Electricidad

Secuencia 27:

Corriente, voltaje y resistencia.

Aprendizaje esperado:

(Mismo de la secuencia anterior)

Describe, explica y experimenta con algunas manifestaciones y aplicaciones de la electricidad e identifica los cuidados que requiere sus uso.

Observa y analiza el siguiente video:

Desde el siglo V a. C., el filósofo Tales de Mileto ya trataba de interpretar ¿Qué es la electricidad?

Como pudiste observar, fueron muchos los científicos que trataron de interpretar que es la electricidad.

Pero, ¿Qué es la electricidad?

CONOCIMIENTOS PREVIOS

Disposición del átomo

Un cuerpo solo puede ganar o perder electrones, porque éstos se encuentran fuera del núcleo atómico.

Un cuerpo adquiere carga eléctrica cuando gana o pierde electrones:

• Negativo: si tiene un exceso de electrones (más electrones que protones).

• Positivo: si tiene un déficit de electrones (menos electrones que protones).

• La carga eléctrica es la cantidad de electricidad que tienen los cuerpos.

• La carga eléctrica depende de la cantidad de electrones que gana o pierde un cuerpo.

• La unidad de medida, para la carga eléctrica, es el coulomb (C) cuya equivalencia es:

1C = 6.25 X 1018 electrones

1C = 6 250 000 000 000 000 000 electrones

CORRIENTE ELÉCTRICA

Cuando un cuerpo adquiere carga eléctrica y ésta solo permanece en él, es decir, no se mueve, recibe el nombre de electricidad estática.

                  

                            

Sin embargo, cuando las cargas eléctricas (electrones), se ponen en movimiento a través de un conductor eléctrico, se forma una corriente eléctrica.

Corriente eléctrica o corriente de electrones

Existen dos tipos de corriente eléctrica:

Corriente continua (CC), cuando el flujo de cargas eléctricas (electrones), viaja en una sola dirección.

Corriente continua (CC)

Los aparatos que se conectan a este tipo de corriente eléctrica deben tomar en cuenta cuál es el polo positivo y cuál es el negativo; de lo contrario o funciona o queda en corto averiándose. Ejemplos los aparatos con baterías.

     

   


Corriente alterna (CA), las cargas eléctricas (electrones) se dirigen primero en una dirección y luego en sentido opuesto.

Corriente alterna (CA)

Es la que normalmente utilizamos en la mayoría de nuestras actividades. En casa, puedes conectar un aparato, después invertir la clavija y éste funciona correctamente.

          

Conductores y aislantes eléctricos

En los metales, los electrones de su última órbita no se encuentran fuertemente unidos a su núcleo, por lo que pueden viajar de un átomo a otro, es decir, cambian constantemente de átomo. Se conocen como electrones libres.

Esta característica origina en los metales, las propiedades de maleabilidad, ductilidad, brillo metálico y conductividad eléctrica.

Las cargas eléctricas (electrones), utilizan la característica de conductividad eléctrica para pasar a través de los metales saltando de un átomo a otro.

Conductividad eléctrica

Por lo tanto, conductor eléctrico son aquellos materiales que permite el paso de la corriente eléctrica a través de ellos.

Dentro de los conductores eléctricos, existen buenos y malos conductores; esto depende de la cantidad de electrones libres que contengan.

Por sus electrones libres, los metales son los mejores conductores de la electricidad; destacando el oro (Au) y la plata (Ag).

   

Sin embargo, debido a su alto costo, en la actualidad se utilizan en mayor cantidad el cobre (Cu) y el aluminio (Al).

Un aislante eléctrico, es un material que no permite el paso de la corriente eléctrica a través de el.

Se utilizan como protección para el manejo seguro de la electricidad.

          

También existen los semiconductores, que son materiales que pueden variar su conductividad dependiendo de las características a las que se encuentre. Ejemplo de ellos son el cadmio (Cd) y el silicio(Si).

                            

Son utilizados para la fabricación de transistores, diodos y circuitos integrados.

          

Electrolisis

Contrariamente a lo que pensamos, el agua es un mal conductor de la electricidad.

En la siguiente imagen puedes observar que la bombilla no enciende porque las cargas eléctricas no pueden viajar a través del agua.

