Resumen del campo electrostático

• La materia está compuesta por cargas positivas y negativas. • Las podemos poner de manifiesto por frotamiento (Triboelectricidad) • Las cargas se atraen o se repelen entre si. • Las cargas generan un campo eléctrico que se pone de manifiesto por la presencia de otra r r r Q r carga F = q ⋅ E; E = Ke 2 u d • Los campos eléctricos se describen por la diferencia de potencia entre dos puntos

Resumen de campos y Corrientes Algunas aplicaciones

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Resumen de tormentas

Br r VB − VA = − E ⋅ dl

∫

A

• Los materiales respecto del fenómeno eléctrico pueden ser conductores y dieléctricos: – Los conductores se caracterizan porque en su interior el campo eléctrico es nulo. – Los dieléctricos se polarizan por acción de un campo eléctrico. 2

Resumen de corriente

• Las tormentas se forman al electrizarse las pequeñas gotas de agua de las nubes. • Los rayos son chispas eléctricas entre nubes o entre una nube y la tierra. • Los pararrayos (ionizantes o desionizantes) conducen la energía del rayo evitando efectos nocivos

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Resumen de corriente

• La corriente eléctrica es el movimiento de cargas en un medio material. • La caracterizamos por la intensidad de corriente. • Los elementos activos o generadores, transforman distintas formas de energía en energía eléctrica – Se caracterizan por su fuerza electromotriz (f.e.m.) que es la energía que el elemento activo suministra por cada unidad de carga que lo atraviesa.

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Resumen de materiales

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• Los elementos pasivos transforman la energía eléctrica en otra forma de energía – Se caracterizan por su diferencia de potencial (d.d.p.) que es la energía eléctrica que se transforma en otro tipo de energía por cada unidad de carga que atraviesa el elemento pasivo. 6

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Resumen de circuitos

Caracterización de elementos • Elementos pasivos: en ellos existe proporcionalidad entre la corriente que los atraviesa y la diferencia de potencial que aparece entre sus extremos ΔV = I × R Ley de Ohm “R” es la resistencia del elemento • Elementos activos la diferencia de potencial que suministran es menor que su f.e.m. ΔV = ε – I • ri “ri” es la resistencia interna del elemento

Resumen del campo magnético • El movimiento de las cargas produce un campo magnético Ese movimiento puede ser:

• Los elementos de un circuito se pueden conectar en: – Serie, todos los elementos están recorridos por la misma intensidad. – Paralelo, todos los elementos están sometidos a la misma diferencia de potencial.

– En la estructura del material “Imanes naturales” – Dentro de los hilos conductores para generar campos magnéticos en donde los necesitamos

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Aplicaciones de la inducción Generadores de corriente

Propiedades • La primera aplicación del campo magnético es la brújula como sistema de orientación. • La fuerza que un campo magnético ejerce sobre una carga en movimiento, permite explicar la existencia del fenómeno de producción de f.e.m. inducidas

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Esquema de generador

• Un generador de corriente no es más que un grupo de espiras que giran en el seno de un campo magnético creado por un imán (normalmente electroimán) “inductor” • Las piezas polares del inductor (imán) deben ser diseñadas de forma que generen un campo homogéneo • Se logra mayor f.e.m. inducida cuantas más espiras tiene el bobinado del “inducido”

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Otras aplicaciones

Generadores y motores

• Otra aplicación es el transformador – Es un devanado (primario) por el que se hace pasar una corriente alterna, lo que produce un campo magnético variable. – El flujo debido a ese campo atraviesa a otro devanado (secundario) generando en él una f.e.m. inducida

• Dinamo y alternador

• Motor de corriente continua

• Conserva la energía 13

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Central hidroeléctrica

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εs = εp

Ns Np

Is = Ip

Np Ns 15

Central térmica

Central hidroeléctrica • • • • • •

εs Ns = εp Np

Embalse Válvula Turbina Alternador Transformador Red eléctrica

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Central nuclear

Térmica • • • • • • • • • • •

Central nuclear

Caldera Combustible Turbina de vapor Alternador Transformador Red eléctrica Condensador Bomba del circuito de refrigeración Equipo de reducción de emisiones Chimenea Torre de refrigeración

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Central eólica

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Central fotovoltaica

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Reactor nuclear Generador de vapor Turbina de vapor Alternador Transformador Red eléctrica Condensador Bomba Edificio de contención Combustible Torre de refrigeración 21

Central solar térmica

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Central hidroeléctrica de bombeo

Energía y potencia

Volvamos a la energía •

• Las aparatos eléctricos consumen en cada instante una cierta cantidad de energía • Consumimos más energía si tenemos mucho tiempo enchufado el horno o si tenemos enchufado a la vez el horno, la lavadora … • Nos recomiendan que no enchufemos a la vez muchos aparatos . “Se saltan los plomos”

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¿Por qué se saltan los plomos?

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El contrato de la “luz” • Sabemos que Potencia = intensidad x voltaje Mucha potencia supone intensidades altas, pues la d.d.p. es siempre la misma • Por eso las compañías eléctricas nos dan un contrato de 3,3 kw o 7,7 kw y nos ponen un limitador de corriente 15 A, 35 A • Si todos los usuarios queremos gastar a la vez toda la energía a la que tenemos derecho por contrato, la potencia (energía por segundo) que pedimos a la compañía es muy grande

La red se satura

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Si tenemos enchufados a la vez el horno (2000 w) y la lavadora (2500w) estamos gastando mucha energía a la vez. Es decir una potencia de 4500w, 4500w o lo que es lo mismo cada segundo 4500 julios en media hora (1800 segundos) 8,100.000 julios en esa media hora Si tenemos solamente encendido el horno, gastamos 2000 julios cada segundo, para gastar esos 8,100.000 julios lo tendremos encendido 1 hora 7 minutos y 30 segundos (4050 s). La energía la podemos gastar o en poco tiempo, lo que supone mucha potencia, o en más tiempo lo que significa menos potencia instalada en casa 27

Efecto calorífico • Si un horno consume mucha potencia transforma mucha energía eléctrica en calor en poco tiempo • Eso es bueno para el fin para el que los construimos • ¿Qué ocurre con el tendido eléctrico o con otros aparatos que no queremos nos den calor? 29

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