CLASES ELECTRICIDAD BASICA

Clase 4

Se le llama MAGNETISMO a la propiedad que tienen algunas substancias de atraer cuerpos que tengan en su composición hierro. Esta propiedad fué la que le dió a una piedra con éstos atributos, el nombre MAGNETITA; siendo esta la forma natural en que se presenta.
Las propiedades de éste fenómeno, son semejantes a la de las cargas eléctricas, teniendo como definición en lugar de concentración de la fuerza magnética, el nombre de polos. En coincidencia con el magnetismo terrestre, se han definido un polo norte y un polo sur. También ocurre que dos polos iguales se repelen y dos polos distintos se atraen, con una fuerza que depende de la distancia de separación entre las dos piezas polares y la densidad de las cargas magnéticas.



Esta propiedad permite el uso de agujas imantadas, suspendidas de un mecanismo que les permite girar libremente, para la fabricación de un instrumento que permita conocer donde está el polo sur y el polo norte geográfico. Este instrumento ha recibido el nombre de BRÚJULA, del nombre Bussola que se refiere a la caja que contiene el instrumento y lo protege de la intemperie.

Las pequeñas piezas confeccionadas a distintos fines con éstas características, se llaman imanes permanentes; cuando éstos imanes se generan por el paso de una corriente eléctrica que recibe el nombre de electroimanes.

 

ELECTROMAGNETISMO

Para aprovechar el fenómeno que se produce al circular la electricidad por un conductor, se usa un artificio que permite sumar esa fuerza magnética; esto consiste en arrollar el conductor sobre un carretel, de modo que al pasar varias veces por el mismo lugar, la fuerza magnética concentra alrededor del carretel. Tenemos así el INDUCTOR ó BOBINA.





 

Ley de la mano derecha:
Se aplica para conocer la polaridad magnética conociendo el sentido de la circulación eléctrica y el sentido del del arroyado del conductor o bobina. Esta dice: Si acomodamos la mano derecha de modo que los dedos del índice al meñique imiten la dirección de la circulación de la corriente eléctrica (de - a + ); el dedo pulgar quedará indicando el polo norte del campo magnético generado.
INDUCCIÓN MAGNÉTICA: a semejanza de lo que ocurría con las cargas eléctricas, en el magnetismo se produce el fenómeno de INDUCCIÓN, por el que si acercamos un imán permanente a una pieza de hierro o ferrosa (que contenga hierro en su posición); se produce en ésta pieza metálica campo magnético de igual valor al del imán permanente, pero signo contrario. 


Hay distintos signos para los Inductores o Bobinas que permiten identificarlos según usos.



CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Cuando estudiamos los distintos elementos y fenómenos que se usan en electricidad, hasta ahora los describimos en función de una corriente eléctrica que circula por uno o mas elementos, produciendo algún efecto como calor, magnetismo, etc. Ahora veremos el CIRCUITO ELÉCTRICO que analiza todo el circuito de la corriente eléctrica, desde que sale del cuerpo que recolecciona las cargas hasta que regresa al lugar de donde esas cargas fueron sacadas.
En la práctica, se utilizan elementos químicos para producir ésta diferencia de cargas, lo que recibe el nombre de pilas o baterías y también, dispositivos mecánicos que transforman el movimiento en electricidad que se llaman generadores.
Por sus dimensiones, estos generadores suelen estar distantes del el lugar de donde se utilizarán las cargas, por lo que se utiliza un sistema de cableado que permite llevar la electricidad desde donde se generan hasta donde se utiliza. Este sistema de cableado se llama red de distribución y cuando se refiere a la distribución en las casas de un pueblo o ciudad, se llama red de distribución Domiciliaria.
La electricidad que se provee mediante la Red de Distribución Domiciliaria , no es del mismo tipo de que la que proveen las pilas y las baterías, por lo tanto para usar un equipo preparado para el uso con baterías con la corriente eléctrica de la Red de Domiciliaria y en general para todo el equipo electrónico, es necesario proveer mediante un proceso de transformación y de conversión los valores y el tipo de corriente eléctrica que usan estos dispositivos, lo que se hace mediante una FUENTE DE ALIMENTACIÓN.
La transformación es necesaria, para acomodar el voltaje y amperaje de la Red  domiciliaria al usado por el artefacto (Por ejemplo, de los 220 Volts. a los 12 Volts. para un auto-estéreo) y se necesita convertir la corriente de tipo alterna que provee la red domiciliaria y también la que sale del transformador, en corriente continua, que es la que se necesita en el equipo electrónica. La conversión utiliza un circuito rectificador y de filtrado.
Vemos que hemos agregado términos como los de: Pilas, Baterías, Generadores, Fuente de alimentación, Transformadores, Convertidores, Rectificadores, Filtrado, Corriente Alterna, Corriente continua.
Para el uso en los circuitos eléctricos, y electrónicos, se utilizan distintos símbolos que identifican el o los componentes que participan. Veremos algunos de estos símbolos. 