Sin embargo, al agregar sal (cloruro de sodio NaCl) al agua, ocurre el fenómeno de disociación, donde el sodio (Na) le cede electrones al cloro (Cl).

El átomo de sodio (Na) pierde electrones y adquiere carga eléctrica positiva; en cambio el cloro (Cl) gana electrones y adquiere carga eléctrica negativa.

Ahora ambos tienen carga eléctrica y reciben el nombre de iones, los iones positivos se llaman catión y los negativos anión.

Los iones positivos tocan el electrodo negativo y toman los electrones que les faltan, en cambio, los iones negativos tocan el electrodo positivo y depositan los electrones que les sobran.

Ambos vuelven a ser átomos, pero como se encuentran en agua, nuevamente se juntan y ocurre la disociación, empezando el ciclo nuevamente.

Como puedes observar, los iones son los encargados de conducir las cargas eléctricas de un electrodo al otro, encendiendo así la bombilla.

                    

Un ion es un átomo que adquiere carga eléctrica por la pérdida o ganancia de electrones.

Las sustancias líquidas capaces de conducir las cargas eléctricas se llaman electrolitos.

Pila eléctrica

En el siglo XVIII, solo se disponía de carga eléctrica por frotamiento o por inducción. Sin embargo, en los experimentos se descargaba casi instantáneamente.

            

En 1800, el italiano Alejandro Volta inventó la pila eléctrica, en honor a él, las actuales se llaman pilas voltaicas.

                

Con el invento de la pila eléctrica, el estudio de la electricidad cambió.

INTENSIDAD DE CORRIENTE

Sabemos que cuando la carga eléctrica circula por un conductor, se forma una corriente eléctrica.

Sin embargo, tomando el mismo lapso de tiempo, podemos observar que no circula la misma cantidad de carga eléctrica.

Intensidad de corriente (I) es la cantidad de carga eléctrica (q) que circula por un conductor en determinado tiempo (t).

Ampere (A) es una carga eléctrica de un coulomb (C) que circula por un conductor en un tiempo de un segundo.

DIFERENCIA DE POTENCIAL
TENSIÓN ELÉCTRICA

o

VOLTAJE

Cuando colocamos diferente cantidad de agua en dos recipientes, podemos observar que tienen diferente potencial gravitatorio y entre ellos existe una diferencia de potencial.

En la electricidad, esa diferencia de potencial genera una fuerza que origina el movimiento de las cargas eléctricas para formar una corriente eléctrica.

La diferencia de potencial es la fuerza que origina el movimiento de las cargas eléctricas a través de un conductor.

La unidad de medida establecida para la diferencia de potencial es el volt (V).

RESISTENCIA ELÉCTRICA

Cuando las cargas eléctricas circulan por un conductor encuentran ciertas dificultades para fluir.

Longitud del conductor.- Existe una relación directamente proporcional entre el largo del conductor y la resistencia eléctrica. Entre más largo sea el conductor, mayor cantidad de átomos tienen que saltar las cargas eléctricas.

Diámetro del conductor.- Existe una relación inversamente proporcional entre el diámetro del conductor y la resistencia eléctrica. Entre más diámetro tenga el conductor menor será la resistencia.

Temperatura.- Existe una relación directamente proporcional entre la temperatura y la resistencia eléctrica. A mayor temperatura, mayor será la energía cinética molecular del conductor, por lo tanto, las cargas eléctricas enfrentaran gran número de colisiones.

Resistencia eléctrica es la dificultad que presentan los conductores al paso de la corriente eléctrica.

Su unidad de medida es el ohm (Ω).

Elaborar ficha de trabajo No. 27

• Escribe el titulo de la secuencia.

• Contesta ¿Cómo se forma una corriente eléctrica? y ¿Qué tipos de corriente eléctrica existen?

• Explica la manera cómo los metales conducen las cargas eléctricas.

• De manera ordenada, explica cómo pasan las cargas eléctricas a través de un líquido.

• Elabora un cuadro con las tres características principales de la corriente eléctrica, qué son y cuál es su unidad de medida.

• Apoyándote de imágenes, elabora el apunte que consideres pertinente.