-
86
• La corriente eléctrica.
• Medida de magnitudes eléctricas. El polímetro.
• Relación entre magnitudes eléctricas: la ley de Ohm.
• Potencia eléctrica.
• Conexiones en circuitos eléctricos.
• control de la corriente eléctrica.
• Simuladores de circuitos electrónicos.
• Montar circuitos eléctricos.
• Medir magnitudes eléctricas usando el polímetro.
kindle
. ...,. __ .......,. .......... . .... -~ ...... ~-. ..... ~
.... " .. .... ·-~ .. .....-.~ --.."' ~---.......... ___ _ -__ ....
.. _ .. _ .. _,.,._.,
_ ..... --...... ~-- ... .. Jo.oooWI ,. _____ _ ~-- .... _,., __
_ --·- .. --- .. --,........ ___ • __ ,.h_ ... _ .. __ ..,_ .. __
.....,._ .,. ____ .. A. .. ....... -,...._,...._,_ ... _
l.t·-- .. ~~oo~oo. ....... ,.._
BATERÍA EN DESCARGA
1. Los iones pasan desde un electrodo de la batería hacia el
otro.
Cada batería tiene una capacidad y funciona a un voltaje
determinado.
-
Nos HACEMos PREGUNTAS. ¿Cómo funcionan las baterías
recargables?
2. Los iones atraviesan el electrolito que separa ambos
electrodos.
Teléfonos móviles, videoconsolas portátiles o cámaras
fotográficas no podrían usarse sin un generador capaz de alimentar
sus circuitos: la batería.
Además, emplear generadores de usar y tirar, como las pilas
convencionales, resulta caro y poco ecológico. Por eso las baterías
recargables son tan importantes: ofrecen días o incluso semanas de
autonomía a un precio razonable.
Los iones llegan al segundo electrodo, donde se almacenan.
Los iones pasan de un electrodo a otro siguiendo el camino
inverso al efectuado durante la descarga.
INTERPRETA LA IMAGEN
• ¿En qué se diferencian las etapas de descarga y recarga de una
batería?
• ¿Por qué no se agotan las baterías recarga bies aunque las
usemos muchas veces?
3. El movimiento de los iones genera la electricidad.
4 . Los iones llegan al segundo electrodo.
A la batería llega la corriente eléctrica procedente de la
red.
• ¿Qué elementos forman un circuito eléctrico?
• ¿Cuál proporciona la energía necesaria para que circule la
corriente eléctrica?
87
-
~ RECUERDA
Componentes de un circuito eléctrico:
• El generador produce la corriente eléctrica. Ejemplos: pilas y
baterías.
• Los cables conducen las cargas eléctricas.
• Los receptores transforman la energía eléctrica que
transportan las cargas en luz, movimiento, etc. Ejemplos: lámparas,
motores ...
• Los elementos de control permiten conectar o desconectar el
circuito a voluntad. Ejemplo: interruptores.
La corriente eléctrica
Llamamos corriente eléctrica al movimiento ordenado de las
car-gas eléctricas a través de un conductor.
Cuando los electrones realizan un recorrido cerrado, decimos que
tenemos un circuito eléctrico.
Magnitudes eléctricas
Recuerda algunas de las magnitudes eléctricas básicas.
El voltaje (V) es la energía por unidad de carga que lleva cada
carga que circula por el circuito. Se mide en voltios M .
La intensidad (1) es la cantidad de carga eléctrica que circula
por el conductor en un segundo. Se mide en amperios (A).
La resistencia (R) es la oposición que presenta un elemento del
cir-cuito al paso de la corriente. Se mide en ohmios (D.).
Corriente continua y corriente alterna
Corriente continua Corriente alterna
- +
sentido real
V(V)
t (S) las cargas eléctricas se desplazan siempre en el mismo
sentido: desde un polo del generador a otro. Es el caso de los
circuitos alimentados con pilas o baterías. Por ejemplo, en un
teléfono móvil.
V(V)
-un ciclo +- Siguiente ciclo
230
- 230
las cargas eléctricas se mueven primero en un sentido y luego en
el otro. Este cambio es muy rápido: se producen 50 cambios de
sentido en un segundo. Es el tipo de corriente que llega a nuestras
VIViendas.
Imagina dos circuitos de corriente continua, uno alimentado por
una pila de 1,5 V y otro alimentado por una de 4,5 V. ¿En cuál
llevarán más energía las cargas que salen del generador?
señala de qué tipo es la corriente presente en estos aparatos,
continua o alterna.
C)
88 f, '
-
Generación de corriente alterna
Ya sabes que las pilas son generadores de corriente continua.
Pero ¿cómo se genera la corriente alterna? Pues se aprovecha la
relación que existe entre electricidad y magnetismo: los imanes en
movimiento generan corriente en una bobina. O bien imanes estáticos
generan la corriente en una bobina en movimiento.
e SABER HACER Generar corriente alterna
Observa cómo puedes generar una corriente alterna desplazando
entre sí un imán y una bobina. El efecto sería el mismo si dejas el
imán quieto y desplazas la bobina.
Al alejar Al acercar Al acercar el imán y alejar
el imán de la bobina el imán a la bobina se genera de manera se
genera
__ T, corriente i ininterrumpida
corriente eléctrica de la bobina eléctrica en esta, en esta.
pero en en esta
J el sentido J una corriente segenerJ
opuesto al anterior.
El alternador
En las centrales eléctricas existen grandes alternadores que
producen corriente eléctrica. La corriente alterna se consigue
haciendo girar una turbina conectada al generador. Esta corriente
luego se distribuye por los tendidos eléctricos hasta llegar a las
viviendas.
1. Turbina
La turbina se mueve impulsada por el agua que cae de un
embalse,
3. El estátor
Es el elemento que está fijo. En este caso se trata de una
bobina.
Aquí es donde se ponen en movimiento
alterna.
por el vapor a alta presión producido en una central de carbón,
gas o gasóleo, o por una nuclear,
los electrones, alternando el sentido debido al giro
por el viento, etc.
