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PRACTICO 2 (Conceptos básicos de electricidad)
El átomo
1.- nombre tres componentes básicos de un átomo: a. molécula, materia y protón b. protón, elemento y neutrón c. electrón, protón y neutrón d. electrón, protón y molécula 2.-. ¿cuál es la carga de un electrón? a. positiva b. neutra c. negativa d. ninguna de las anteriores 3.- ¿Cómo se denominan las subpartículas atómicas contenidas en el núcleo del átomo? a) Protones y neutrones b) Electrones y neutrones c) Neutrones d) Isótopos 4.- Los electrones se encuentran girando alrededor del núcleo, tienen una masa aproximada a) 2000 veces menor que la de los protones b) 2000 veces mayor que la de los protones c) 200 veces menor que la de los protones d) igual a la de los protones 5.- ¿Qué partículas subatómicas situadas en el núcleo no tienen carga eléctrica aparente? a) Los protones b) Los isótopos c) Los neutrones d) Los neutrógenos 6.- Señala las afirmaciones correctas. a) En valor absoluto, la carga de un electrón y de un protón son iguales. b) La carga de un protón y de un neutrón son iguales en valor absoluto. c) El protón tiene carga negativa. d) La masa de un neutrón y de un protón son muy diferentes. e) La masa de un electrón es muy superior a la de un neutrón. 7 -. ¿Dónde se encuentra cada partícula subatómica? a) El electrón se encuentra en el núcleo. b) El neutrón se encuentra en la corteza. c) El neutrón se encuentra en el núcleo. d) El protón se encuentra en la corteza 8.- Distribución de la carga eléctrica en el átomo. a) La carga eléctrica del núcleo es positiva. b) La carga eléctrica del núcleo es negativa. c) La carga eléctrica de la corteza es positiva. d) La carga eléctrica de la corteza es neutra. 9.- Escribe en los espacios en blanco las palabras adecuadas de la siguiente lista. Atraen electrones libre núcleo negativa negativo neutra neutrones positiva rep elen La materia está formada por átomos, los átomos están formados por protones, neutrones y electrones. Los protones tienen carga eléctrica positiva, los electrones tienen carga eléctrica negativa y los neutrones, en
cambio, carecen de carga. Los protones y los neutrones forman el núcleo o centro del átomo. Los electrones giran alrededor del núcleo como si fuesen planetas alrededor del sol. Si un átomo tiene el mismo número de protones que de electrones, tiene una carga eléctrica neutra. Cuando un electrón se sale de su órbita, es llamado electrón libre. Esto significa que el átomo tiene ahora carga positiva. Los electrones libres pueden unirse a otro átomo y hacer que el balance de su carga sea negativo. Los átomos con la misma carga se repelen, pero los átomos con diferente carga se atraen. Los electrones libres pueden ser atraídos por átomos donde falta un electrón. Cuando esto ocurre continuamente, estos electrones en movimiento constituyen lo que llamamos la corriente eléctrica. 11.- Si el número atómico es 17: a. El átomo tendrá __ 17 ___ electrones si el átomo es neutro. b. El átomo tendrá __ 15 ___ electrones si el átomo tiene de carga +2. c. El átomo tendrá __ 19 ___ electrones si el átomo tiene de carga - 2. 12.- Rellena lo que falta: a. Si un átomo tiene de carga +3 y contiene 25 electrones, su número atómico es_ 22 ____. b. Si un átomo tiene de carga - 2 y contiene 15 electrones, su número atómico es_ 17 ____. c. Si un átomo es neutro y contiene 35 electrones, su número atómico es 35 13.- El hierro tiene de número atómico 26 y de número másico 55. Las partículas del átomo neutro son: a. Número de protones __ 26 __. b. Número de electrones 26 ___. c. Número de neutrones _ 29 ____. 14.-. El plomo (Pb) tiene de número atómico (Z) 82 y de número másico (A) 207. Las partículas del átomo neutro son: a. Número de protones _ 82 ____. b. Número de electrones _ 82 ___. c. Número de neutrones _ 125 _. 16 .- Dibujar la estructura atómica de: a) cobre b) mercurio
