través de los contactos y activa un receptor (bombilla, etc.)

5.- Tipos de circuitos eléctricos

Los circuitos eléctricos nos sirven para conectar los elementos de ese circuito entre sí de distintas formas. Así se dan tres tipos de circuitos:

(importante ver esquemas en apuntes y páginas 112, 113 y 114 del libro)

• Circuitos en serie.- los componentes van conectados uno a continuación del otro

• Circuitos en paralelo.- uno de los terminales o extremos  de cada componente se conecta a un punto común y el otro terminal o extremo de cada componente a otro punto común

• Circuitos mixtos.- tiene elementos conectados en serie y en paralelo

 

Ejercicios de cálculo de magnitudes en los distintos tipos de circuitos

Ejercicios de cálculo de circuitos en paralelo, en serie y mixtos

6.- La potencia

La potencia es la magnitud que mide la energía consumida por unidad de tiempo.

Su unidad de medida es el vatio (W)

P = V · I

(1 vatio = 1 voltio · 1 amperio)

(ver ejemplos y ejercicios en apuntes)