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CONCEPTO Y FENÓMENOS
ELÉCTRICOS BÁSICOS Y MEDIDAS
         ELÉCTRICAS


                      ELECTROTÉCNIA



            Luis Miguel GARCÍA GARCÍA-ROLDÁN
                         Departamento de Tecnología
                          IES Cap de Llevant – MAÓ
CONCEPTO Y FENÓMENOS ELÉCTRICOS
BÁSICOS Y MEDIDAS ELÉCTRICAS

   Magnitudes eléctricas básicas. Definiciones,
    unidades y símbolos: fuerza electromotriz, voltaje,
    intensidad, densidad de la corriente, potencia, trabajo
    y energía. Ley de Ohm.
   Condensador. Carga y descarga del condensador.
   Efectos de la corriente eléctrica. Efecto térmico de la
    corriente, Ley de Joule.
   Medidas de magnitudes en corriente continua y
    corriente alterna: tensión, intensidad, potencia,
    resistencia y osciloscopio.
   Características de los instrumentos de medida:
    sensibilidad y precisión. Procedimientos de medida.

                                                          2
ELECTROTÉCNIA



        Es una parte de le técnica trata
        de la aplicación práctica de los
        fenómenos eléctricos y
        magnéticos y de las relaciones
        existentes entre ellos.



                                           3
NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD




  Concepto y fenómenos eléctricos básicos y medidas eléctricas
MOLÉCULA

   MOLÉCULA es la mínima porción de la materia que conserva las
    propiedades de un material.




                                                                   5
EL ÁTOMO

  ÁTOMO es una estructura eléctrica formada por la agrupación de
   partículas elementales. Es la unidad elemental básica que puede
   experimentar cambio químico. Diferenciamos dos partes
   fundamentales: núcleo y corteza


                                Los átomos son neutros, tienen el
                                  mismo número de protones que de
                                  electrones. Un ión es un átomo
                                  cargado por exceso o defecto de
                                  electrones.




                                     EL ÁTOMO
                                                                     6
EL ÁTOMO. VARIANTES

  ISÓTOPOS son átomos con el mismo número de protones y
   distinto de neutrones




  ISÓTONOS son átomos con el mismo número de neutrones y
   distinto de protones

  ISÓBAROS son átomos con el mismo número másico


                                                            7
EL ÁTOMO. MODELOS ATÓMICOS




                             8
EL ÁTOMO. NIVELES ENERGÉTICOS

  La corteza del átomo está formada por niveles energéticos y los
    electrones son entes corpusculares que pueden ocuparlos. Se
    producen saltos electrónicos de un nivel inferior a uno superior o
    viceversa cuando se absorbe o emite energía, respectivamente.




                                                                         9
EL ÁTOMO: CARGAS ELECTROSTÁTICAS (I)




 ¿Qué ocurre al frotar enérgicamente con un trapo dos barras de
   vidrio y ebonita, respectivamente, y acercarlas a una bola de
   plástico?




                                                                   10
EL ÁTOMO: CARGAS ELECTROSTÁTICAS (II)

 Al frotar enérgicamente dos cuerpos, éstos se atraerán o repelerán
  debido a que se habrán electrizado. Habrán adquirido carga
 eléctrica.
  En realidad, lo que ocurre es que la energía mecánica del
  frotamiento se transforma en energía calorífica que es capaz de
  arrancar los electrones de la última capa de los átomos, que pasan
  al otro cuerpo quedando cargados uno positivamente (el que pierde
  electrones) y el otro negativamente (el que gana electrones).



                                        Carga
                                       positiva

                                       Carga
                                      negativa

                                                                       11
CARGA ELÉCTRICA
 CARGA ELÉCTRICA es la cantidad de electricidad que posee
  un cuerpo, ya sea por ganar o perder electrones; se mide en
  coulombs (C). Cada coulomb está formado por 6.24x1018 e-.
 Por tanto, cada electrón tiene una carga eléctrica de 1.6x10-19 C.




                                                                       12
LEY DE COULOMB (I)
 La fuerza con la que se atraen o repelen dos
   cargas es directamente proporcional al producto
   de sus cargas (Q y Q’) e inversamente
   proporcional al cuadrado de la distancia que las
   separa (r).

         Q Q'
   F k                  F newtons
          r2

         1
   k                ε    permitividad o cte dieléctrica
        4π




                                                          13
LEY DE COULOMB (II)

___EJERCICIO___

 Dos cargas puntuales de 20μC y -35μC se encuentran en el
  vacío separadas una distancia de 20cm. ¿Cómo es la
  fuerza y qué valor tiene? (Cte dieléctrica del vacío k=9x109
  Nm2/C2)

      QQ                Nm 2 20·10 -6 C· 35·10   -6
                                                      C
   F K 12 2       9·10 9 2                                157.5 N
       r                 C         0.04 m 2




                                                                    14
CAMPO ELÉCTRICO (I)
 El   CAMPO ELECTRICO generado por una carga Q es la región
  del espacio alrededor de ésta en el que se manifiestan las fuerzas
  de atracción o de repulsión sobre otras cargas que pudieran estar
  en dicho espacio.
 Se representa mediante líneas de fuerza , que corresponden a los
  caminos que seguiría una carga puntual al ser atraída o repelida por
  la carga que genera el campo.




                                                                         15
CAMPO ELÉCTRICO (II)




                       16
CAMPO ELÉCTRICO (III)
 La   intensidad de campo eléctrico (E) creado por una carga Q en
  un punto del espacio es la fuerza eléctrica que actúa sobre una
  unidad de carga situada en ese punto.
 Es una magnitud vectorial y su dirección y sentido son las de la
  fuerza realizada sobre una carga positiva en ese punto (tangente a
  las líneas de campo)

         
        F        Q
   E          K
         Q'       r2




                                                 CAMPO
                                                 ELÉCTRICO             17
CAMPO ELÉCTRICO (IV)
___EJERCICIO___

 Dos cargas puntuales de 3μC y 4μC se encuentran en el vacío en
   los puntos (-3,0) y (1,0) respectivamente de un sistema cartesiano.
   Calcula el vector intensidad de campo en el punto (-1,2) (Cte
   dieléctrica del vacío k=9x109 Nm2/C2)

    r1   r2   22 2 2           2 2m
           Q           Nm 3·10-6 C
                           9                     N
    E1    K 21    9·10                   3375
           r1          C2   8 m2                 C
           Q           Nm - 4·10-6 C
                       9                            N
    E2    K 22    9·10                       4500
            r2         C2    8 m2                   C
                                          N
    E    E1 E 2     33752 45002       5625
                                             C




                                                                         18
CAMPO ELÉCTRICO (V)
___EJERCICIO___

 Dos cargas puntuales de 3μC y -4μC se encuentran en el vacío en
   los puntos (-3,0) y (1,0) respectivamente de un sistema cartesiano.
   Calcula el vector intensidad de campo en el punto (-1,2) (Cte
   dieléctrica del vacío k=9x109 Nm2/C2)




                                                                         19
ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA




 Concepto y fenómenos eléctricos básicos y medidas eléctricas
ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA
 De la misma forma que tenemos que ejercer trabajo para desplazar
   una masa en el interior de un campo gravitatorio y éste se almacena
   en forma de energía potencial, tenemos que realizar trabajo para
   desplazar una carga en el interior de un campo eléctrico que se
   almacenará en forma de ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA .


    W     ΔE p
 La energía potencial eléctrica en un
   punto es el trabajo que hay que hacer
   para llevar una carga Q’ desde el infinito
   hasta dicho punto.

    Ep    E Q' r


                                                                         21
POTENCIAL ELÉCTRICO (I)
 El POTENCIAL ELÉCTRICO en un punto A es el trabajo para vencer las
  fuerzas del campo eléctrico al llevar una carga Q’ desde el infinito hasta
  dicho punto.
 Es la energía potencial por unidad de una carga. Su unidad es el Voltio
  (J/C)
          Ep                                                    Q
   VA               [V voltios]                 VA     Er     K
          Q'                                                    r


 Todos los puntos del campo que se
   encuentran a la misma distancia r de la
   carga Q que lo crea tienen el mismo
   potencial y forman una superficie
   esférica de radio dicha distancia. Es la
   superficie equipotencial.

                                                                               22
POTENCIAL ELÉCTRICO (II)




                           23
POTENCIAL ELÉCTRICO (III)
___EJERCICIO___

 Dos cargas puntuales de 20μC y -30μC se encuentran en el vacío
   a una distancia de 1m del punto A en sentidos opuestos. Calcula el
   potencial en el punto A (Cte dieléctrica del vacío k=9x109 Nm2/C2)

                Q         Nm 20·10 -6 C
                          9
   V1   E1 r   K 1   9·10   2
                                        180000 V
                 r        C     1m
                Q         Nm - 30·10 -6 C
                              9
   V2   E2 r   K 2   9·10                        27 0000 V
                 r        C2     1m

   V    V1 V2    180000           ( 270000)   90000 V




                                                                        24
DIFERENCIA DE POTENCIAL (I)
 La DIFERENCIA DE POTENCIAL entre dos puntos es el trabajo
  necesario para llevar una carga Q’ desde el segundo punto hasta el
  primero. Su unidad es el Voltio (J/C)


                - ΔW
   VA    VB                 [V voltios]
                  Q'

   VA    VB    K Q (1/rA 1/rB )




                                                                       25
DIFERENCIA DE POTENCIAL (II)
___EJERCICIO___

 Calcula la diferencia de potencial entre dos puntos situados a 0.8 y
     1.2m respectivamente de una carga de 50μC que se encuentra en
     el vacío. (Cte dieléctrica del vacío k=9x109 Nm2/C2)


                                     Nm 2
                                     9               6
VA     VB    K Q (1/rA   1/rB ) 9·10    2
                                          · 50·10        C (1/0.8m   1/1.2m)
                                      C


VA      VB 187500 V




                                                                           26
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE
       LOS MATERIALES




  Concepto y fenómenos eléctricos básicos y medidas eléctricas
CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES Y AISLANTES

   La disposición electrónica de las últimas capas de los átomos que
     forman los materiales confieren a éstos diferente capacidad de
     conducción de la electricidad.
                    Los materiales conductores permiten el paso de la
                    electricidad
                    • Metalls
                    • Dissolucions

                    Los materiales semiconductores permiten el paso de
                    la electricidad en determinadas circunstancias
                    • Silicio
                    • Germanio

                    Los materiales aislantes no permiten el paso de la
                    electricidad
                    • Fusta
                    • Ceràmica
                    • Plàstics                                           28
MATERIALES CONDUCTORES (I)
   Los metales son buenos conductores de la electricidad porque el enlace
     metálico que une sus átomos genera una estructura cristalina muy rígida
     con gran cantidad de electrones deslocalizados que pueden recorrer el
     metal con mucha libertad ya que las fuerzas que los unen a los núcleos
     son muy débiles. Son los electrones libres.




                                                                               29
MATERIALES CONDUCTORES (II)




                              30
MATERIALES SEMICONDUCTORES (I)

Son materiales que a bajas temperaturas se comportan como
aislantes pero en otras condiciones presentan cierta conductividad
eléctrica.

Principales semiconductores:




                                                                     31
MATERIALES SEMICONDUCTORES (II)

Los materiales semiconductores están formados por átomos de 4 electrones
de valencia que mediante enlaces covalentes comparten un electrón con
otros cuatro átomos. Conducen en tres situaciones:
    Aumento de su temperatura
    Sometidos a un proceso de dopaje
    En algunos casos al recibir luz solar directa




SEMICONDUCTORES

                                                                           32
MATERIALES AISLANTES

Los materiales aislantes no son capaces de conducir la electricidad por
no tener electrones libres en sus átomos; todos sus electrones de
valencia se utilizan en los enlaces.




                                                                          33
CIRCUITO ELÉCTRICO




Concepto y fenómenos eléctricos básicos y medidas eléctricas
CIRCUITO ELÉCTRICO




 Generadores: transforman energía química, mecánica, etc en
 energía eléctrica (pilas, baterías, dinamos,…)
 Receptores: transforman la energía eléctrica en otro tipo de
 energía como mecánica (motores), lumínica (lámparas,
 luminarias,…), calorífica (aparatos de calefacción y
 climatización,…), etc
 Conductores: son cualquier sistema material por el que circule
 la corriente eléctrica ofreciendo una resistencia y diferencia de
 potencial entre sus extremos inapreciables (cables, pistas,…)
 Elementos de maniobra o control: gobiernan el funcionamiento
 del circuito (interruptores, pulsadores, conmutadores,…)
                                                                     35
SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA




                       36
CORRIENTE ELÉCTRICA (I)




  Cuando Unimos mediante un conductor
  dos cuerpos, uno cargado
  positivamente y otro negativamente, se
  produce una circulación de electrones
  desde el segundo al primero hasta que
  los dos cuerpos acaban
  neutralizándose

 La CORRIENTE ELÉCTRICA es el movimiento ordenado de
  electrones a través de un conductor


                                                        37
CORRIENTE ELÉCTRICA (II)
                 Lo que ocurre en realidad es que entre
                 los dos cuerpos, positivo y negativo, se
                 establece un campo eléctrico que va
                 desde el positivo al negativo y una
                 diferencia de potencial entre ellos.