Mediante ejes y engranajes hace girar el rotor.
del electroimán (corriente alterna).
Circuitos eléctricos 11
5 Transformador
La corriente se lleva al transformador, que eleva la tensión a
miles de voltios para transportarla.
• ¿Qué es una bobina? 4. Sistema de refrigeración
• ¿Por qué se usa un ventilador?
• ¿Cómo se genera la corriente eléctrica?
Es el elemento que gira. En este caso es un electroimán que, al
girar, induce una corriente eléctrica en la bobina que lo
rodea.
Al generarse corriente en la bobina, esta se calienta mucho, y
por eso hacen falta un ventilador y diversos sistemas de
refrigeración.
89
-
90
• PRESTAATENCIÓN
Ten cuidado para no usar el polímetro en un circuito de
corriente alterna. úsalo solamente para medidas en circuitos al
imentados por pilas o baterías.
C SABER HACER
a Medida de magnitudes eléctricas. El polímetro El polímetro es
un aparato de medida que puede funcionar como voltímetro,
amperímetro u ohmímetro.
Medir el voltaje: el polímetro como voltímetro
Par a medir la caída de voltaje en un elemento del cir cuito el
polí-metro debe conectarse en paralelo con él.
~ RECUERDA
Medir el voltaje de una lámpara con el polímetro V es el símbolo
del voltio,
1 Para medir el voltaje debes conectar como indica el
esquema.
3. Sitúa el selector en la escala de voltaje adecuada. En el
caso de circuitos al imentados con una pila de petaca puedes elegir
un valor en torno a 20 v.
ACTIVJ.DADES
2. Conecta las clavijas roja y negra. La roja debe conectarse al
conector V-O-Hz.
4. Haz contacto con las puntas del polímetro en los dos lados de
la lámpara cuyo voltaje queremos medir.
En el circuito de la imagen indica cómo deberías conectar un
polímetro para medir la caída de potencial en los elementos
señalados.
la unidad del voltaje en el SI.
5. La pantalla indica el voltaje de la lámpara.
-
Medir la intensidad de corriente: el polímetro como
amperímetro
Para medir la intensidad de corriente que circula por un
elemento del circuito el polímetro debe conectarse en serie con
él.
e SABER HACER Medir la in te sid"'rf de corriente en una
lámpara
1 Para medir el voltaje debes conectar el polímetro en serie con
la lámpara, como indica el esquema.
?.. Ahora debes conectar la clavija roja en A. Recuerda que A es
el símbolo del amperio, la unidad de intensidad de corriente en el
SI.
e SABER HACER
3. Sitúa el selector en la escala de amperios. Por ejemplo, en
20m, que corresponde a 20 mA.
Medir la resistencia de una lámpara
1. Para medir la resistencia, la lámpara debe estar desconectada
de la pila.
2 Ahora debes conectar la clavija roja en V-n -Hz. Recuerda que
.n es el símbolo del ohmio, la unidad de resistencia eléctrica en
el SI.
3 Sitúa el selector en la escala de ohmios. Comienza situándolo
en el valor más alto y luego ve bajando hasta que ya no se muestre
un 1 en la pantalla.
Circuitos eléctricos
La pantalla indica la intensidad de corriente que circula por la
lámpara.
4 La pantalla indica la resistencia de la lámpara.
91
-
92
SABER MÁS a Relación entre magnitudes eléctricas: la ley de Ohm
La resistencia
La resistencia de un conductor depende de varios factores.
• El material. Unos materiales conducen mejor la corriente que
otros.
• La longitud del hilo. Mayor longitud implica mayor
resistencia.
• La sección del conductor. Más grosor implica menor
resistencia.
e SABER HACER Comprobar ta ley de Ohm
Las magnitudes que acabas de estudiar están relacionadas entre
sí.
• Por ejemplo, en un circuito, si aumentas el voltaje de la pila
aumenta la intensidad de corriente que circula.
• Si aumentas la resistencia total del circuito, la intensidad
de corriente disminuye.
La ley de Ohm indica la relación entre la intensidad de
corriente, el voltaje y la resistencia en un circuito
eléctrico:
V =l · R
Recuerda que en el SI el voltaje se mide en voltios, la
intensidad de co-rriente se mide en amperios y la resistencia se
mide en ohmios. Estas son las unidades que debes emplear al
sustituir en la ley de Ohm.
Para comprobar cómo se modifica el valor de la intensidad de
corriente al variar el voltaje puedes realizar dos montajes
parecidos a estos:
1,5 V 6V
Un mayor brillo de la lámpara indica que circula más intensidad
de corriente por ella.
IDAOES
En los esquemas de la derecha señala cuál será el valor de la
resistencia de la lámpara.
Utiliza los esquemas de esta página donde aparecen lámparas y
representa en una gráfica la intensidad de corriente frente al
voltaje.
a) ¿Qué tipo de gráfica aparece?
b) Interpreta la gráfica. ¿Cuánto vale la resistencia de la
lámpara?
-~---...€= 10m
L."*J e (¡) E -~ o. E
-
Potencia eléctrica
Todos los conductores disipan cierta cantidad de energía cuando
circula la corriente eléctrica por ellos.
Llamamos potencia eléctrica (P) a la cantidad de energía que
di-sipa un componente de un circuito en cada segundo.
Matemáticamente podemos expresar así la potencia:
. Energía E Potencia = Ti ; P = -
1empo t
En función de las cargas eléctricas que recorren el
circuito:
. Energía Cargas Potencia = C · ~ P = V · I
argas Tiempo
La unidad de potencia en el Sistema Internacional es el vatio
(W). Fíjate cómo disipa energía un secador, que calienta aire y lo
expulsa.
Aire frío
Circuitos eléctricos
~ RECUERDA
El kilovatio hora (kWh) es una unidad de energía eléctrica.
Equivale a 3,6 millones de julios.
