Guia de Electricidad Básica

8/10/2019 Guia de Electricidad Bsica

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GUIA ELECTRICIDAD BASICA

Intr o d u c cin:

El automvil dispone de una serie de componentes elctricos arupados porcircuitos e intercone!iones por medio de una instalacin elctrica" Los

circuitos elctricos trans#orman la ener$a elctrica en otras clases de ener$a%mec&nica,calor$#ica,'u$mica,etc.() se*n las necesidades re'ueridas.El #uncionamiento de los circuitos elctricos est& reido por una serie de le+es#undamentales 'ue es preciso conocer o asimilar despus con #acilidad el#uncionamiento de los diversos componentes elctricos utili,adosen automviles + las trans#ormaciones de ener$a 'ue en ellos se producen. Enesta u$a se estudiar&n los conceptos -&sicos de electricidad + las le+es#undamentales.

1. Equi

po elctrico del automv il.

Los automviles actuales est&n provistos de un ran n*mero de aparatos cu+o#uncionamiento se produce racias a la trans#ormacin de la ener$a elctrica en otraclase de ener$a %mec&nica, calor$#ica, 'u$mica, etc.(, emple&ndose componentes delos m&s variados tipos) 'ue se reali,an las #unciones m&s diversas, en -ene#icio deuna ma+or seuridad en los ve.$culos + me/or con#ort de los pasa/eros.

El con/unto de todos los mecanismos 'ue #uncionan utili,ando la ener$a elctrica#orman el llamado equipo elctrico del automvil, 'ue para su estudio se dividen enpartes denominadas circuitos. Una divisin de las muc.as 'ue podr$an .acerse)esta-lece los siuientes circuitos: arran'ue, carga, encendido, alumbrado, maniobra y

accesorios.De ellos, los tres primeros est&n $ntimamente liados al #uncionamiento delmotor.Cada uno de los circuitos enumerados tiene una misin concreta 'ue reali,ar + para

ello dispone de un determinado n*mero de aparatos) situados en los m&s diversosluares del ve.$culo + a los 'ue es preciso .acer llear ener$a elctrica, para lo cualse conectan por medio de una instalacin elctrica, en la 'ue los ranos de mandovan situados en su ma+or parte en el .a-it&culo + al alcance del conductor para suo-ierno.


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El circuito de arranque comprende todos los mecanismos 'ue .ar&n poner en marc.a almotor del ve.$culo. El de carga tiene la misin de proporcionar la ener$a elctricasu#iciente para a-astecer a todos los dem&s circuitos" El de encendido sirve para 'uerealice la e!plosin de la me,cla de aire + asolina en el motor + pueda #uncionar por s$solo. El alumbrado se utili,a para iluminar la cal,ada por la 'ue circula el ve.$culo denoc.e + se0ali,arlo en ella. El de maniobra o-ierna los sistemas de se0ali,acin 'ueutili,a el ve.$culo en la marc.a. El de accesorios comprende los distintos aparatos 'ue.acen m&s cmoda la conduccin del automvil.

2. Estructura Atmica de la materia.

La electricidad est& $ntimamente liada a la estructura de la materia , dado 'ue ellacontiene las caras elctricas propiamente dic.as, por medio de las cuales es posi-leo-tener los di#erentes #enmenos.

La materia se de#ine como toda sustancia dotada de masa 'ue ocupa un espacio.Est&constituida por min*sculas part$culas unidas entre s$, cada una de las cuales estormada por varias molculas +) stas a su ve,,por varios &tomos.

Los &tomos de cual'uier sustancia son las part$culas m&s pe'ue0as en las 'ue puededescomponerse" Si los &tomos 'ue #orman una molcula son iuales) tenemos unelemento1mientras 'ue si son di#erentes) lo o-tenido es un compuesto. Cada elemento

se caracteri,a por sus &tomos) 'ue son distintos a los otros elementos en cuanto asu estructura se re#iere" E!isten 234 elementos simples de#inidos en la actualidad,

aun'ue .a+ alunos m&s en proceso de clasi#icacin, de lo cual deducimos 'ue .a+otros tantos &tomos di#erentes.

Cada uno de los &tomos de cual'uier elemento est& compuesto por una parte centralLlamada ncleo, #ormado por protones + neutrones %#iura 5(, + otra llamadacorteza,ocupada por una serie de min*sculas part$culas llamadas electrones, 'ueest&n en continuo movimiento alrededor del n*cleo, siuiendo r-itas circulares +el$pticas" Esta capa e!terna con#iere al &tomo sus propiedades 'u$micas + elctricas.Laestructura del &tomo recuerda, pues,un sistema solar.Donde el n*cleo es el sol + suselectrones los planetas.

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6iura 5.Estructura del &tomo.