                 Entonces los electrones libres van
                 pasando de átomo a átomo desde el
                 cuerpo negativo al positivo produciendo
                 una corriente eléctrica contraria al
                 campo hasta que los dos cuerpos
                 igualan su potencial.




                                                            38
INTENSIDAD DE CORRIENTE (I)

 La INTENSIDAD DE CORIENTE (I)
  es la cantidad de carga eléctrica
  que atraviesa la sección transversal
  de un conductor por unidad de
  tiempo. Su unidad es el amperio
  (A).
      Q
  I           [amperios(A) ]
      t




                                         39
INTENSIDAD DE CORRIENTE (II)
  ___EJERCICIO___

  ¿Cual es la intensidad de corriente que circulará por un hilo
   conductor si en 4 minutos circulan 74.88·1019 electrones? (carga
   del electrón 1.6·10-19C)


        Q   74.88 ·10 19 · 1.6 ·10   19
                                          C
    I                                         0.5A
        t            4 · 60s




                                                                      40
INTENSIDAD DE CORRIENTE (III)
  ___EJERCICIOS___

  ¿Durante cuánto tiempo tiene que circular una carga eléctrica de
   400C para crear una intensidad de corriente de 4A?

  ¿Qué carga eléctrica pasará por un hilo conductor si circula una
   corriente de 12A durante 30 minutos? ¿A cuántos electrones
   equivale esta cantidad de carga? (1C = 6.24·1018 electrones)

  Determina el número de electrones que circulan en 25s por la
   sección de un conductor en el que la intensidad de corriente es
   5A (1C = 6.24·1018 electrones)




                                                                      41
TIPOS DE DE CORRIENTE

                   • Corriente
                     continua

                   • Corriente alterna
                     sinusoidal

                   • Corriente alterna
                     pulsante

                                         42
GENERADORES (I)
 El GENERADOR ELÉCTRICO es el elemento que transforma energía
  química, mecánica, etc en energía eléctrica (pilas, baterías,
  dinamos,…) manteniendo la diferencia de potencial.




                                                                  43
GENERADORES (II)




 Cuanto mayor sea la diferencia de potencial y menor sea la
   resistencia que ofrece el circuito, mayor será la corriente que circula
   por sus conductores; como podemos deducir de la LEY DE OHM.

                                                                             44
GENERADORES (III)
 La FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM) de un generador es el trabajo
   realizado por éste sobre la unidad de carga que lo atraviesa. Este
   trabajo es responsable de la tensión o diferencia de potencial que
   aparece entre sus extremos.


                             W
              ε (FEM)                 [voltios (V) ]
                             Q


 De hecho, la FEM es responsable del movimiento de cargas en el
  interior del generador, mientras que la diferencia de potencial es
  responsable del movimiento de cargas en el circuito.
 Sus valores no coinciden debido a las pérdidas en el generador


                                                                        45
GENERADORES (IV)

Existen diversas formas de generar la FEM:
              Reacciones químicas: en pilas y baterías se produce una
              reacción química entre el electrolito y sus electros (Cu y
                Zn) sumergidos en una disolución, de forma que los
                electrones se desplazan desde el electrodo de Cu al
                                  electrodo de Zn


               Inducción electromagnética: al mover un conductor en el
              interior de un campo magnético se genera una FEM entre
                  sus extremos y corriente sobre él (Ley de Faraday)



             Efecto piezoeléctrico: algunas sustancias como el cuarzo o
             la turmalina, proporcionan una diferencia de potencial entre
               sus extremos al ser sometidas a una presión o esfuerzo
                                      mecánico.

                                                                            46
GENERADORES (V)

Existen diversas formas de generar la FEM:

               Acción de la luz: una radiación luminosa sobre algunos
               elementos semiconductores arranca electrones de sus
              últimas capas creando entre sus extremos una diferencia
                                     de potencial


              Efecto de un par termoeléctrico: calentando la unión entre
              dos elementos como el constatán y el cobre provocamos
                 que aparezca una diferencia de potencial entre sus
                                 extremos (termopar)



              Frotación: es el modo de funcionamiento de generadores
             de Van der Graff y generan tensiones de millones de voltios


                                                                           47
RECEPTORES
 Los RECEPTORES son elementos que transforman energía eléctrica
  en energía útil




                                                                   48
RESISTENCIA ELÉCTRICA (I)
 No todos los receptores y conductores ofrecen la misma oposición al
   paso de corriente eléctrica. Al circular corriente por un conductor, los
   electrones que la forman chocan entre ellos y con el resto de
   partículas que forman la red cristalina de éste.




 La RESISTENCIA ELÉCTRICA (R) es el grado de oposición que
   ofrece un material al paso de corriente eléctrica.


                                                                              49
RESISTENCIA ELÉCTRICA (II)

 La resistencia eléctrica depende de tres factores del conductor:

 •   la sección del conductor (S), que se mide en m2. Cuanto más delgado
     mayor resistencia.
 •   la longitud del conductor (l), que se mide en m. A mayor longitud,
     mayor resistencia
 •   la naturaleza del conductor, que se expresa mediante una constante
     llamada resistividad (ρ). Se mide en Ω·m.




              l
      R     ρ            [ohmios Ω]
              S

                                                                           50
RESISTENCIA ELÉCTRICA (III)




                              51
RESISTÈNCIA ELÉCTRICA (IV)

  ___EJERCICIO___


  ¿Qué resistencia tendrá un hilo de cobre de 0.25 mm2
   de sección y un km de longitud? (resistividad del Cu
   1.67·10-8 Ωm)

       l              1000m
   R ρ   1.67·10 Ωm
                8
                                       66.8Ω
       S            0.25·10-6 m 2




                                                          52
RESISTENCIA ELÉCTRICA (VI)

 La resistividad de un material depende de la temperatura, aumentando
 con ésta según la expresión:


             ρT      ρ 20º C (1 α(T           20º C))

 En el cero absoluto de temperatura, la resistividad que presentan
 algunos metales como el oro, la plata, el platino, el hierro o el cobre es
 nula. Este fenómeno se conoce como superconductividad.




