El circuito eléctrico De una forma elemental esta es la representación deUn circuito eléctrico. - Una pila o generador : que se encarga de generar una diferenciade cargas o tensión entre sus dos polos , en el ejemplo seria una batería De 4’5 voltios.- Un conductor : que permita que fluyan los electrones de una parte a otra del circuito, por lo general un conductor de cobre.-Un receptor o aparato eléctrico : que aprovechando el movimiento de Electrones consigue transformar la energía eléctrica en energía calorífica , luminosa, motriz , etc. En este caso una bombilla.

¿ Como fluye la corriente eléctrica ? El generador separa las cargas en su interior gracias a la fuerza electromotriz (f.e.m) , tomando electrones de una placa y depositándolos en otra. La placa de la que son arrancados queda cargada positivamente, es decir, con un defecto de electrones, mientras que la placa donde se depositan se carga negativamente , con un exceso de electrones, formándose un polo positivo y otro negativo. Entre dichos polos aparece una diferencia de cargas o tensión eléctrica (V) que hace que los electrones sean atraídos fuertemente por el polo positivo. El único camino posible entre los polos es el conductor, por donde los electrones atraviesan el circuito, atravesando el receptor hasta llegar al polo positivo. La f.e.m del generador es la que se encarga de seguir separando las cargas continuamente y la tensión en bornes de la batería de reponerlos a través del receptor en un movimiento continuo.

El circuito eléctrico Otra forma mas fácil de hacer un dibujo eléctrico es el “esquema”

eléctrico donde se representa de forma esquemática los elementos que lo componen . en este caso el Generador, el conductor, la lámpara y el interruptor, que se encarga de abrir y cerrar el sistema para evitar el movimiento de los electrones.

Practica :

Consigue los materiales nombrados anteriormente , una pila, un generador, conductores (cables) y un interruptor.Conéctalas como en el esquema y podrás comprobar como se enciende y se apaga la lámpara cuando se ponen en contacto los terminales de la lámpara (una bombilla servirá) con los bornes de la batería y como se apaga al interrumpir la conexión.

Esquema eléctrico

Formas de producir la electricidadEl encargado de producir la electricidad es el generador que, aprovechando algún fenómeno físico, es capaz de desarrollar una determinada fuerza electromotriz que separa las cargas entre sus polos y crear una diferencia de potencial o tensión. Existen varias formas de producir electricidad, a partir de las cuales se construyen los diferentes tipos de generadores :

Las pilas y acumuladores son generadores que, aprovechando la energía que se desarrolla en determinadas reacciones químicas, producen electricidad.

Producción por reacción química

Se puede fabricar una pila sencilla introduciendo una barra de cobre (Cu) y una barra de cinc (Zn) en una disolución de agua (H2O) con unas gotas de acido sulfúrico (H2SO4). Los terminales de ambas barras se conectan a un voltímetro. El acido sulfúrico disuelve la barra de cinc y de cobre, pasando sus átomos a la disolución, dejando acumulada gran cantidad de sus electrones en la barra de cinc. Con la barra de cobre pasa algo similar , pero en ella se acumulan muchos menos electrones.

El resultado es que la barra de cinc se hace mucho mas negativa que la barra de cobre, apareciendo una diferencia de cargas, o tensión eléctrica entre las dos barras.

Mientras exista material activo en las barras para disolverse, esta pila elemental producirá fuerza electromotriz, teniendo que desecharla al agotarse dichos materiales.

Existen ciertos materiales, como los cristales de cuarzo que, cuando son golpeados o presionados, entre sus caras aparece una tensión eléctrica (Figura 1.29). De alguna manera lo que ocurre es que [a presionar el cristal los electrones salen desplazados de una de las caras a la otra, originando una diferencia de cargas. Esta propiedad se denomina "piezoelectricidad".

Producción por presión

Dado que la diferencia de potencial que aparece entre las caras de estos materiales es proporcional a la presión ejercida,es posible la construcción con ellos de agujas para tocadiscos, micrófonos piezoeléctricos, cristales de cuarzo para la construcciónde osciladores, etc.

Ciertos encendedores de cocina aprovechan el efecto piezoeléctrico para su funcionamiento. En estos casos, un percutor golpea con fuerza un cristal, lo que provoca una fuerte diferencia de potencial entre sus caras (del orden de algunos miles de voltios). Al aplicar esta fuerte tensión entre dos electrodos, surge una chispa eléctrica entre ellos.