Es la unidad empleada por las compañías de suministro eléctrico.
El coste de un kWh es de o, 18 € aproximadamente.
Resistencia eléctrica
El hilo se pone al rojo y calienta el aire, que es impulsado
hacia el exterior por el ventilador.
Aire caliente
Fíjate: si no quieres calor, se puede poner solo
el ventilador. Por eso el motor y la resistencia están
conectados
en paralelo.
conductor
1. EJEMPLO RESUElTO
Calcula el coste mensual derivado del uso del secador de la
imagen (1200 W) sabiendo que se conecta 6 minutos cada día a la red
de 230V.
El coste depende de dos factores:
) ¡_ __ _..J
la potencia eléctrica y el tiempo de funcionamiento.
No funciona con pilas. Se conecta a la corriente alterna de 230
v.
P = _§_ ~E = P · t = 1 2 kW · 6 p:l ifí · ~ = 0,12 kWh t ' 60
JPin
Por tanto, el coste mensual (30 días) será:
fí o 18 € coste= 0,12 ~w ·___!_k 'tí · 30 = 0,40 € 1 91~
Calcula cuánto cuesta utilizar una lavadora de 1800 w cuyo
lavado dura 2 h.
¿Crees que el microondas es el electrodoméstico que más energía
consume en una cocina, pues tiene una potencia elevada? ¿Por
qué?
93
-
94
Ley de Ohm: V
V=I·R~R= -1
Potencia eléctrica:
p =V·/
e SABER HACER
1,26 V
1 = 0,15A
1,26 V
1,98V 1
11 conexiones en circuitos eléctricos Observa las imágenes. En
los tres casos se han empleado la misma pila y las mismas lámparas.
Lo único que cambia en los circuitos eléctricos escondidos tras la
máscara es el modo de conectar los componentes.
Conexión en serie
En la conexión en serie los elementos del circuito se colocan
uno tras otro, en una sola rama.
En el caso A la máscara luce menos que en los otros. Esto tiene
una ventaja: la pila durará más antes de agotarse.
Utiliza el polímetro para medir el valor del voltaje y la
intensidad de corriente en cada lámpara.
• La intensidad es la misma en cualquier punto del circuito.
• El voltaje se reparte entre las tres lámparas. Como ves en el
esquema. el voltaje de las lámparas de los ojos es de 1,26 v. y el
de la lámpara de la boca, 1,98 V. 1,26 v + 1,26 v + 1, 98 v = 4,5
V. es decir, el voltaje de la pila.
• Calcula así la-resistencia equivalente (ReqJ del circuito.
Como las resistencias están conectadas en serie:
Req = R, + R2 + R3 Aplica la ley de Ohm y la expresión de la
potencia para calcular la potencia de cada lámpara. Expresa el
voltaje en V y la intensidad en A. una potencia mayor indica que la
lámpara luce más.
Resistencia 1 Potencia 1 Observaciones
Bombilla 1 (OJO derecho)
Bombilla 2 (ojo izquierdo)
Bombilla 3 (boca)
I--R_,_=_1_,2_6_VI_o_.1_s _A_=_8_.4_n _ _ t-__ P_,_=_1_.2_6_V_·
o_._1s_A_=_ o._19_w __ --i son las que menos lucen. R2 = 1,26
V/0,15 A = 8.4 !1 P2 = 1,26V · 0,15A = 0,19W
R3 = 1,98 V/0,15 A = 13,2 n P3 = 1,98V · 0,15A = 0,30 W Es la
que más luce.
Rcq. = 8Afi + 8.4fi + 13,2!1 = 30!1 P = 0,19 W + 0,19 W + 0,30W
= 0,68W
-
Circuitos eléctricos
Conexión en paralelo
En la conexión en paralelo los elementos del circuito se colocan
en diferentes ramas.
0 SABER HACER
/ 1 = 0,54A
/2 = 0,54A
/3 = 0,34A
V = 4,5 V
Resistencia
Bombilla 1 (ojo derecho) R, = 4,5 V/0,54 A = 8.4 !l
Bombilla 2 (ojo IZQuierdo) R2 = 4,5 V/0,54 A = 8.4 !l
Bombilla 3 (boca) R3 = 4,5 V/0,34 A = 13,2 .n
1
Montar circuitos en oaralelo
En el caso B la máscara luce más. Esto tiene sus ventajas, pero
también tiene una pega: la pila conectada al circuito se agotará en
menos tiempo.
Utiliza el polímetro para medir el valor del voltaje y la
intensidad de corriente en cada lámpara.
• La intensidad de corriente por cada rama depende de la
resistencia en dicha rama.
• El voltaje será el mismo en las distintas ramas del
circuito.
• La resistencia equivalente del circuito se calcula mediante la
siguiente expresión:
1 1 1 1 - =-+- + -Req R, R2 R3
Es decir. en este caso la resistencia equivalente del circuito
es menor que la resistencia más pequeña de las resistencias que se
conectan en paralelo.
Aplica la ley de Ohm y la expresión de la potencia eléctrica
para calcular la potencia de cada lámpara. Una potencia mayor
indica que la lámpara luce más. Expresa el voltaje en V y la
intensidad en A.
1 Potencia
1
P1 = 4,5 V · 0,54 A = 2.43 W
P2 = 4,5 V · 0,54 A = 2,43 W
P3 = 4,5V · 0,34A = 1,53 W
Observaciones
Son las que más lucen.
Es la que menos luce.
ReQ. = = 3,2 .n p = 2,43 w + 2,43 w + 1,53 w = 6,39 w
1 1 1 --+-- +--8,4 .0 8,4!l 13,2!l
En el montaje de las lámparas en serie:
a) ¿Por qué no lucen igual las tres lámparas, aunque están
conectadas en sene?
b) ¿Cómo deberían ser las lámparas para conseguir que todas
luciesen 1gual?
En el montaje de las lámparas en paralelo:
a) ¿Por qué no lucen 1guallas tres lámparas si están colocadas
en paralelo?
b) ¿Cuál debería ser el valor de R3 para que las tres lámparas
luc1esen 1gual?