                                                                              53
RESISTENCIA ELÉCTRICA (VII)

 α es el coeficiente de temperatura del material (ºC-1)




                                                          54
RESISTÈNCIA ELÉCTRICA (VIII)

  ___EJERCICIO___


  ¿Qué resistencia tendrá un conductor de cobre de
    0.75 mm2 de sección y 10m de longitud a una
    temperatura de 35ºC? (resistividad del Cu 1.67·10-8
    Ωm)
   ρ 35º C       ρ 20º C (1 α(T      20º C))   1.72·10   -8
                                                              Ωm (1 3.9·10   3
                                                                                 º C 1 (35º C   20º C))

   ρ 35º C       1.82·10   -8
                                Ωm


                 l                 10m
   R         ρ     1.82·10 8 Ωm                          0.24Ω
                 S              7.5·10-7 m 2




                                                                                                          55
RESISTÈNCIA ELÈCTRICA (IX)

   ___EJERCICIOS___



 Se desea construir una resistencia de 51Ω con un hilo
  de cobre de 0.4 mm2 de sección. ¿De qué longitud es el
  hilo que tenemos que utilizar? (resistividad del Cu
  1.67·10-8 Ωm)

 Calcula la sección, en mm2, que tiene que tener un hilo
  de cobre de 50m de longitud si sabemos que presenta
  una resistencia de 85Ω. (resistividad del Cu 1.67·10-8
  Ωm)



                                                            56
RESISTENCIA ELÉCTRICA (X)

  La   conductancia (G) es la magnitud inversa a la resistencia; es
    decir, define la facilidad que tiene un conductor para conducir la
    corriente eléctrica
                                  1
                           G
                                  R
  Del mismo modo, la conductividad (σ) es el parámetro inverso a la
    resistividad.




                                                                         57
LEYES BÁSICAS DEL CIRCUITO
        ELÉCTRICO




Concepto y fenómenos eléctricos básicos y medidas eléctricas
LEY DE OHM (I)
  Relaciona la intensidad que recorre un conductor
     con la diferencia de potencial que existe entre
     sus extremos a través de la resistencia que éste
     ofrece.



                                                 La intensidad (I) que recorre un
                                                    conductor directamente
                                                    proporcional a la diferencia de
                                                    potencial (V) aplicado e
                                                    inversamente proporcional a la
                                                    resistencia que éste ofrece.

                                                                      V
                                                               I
                                                                      R
                                                                                            59
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/applets/Fendt/physesp/leyohm.htm
LEY DE OHM (II)
 ___EJERCICIOS___

 Dado el circuito de la figura, representa la gráfica I=f(V) para valores
   de V entre 0 y 12V. Calcula la pendiente de la recta obtenida




 Varía el valor de la resistencia del circuito anterior haciendo que R=2
   y realiza el mismo ejercicio




                                                                             60
LEY DE OHM (III)
 La curva   característica es la gráfica que relaciona la tensión
  aplicada con la corriente que circula por el circuito




                                                               V
                                                          I
                                                               R


  La resistencia (R) es la pendiente de la curva.

                                                                     61
LEY DE JOULE (I)
 El EFECTO      JOULE es el fenómeno
   consistente en que toda corriente eléctrica
   circulando por un conductor provoca que éste se
   caliente generando calor.
 Esto ocurre porque los electrones, que viajan a
   gran velocidad en el interior del conductor,
   chocan entre sí y con otros electrones y núcleos
   perdiendo velocidad y por tanto energía cinética;
   que ceden en forma de calor a los átomos e
   iones del conductor
 Se puede relacionar el trabajo que realiza el generador V para
  trasladar una carga Q con la intensidad I que genera y la resistencia
  R del conductor

                        W      QV        RI 2 t     [julios (J)]
                         q    0.24 RI 2 t         [calorías (cal)]
                                                                          62
LEY DE JOULE (II)
 ___EJERCICIO___

 Una instalación eléctrica está hecha con hilo de
   cobre de 2mm2 de sección y tiene una longitud
   de 300m. Calcula la energía que se pierde
   durante una hora si circula una intensidad de 2
   A. (resistividad del Cu 1.67·10-8 Ωm)




           l               300m
   R     ρ   1.67·10 Ωm
                    8
                                                     2.58 Ω
           S            0.2·10-6 m 2

   W      RI 2 t     2.58 Ω ·(2A) 2 ·3600s            37152 J
                                                                63
LEY DE JOULE (III)
APLICACIONES




                     64
POTENCIA ELÉCTRICA (I)
 La POTENCIA ELÉCTRICA es la energía que
  se genera o se consume por unidad de tiempo.

         W
   P            VI      [watios (W)]
         t


 En ocasiones representa pérdidas por efecto joule (conductores,…)
   y en ocasiones nos aprovechamos de ella (calefacción,
   electrodomésticos,…). Se puede calcular la potencia consumida por
   una carga aplicando la ley de Ohm.

                          V2
   P     VI     RI 2              [watios (W)]
                          R
                                                                       65
POTENCIA ELÉCTRICA (II)
 La potencia en un circuito
   se mide con un vatímetro,
   que es la unión de un
   amperímetro (serie) y un
   voltímetro (paralelo)




                               66
POTENCIA ELÉCTRICA (III)
 ___EJERCICIO___

 Se dispone de una estufa eléctrica de 3300W/220V. Calcula el valor de
   su resistencia interna y la intensidad que circula por ella. Si la estufa
   funcionara las 24h del día, calcula el importe de energía consumida en
   el mismo período, sabiendo que el precio del KWh es 0.08€

          P      3300W
     I                         15A
          V       220V
          V      220V
    R                        14.66Ω
          I      15A

                                                0.08€
   W      Pt     3300W ·24h            79.2 KWh                     6.34€
                                                1KWh
                                                                               67
EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA




                                    68
INSTRUMENTOS DE MEDIDA




Concepto y fenómenos eléctricos básicos y medidas eléctricas
INSTRUMENTOS DE MEDIDA



                 Indican el valor de la
                 medida mediante una
  ANALÓGICOS    aguja que se desplaza
               por una escala numerada


               Indican valores de forma
                directa mediante dígitos
   DIGITALES        en una pantalla
                      alfanumérica




                                           70
INSTRUMENTOS DE MEDIDA: CUALIDADES

          EXACTITUD: grado de concordancia entre el valor real y el
          experimental


          PRECISIÓN: grado de concordancia entre mediciones sucesivas


          FIDELIDAD: si al repetir una medida nos indica siempre el mismo
          valor


          RAPIDEZ: con la que se estabiliza la lectura en el instrumento


          SENSIBILIDAD: mínimo valor que podemos medir en una
          determinada escala


          FIABILIDAD: capacidad de funcionamiento sin fallos




                                                                            71
MEDIDA DE MAGNITUDES ELÉCTRICAS




                                  72
AMPERÍMETRO Y VOLTÍMETRO

    • Se utiliza para    • Se utiliza para
      medir la             medir voltaje. Se
      intensidad de        conecta en
      corriente. Se        paralelo
      conecta en serie

    AMPERÍMETRO          VOLTÍMETRO




                                               73
ÓHMETRO Y MULTÍMETRO



    • Se utiliza para medir   • Además de
      la resistencia            corriente, tensión y
      eléctrica                 resistencia mide el
                                correcto
                                funcionamiento de
                                diodos, transistores
                                y condensadores

    ÓMETRO                    MULTÍMETRO




                                                       74
OSCILOSCOPIO



                                        FUNCIONAMIENTO BÁSICO




 El   osciloscopio se utiliza para observar, registrar y medir corrientes y
  tensiones continuas y alternas. Para ello muestra en un display o
  pantalla la forma de onda de la señal a medir.
 Mediante la base de tiempos y el amplificador vertical podemos ajustar
  la forma de onda a las dimensiones de la pantalla escalándola y
  permitiéndonos medir todos sus parámetros: amplitud, frecuencia,
  periodo, fase, etc.