Seguimos con otros símbolos usados en electricidad y en electrónica.




Ahora veremos los símbolos en algunos circuitos simples, en este caso hemos elegido una linterna a pilas.

                                                                  LINTERNA


DIAGRAMA MOSTRANDO EL CIRCUITO ELÉCTRICO (con símbolos)

En la Fig. A; el interruptor está abierto, no hay circulación de corriente eléctrica.
En la Fig. B; el interruptor está cerrado. Hay circulación de corriente eléctrica en el circuito lo que indicamos con una pequeña flechita y letra ( I ); que representa la intensidad o Amperaje en el circuito.

A la INTENSIDAD que circula por el circuito, la podemos medir con un instrumento adecuado, puesto en serie con el circuito. Esto es un AMPERÍMETRO.




Ahora, al estar la llave abierta no hay circulación de corriente, la aguja indicadora permanece en ( 0 )
Cuando la llave está cerrada, hay circulación de corriente, así lo indicará el instrumento mostrando su valor correspondiente en la escala graduada. Por ejemplo un valor típico sería para éste circuito de 0.25 Amp.

Ésta corriente se conservará, mientras se mantengan las condiciones del circuito, la llave cerrada la circulación de cargas eléctricas a causa de la diferencia de potencial provista por las pilas. Al cabo de un tiempo, las pilas completarán su proceso químico y la diferencia de potencial disminuirá hasta desaparecer. La luz entonces disminuirá en su brillo hasta apagarse totalmente.
La diferencia de potencial de una pila comercial estándar, es de 1.5 Voltios nominales, pudiendo llegar hasta 1,75 y cuando está con plena carga. Otro tipo de pilas pueden tener voltajes de 1,2 V. y las hay recargables, como las de níquel Cadmio y también las con electrolito líquido como los vasos de las baterías que se usan en los automóviles convencionales. Cada vaso tiene una diferencia potencia de 2 V. y se han preparado electrolitos en suspensión, que reciben el nombre de GEL , lo que permite el uso en cualquier posición sin riesgo de volcarse.

El amperaje que puede entregar una pila común ronda alrededor de 1 Amper por lapso de 7 a 8 minutos. Las pilas alcalinas, superan tres veces éste amperaje y también resisten un tiempo más. Los vasos con electrolito ácido proveen corrientes mucho más elevadas y un régimen de trabajo más prolongado. Pueden variar de 3 Amper/hora hasta 200Amper/hora,  pudiendo resistir por cortos lapsos de tiempos, hasta diez veces sus amperaje de trabajo nominal.
Debemos recordar que si exigimos una pila o una batería más del régimen permitido de trabajo, destruiremos la misma y corremos el riesgo de que se produzca una emanación violeta de gases que hagan explotar su estructura.