Magnitudes eléctricas corriente, voltaje, resistencia
1. Cuestionario sobre resistencia eléctrica y su medida a) La resistencia eléctrica, facilita o dificulta el paso de la corriente por los circuitos? R.- La resistencia dificulta el paso de la corriente por los circuitos b) ¿Qué unidad se utiliza para medir la resistencia? ¿Cuál es su abreviatura? R.- Su unidad eléctrica es el Ohmio Ω c) ¿Cómo se llama el instrumento empleado para medir resistencias? Dibuja su símbolo R.- Se llama Óhmetro (Ω) d) Cita dos componentes que tengan mucha resistencia eléctrica y dos que tengan poca. - El plástico y la madera tienen mucha resistencia eléctrica - El cobre y el hierro tienen poca resistencia eléctrica. e) para medir la resistencia de una lámpara ¿debe estar encendida? R.- No, no debe estar encendida o el circuito podría arruinarse f) para medir la resistencia de un motor de juguete ¿debemos tenerlo conectado a la pila R.- No se tiene que conectar la pila 2. Cuestionario sobre intensidad a) Que es la corriente eléctrica R.- Es el movimiento de electrones libres por un conductor. b) Hay dos tipos de corriente eléctrica, ¿Cuáles son? ¿Por qué se caracterizan? Corriente continua: Los electrones se mueven en un mismo sentido, del polo negativo al polo positivo que los atrae, se encuentran en pilas, baterías u otros aparatos de baja tensión eléctrica Corriente alterna: los electrones cambian de sentido una y otra vez. Se pueden obtener por métodos mecánicos como lo hace un alternador. La usamos en casa para iluminación, la televisión, lavadora, etc. c) ¿Qué nos indica la intensidad de la corriente eléctrica? R.- Es la cantidad de electricidad o carga eléctrica (Q) que circula por un circuito por una unidad de tiempo (t). d) ¿Qué unidad se utiliza para medir la intensidad eléctrica? ¿Cuál es su abreviatura? R.- Su abreviatura es I y su unidad es el amperio (A). e) ¿Cómo se llama en instrumento empleado para medir la intensidad ¿ ¿ como se conecta? Dibuja su símbolo. R.- Se llama amperímetro, aunque habitualmente se utilice el perímetro. 3. Cuestionario sobre tensión eléctrica y su medida a) ¿Qué es la tensión eléctrica? R.- Es la energía con la que un generador impulsa los electrones circulan por un circuito eléctrico. b) ¿Qué unidad se utiliza para medir la tensión eléctrica? ¿Cuál es su abreviatura? R.- Su unidad es el Voltio (V) c) ¿Cómo se llama el instrumento empleado para medir tensiones? Dibuja su símbolo. R.- El instrumento empleado para medir tensiones o diferencias de potencial eléctrico (voltaje) se llama voltímetro
L
S
L
S
d) ¿Qué significa que, al medir la tensión de una pila, nos diera 0 V? R.- Si al medir una pila que nos da 0 Voltios, significa que se ha elegido una escala demasiado grande 4 º Responde a las siguientes preguntas: a) ¿Cuantos milivoltios son 20V? 20.000 V b) ¿Cuántos miliamperios son 2,3A? 2 3000 mA c) ¿Cuántos kilovoltios son 1.245V? e) ¿Cuántos amperios son 1,3kA? 1 300 A e) ¿Cuántos ohmios son 2,5MΩ? 2 500 000 Ohm 0 001245 kV Resistencia Eléctrica 6 -. Si la resistividad del cobre es de 0.017[Ωmm²/m] y tenemos una bobina de cable de 200 m de longitud y 1,5 mm2 de sección, ¿cuál será la resistencia de la bobina? R = P R= 0.017 [Ωmm²/m] x (200m / 1,5mm2) = 2.26 Ω 7 .- De la bobina anterior hemos gastado unos cuantos metros, pero no sabemos lo que queda. Al medir con un óhmetro, obtenemos una resistencia de 2Ω. ¿Podrías decir cuántos metros de cable quedan en la bobina? R = P L= (S x R) / P ________ L= 1,5 mm2 x 2Ω / 0.017[Ωmm²/m] = 176.47 m
II. Esquemas de circuitos eléctricos? 3. Representa mediante un esquema y empleando símbolos normalizados los siguientes circuitos, e indica de cada uno si se trata de un circuito serie, paralelo o mixto. CIRCUITO EN SERIE CIRCUITO EN SERIE CIRCUITO EN PARALELO CIRCUITO MIXTO CIRCUITO EN SERIE
Potencia y energía eléctrica.