                                                                               75
ERRORES EN LA MEDIDA (I)

 El error absoluto es la diferencia entre el valor de la medida y
   el valor real de la magnitud. Pero no es lo mismo cometer un
   error de 0.3V en una medida de 2V que en otra de 300V.


                         Ea xi x
 Definimos error relativo como el cociente entre el error
   absoluto y la medida real expresada en %

                                 Ea
                           Er
                                 x

                                                                     76
ERRORES EN LA MEDIDA (II)
 ___EJERCICIO___

 Al realizar una medida de una tensión se han obtenido los siguientes
   valores: 2.34V, 2.35V, 2.34V, 2.36V, 2.38V y 2.36V. Calcula los errores
   absoluto y relativo de la primera medida

   x    (2.34V 2.35V 2.34V 2.36V 2.38V 2.36V)/6                    2.335V


   Ea      x i x 2.34V - 2.355V                    0.015V
            Ea          0.015V
    Er                                       0.637%
            x          2.335V


                                                                             77

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Electricidad básica

  • 1. CONCEPTO Y FENÓMENOS ELÉCTRICOS BÁSICOS Y MEDIDAS ELÉCTRICAS ELECTROTÉCNIA Luis Miguel GARCÍA GARCÍA-ROLDÁN Departamento de Tecnología IES Cap de Llevant – MAÓ
  • 2. CONCEPTO Y FENÓMENOS ELÉCTRICOS BÁSICOS Y MEDIDAS ELÉCTRICAS  Magnitudes eléctricas básicas. Definiciones, unidades y símbolos: fuerza electromotriz, voltaje, intensidad, densidad de la corriente, potencia, trabajo y energía. Ley de Ohm.  Condensador. Carga y descarga del condensador.  Efectos de la corriente eléctrica. Efecto térmico de la corriente, Ley de Joule.  Medidas de magnitudes en corriente continua y corriente alterna: tensión, intensidad, potencia, resistencia y osciloscopio.  Características de los instrumentos de medida: sensibilidad y precisión. Procedimientos de medida. 2
  • 3. ELECTROTÉCNIA Es una parte de le técnica trata de la aplicación práctica de los fenómenos eléctricos y magnéticos y de las relaciones existentes entre ellos. 3
  • 4. NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD Concepto y fenómenos eléctricos básicos y medidas eléctricas
  • 5. MOLÉCULA  MOLÉCULA es la mínima porción de la materia que conserva las propiedades de un material. 5
  • 6. EL ÁTOMO  ÁTOMO es una estructura eléctrica formada por la agrupación de partículas elementales. Es la unidad elemental básica que puede experimentar cambio químico. Diferenciamos dos partes fundamentales: núcleo y corteza  Los átomos son neutros, tienen el mismo número de protones que de electrones. Un ión es un átomo cargado por exceso o defecto de electrones. EL ÁTOMO 6
  • 7. EL ÁTOMO. VARIANTES  ISÓTOPOS son átomos con el mismo número de protones y distinto de neutrones  ISÓTONOS son átomos con el mismo número de neutrones y distinto de protones  ISÓBAROS son átomos con el mismo número másico 7
  • 8. EL ÁTOMO. MODELOS ATÓMICOS 8
  • 9. EL ÁTOMO. NIVELES ENERGÉTICOS  La corteza del átomo está formada por niveles energéticos y los electrones son entes corpusculares que pueden ocuparlos. Se producen saltos electrónicos de un nivel inferior a uno superior o viceversa cuando se absorbe o emite energía, respectivamente. 9
  • 10. EL ÁTOMO: CARGAS ELECTROSTÁTICAS (I)  ¿Qué ocurre al frotar enérgicamente con un trapo dos barras de vidrio y ebonita, respectivamente, y acercarlas a una bola de plástico? 10
  • 11. EL ÁTOMO: CARGAS ELECTROSTÁTICAS (II)  Al frotar enérgicamente dos cuerpos, éstos se atraerán o repelerán debido a que se habrán electrizado. Habrán adquirido carga  eléctrica. En realidad, lo que ocurre es que la energía mecánica del frotamiento se transforma en energía calorífica que es capaz de arrancar los electrones de la última capa de los átomos, que pasan al otro cuerpo quedando cargados uno positivamente (el que pierde electrones) y el otro negativamente (el que gana electrones). Carga positiva Carga negativa 11
  • 12. CARGA ELÉCTRICA  CARGA ELÉCTRICA es la cantidad de electricidad que posee un cuerpo, ya sea por ganar o perder electrones; se mide en coulombs (C). Cada coulomb está formado por 6.24x1018 e-.  Por tanto, cada electrón tiene una carga eléctrica de 1.6x10-19 C. 12
  • 13. LEY DE COULOMB (I)  La fuerza con la que se atraen o repelen dos cargas es directamente proporcional al producto de sus cargas (Q y Q’) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa (r). Q Q' F k F newtons r2 1 k ε permitividad o cte dieléctrica 4π 13
  • 14. LEY DE COULOMB (II) ___EJERCICIO___  Dos cargas puntuales de 20μC y -35μC se encuentran en el vacío separadas una distancia de 20cm. ¿Cómo es la fuerza y qué valor tiene? (Cte dieléctrica del vacío k=9x109 Nm2/C2) QQ Nm 2 20·10 -6 C· 35·10 -6 C F K 12 2 9·10 9 2 157.5 N r C 0.04 m 2 14
  • 15. CAMPO ELÉCTRICO (I)  El CAMPO ELECTRICO generado por una carga Q es la región del espacio alrededor de ésta en el que se manifiestan las fuerzas de atracción o de repulsión sobre otras cargas que pudieran estar en dicho espacio.  Se representa mediante líneas de fuerza , que corresponden a los caminos que seguiría una carga puntual al ser atraída o repelida por la carga que genera el campo. 15
  • 17. CAMPO ELÉCTRICO (III)  La intensidad de campo eléctrico (E) creado por una carga Q en un punto del espacio es la fuerza eléctrica que actúa sobre una unidad de carga situada en ese punto.  Es una magnitud vectorial y su dirección y sentido son las de la fuerza realizada sobre una carga positiva en ese punto (tangente a las líneas de campo)   F Q E K Q' r2 CAMPO ELÉCTRICO 17
