sábado, 2 de septiembre de 2017

UNIDAD 10 3º ESO ENERGÍA ELÉCTRICA

Existe un dispositivo, llamado generador eléctrico de corriente continua, tal que al conectar los extremos de un hilo conductor a sus bornes o polos (contactos metálicos entre los que existe una diferencia de potencial constante) circula por el hilo una corriente que se mantiene. Para que esto suceda, el generador debe cumplir dos funciones:
 Suministrar una diferencia de potencial constante entre sus bornes.
 Trasladar en su interior la carga positiva que le va llegando al borne negativo (menor potencial) y llevarla al borne positivo (mayor potencial).
De acuerdo con lo anterior, en un circuito eléctrico elemental que consta de un generador y un hilo conductor conectado a sus bornes, la carga positiva realiza un trayecto cerrado en el que podemos diferenciar dos partes:
a) Cuando la carga positiva circula por el interior del generador desde el potencial menor al mayor. Para que esto suceda, el generador ha de aportar la energía necesaria para “subirla” por dentro de la pila desde el potencial más bajo (polo negativo) al potencial más alto (polo positivo). Es algo parecido a lo que hace una bomba hidráulica para elevar agua.
b) Cuando la carga positiva circula por el exterior del generador (por el hilo conductor) desde el potencial mayor al menor. En este proceso la carga positiva pierde energía (la suministrada anteriormente por el generador) que, como veremos, se transfiere al exterior mediante calor (el hilo conductor se calienta).
Los generadores más comunes son los conocidos como “pilas” o “baterías”. En las etiquetas de las pilas viene marcada la diferencia de potencial existente entre sus bornes (cuando están desconectadas). Es habitual encontrar pilas de 1’5 V, 4’5 V, etc. En todos los casos la energía que aporta la pila para conseguir que la carga positiva circule por dentro de ella, proviene de las reacciones químicas que ocurren en su interior, por eso, según los reactivos que se utilizan hay pilas que se denominan “salinas”, “alcalinas”, etc. Este tipo de generador se “gasta” con el uso, debido a que los reactivos se van consumiendo. No obstante, también existen pilas recargables, en las cuales (suministrando energía) se consigue invertir el proceso químico y que los productos de la reacción se vuelvan a transformar en los reactivos originales; esto sucede, por ejemplo, con las pilas que llevan los teléfonos móviles.
Las pilas pueden contener sustancias químicas que contaminan el medio ambiente (metales pesados como cadmio, mercurio, níquel, etc.) y que son muy tóxicas para los seres vivos. Por eso es preferible utilizar siempre que se pueda pilas recargables y no tirar las pilas usadas a la basura sino depositarlas en contenedores apropiados.
Otros generadores, muy utilizados, son los “adaptadores” que, a diferencia de las pilas, no son autónomos sino que sólo funcionan al conectarlos a la red.
Sea cual sea el tipo de generador, se representan esquemáticamente siempre del mismo modo:
el punto conectado a la raya más larga representa el borne del generador de mayor potencial (por esta razón se le señala con un signo + y se le suele llamar “polo positivo”), mientras que el punto conectado a la raya más corta representa el borne de menor potencial (por esta razón se le señala con un signo – y se le suele designar como “polo negativo”).
Si en el hilo conductor intercalamos una bombilla apropiada, el calor es capaz de poner incandescente el filamento de la bombilla y ésta se enciende. Si intercalamos un aparato eléctrico (por ejemplo un ventilador) podemos aprovechar parte de la energía asociada a la corriente eléctrica para hacerlo funcionar (en este caso para hacer girar las aspas del ventilador). Es algo parecido a lo que ocurre cuando en una corriente de agua situamos, por ejemplo, una rueda de paletas (noria) y aprovechamos la energía asociada a la corriente de agua para hacer funcionar un molino hidráulico.