4 º ¿Cuántos vatios consume una resistencia de 125Ω alimentada por una pila de 25V? V= I x R I= R/V I= 125Ω/25V = 5ª Cálculo de potencias P= V x I P= 25V x 5A = 125 vatios _____ La resistencia consume 125 vatios 5 º Si por una resistencia de 100Ω pasa una corriente de 2A, ¿cuántos vatios de potencia consumirá? V = I x R _____ V =2A x 100Ω = 200 V P = V x I _____ P = 200V x 2A = 400 vatios _____ La resistencia consume 400 vatios 6 º Hemos conectado una resistencia a una pila de 12V. No sabemos el valor de la resistencia, pero hemos medido con un amperímetro la intensidad que circula por la resistencia, siendo ésta de 2 A. ¿Cuál será la potencia consumida por la resistencia? R = V/I ____ R= 12V / 2A = 6Ω P= V x I ____P = 12V x 2A = 24 vatios ____la resistencia tendrá una potencia de 24 vatios 7 º Realiza las siguientes conversiones, pasando: a) 25W a m W 25w x 1000Mw = 25 000Mw b) 100kW a W 100kW x 1000W = 100 000W c) 150mW a W 150m W / 1000W = 0.15W d) 2.350W a k W 2 350W / 1000k W= 2.35Kw 8 º Tenemos un calefón eléctrico que consume 2. 8 00W, y la tenemos encendida durante 1 hora para calentar el baño. Suponiendo que el kWh tenga un precio de 0,90 Bs, ¿cuánto nos va a costar tenerla encendida durante ese tiempo? Eng = P x t Eng= 2.800W x 1hora = 2,800 kvh Costo= 2800kvh x 0.90Bs = 2.520 Bs ______ tenerlo encendido por una hora sale 2.520 Bs 9 º Si consideramos el mismo precio del kWh que, en el ejercicio anterior, y resulta que hemos puesto en marcha un aparato que no sabemos su potencia en W, y que nos ha costado 30 Bs tenerle encendido durante 10 h. ¿Sabrías decir, ¿cuántos vatios de potencia tiene ese aparato? Si además lo hemos conectado a 230 V, b) ¿cuál será su valor de resistencia? Datos: Solución: 1Kw/hr = 0.90 Bs 0.90Bs ___1kWh P= V p= precio = 30Bs 30bs ____ x R t= 10h x = 27kw/hr r=? 27kw/hr * 10h = 270 R= V v = 230 V 270 000w P
E=Pt E=0.432kw180hr/mes E=77,76kwh/mes Costo=precioE Costo=0.75bs77.76kw Costo=58.32bs/mes 15. Calcular el valor de la resistencia del filamento de una bombilla de 40 W a 220 V. Solución: Resistencia= (220V)2/(40W) = 1210Ω 16. Una bombilla tiene la siguiente inscripción: 40 W, 220 V. Calcular la potencia que disipará cuando se la conecte a 125 V, suponiendo que la resistencia no varíe con la temperatura. Datos: P= 40W V=220V y 125V Solución: Potencia: (125V)2/1210Ω = 12.91W 17. Una plancha tiene una potencia de 700 W cuando se conecta a 220 V a) ¿Cuál es su resistencia eléctrica? P= 700W V = 220V Solución: R= 𝑉 𝐼
220 𝑉
- 18 𝐴
I =
𝑃 𝑉
700 𝑊 220 𝑉
= 3.18A
b) ¿Cuánto dinero se gasta al estar planchando 2 horas, conectada a 220 V? Tiempo: 2hrs V= 220v costo= precioE Solución: costo= 0.90bs 1.4kwh E= pt kwh costo=1.26bs E= 0.7kwh2hrs R.- Al estar conectada 2 horas se gasta 1.26bs E= 1. c) ¿Cuál sería la potencia consumida si se conecta a 125 V, suponiendo que la resistencia no varíe con la temperatura? Utilizar como precio del kW h, 0,90 Bs/kWh V= 125V R= 69. I= 𝑉 𝑅
125 𝑉
- 18
= 1.81A
P=V * I
P=125 *1.