  • 18. CAMPO ELÉCTRICO (IV) ___EJERCICIO___  Dos cargas puntuales de 3μC y 4μC se encuentran en el vacío en los puntos (-3,0) y (1,0) respectivamente de un sistema cartesiano. Calcula el vector intensidad de campo en el punto (-1,2) (Cte dieléctrica del vacío k=9x109 Nm2/C2) r1 r2 22 2 2 2 2m Q Nm 3·10-6 C 9 N E1 K 21 9·10 3375 r1 C2 8 m2 C Q Nm - 4·10-6 C 9 N E2 K 22 9·10 4500 r2 C2 8 m2 C    N E E1 E 2 33752 45002 5625 C 18
  • 19. CAMPO ELÉCTRICO (V) ___EJERCICIO___  Dos cargas puntuales de 3μC y -4μC se encuentran en el vacío en los puntos (-3,0) y (1,0) respectivamente de un sistema cartesiano. Calcula el vector intensidad de campo en el punto (-1,2) (Cte dieléctrica del vacío k=9x109 Nm2/C2) 19
  • 20. ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA Concepto y fenómenos eléctricos básicos y medidas eléctricas
  • 21. ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA  De la misma forma que tenemos que ejercer trabajo para desplazar una masa en el interior de un campo gravitatorio y éste se almacena en forma de energía potencial, tenemos que realizar trabajo para desplazar una carga en el interior de un campo eléctrico que se almacenará en forma de ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA . W ΔE p  La energía potencial eléctrica en un punto es el trabajo que hay que hacer para llevar una carga Q’ desde el infinito hasta dicho punto. Ep E Q' r 21
  • 22. POTENCIAL ELÉCTRICO (I)  El POTENCIAL ELÉCTRICO en un punto A es el trabajo para vencer las fuerzas del campo eléctrico al llevar una carga Q’ desde el infinito hasta dicho punto.  Es la energía potencial por unidad de una carga. Su unidad es el Voltio (J/C) Ep Q VA [V voltios] VA Er K Q' r  Todos los puntos del campo que se encuentran a la misma distancia r de la carga Q que lo crea tienen el mismo potencial y forman una superficie esférica de radio dicha distancia. Es la superficie equipotencial. 22
  • 24. POTENCIAL ELÉCTRICO (III) ___EJERCICIO___  Dos cargas puntuales de 20μC y -30μC se encuentran en el vacío a una distancia de 1m del punto A en sentidos opuestos. Calcula el potencial en el punto A (Cte dieléctrica del vacío k=9x109 Nm2/C2) Q Nm 20·10 -6 C 9 V1 E1 r K 1 9·10 2 180000 V r C 1m Q Nm - 30·10 -6 C 9 V2 E2 r K 2 9·10 27 0000 V r C2 1m V V1 V2 180000 ( 270000) 90000 V 24
  • 25. DIFERENCIA DE POTENCIAL (I)  La DIFERENCIA DE POTENCIAL entre dos puntos es el trabajo necesario para llevar una carga Q’ desde el segundo punto hasta el primero. Su unidad es el Voltio (J/C) - ΔW VA VB [V voltios] Q' VA VB K Q (1/rA 1/rB ) 25
  • 26. DIFERENCIA DE POTENCIAL (II) ___EJERCICIO___  Calcula la diferencia de potencial entre dos puntos situados a 0.8 y 1.2m respectivamente de una carga de 50μC que se encuentra en el vacío. (Cte dieléctrica del vacío k=9x109 Nm2/C2) Nm 2 9 6 VA VB K Q (1/rA 1/rB ) 9·10 2 · 50·10 C (1/0.8m 1/1.2m) C VA VB 187500 V 26
  • 27. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE LOS MATERIALES Concepto y fenómenos eléctricos básicos y medidas eléctricas
  • 28. CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES Y AISLANTES  La disposición electrónica de las últimas capas de los átomos que forman los materiales confieren a éstos diferente capacidad de conducción de la electricidad. Los materiales conductores permiten el paso de la electricidad • Metalls • Dissolucions Los materiales semiconductores permiten el paso de la electricidad en determinadas circunstancias • Silicio • Germanio Los materiales aislantes no permiten el paso de la electricidad • Fusta • Ceràmica • Plàstics 28
  • 29. MATERIALES CONDUCTORES (I)  Los metales son buenos conductores de la electricidad porque el enlace metálico que une sus átomos genera una estructura cristalina muy rígida con gran cantidad de electrones deslocalizados que pueden recorrer el metal con mucha libertad ya que las fuerzas que los unen a los núcleos son muy débiles. Son los electrones libres. 29
  • 31. MATERIALES SEMICONDUCTORES (I) Son materiales que a bajas temperaturas se comportan como aislantes pero en otras condiciones presentan cierta conductividad eléctrica. Principales semiconductores: 31
  • 32. MATERIALES SEMICONDUCTORES (II) Los materiales semiconductores están formados por átomos de 4 electrones de valencia que mediante enlaces covalentes comparten un electrón con otros cuatro átomos. Conducen en tres situaciones:  Aumento de su temperatura  Sometidos a un proceso de dopaje  En algunos casos al recibir luz solar directa SEMICONDUCTORES 32
  • 33. MATERIALES AISLANTES Los materiales aislantes no son capaces de conducir la electricidad por no tener electrones libres en sus átomos; todos sus electrones de valencia se utilizan en los enlaces. 33
  • 34. CIRCUITO ELÉCTRICO Concepto y fenómenos eléctricos básicos y medidas eléctricas
  • 35. CIRCUITO ELÉCTRICO Generadores: transforman energía química, mecánica, etc en energía eléctrica (pilas, baterías, dinamos,…) Receptores: transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía como mecánica (motores), lumínica (lámparas, luminarias,…), calorífica (aparatos de calefacción y climatización,…), etc Conductores: son cualquier sistema material por el que circule la corriente eléctrica ofreciendo una resistencia y diferencia de potencial entre sus extremos inapreciables (cables, pistas,…) Elementos de maniobra o control: gobiernan el funcionamiento del circuito (interruptores, pulsadores, conmutadores,…) 35
  • 37. CORRIENTE ELÉCTRICA (I) Cuando Unimos mediante un conductor dos cuerpos, uno cargado positivamente y otro negativamente, se produce una circulación de electrones desde el segundo al primero hasta que los dos cuerpos acaban neutralizándose  La CORRIENTE ELÉCTRICA es el movimiento ordenado de electrones a través de un conductor 37