95
-
96
Conexión mixta
En la conexión mixta unos elementos están conectados en serie
entre sí y otros en paralelo.
e SABER HACER
2,25V 2,25 V
4,5V
V = 4,5 V 1 = 0,61 A
Montar drcuitos mixtos
En el caso e las lámparas de la máscara lucen más que en el
montaje en serie y menos que en el montaje en paralelo. Entonces,
la pila durará menos que en el montaje en serie, pero más que en el
montaje en paralelo.
Utiliza el poli metro para medir el valor del voltaje y la
intensidad de corriente en cada lámpara.
• La intensidad de corriente por cada rama depende de la
resistencia total en dicha rama. como las lámparas 1 y 2 están
conectadas en serie por ellas circulará la misma intensidad de
corriente. Pero la intensidad por la lámpara 3 será diferente.
• El voltaje será el mismo en las distintas ramas del
circuito.
• La resistencia equivalente del circuito se calcula mediante la
siguiente expresión:
1 1 - -'-----+-R3
Aplica la ley de Ohm y la expresión de la potencia eléctrica
para calcular la potencia de cada lámpara. una potencia mayor
indica que la lámpara luce más. Expresa el voltaje en V y la
intensidad en A.
Resistencia 1 Potencia 1 Observaciones
Bombillas 1 y 2 R, = R2 = 2,25 V/0,27 A= 8,3 O.
Bombilla 3 (boca) R3 = 4,5 V/0,34 A= 13,2 !l
R,.q = ---- - = 7,4 O. 1 1
- - +--16,6 o. 13,2 o.
AC11 D
calcula la intensidad de corriente por cada lámpara del circuito
de la derecha.
a) ¿Lucirán 1gual todas las lámparas? Ten en cuenta que todas
tienen la m1sma resistencia.
b) ¿Circulará la misma Intensidad por las lámparas 1 y 2?
c) ¿Y por las lámparas 1 y 4?
¿Cuál es la caída de potencial en cada lámpara?
P1 = P2 = 2,25V · 0,27 A = 0,61 W Son las que menos lucen.
P3 = 4,5 V· 0,34 A= 1,53 W Es la que más luce.
p = 0,61 w + 0,61 w + 1,53 w = 2,75 w
j
a
-
11 Control de la corriente eléctrica Interruptores
Permiten abrir o cerrar un circuito de manera permanente hasta
que
vuelven a accionarse. Se usan, por ejemplo, para contro lar la
ilumina-ción de una estancia desde un solo punto (llave de la
luz).
Pulsadores
Abren o cierran un circuito el tiempo que los tengamos
pulsados.
Los pulsadores normalmente abiertos, NA, son aquellos que no
actúan en el circuito hasta que los pulsamos. Ejemplo: timbre. Al
actuar sobre el pulsador el timbre comienza a sonar.
Los pulsadores normalmente cerrados, NC, son aquellos que actúan
en el circuito hasta que los pulsamos. Ejemplo: bombilla de un
frigorífico. Al cerrar la puerta se acciona el pulsador y la
bombilla deja de lucir.
En Tecnología tienen mucha utilidad, además, los pulsadores
finales de carrera, que se accionan con una palanca móvil. Pueden
usarse, por ejemplo, para detener la puerta de un garaje cuando
esta encuentra un obstáculo.
Conmutadores
Permiten controlar por qué ramas de un circuito circula la
corriente. Con ellos se controla la iluminación de una estancia
desde dos puntos
diferentes (entrada y salida, por ejemplo).
C) SABER HACER
controlar la iluminación de una habitación desde dos puntos
Circuitos eléctricos
( ·C
) / Interruptores
Pulsadores
Interruptor final de carrera
l
Interruptor final de carrera. Cuando el móvil llega hasta el
interruptor, este se abre y el motor se para.
Los conmutadores son empleados en muchos circu itos para
conectarlos o desconectarlos.
Por ejemplo, en las viviendas algunas habitaciones disponen de
una o más lámparas controladas desde distintos puntos.
corriente alterna
En esta posición de los conmutadores 1 y 2 el circuito está
abierto y la lámpara no luce.
Corriente alterna
Al pulsar 1 o 2 el circuito se cierra. Y si volvemos a pulsar a
continuación 1 o 2 el circuito vuelve a abrirse.
97
-
j
Símbolo del relé con un contacto móvil y dos contactos fijos. La
línea punteada representa la palanca que mueve los contactos.
El relé
Un relé es un componente empleado como interruptor o como
conmutador para controlar circuitos eléctricos gracias a un
elec-troimán.
Cada relé tiene unas características técnicas que se muestran en
una placa, como en otros aparatos eléctricos.
• El voltaje máximo admitido por el electroimán en corriente
continua. Puede ser de 6 V.
• La resistencia eléctrica. Por ejemplo, 75 n. • La intensidad
máxima que soporta. Por ejemplo, 6 A La intensidad
que pasa por los contactos es mucho mayor que la que circula por
la bobina.
• El voltaje admitido por los interruptores. Por ejemplo, 250
V.
[1 Contactos fijos. Permiten abrir o cerrar los circuitos
conectados al relé.
Bobina. cuando circula .------....::.....;-
·~~~ !::--' _.. -~ '' l 1 Contacto móvil. l ~ Se desplaza al
moverse
98
la corriente por ella se comporta como un imán y puede
atraer
piezas metálicas. Rodea a un núcleo de hierro.
INTERPRETA LA IMAGEN
• ¿Qué ocurre en el contacto móvil cuando circula corriente por
la bobina?
---
C> SABER HACER
usar un relé como interruptor
conexiones de la bobina.
Encendida
Con el interruptor 1 abierto, no circula corriente por el
electroimán y este no atrae a la chapita metálica 2.
ll 1 lechopUo metálica.
r. .._-...!'"'-~-~ Palanca. Sirve para
Conexiones de los contactos.
mover los contactos y, de esta manera, abrir o cerrar los
circuitos conectados al relé.