Los electrones est&n provistos de una cara elctrica neativa) mientras 'ue losprotones tienen cara positiva.Los neutrones no poseen cara elctrica aluna + act*ancomo alomerante de los protones 'ue) dada su cara elctrica, tienden a repelerseentre ellos" Entre los protones + los electrones e!isten #uer,as de atraccin 'uelian el con/unto del &tomo.

En la #iura 4 se .a representado un &tomo de

co-re) cu+o n*cleo contiene 57 protones + 48neutrones" Alrededor del n*cleo .a+ 57 electrones endi#erentes r-itas" Como cada protn tiene una carapositiva, cada electrn una neativa + stas son iualesen manitud,el &tomo resulta neutro de cara e!terior.Como la materia est& #ormada por &tomo) resultaasimismo neutra.

Los electrones est&n empla,ados en distintos nivelesde ener$a siuiendo un orden, lo 'ue caracteri,a al

F


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&tomo de un elemento determinado, pudiendodi#erenciar de los otros elementos" As$ est& constituidoelsistema peridico de los elementos.

6iura 4

El primer nivel de ener$a est& ocupado por dos electrones 'ue siuen r- itascirculares" Estos electrones est&n mu+ liados al n*cleo) de-ido a 'ue las #uer,aselctricas de atraccin entre protones + electrones son randes) pues este nivel deener$a es mu+ cercano al n*cleo.

El seundo nivel de ener$a contiene 9 electrones m&s) 'ue siuen r-itas circulares +el$pticas %aun'ue no se .a+a representado as$ en la #iura(. Las #uer,as de atraccinentre el n*cleo + los electrones de este nivel es) pues) ma+or 'ue la del anterior.

El tercer nivel de ener$a contiene 29 electrones siuiendo r-itas circulares el$pticas)+ el*ltimo nivel est& ocupado,en este caso,por un solo electrn liado mu+ d-ilmenteal n*cleo, lo 'ue le con#iere al &tomo de co-re sus especiales caracter$sticas de

conduccin elctrica.


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!.orriente Elctrica.

En un conductor) donde en condiciones normales los electrones li-res se muevenen todas direcciones) es posi-le o-tener un movimiento ordenado de los mismos)o sea) un #lu/o de electrones en una determinada direccin.

Si conectamos una pila a este conductor,como indica la #iura ;) sus electrones li-ressu#ren un empu/e elctrico de-ido a la pila,de tal #orma 'ue se despla,an a travs delconductor) oriin&ndose una corriente elctrica.El #lu/o electrnico est& diriido .acia elpolo positivo de la pila, como si los electrones del conductor su#rieran una repulsindesde el polo neativo1 es decir, el primer electrn A su#re un empu/e 'ue lo .acedespla,arse .asta B, sacando a este electrn de su r-ita para ocuparla l,mientras'ue el electrn B .ace lo propio con el siuiente +, as$ sucesivamente, .asta 'ue el*ltimo de los electrones del conductor es sacado de su r-ita + del cuerpoconductor) entrando por el otro e!tremo a ocupar el luar vac$o de/ado por el electrn A.=emos,por tanto,'ue para o-tener el movimiento de un electrn, es necesario 'ueotro ocupe su luar, lueo en un conductor .a+ siempre el mismo n*mero deelectrones +,si sale uno por un e!tremo,entra otro por el opuesto.

6iura ;" "lu#o de electrones a travs de un conductor.

Antiuamente se supon$a 'ue las part$culas eran caras de sino positivo)denomin&ndose corriente elctrica al movimiento de estas caras.Actualmente se sa-e'ue no es as$, pero se siue considerando 'ue la corriente elctrica se esta-lece depositivo a neativo %sentido tcnico de la corriente() mientras la corriente elctrica%movimiento real de los electrones( est& diriida de neativo a positivo.

Considerando todo lo anterior,podemos #ormular una de#inicin de corriente elctrica+ diremos 'ue el movimiento ordenado de los electrones que $an sido desplazados desus rbitas mediante la aplicacin de una %uerza elctrica. Se puede aseurar 'ue lacorriente elctrica es el movimiento ordenado de los electrones a travs de unconductor.

Cuando la #uer,a elctrica est& aplicada de una manera constante + siempre en elmismo sentido la corriente o-tenida se llama continua, pues los electrones circulanininterrumpidamente + de manera continua por el conductor.Cuando la #uer,a elctricacam-ia constantemente de sentido de aplicacin, el e#ecto o-tenido es una corrientealterna.Los electrones son empu/ados en un sentido unas veces + otras en el contrario,de-ido al cam-io de sentido de la #uer,a aplicada.