  • 38. CORRIENTE ELÉCTRICA (II) Lo que ocurre en realidad es que entre los dos cuerpos, positivo y negativo, se establece un campo eléctrico que va desde el positivo al negativo y una diferencia de potencial entre ellos. Entonces los electrones libres van pasando de átomo a átomo desde el cuerpo negativo al positivo produciendo una corriente eléctrica contraria al campo hasta que los dos cuerpos igualan su potencial. 38
  • 39. INTENSIDAD DE CORRIENTE (I)  La INTENSIDAD DE CORIENTE (I) es la cantidad de carga eléctrica que atraviesa la sección transversal de un conductor por unidad de tiempo. Su unidad es el amperio (A). Q I [amperios(A) ] t 39
  • 40. INTENSIDAD DE CORRIENTE (II) ___EJERCICIO___  ¿Cual es la intensidad de corriente que circulará por un hilo conductor si en 4 minutos circulan 74.88·1019 electrones? (carga del electrón 1.6·10-19C) Q 74.88 ·10 19 · 1.6 ·10 19 C I 0.5A t 4 · 60s 40
  • 41. INTENSIDAD DE CORRIENTE (III) ___EJERCICIOS___  ¿Durante cuánto tiempo tiene que circular una carga eléctrica de 400C para crear una intensidad de corriente de 4A?  ¿Qué carga eléctrica pasará por un hilo conductor si circula una corriente de 12A durante 30 minutos? ¿A cuántos electrones equivale esta cantidad de carga? (1C = 6.24·1018 electrones)  Determina el número de electrones que circulan en 25s por la sección de un conductor en el que la intensidad de corriente es 5A (1C = 6.24·1018 electrones) 41
  • 42. TIPOS DE DE CORRIENTE • Corriente continua • Corriente alterna sinusoidal • Corriente alterna pulsante 42
  • 43. GENERADORES (I)  El GENERADOR ELÉCTRICO es el elemento que transforma energía química, mecánica, etc en energía eléctrica (pilas, baterías, dinamos,…) manteniendo la diferencia de potencial. 43
  • 44. GENERADORES (II)  Cuanto mayor sea la diferencia de potencial y menor sea la resistencia que ofrece el circuito, mayor será la corriente que circula por sus conductores; como podemos deducir de la LEY DE OHM. 44
  • 45. GENERADORES (III)  La FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM) de un generador es el trabajo realizado por éste sobre la unidad de carga que lo atraviesa. Este trabajo es responsable de la tensión o diferencia de potencial que aparece entre sus extremos. W ε (FEM) [voltios (V) ] Q  De hecho, la FEM es responsable del movimiento de cargas en el interior del generador, mientras que la diferencia de potencial es responsable del movimiento de cargas en el circuito.  Sus valores no coinciden debido a las pérdidas en el generador 45
  • 46. GENERADORES (IV) Existen diversas formas de generar la FEM: Reacciones químicas: en pilas y baterías se produce una reacción química entre el electrolito y sus electros (Cu y Zn) sumergidos en una disolución, de forma que los electrones se desplazan desde el electrodo de Cu al electrodo de Zn Inducción electromagnética: al mover un conductor en el interior de un campo magnético se genera una FEM entre sus extremos y corriente sobre él (Ley de Faraday) Efecto piezoeléctrico: algunas sustancias como el cuarzo o la turmalina, proporcionan una diferencia de potencial entre sus extremos al ser sometidas a una presión o esfuerzo mecánico. 46
  • 47. GENERADORES (V) Existen diversas formas de generar la FEM: Acción de la luz: una radiación luminosa sobre algunos elementos semiconductores arranca electrones de sus últimas capas creando entre sus extremos una diferencia de potencial Efecto de un par termoeléctrico: calentando la unión entre dos elementos como el constatán y el cobre provocamos que aparezca una diferencia de potencial entre sus extremos (termopar) Frotación: es el modo de funcionamiento de generadores de Van der Graff y generan tensiones de millones de voltios 47
  • 48. RECEPTORES  Los RECEPTORES son elementos que transforman energía eléctrica en energía útil 48
  • 49. RESISTENCIA ELÉCTRICA (I)  No todos los receptores y conductores ofrecen la misma oposición al paso de corriente eléctrica. Al circular corriente por un conductor, los electrones que la forman chocan entre ellos y con el resto de partículas que forman la red cristalina de éste.  La RESISTENCIA ELÉCTRICA (R) es el grado de oposición que ofrece un material al paso de corriente eléctrica. 49
  • 50. RESISTENCIA ELÉCTRICA (II) La resistencia eléctrica depende de tres factores del conductor: • la sección del conductor (S), que se mide en m2. Cuanto más delgado mayor resistencia. • la longitud del conductor (l), que se mide en m. A mayor longitud, mayor resistencia • la naturaleza del conductor, que se expresa mediante una constante llamada resistividad (ρ). Se mide en Ω·m. l R ρ [ohmios Ω] S 50
  • 52. RESISTÈNCIA ELÉCTRICA (IV) ___EJERCICIO___  ¿Qué resistencia tendrá un hilo de cobre de 0.25 mm2 de sección y un km de longitud? (resistividad del Cu 1.67·10-8 Ωm) l 1000m R ρ 1.67·10 Ωm 8 66.8Ω S 0.25·10-6 m 2 52
  • 53. RESISTENCIA ELÉCTRICA (VI) La resistividad de un material depende de la temperatura, aumentando con ésta según la expresión: ρT ρ 20º C (1 α(T 20º C)) En el cero absoluto de temperatura, la resistividad que presentan algunos metales como el oro, la plata, el platino, el hierro o el cobre es nula. Este fenómeno se conoce como superconductividad. 53
  • 54. RESISTENCIA ELÉCTRICA (VII) α es el coeficiente de temperatura del material (ºC-1) 54
  • 55. RESISTÈNCIA ELÉCTRICA (VIII) ___EJERCICIO___  ¿Qué resistencia tendrá un conductor de cobre de 0.75 mm2 de sección y 10m de longitud a una temperatura de 35ºC? (resistividad del Cu 1.67·10-8 Ωm) ρ 35º C ρ 20º C (1 α(T 20º C)) 1.72·10 -8 Ωm (1 3.9·10 3 º C 1 (35º C 20º C)) ρ 35º C 1.82·10 -8 Ωm l 10m R ρ 1.82·10 8 Ωm 0.24Ω S 7.5·10-7 m 2 55
  • 56. RESISTÈNCIA ELÈCTRICA (IX) ___EJERCICIOS___  Se desea construir una resistencia de 51Ω con un hilo de cobre de 0.4 mm2 de sección. ¿De qué longitud es el hilo que tenemos que utilizar? (resistividad del Cu 1.67·10-8 Ωm)  Calcula la sección, en mm2, que tiene que tener un hilo de cobre de 50m de longitud si sabemos que presenta una resistencia de 85Ω. (resistividad del Cu 1.67·10-8 Ωm) 56