Al cerrar 1, la palanca de la chapita empuja al contacto 4 y lo
separa del contacto 3. Así se interrumpe la corriente en el ci
rcuito de la bombilla y esta no luce.
-
e SABER HACER usar un relé como conmutador
Motor
·e~- f! ... •• " :: .....__ 1-34 5
Encendida Apagada
Circuitos eléctricos
Sin embargo, el contacto 4 llega hasta el 5, por lo que se pone
en funcionamiento el motor.
Al cerrar 1 la palanca de la chapita empuja Con el interruptor 1
abierto, el electroimán del relé no atrae a la chapita metálica
2.
al contacto 4 y lo separa del 3, con lo que se interrumpe la
corriente en el circuito de la bombilla.
e SABER HACER Usar un relé para controlar el sentido de giro de
un motor
Con un relé es muy sencillo controlar el sentido de giro de un
motor. Observa cómo funciona empleando un pulsador NA para cambiar
el sentido de giro.
. con el pulsador P inactivo el motor gira en el sentido que
indica la flecha. Aunque la bobina del relé está conectada a la
pila,
• PRESTA ATENCIÓN
un electroimán está formado por una pieza de hierro rodeada por
cable de cobre enrollado. cuando circula corriente por la bobina,
esta se comporta como un imán, por lo que puede atraer objetos
metálicos .
1 P impide que circu le la corriente por ella. 1 Clips
atraídos
1 por el electroimán 2 Al pulsar P circula la corriente por la
bobina del relé. Entonces se mueven los dos contactos móviles del
relé y la corriente discurre por el motor en el sentido opuesto al
anterior, por lo que el motor girará en sentido opuesto, tal y como
indica la flecha en el segundo esquema. Si se suelta P el circuito
vuelve al estado 1.
cuando cesa la corriente, el electroimán deja de comportarse
como un imán.
¿Por qué se siente atraída la chapita por el electroimán en un
relé?
En el esquema de esta página, que muestra el uso del relé para
controlar un motor, ¿qué pasa si actuamos sobre el pulsador NC?
Encuentra alguna aplicación práctica de este circuito.
¿Qué ventaja tiene el uso de un relé para controlar un circuito
frente al empleo de un simple conmutador?
Diseña un circuito capaz de controlar el sentido de giro de un
motor empleando conmutadores en lugar de un relé.
99
-
, .....
• PRESTAATENCIÓN
Yenka Electronics
Yenka es un excelente simulador, pensado para trabajar con él en
escuelas e institutos. Para descargar una versión de prueba podemos
visitar la página:
· ·---·---http:/ /www. yenka.com
0 SABER HACER
a Simuladores de circuitos electrónicos La electrónica también
se ha beneficiado de la llegada de los ordenado-r es. Los
simuladores de circuitos son aplicaciones que permiten comprobar el
funcionamiento de un circuito eléctrico o electrónico sin montarlo
previamente.
Algunos simuladores incluyen multitud de ejemplos de circuitos
que permiten reforzar nuestro conocimiento sobre electricidad y
electrónica.
ventajas de emplear siM"'adorec:::
• Aumentamos la rapidez a la hora de diseñar un circuito. Si
algún com-ponente no está bien conectado, lo sabremos antes de
montarlo.
• Evitamos el deterioro de algunos componentes. Si montamos un
cir-cuito que fundirá una bombilla, lo sabremos antes de
quemarla.
• Resulta muy fácil modificar el diseño de un circuito.
• Podemos generar gráficas que muestran cómo varía alguna
magnitud física cuando accionamos un interruptor, por ejemplo.
• El aprendizaje resulta más eficiente.
Estudiar las opciones de un simulador: Yen ka Electronics
Ejemplo de circuito.
Componentes del circuito.
lOO
y
Representación del circuito en 30.
lMO
3V
Circuitos montados.
Los circuitos son dinámicos: los motores giran, las lámparas se
encienden, se
etc.
-
Circuitos eléctricos
e SABER HACER Montar un circuito con un simulador
Para simular el comportamiento de un circuito sigue estos
pasos.
r 9V T lOOJJF T lO len
-(V) - 10
Voltaje 8
6
4
2
\~-\.: :L: fo j3 u
o 16 18 20 22 24
(s) ""' Tiempo de simulación
Elige los componentes y arrástralos hasta el área de
trabajo.
Rota los elementos de manera que queden dispuestos tal y como se
conectarán en el circuito.
3 une los componentes con hilos conductores. Para ello basta con
hacer clic en uno de sus contactos y luego hacer cl ic en otra
parte del circuito (otro contacto de otro componente, por
ejemplo).
DES
Utiliza un simulador para montar estos circuitos.
Elige los valores para cada componente: • voltaje del generador.
• Resistencia, capacidad, etc. Presta atención
a las unidades. • Tipo de diodo, transistor, etc.
. Acciona el interruptor. Si hay aparatos de medida, mostrarán
el valor correspondiente. Las lámparas lucirán, los motores
girarán, etc.
a) ¿Qué ocurre al accionar el interruptor del circuito A
pulsando sobre él con el ratón?
b) ¿Y al vanar la resistencia del potenciómetro en B? IJ
a t
3 +
-·-+ 10.{1 9 - 0,00
IL,
101
-
102
C) SABER HACER SOFTWARE NECESARIO:
Yenka u otro simulador de circuitos. Montar un ,..ircqi+o mixto
con un simulador A continuación vas a montar un circuito eléctrico
sencillo usando un simulador.
1. Arrastra los elementos que necesites. En este caso: • 3
lámpara s.
3. Monta el circuito anterior utilizando ahora los símbolos de
representación de circuitos eléctricos.
• una pi la. = • Un interruptor.
'O'
l . .0. 'O'
,o. 'O'
.. ._l
1 9 V 1 .