A.6. Representación esquemática de un circuito de corriente continua

Para representar de forma esquemática un circuito de corriente continua se utilizan una serie de símbolos que conviene conocer.
Como ya hemos visto, un generador de corriente se simboliza por dos segmentos de distinta longitud verticales y paralelos. Cuando el generador es capaz de suministrar distintas diferencias de potencial entre sus bornes, se añade al símbolo anterior una flecha, tal y como se indica a continuación
Un hilo conductor cuya resistencia eléctrica sea apreciable se suele simbolizar mediante una línea quebrada o simplemente mediante un pequeño rectángulo. Si la resistencia es variable (se llama entonces reostato) se añade una flecha como se indica a continuación. Conviene tener en cuenta que, en todos aquellos casos en los que la resistencia se pueda considerar despreciable (prácticamente nula), se representará mediante una línea recta; por tanto, en aquellos tramos del esquema de un circuito en los que haya una línea recta se considera que no hay resistencia.
Una bombilla se puede representar de distintas formas. Una de ellas es mediante un círculo con un aspa dentro y otra como una simple resistencia.                                                                           
Además también es usual el símbolo que representa un interruptor, como puede verse en el circuito siguiente:

A.9.

Desde los tiempos remotos la humanidad se había ido defendiendo contra la diaria e inquietante desaparición de la luz del Sol. Primero con hogueras, luego con antorchas y lámparas de aceite y posteriormente con lámparas de grasa de ballena, queroseno, gas, etc. Todos estos sistemas habían proporcionado una luz mediocre y oscilante con la que combatir la oscuridad de la noche.
La introducción generalizada de la iluminación a gas en las fábricas en el siglo XIX no tuvo, por otra parte, efectos sociales beneficiosos inmediatos, ya que permitió a los patronos alargar unas jornadas de trabajo ya demasiado extensas.
Finalmente, ya a finales del siglo XIX, la electricidad proporcionó un sistema más seguro, mejor y más práctico. El problema era calentar con electricidad un pequeño filamento hasta hacerle emitir un resplandor incandescente. La cuestión en sí no era demasiado complicada, sin embargo muchos intentos fracasaron porque no había medio de evitar que el filamento se quemara con el oxígeno del aire y se destruyera. En 1875, Crookes, ideó un método adecuado para hacer un vacío suficiente dentro de un recipiente de vidrio en el que se colocaba el filamento, pero los materiales utilizados eran poco satisfactorios, ya que se rompían con bastante facilidad. En 1878, Thomas Edison, de 31 años, se manifestó dispuesto a abordar el problema. Su reputación como inventor era tan grande que su anuncio hizo subir la bolsa de Nueva York y Londres, haciendo tambalearse las acciones de las compañías de gas encargadas de la iluminación.
Edison no fue, pues, el primero en inventar la luz incandescente usando una bomba de vacío y tampoco descubrió ningún principio científico básico de este sistema. Lo que hizo fue encontrar un material que funcionaba aceptablemente como filamento (hebra de algodón carbonizado) y diseñar un bulbo de vidrio adecuado en el que colocarlo. Además (lo que es aún más importante) solucionó un problema bastante más complejo: abastecer a miles de hogares con una cantidad de electricidad constante. Con ello posibilitó el uso de la electricidad a una enorme masa de consumidores. Edison se dio cuenta de que el sistema de distribución de la electricidad por los hogares debía hacerse de tal forma que las bombillas funcionaran independientemente, de manera que, si una de ellas se fundía, las demás siguieran funcionando y no se quedase el resto de la casa a oscuras. Para conseguir este efecto, las distintas bombillas debían conectarse como se indica en el esquema siguiente (conexión en paralelo).
Posteriormente se incorporaron sucesivas mejoras (filamento de tungsteno), introducción de gas nitrógeno dentro del bulbo, etc. Edison fundó una compañía de electricidad, la Edison Electric Company, que comenzó a instalar sus sistemas de iluminación en 1882. Tres años después ya habían vendido más de 200.000 lámparas. El amplio uso de las bombillas eléctricas favoreció un desarrollo rápido de sistemas para generar y distribuir energía eléctrica en millones de hogares, iniciándose así la era de la electricidad. Los avances tecnológicos en este campo pronto fueron mucho más allá de la modesta bombilla de incandescencia y se incorporaron a la red eléctrica multitud de aparatos (lavadoras, tostadoras, hornos, secadoras, lavaplatos, frigoríficos, sistemas de calefacción, teléfono, radio, televisión, etc.) haciendo posible una forma muy cómoda de poder disponer de la energía necesaria para realizar muchos y diversos cambios.

9.2. CIRCUITOS ELÉCTRICOS