  • 57. RESISTENCIA ELÉCTRICA (X)  La conductancia (G) es la magnitud inversa a la resistencia; es decir, define la facilidad que tiene un conductor para conducir la corriente eléctrica 1 G R  Del mismo modo, la conductividad (σ) es el parámetro inverso a la resistividad. 57
  • 58. LEYES BÁSICAS DEL CIRCUITO ELÉCTRICO Concepto y fenómenos eléctricos básicos y medidas eléctricas
  • 59. LEY DE OHM (I)  Relaciona la intensidad que recorre un conductor con la diferencia de potencial que existe entre sus extremos a través de la resistencia que éste ofrece.  La intensidad (I) que recorre un conductor directamente proporcional a la diferencia de potencial (V) aplicado e inversamente proporcional a la resistencia que éste ofrece. V I R 59 http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/applets/Fendt/physesp/leyohm.htm
  • 60. LEY DE OHM (II) ___EJERCICIOS___  Dado el circuito de la figura, representa la gráfica I=f(V) para valores de V entre 0 y 12V. Calcula la pendiente de la recta obtenida  Varía el valor de la resistencia del circuito anterior haciendo que R=2 y realiza el mismo ejercicio 60
  • 61. LEY DE OHM (III)  La curva característica es la gráfica que relaciona la tensión aplicada con la corriente que circula por el circuito V I R La resistencia (R) es la pendiente de la curva. 61
  • 62. LEY DE JOULE (I)  El EFECTO JOULE es el fenómeno consistente en que toda corriente eléctrica circulando por un conductor provoca que éste se caliente generando calor.  Esto ocurre porque los electrones, que viajan a gran velocidad en el interior del conductor, chocan entre sí y con otros electrones y núcleos perdiendo velocidad y por tanto energía cinética; que ceden en forma de calor a los átomos e iones del conductor  Se puede relacionar el trabajo que realiza el generador V para trasladar una carga Q con la intensidad I que genera y la resistencia R del conductor W QV RI 2 t [julios (J)] q 0.24 RI 2 t [calorías (cal)] 62
  • 63. LEY DE JOULE (II) ___EJERCICIO___  Una instalación eléctrica está hecha con hilo de cobre de 2mm2 de sección y tiene una longitud de 300m. Calcula la energía que se pierde durante una hora si circula una intensidad de 2 A. (resistividad del Cu 1.67·10-8 Ωm) l 300m R ρ 1.67·10 Ωm 8 2.58 Ω S 0.2·10-6 m 2 W RI 2 t 2.58 Ω ·(2A) 2 ·3600s 37152 J 63
  • 64. LEY DE JOULE (III) APLICACIONES 64
  • 65. POTENCIA ELÉCTRICA (I)  La POTENCIA ELÉCTRICA es la energía que se genera o se consume por unidad de tiempo. W P VI [watios (W)] t  En ocasiones representa pérdidas por efecto joule (conductores,…) y en ocasiones nos aprovechamos de ella (calefacción, electrodomésticos,…). Se puede calcular la potencia consumida por una carga aplicando la ley de Ohm. V2 P VI RI 2 [watios (W)] R 65
  • 66. POTENCIA ELÉCTRICA (II)  La potencia en un circuito se mide con un vatímetro, que es la unión de un amperímetro (serie) y un voltímetro (paralelo) 66
  • 67. POTENCIA ELÉCTRICA (III) ___EJERCICIO___  Se dispone de una estufa eléctrica de 3300W/220V. Calcula el valor de su resistencia interna y la intensidad que circula por ella. Si la estufa funcionara las 24h del día, calcula el importe de energía consumida en el mismo período, sabiendo que el precio del KWh es 0.08€ P 3300W I 15A V 220V V 220V R 14.66Ω I 15A 0.08€ W Pt 3300W ·24h 79.2 KWh 6.34€ 1KWh 67
  • 68. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA 68
  • 69. INSTRUMENTOS DE MEDIDA Concepto y fenómenos eléctricos básicos y medidas eléctricas
  • 70. INSTRUMENTOS DE MEDIDA Indican el valor de la medida mediante una ANALÓGICOS aguja que se desplaza por una escala numerada Indican valores de forma directa mediante dígitos DIGITALES en una pantalla alfanumérica 70
  • 71. INSTRUMENTOS DE MEDIDA: CUALIDADES EXACTITUD: grado de concordancia entre el valor real y el experimental PRECISIÓN: grado de concordancia entre mediciones sucesivas FIDELIDAD: si al repetir una medida nos indica siempre el mismo valor RAPIDEZ: con la que se estabiliza la lectura en el instrumento SENSIBILIDAD: mínimo valor que podemos medir en una determinada escala FIABILIDAD: capacidad de funcionamiento sin fallos 71
  • 72. MEDIDA DE MAGNITUDES ELÉCTRICAS 72
  • 73. AMPERÍMETRO Y VOLTÍMETRO • Se utiliza para • Se utiliza para medir la medir voltaje. Se intensidad de conecta en corriente. Se paralelo conecta en serie AMPERÍMETRO VOLTÍMETRO 73
  • 74. ÓHMETRO Y MULTÍMETRO • Se utiliza para medir • Además de la resistencia corriente, tensión y eléctrica resistencia mide el correcto funcionamiento de diodos, transistores y condensadores ÓMETRO MULTÍMETRO 74
  • 75. OSCILOSCOPIO FUNCIONAMIENTO BÁSICO  El osciloscopio se utiliza para observar, registrar y medir corrientes y tensiones continuas y alternas. Para ello muestra en un display o pantalla la forma de onda de la señal a medir.  Mediante la base de tiempos y el amplificador vertical podemos ajustar la forma de onda a las dimensiones de la pantalla escalándola y permitiéndonos medir todos sus parámetros: amplitud, frecuencia, periodo, fase, etc. 75
  • 76. ERRORES EN LA MEDIDA (I)  El error absoluto es la diferencia entre el valor de la medida y el valor real de la magnitud. Pero no es lo mismo cometer un error de 0.3V en una medida de 2V que en otra de 300V. Ea xi x  Definimos error relativo como el cociente entre el error absoluto y la medida real expresada en % Ea Er x 76
  • 77. ERRORES EN LA MEDIDA (II) ___EJERCICIO___  Al realizar una medida de una tensión se han obtenido los siguientes valores: 2.34V, 2.35V, 2.34V, 2.36V, 2.38V y 2.36V. Calcula los errores absoluto y relativo de la primera medida x (2.34V 2.35V 2.34V 2.36V 2.38V 2.36V)/6 2.335V Ea x i x 2.34V - 2.355V 0.015V Ea 0.015V Er 0.637% x 2.335V 77