-
Circuitos eléctricos D e SABER HACER Montar un circuito de aviso
con LEO
Construye con el simulador un circuito que avise cuando se
activa una parte del mismo.
2. Necesitas: • una batería . • un conmutador. • un interruptor.
• 2 motores. • 2 resistencias. • 2 diodos LEO.
3. Arrastra todos los elementos sobre la pantalla.
4. Disponlos según el esquema y une los elementos.
Observa la imagen. Aunque el circuito esté oculto. podemos saber
cuál de los motores se ha activado. • ¿Qué utilidades se te
ocurren
para aplicar este circuito a la vida cotidiana?
Observa el circuito y contesta.
a) ¿Por dónde pasa la comente?
b) ¿Qué func1ón desempeña el conmutador?
9V
SOFTWARE NECESARIO'
Yenka u otro simulador de circuitos.
9 V
e) ¿Qué utilidad tiene colocar un interruptor en el Circuito s1
este ya tiene un conmutador?
Añade en el circuito los elementos necesarios para conocer la
intensidad de corriente y la diferencia de potencial en el LEO
rojo.
Investiga. ¿Por qué se coloca una resistencia entre el motor y
el LEO? ¿Qué ocurre si no se coloca la resistencia? Ensáyalo con el
simulador.
Dibuja en tu cuaderno los siguientes circuitos utilizando los
símbolos generales para la representación de circuitos eléctricos.
Luego créalos con el simulador.
¿Qué diferencia existe entre un conmutador, un interruptor y un
pulsador?
103
-
ACTIVIDADES FINALES
REPASA LO ESENCIAL
¿En qué se diferencia la corriente continua de la corriente
alterna?
2J m Clasifica los siguientes aparatos según usen corriente
continua o alterna.
a) Linterna.
b) Frigorífico.
c) Batidora.
d) Tostador.
f) Ordenador de sobremesa.
g) Teléfono móvil.
hl Sacapuntas automático.
i) Tableta (desconectada).
e) Lector de libros j) Tableta (conectada a la red).
electrónicos.
Corriente continua Corriente alterna
fll Completa las frases en tu cuaderno. a) Para medir la
intensidad de corriente hay
que conectar el polímetro como un en _ _ _ _ . _ . con el
elemento elegido.
b) Para medir el voltaje hay que conectar el polímetro como un
__ _____ . , en con el elemento elegido.
c) Para medir la _ _ _ . _ de una lámpara con el polímetro hay
que desconectar la lámpara del circuito.
fil Observa el esquema. Indica cómo conectarías un polímetro
para medir:
2,25 V ¡ / 1 = /2 = 0,27 A
a RJ r-----1 r-----1
a ¡ ¡ /3 = 0,34A 4,5 V V= 4,5V /=0,61A
a) La intensidad de corriente que circula por la lámpara 1.
b) La intensidad de corriente que circula por la lámpara 2.
c) La intensidad de corriente que circula por la lámpara 3.
d) La intensidad de corriente que circula por la lámpara 4.
e) El voltaje en la lámpara 1.
f) El voltaje en la lámpara 2.
g) El voltaje en la lámpara 4.
104
fE Completa la tabla en tu cuaderno aplicando la ley de Ohm.
V(V) /(A) R(H)
18 90
18 0,5
36 90
€m Completa las frases en tu cuaderno. a) En un circuito en _ _
_ _ __ circula la misma
intensidad de corriente por todos los componentes.
b) En un circuito en __ la intensidad de corriente que circula
por cada elemento puede variar.
e) En un circuito en _ . _ _ el voltaje en cada componente es el
mismo.
d) En un circuito en _ _ . __ el voltaje en cada componente es
diferente.
SI Calcula la resistencia equivalente en cada circuito.
300
200
fJ 100
a) ¿Cuál es la intensidad que circula por la rama principal de
cada circuito si todas las pilas son de 9 V?
b) ¿Qué lámparas lucirán más? ¿Cuáles lucirán menos?
m una lámpara de bajo consumo tiene una potencia de 11 w y se
conecta a la red eléctrica de 230 V. a) ¿Cuál es la intensidad que
circula por ella?
b) ¿Cuál es la resistencia de la lámpara?
e) Calcula la energía consumida cada mes por la lámpara si
funciona durante 6 horas diarias.
€1) Explica en unas pocas líneas cómo funciona un relé.
-
PRACTICA
6!J En estos circuitos todas las pilas y bombillas son •
iguales. Genera los circuitos con un simulador.
a
11
a) ¿Qué lámpara lucirá más en cada circuito?
b) De todas las lámparas, ¿cuál lucirá más?
c) ¿Cuál es la que consumirá más energía?
@E Observa la imagen y contesta. a) ¿Cómo está conectado
el polímetro, en serie o en paralelo, con la lámpara?
b) ¿Qué magnitud está midiendo?
e) ¿Podrías conocer el valor de la intensidad de corriente que
circula por la bombilla? ¿Qué dato necesitarías?
€D Observa el esquema e indica qué ocurre cuando se realizan las
acciones siguientes.
a) Activar 1 y 2.
b) Activar 4 y 7.
e) Activar 1 y 8.
A
d) Activar 1, 2 y 7.
e) Activar 1, 4 y 7.
f) Activar 1, 5 y 8.
EJl Una pila de petaca está formada por tres pilas de 1,5 V.
Observa las imágenes y explica los valores obtenidos por el
polímetro.
AMPLIA
Eil) Diseña con un simulador un circuito que conecte una alarma
cuando se abra una puerta y desconecte la alarma cuando se
cierre.
€m Observa el circuito e indica qué ocurre al realizar
sucesivamente las acciones indicadas.
a) Cerrar el interruptor 1.
Relé A
d) Accionar el final de carrera FC2. b) Pulsar el fina l
de carrera FC1 . e) Pulsar el pulsador NC.
c) Activar el pulsador NA.
105
-
C) SABER HACER Competencia científica
lJ RESUELVE UN CASO PRÁCTICO. Ahorrar energía eléctrica en
casa
106
En España, cada hogar consume unos 4000 kWh al año de media.