La #iura 8 muestra la representacin rica de una corriente continua + otraalterna. En la primera, la l$nea .ori,ontal a la altura de 25 voltios indica elesta-lecimiento de la corriente + la de cero voltios corte de la misma en el circuito.

La rica correspondiente a la corriente alterna muestra una variacin de la mismaen el tiempo, aumentando + disminu+endo proresivamente + cam-iando de sentidoperidicamente. Una evolucin completa como la representada en la #iura sedenomina ciclo + el n*mero de e 'ue se produce en un seundo es la #recuencia de lacorriente.


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6iura 8" Representaciones ricas de la corriente elctrica.

&. ir cu ito e lc trico.

Se llama circuito elctrico al con/unto de elementos necesarios para 'ue seesta-le,ca una corriente elctrica" Un circuito elctrico tiene muc.a similitud conuno de aua" =eamos un e/emplo:

6i. > Analo$a.idr&ulica

Suponamos dos recipientes con aua

%#i" >( unidos por sus partes in#eriores + 'uese encuentran a distinto nivel) tal como se veen la #iura.Entre ellos .a+ una di#erencia denivel racias a la cual) cuando se a-re lallave de paso, el aua pasa del depsito 2 al5) .asta 'ue los niveles de am-os seaniuales, es decir, .asta 'ue no e!istadi#erencia de nivel.

Esto mismo ocurre en un circuito elctrico%#i" ?() en el cual se dispone de unenerador, en el 'ue e!iste una di#erencia depotencial elctrico entre sus -ornes %d.d.p.( +'ue est& unido a un receptor %en este casouna l&mpara( mediante .ilos conductores.

Al cerrar el interruptor se esta-lece una corriente elctrica en el circuito + los electrones,empu/ados la #uer,a elctrica del enerador) se mover&n a travs del circuito.

6iura ?" Circuito elctrico elemental.

E!isten pues, en todo circuito elctrico, un generador, un receptor, un interruptor, uncamino de

ida + otro de vuelta.Al cerrar el interruptor

, la corriente elctrica recorre todo el circuito.asta 'ue la di#erencia de potencial entre los -ornes del enerador sea cero" En el

momento en 'ue se a-ra el interruptor, el circuito 'ueda cortado, pues los electronesno pueden saltar por el aire,'ue es aislante.

En los circuitos elctricos suele disponer, adem&s, un %usible, 'ue es un .ilo deplomo de un rosor cali-rado de tal manera 'ue, al pasar una cantidad e!cesiva deelectrones se calienta + 'uema,'uedando interrumpido el circuito.Se coloca el #usi-leeneralmente en el camino de ida.

En los automviles, el circuitoelctrico no es e!actamente ele!plicado1 a'u$ el camino de vuelta

es la parte met&lica del coc.e,llamada masa. Con esta disposicin'ueda el circuito como muestra la#iura 9) con la venta/a de a.orrarel ca-le 'ue constitu+e el camino devuelta.

6iura 9" Circuito elctrico de automvil.


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Cuando en un circuito elctrico se reali,a un contacto inde-ido de un conductor deida con otro de vuelta,se dice 'ue se .a producido un cortocircuito) siendo sus e#ectosmu+ per/udiciales, como +a se ver&. En la #iura 7 se representa ricamente uncortocircuito.Los electrones en este caso son desviados en el punto A ,desde un -ornedel enerador al otro %circuito m&s corto( sin pasar por la l&mpara.

6iura 7" Cortocircuito.

La e!istencia de corriente elctrica en un circuito se conoce por los e#ectos 'ueproduce. La ener$a elctrica es transportada por medio de los .ilos conductores atravs de todo el circuito para ser trans#ormada en el receptor en otra clase deener$a, como puede ser calor$#ica, luminosa) mec&nica de movimiento,'u$mica,etc.

'.(agnitudes "undamentales.

Las le+es 'ue rien el #uncionamiento de los circuitos elctricos est&n liadas poruna serie de manitudes #undamentales,de las 'ue destacaremos las siuientes:

a) *ntensidad de la corriente.

En un circuito elctrico puede .a-er muc.a o poca corriente elctrica, se*n 'uepasen por l muc.os o pocos electrones por seundo.Se llama intensidad a la cantidadde corriente elctrica 'ue circula por un conductor en la unidad de tiempo .Su unidad demedida es el amper. La intensidad de la corriente elctrica corresponde en el circuito.idr&ulico,a la cantidad de aua 'ue pasa de un depsito a otro en un tiempo unidad)es decir, el caudal. Como su-m*ltiplos del amperio se utili,an el mili amper %2mA @0,332A o 2A @ 2330mA( + el micro amper %2 A @ 20

->A 2A @

2.000.000 A (.

El aparato capa, de medir la intensidad de una corriente elctrica se llamaamper$metro + se conecta en el circuito en serie %#i" 22( , es decir, de manera 'ue lacorriente elctrica pase en su totalidad por l.