P=231.
R.- la potencia consumida seria 231.25w
18 .- Potencia en Corriente Alterna: a) Calcular la potencia Activa, Reactiva y Aparente de cada equipo b) calcular el consumo de energía eléctrica de cada equipo y el total por mes c)Si el costo unitario de energía es 0,90 Bs/kWh calcular el costo por consumo de energía de cada equipo por mes Nota: La ducha funciona a diario de 7:30 a 8:00 y el ventilador de 14:00 a 18: a) Ducha: I= 220V/8.8Ω = 25A R= ( 220 𝑉)^2 /5500W = 8.8Ω
- Potencia activa= P= 220V * 25A* 0.99= 5445W
- Potencia reactiva= Q = 220V * 25A* 0.14= 770 VAr
- Potencia aparente= S = 220V * 25 A = 5500 VA Ventilador: I= 220V/161.33Ω= 1.36 A R= ( 220 𝑉)^2 /300W= 161.33Ω
- Potencia activa= P = 220V * 1.36 A * 0.80= 239.36W
- Potencia reactiva= Q = 220V * 1.36 A * 0.60= 179.52 VAr
- Potencia aparente= S = 220V * 1.36 A = 300 VA b) IT I1 I P1=5500 W P2=300 W
R1= R2= cos 1 =0. cos 2 =0.
PLANTA ALTA PLANTA BAJA
LOCAL
EQUIPOS
NOMBRE POTENCIA
TOTAL (W)
Tiempo func. (h/mes)
ENERGIA
Kwh/mes SALA Luminarias TV 43’’
COCINA Luminarias Refrigerador
COMEDOR Luminarias 100 150 15 BAÑO DE VISITAS Luminarias 60 12 0. LAVANDERÍA Luminarias Lavadora
OFICINA Luminarias Computadora
DORM. 1 Luminarias Ventilador
DORM. 2 Luminarias Ventilador
BAÑO COM. Luminarias Ducha eléctrica
BAÑO SUITE Luminarias Ducha eléctrica
SUITE Luminarias TV 43’’ Ventilador
kWh/mes
- Dibuja un circuito (de aspecto real y el esquema eléctrico) que tenga 3 bombillas conectadas en paralelo.
- En un circuito que tiene 3 bombillas en paralelo, ¿Qué ocurre si una de ellas se funde?, ¿Por qué? R.- Las demás siguen circulando, porque pueden circular por otros ramales sin problemas.
- Pon 2 ejemplos, diferentes a los que salen en esta mini unidad, de receptores conectadas en paralelo. R.- Electrodomésticos de una casa y bombillas
- ¿Por qué se descarga más rápida una pila o una batería con muchos receptores (cargas) en paralelo? R.- Porque cuantos mas receptores en paralelo haya, más rápido se descargará la pila
- ¿Por qué están conectados en paralelo los electrodomésticos de una vivienda? R.- Al optar por la conexión en paralelo podemos tener varios enchufes, algo que en serie no sería posible, y todo tipo de elementos conectados a la red, sin la necesidad de que estén todos encendidos a la vez. Además, los aparatos eléctricos funcionan con un determinado voltaje. 3. Cuestionario sobre conexión mixta o (serie – paralelo) a) ¿Qué es una conexión mixta? ¿Qué otro nombre recibe? R.- Existen dos formas básicas de conectar componentes eléctricos en un circuito: se pueden conectar mediante conexiones en serie o en paralelo. Una tercera forma de circuitos se denominan circuito mixto o circuito combinado. b) dibuja un circuito (el aspecto real y el esquema eléctrico) que tenga 5 bombillas en conexión mixta