Pero unos electrodomésticos consumen más energía que otros, claro.
Bien porque tienen una potencia eléctrica mayor o porque están
conectados más tiempo. Para conocer la eficiencia energética de los
electrodomésticos se usan etiquetas, como ya has visto en otras
unidades.
MÁS EFICIENTE rlD) Consumo menor del 20%
i¡¡·D>¡~co;n;sumo de energía inferior al30% de la media »
Entre el30% y el42%
Entre el 42% y el 55% Entre el 55% y el75%
Entre el 75% y el90%
Entre el 90% y el100%
I~~~~~~~~~~E~n~tr~e el 100% y el110 o/o Entre el 11 o% y el 125
o/o superior al 125 o/o MENOS EFICIENTE
El esquema muestra cómo se reparte ese gasto en un hogar que
dispone de todos los aparatos mencionados. (Fuente: IDAE).
¿Cuántas clases de electrodomésticos hay ahora en función de su
eficiencia energética?
compara el consumo de aparatos en función de su etiqueta
energética.
a) ¿Qué relación hay entre el consumo de un aparato de clase A
con uno de clase D?
b) Si un aparato de clase E consume 80 kWh semanales, ¿cuánto
consume, aproximadamente, uno de clase A?
e) Si el kilovatio hora cuesta O, 18 €, ¿cuánto se ahorra con el
electrodoméstico de clase A del apartado anterior?
Escribe en tu cuaderno cuáles de las siguientes medidas
contribuyen a ahorrar energía en el hogar.
a) usar electrodomésticos más grandes de lo necesario.
b) Emplear ollas ultrarrápidas.
e) Dejar los televisores en modo de espera.
d) Elevar la temperatura en equipos de aire acondicionado.
e) Abrir el frigorífico de vez en cuando para que se enfríe la
estancia en la que se encuentra.
f) Realizar revisiones periódicas y el mantenimiento adecuado en
calderas.
¿En qué electrodomésticos tenemos que centrar nuestra atención
para ahorrar energía eléctrica?
9.% § ~mm~ Iluminación Frigorífico 15 o/o
calefacción Televisor
In Qol Jo ool
[IJ 7 % iiJ
V1trocerám1ca Lavadora Pequeño Horno cocma eléctrica
electrodoméstico eléctrico
Agua caliente Microondas Secadora Lavavajillas
1%
Aire acondicionado
Ordenador
· · En la siguiente tabla se compara el uso de electrodomésticos
con diferente clase energética.
Clase Consumo en coste en Ahorro al usar energética 15 años
(kWh) 15 años(() uno de clase A (€)
A 3011 542 -
B 3561 641 99
e 4517 813 271
D 5478 986 444
E 5750 1035 493
F 6433 1158 616
G 6844 1232 690
a) ¿Cuánto vale cada kWh, según la tabla? Completa una tabla
para cada clase energética con la cantidad de energía consumida en
un año y el coste anual.
b) ¿A qué se refiere la última columna?
e) ¿En cuánto tiempo se amortiza la compra de un
electrodoméstico de clase A que vale 800 € respecto a uno de clase
C, que cuesta solo 600 €?
d) ¿Qué electrodoméstico comprarías tú, el de clase A (800 €) o
el de clase e (600 €)? ¿Por qué?
-
CirCUitos eléctncos 4
FORMAS DE PENSAR. Análisis científico. ¿Prohibirías vender
electrodomésticos poco eficientes?
El Parlamento Europeo "'pruPba • n nuevo etiquetado e'1ergético
p~ra los ~ ectrodomP.sticos
[ .. . ] El nuevo etiquetado energético garantizará que los
consumidores disponen de toda la información necesaria para poder
tomar decisiones con pleno conocimiento de causa. Esta legislación
se aplicará a Jos frigoríficos, congeladores, lavadoras, secadoras,
lavavajillas, hornos y aparatos de aire acondicionado. Los
fabricantes estarán obligados a indicar el consumo energético anual
en una escala de colores y letras de la A verde oscuro a la G rojo.
[ ... ].
El nuevo etiquetado energético permite tres clases adicionales
superiores a la A, que indicarán los niveles máximos de eficiencia
energética A+, A++ y A+ ++, y se utilizarán «cuando los avances
tecnológicos lo exijan». [ ... ]
[ ... ] Esta normativa obliga a hacer mención a la etiqueta
energética en toda la publicidad de electrodomésticos
~m J.< contesta. a) Haz una lista de aparatos empleados en el
hogar
que se vean afectados por esta normativa.
b) ¿Qué quiere decir el último párrafo?
El gráfico muestra la distribución del consumo de energía
eléctrica en el sector residencial en los 27 países de la Unión
Europea en 2009.
• Calefacción y calentadores eléctricos • Iluminación • Hornos
eléctricos • Lavadoras y secadoras • Lavavajillas • Aspiradoras
Decodificadores TV
• Frigoríficos y congeladores • Calentadores de agua •
Entretenimiento • Equipo de oficina • Aire acondicionado •
Cafetera
Otros
Fuente: Electricity Consumption and Efficiency Trends in
European Union (2009).
a) ¿Qué sistemas consumen más energía eléctrica?
b) Para los sistemas que más consumen, cita algún hábito que
reduciría el consumo. Por ejemplo, aislar bien puertas y ventanas
reduciría el consumo debido a los sistemas de calefacción.
en la que se ofrezca información relacionada con la energía que
consumen o su precio.
La propuesta del Parlamento de incluir en el material
promociona! técnico, tanto impreso como publicado en Internet, la
información sobre el consumo de energía, también ha sido recogida
en la nueva norma.
La directiva también estipula que los órganos nacionales de
contratación procurarán adquirir únicamente productos que
pertenezcan a la clase de eficiencia energética más elevada.
Asimismo, las autoridades nacionales podrán incentivar a los
consumidores y a la industria a que opten por productos eficientes
energéticamente.