PIEZOELECTRICIDAD : http://es.wikipedia.org/wiki/Piezoelectricidad

Mediante las células fotovoltaicas es posible transformar directamente la energía luminosa en energía eléctrica. La célula fotovoltaica se construye con materiales semiconductores sensibles a la luz. Al incidir la energía luminosa en estos semiconductores se provoca el desprendimiento de electrones en las últimas órbitas de sus átomos, produciendouna diferencia de cargas entre sus caras.

Producción por acción de la luz

Las aplicaciones' de esta forma de producir electricidad son: generadores de energía eléctrica para satélites espaciales y para suministro autónomo de energía en instalaciones apartadas de la red eléctrica.

Celula fotovoltaica : http://es.wikipedia.org/wiki/Célula_fotoeléctrica

Algunos cuerpos poseen propiedades termoeléctricas y con ellos se pueden construir pares termoeléctricos. Éstos constan de dos metales distintos y unidos, que al ser calentados, manifiestan una diferencia de potencial entre sus extremos

Producción por acción del calor

Este fenómeno es debido a que uno de los metales desprende más electrones que el otro por efecto del calor, generándoseuna pequeña diferencia de cargas entre sus extremos que es proporcional a la temperatura de la unión. La energía eléctrica que se produce mediante este sistema es muy pequeña. Mediante este fenómeno se fabrican termoparespara la construcción de termómetros (especialmente para medir temperaturas en hornos).

TERMOPARES : http://es.wikipedia.org/wiki/Termopar

Esta forma de producir electricidad ya es conocida por todos nosotros. Se basa en el principio de Faraday, y es de estaforma como se produce la energía en las grandes centrales eléctricas mediante los alternadores o en otros casos con las dinamos en forma de corriente continua.

Producción por acción magnética

Cuando se mueve un conductor eléctrico (hilo metálico) en el seno de un campo magnético (imán o electroimán) apareceuna corriente eléctrica por dicho conductor. Lo mismo ocurre si se mueve el imán y se deja fijo el conductor. En un generadoreléctrico se hacen mover bobinas en sentido giratorio en las proximidades de campos magnéticos producidos por imaneso electroimanes.

Michael Faraday : http://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday

Electroimán: http://es.wikipedia.org/wiki/Electroimán

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema internacional de unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

Intensidad de corriente eléctrica

Ejemplo :

Determinar la intensidad de corriente que se ha establecido por un conductor eléctrico si por él ha fluido una carga de 4 culombios en un tiempo de 2 segundos.

Solución : I = Q/t = 4C/2s = 2A

Esta magnitud es comparable al caudal de agua que fluye por una tubería de agua

En un circuito el sentido de la corriente eléctrica lo determina el movimiento de electrones, Sin embargo los antiguos científicos creían que la corriente eléctrica fluía del cuerpo cargado positivamente al cargado negativamente. Este sentido, denominado convencional es el que más se ha utilizado hasta ahora, dado que en él se fundamentan muchas reglas del electromagnetismo y de otras materias afines. Aun hoy en día, se sigue utilizando en muchos casos, ya que los símbolos más usuales de la electrónica se diseñaron teniendo en cuenta el sentido convencional.

Sentido Real y convencional de la corriente

La corriente eléctrica está definida por convenio en dirección contraria al desplazamiento de los electrones.

En un circuito eléctrico, como el de la Figura la intensidad de la corriente en cualquier punto del mismo es igual. Es decir, existe el mismo flujo de electrones a la salida del generador que a su entrada. Hay que pensar que, al igual que en una tubería que está llena de agua a presión, un conductor eléctrico está también lleno de electrones libres dispuestos a moverse. En el momento que algunos se muevan, empujan al resto, estableciéndose un efecto de traslación uniforme. deelectrones en todo el conductor. Este efecto de traslación se comunica a la velocidad de 300.000 km/s.

Movimiento de electrones en un circuito

Sin embargo, los electrones se mueven lentamente, dependiendo su velocidad de la intensidad de la corriente y de la sección del conductor. Por lo general, esta velocidad está entorno a algunos milímetros por segundo. Aunque, al conectar, por ejemplo, una lámpara a una fuente de energía eléctrica, se enciende prácticamente al instante, ya que todos los electrones libres del conductor entran en movimiento a la vez.