R.- También pasa 6 A, debido a que todos los puntos conectados en circuito en serie pasan a la misma intensidad de corriente. R.- Amperímetro 1= 8 A Amperímetro 2 = 3 A Amperímetro 3 = 5 A Amperímetro 4 = 8 A Amperímetro 5 = 5 A Amperímetro 6 = 3 A Aplicación de Propiedades serie paralelo
- El amperímetro 1 de la figura marca 6 A. ¿Cuánto marcará el 2? 2. En el circuito de la figura el amperímetro 1 marca 8 A y el amperímetro 2 marca 3 A. ¿cuánto marcarán los otros amperímetros? 3. En el circuito de la figura, pasa por el punto b una corriente de 4 A y por n, otra corriente de 2 A. ¿Qué corriente pasará por los restantes puntos? Razona la respuesta. Ejercicios resistencias en serie
- Un circuito comprende tres resistencias en serie. Los valores de estas resistencias son: R 1 = 26 Ω ; R 2 = 5 Ω y R 3 = 8 Ω. En bornes de R 1 hay 3 V(caída de voltaje en R 1 ). ¿Cuál es la tensión de alimentación? Solución: I = 0,115 A; U = 4,5 V U= 4,5V I1= V1/R1= 3V/26 Ohm = 0. Vt= ltRt= 0.115 A39 Ohm= 4,5 V 2§ Cual es la intensidad que atraviesa un circuito serie comprendido por R 1 = 12 Ω; R 2 = 8 Ω y R 3 = 16 Ω, si la tensión del circuito es de U = 36 V. Solución: I = 1 A It= V/Rt = 36V/12 Ohm +8 Ohm +16 Ohm= 36V/36 Ohm = 1 A R.- la corriente cambia por cada punto: (a) = 6 A (b)= 4 A ©= 4 A (m)= 2 A (n)= 2 A (o)= 6 A
2 - Un circuito está compuesto por dos resistencias en paralelo R 1 = 15 Ω y R 2 = 24 Ω. Si está conectado a una tensión de 30 Voltios. Calcula la intensidad total. Solución: IT = 3,25 A Rreq= 1(R1)+(1/R2)= 1/(1/15)+(1/24)= 1/0,6+0.04=1/0.1=10Ω I= V/R= 30V/10Ω= 3 A 3 - ¿Cuál es la intensidad total de un circuito comprendido por R 1 = 7 Ω y R 2 = 12 Ω conectados en paralelo si IR1= 6 A? Solución: IT = 9,5 A 4 - Un circuito comprende R 1 = 4 Ω, R 2 = 8 Ω y R 3 =8 Ω conectadas en paralelo. La corriente total es de 14 A. ¿Cuáles son las intensidades IR1, IR2, IR3, y la d.d.p. en bornes (voltaje de la fuente)? Solución: IR1 = 7 A; IR2 = 3,5 A; IR3 = 3,5 A; U = 28 V 5 - ¿Qué resistencia tendremos que conectar en paralelo con otra de 7 Ω para obtener una resistencia equivalente de 5 Ω? Solución : 17,5 Ω 1(1/7)+1/17.5= 1/0.14+0.057= 1/0.197= 17.5Ω 6 - ¿Por qué‚ resistencia habrá que reemplazar tres resistencias cuyos valores son:R 1 = 571 Ω; R 2 = 448 Ω y R 3 = 67 Ω montadas en paralelo, si no se quiere modificar la corriente que atraviesa el circuito? Solución RT = 52,88 Ω
7 - En un circuito de radio, tres resistencias montadas en paralelo presentan una resistencia equivalente de 4 Ω. Desgraciadamente, solo conocemos el valor de dos de ellas 15 y 12 Ω. ¿Cuál será el valor de la tercera? Solución: RT = 10 Ω.
Ejercicios resistencias en serie y paralelo (mixto)
1. En el circuito de la figura a) calcular la intensidad que pasa por la resistencia de 6 Ω. b) Calcular la diferencia de potencial entre los extremos de la resistencia de 4 Ω. I= R/V= 6Ω / 12V= 0.
- Calcula la resistencia equivalente de los circuitos 1, 2, 3 y 5 Solución: Circuito Nº 1 RT = 3,75 Ω Circuito Nº 2 RT = 4 Ω