Fuente: http.//wwweuroparl.es. 19 de mayo de 2010.
:;f.) al Este gráfico muestra la evolución de la energía
eléctrica consumida en el sector residencial en España. (1 TWh =
109 kWh).
Consumo (TWh)
90 ------ --- -·------
~~-+-----------~======~:::;~~--=~~~=-~-~ 60
50 -+--=---= 40
30
20 - ----- - --- --------------- -- - ----- - - --10
o-+---r-~--,---r-~--r-~-.---.--.
2000 2002 2004 2006 2008
Fuente: Electricity Consumption and Efficiency Trends in
European Union (2012).
a) ¿Qué tendencia se observa en la gráfica? ¿El porcentaje de
aumento ha sido mayor de 2000 a 2005 o de 2005 a 201 O?
b) ¿Qué aparatos crees que son los máximos responsables de este
consumo?
2010
e) Pon ejemplos de medidas que tú tomarías para reducir el
consumo de energía eléctrica en tu vivienda.
· . ¿Cómo puede fomentar la Administración el uso de
electrodomésticos muy eficientes? Haz una lista de las posibles
medidas.
2JGJ T01 \ '" e r VA ¿Te parece una buena idea permitir solo la
venta de electrodomésticos eficientes, aunque sean más caros?
107
-
PROYECTO Trabajo cooperativo
if) Construye un juego eléctrico: el duelo
108
Las posibilidades a la hora de montar un circuito eléctrico son
muy variadas, tantas como necesidades queramos cubrir. En este
proyecto vamos a utilizar dos de los componentes más versátiles que
están a nuestro alcance, como son el relé y los finales de
carrera.
·.QL ~ n ;c-:-itas? Materiales
• Madera DM o contrachapado de so x 70 x 0,8 cm.
• 2 listones de 70 x 4 x 2 cm.
• 2 finales de carrera.
Herramientas
• Taladro y brocas para madera.
• Lija y limas.
• Arco de sierra.
En establecimientos de bricolaje y tiendas de electrónica.
• 2 relés de 1 circuito. • Pistola de pegamento.
• 2 bombillas y porta lámparas.
• 2 pilas de 4,5 v. • Burlete de ventanas.
• 2 piezas de contrachapado de 10x15cm.
• Cable y cinta aislante.
1 · -
• Brochas.
• Pinceles.
• Destornillador.
• Soldador y estaño.
~ulsador1 ~ulsador2
vas a montar el circuito de la figura. Observa que hay dos relés
interconectados entre sí, de forma que si
_L • l se aprieta uno de los dos pulsadores y se mantiene así,
la bombilla correspondiente se enciende y, aunque el otro se pulse,
no puede encender su bombilla. Analízalo con detenimiento.
Utilizarás este circuito para montar un juego que sirva para
decidir quién es el más rápido en responder a una pregunta.
-::• X'- ... ~
1 Se trata de montar una especie de mesa de juego en la que
colocarás los pulsadores y las bombillas. La única dificultad está
en realizar dos agujeros para poder insertar los finales de
carrera. Tienen que ser muy ajustados para que al pulsar no se
muevan.
:?. . Emplea una broca de 6 mm de diámetro y luego dale forma
rectangular al agujero con una lima plana. Aprovecha también para
realizar un taladro para pasar los cables de las bombillas .
. Para poder cablear por debajo de la superficie de juego,
sobreeleva el tablero colocando dos trozos de listón a lo largo del
mismo.
4. Para que el juego quede bonito pinta las maderas. Si quieres
puedes dibujar la silueta de las manos como punto de partida
inicial. e PRESTAATENCIÓN
¡Máxima concentración! ¡Cuidado con las quemaduras!
Relé 1 Relé 2 -
rY1 r+:lr ti riTJ.Y Antes de montar el circuito tienes que
estañar los componentes y soldar los cables al relé y a los finales
de carrera.
2 A la vista del esquema, monta el circuito. Pon especial
cuidado en el cableado de los relés (el conmutador de uno con la
bobina del otro. y viceversa) y comprueba que funciona
correctamente.
-
Clrcurtos electncos 4
1 re:; ') Jl-rrdor r Coloca los finales de carrera en su sitio.
La idea es que sobresalga solo la pletina, de forma que cuando el
contrachapado baje, accione el pulsador. El contrachapado vuelve a
su sitio grac1as al burlete de gomaespuma colocado.
E' t; 1~1
Solo queda sujetar los componentes del circuito al tablero por
la parte de abajo y empezar a pensar Pulsador preguntas .. .
• PRESTA ATENCIÓN
Solo se ilumina la lámpara del jugador que pulsa primero.
EL PROCESO TECNOLÓGICO
Identificación Determinar con exactitud quién aprieta primero
del problema un pulsador.
Exploración Investigar entornos de aplicación, como de ideas
concursos de televisión. Investigar circuitos
eléctricos que cumplan esta función.
Dlsello Fases explicadas en la unidad. ycol1ltniCCIOn
r--comprobación Fases explicadas en la unidad.
ACTV DADES
En el proyecto has utilizado dos relés. un relé es un conmutador
accionado por un electroimán. ¿Serías capaz de fabricar tu propio
electroimán? Necesitarás hilo de cobre, un carrete o bobina de
hilo, un núcleo de hierro (puede ser un clavo) y una fuente de
alimentación.
~
ACtiVIdad
Cajear para pulsadores
2. Colocar listones
3 P1ntar
4 Soldar
5. Montar el Circuito
6. Colocar los pulsadores
7 Ensayos
PLANIFICACIÓN
Tiempo (sesiones)*
o 1 2 3
*Sesiones de 50 minutos trabajando por parejas.
Puedes generar un banco ~ de pre~untas con el software. de la
PDI,
herramientas para presentaciones, o herramientas de autor que
incluyan audios y vídeos. Por ejemplo, de un tema determinado de
otra asignatura, ¡y a jugar con tu dispositivo!
109
4