Tomando como re#erencia un punto cual'uiera de un circuito elctrico, la cantidad de

electricidad %cara elctrica( 'ue pasa por este punto es: @ I ! t, siendo I laintensidad de corriente + t el tiempo en seundos. Al producto entre I + t se le llamacantidad de electricidad + se mide en coulom-.Cuando se esta-lece una corriente deun amperio, la cantidad de electricidad 'ue pasa por el circuito en cada seundo es deun culom-io,de lo 'ue puede deducirse 'ue:

I @ t

6iura 23

El amper.ora es un m*ltiplo del culom-io + representa la cantidad de electricidad'ue pasa por un conductor recorrido por la corriente de un amperio durante una .ora .Un amper.ora e'uivale a4.>33 coulom-.

b) + ensin.


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ilas: Trans#orman la ener$a 'u$mica en elctrica.

Acumuladores: Reci-en ener$a elctrica 'ue

trans#orman en 'u$mica) mantenindolaacumulada) para m&s tarde des.acer latrans#ormacin + devolver otra ve, ener$aelctrica.

Generadores: Trans#orman la ener$a mec&nica derotacin en ener$a elctrica.

La unidad de medida del potencial elctrico otensin es el volt. Como m*ltiplos + su-m*ltiplos seusan: el mea volt%l= @ 2.000.333 =() el ilovoltio %lF= @ 2.333 =()el mili volt %2m= @ 0,332 = 2= @ 2.000 volt( + el

micro volt%l = @ 0,333332= o 2= @ 2.000.000=(.

6iura 25" Cone!in del volt$metro"

El aparato capa, de medir la tensin se llama volt$metro + se monta en derivacin conel circuito cu+a d.d.p" Aplicada se 'uiere conocer %#i.25(. Dic.o de otra #orma, los-ornes del volt$metro de-en unirse a los dos puntos entre los 'ue e!iste la d.d.p.

c) esistencia.

Se llama resistencia elctrica a la oposicin 'ue presenta un cuerpo al paso de lacorriente elctrica1 es decir) la di#icultad 'ue encuentran los electrones paradespla,arse en el seno del conductor. Su unidad de medida es el .m %(. Comom*ltiplos se emplean el ilo o.m %F( + el mea o.m %(, + como su-m*ltiplo elmicro o.m %(.La resistencia elctrica puede ser medida por medio de un o.m$metrou .metro"

La resistencia de un conductor es tanto ma+or cuanta m&s lonitud tena + menor seasu seccin" Tam-in es evidente 'ue cuanto ma+or sea el n*mero de electrones li-res deuna sustancia menor es su resistencia elctrica, puesto 'ue los electrones puedendespla,arse con ma+or #acilidad por ella1 lueo la resistencia depende tam-in del tipode material de 'ue est& #a-ricado el conductor. Dic.o de otra #orma, la resistenciaelctrica de un conductor es directamente proporcional a su lonitud e inversamenteproporcional a su seccin,dependiendo tam-in de un #actor %( llamado resistividad delconductor,'ue e!presa,de aluna manera,el n*mero de electrones li-res 'ue posee,esdecir,su estructura atmica,o lo 'ue es iual, la clase de sustancia de 'ue est& .ec.oeste conductor.

La e!presin matem&tica es la siuiente:

R @ H ! ls

Donde R es la resistencia en o.m1 l, la lonitud en metros1 s, la seccin en mil$metroscuadrados1

+ 1 la resistencia espec$#ica o coe#iciente de resistividad del material conductor.

La resistividad del co-re empleado en instalaciones elctricas en el automvil es de

0,32?mm

5m,mientras 'ue la del aluminio es 3,357"

La resistividad de las sustancias var$a con la temperatura. Las l&mparas dealum-rado, cuando alcan,an su temperatura de #uncionamiento %apro!imadamente5.833 C(,tienen una resistencia espec$#ica unas die, veces ma+or 'ue en #r$o + esto es

de-ido a 'ue el calor .ace 'ue las molculas de los cuerpos se encuentren en constante


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movimiento, siendo su vi-racin tanto m&s r&pida cuanto ma+or es la temperatura, locual di#iculta el despla,amiento de los electrones en el interior del cuerpo conductorcuando su temperatura se eleva.Lo contrario ocurre cuando el cuerpo se en#r$a) .astatal punto) 'ue a temperaturas del cero a-soluto %-5?4 C(, la resistividad del co-re +otros metales es nula,de-ido a 'ue sus molculas no tienen nin*n movimiento a estatemperatura, lo cual #acilita el despla,amiento de los electrones de unas r-itas a otrascercanas.


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