Complemento de Magnetismo

La unidad de magnetismo se le Maxwell; y se designa con la letra griega (Fi).
Para un inductor o solenoide con núcleo magnético, la intensidad de campo magnético se mide en Gauss. Ésta medida se usa también para imanes fijos.
La inductancia, es mide en Henrios ( Hy )
Hay materiales que conservan el magnetismo, y se los usa como imanes artificiales, en compuestos rígidos (cerámicos) o blando (goma o plásticos). Esta propiedad se utiliza también para grabar  información en cintas o discos, mediante el agregado de micro partículas magnéticas retenidas en una capa de pintura.
Ej. de materiales que conservan el magnetismo:
Àlnico: Tipo de fundición de acero usado en imanes de parlantes y cerraduras magnéticas. 
Imanes Cerámicos: Usados en parlantes y por su economía en usos generales
Goma Magnética: se usa en burletes de heladeras y adhesivo para tarjetas y almanaques

También podemos hablar de materiales buenos conductores del campo magnético
Ej. de materiales que conducen el magnetismo
El hierro puro: (Llamado también hierro dulce) en motores de corriente continua y electroimanes. 
El hierro silicio: (en chapas) Usado para él armado de transformadores.
El Ferrite: (de base cerámica) se usa en transformadores de alta frecuencia, varillas de antena de AM. bobinas de radio, etc.

Combinados entre si, los imanes y los electroimanes, se nos presentan en infinidad de mecanismos como los motorcitos eléctricos, parlantes, auriculares, micrófonos, etc.

Al mover un imán cerca de un solenoide, se produce una corriente eléctrica, pero si bien el núcleo del solenoide queda magnetizado, sólo hay circulación de corriente, en algún sentido, cuando el campo magnético varía en intensidad ó se invierte. Éste principio, se usa para generar electricidad del movimiento a través de la variación de un campo magnético. (magneto).
Las líneas de fuerza o flujo magnético, se hacen fácilmente visibles en un sencillo experimento.
a) Sobre un papel limpio y liso, colocamos "limaduras de hierro".
b) Debajo del papel, colocamos un imán con dos polos bien definidos.
c) Zarandamos suavemente el papel, para que la limaduras es acomodando de acuerdo a los campos magnético (líneas de fuerza o flujo magnético).
El resultado será similar al dibujo de la parte inferior de la hoja.




                                                           CIRCUITOS ELÉCTRICOS

A continuación veremos otros circuitos eléctricos simples.
a) vaporizador de tabletas mata mosquitos.



R1=resistencias d 22 k. pegadas y cubiertas con caucho sintético (p. Ej.-(Fastix)
R2=Resistencia limitadora de la lamparita de neón: 330 k.
Problema para ejercicio: si tenemos dos resistencias en paralelo de 22 k.
¿Cuál es el valor de la resistencia resultante?; teniendo en cuenta el voltaje normal de la red domiciliaria, ¿Cuál sería la temperatura en W disipadas por las dos resistencias en paralelo?


Si prestamos atención, el tamaño de las resistencias son demasiado chicas para disipar ésta potencia; más el estar fijadas a un disipador metálico su potencia de disipación aumenta considerablemente, ya que parte del calor es disipada al aire y en éste caso a la tableta termo-evaporable mediante la chapa metálica.   

Otros circuitos sencillos. En este caso, vemos dos circuitos de destelladores, el primero preparado para una lamparita de neón; al segundo para un tubo de luz fluorescente.

INTERMITENTE DE NEÓN:

Usando el principio de la RECTIFICACIÓN, mediante un diodo, la corriente alterna de la red domiciliaria es rectificada a corriente continua. Esta, carga el capacitor hasta el voltaje en que la lamparita de neón se enciende (120 a 180 V. según el tipo). Al encenderse el consumo disminuye la carga en el capacitor, y sigue bajando hasta que la lamparita de neón se apaga  por no tener suficiente voltaje para para sostener su estado de ionización gaseosa (efecto por  el cual el gas se torna conductor emitiendo luz. La lamparita entonces se apaga, y comienza nuevamente a cargarse el condensador hasta tener el valor suficiente  para iniciar nuevamente el proceso.
La velocidad de la carga del capacitor, depende de la resistencia en serie con el circuito. Si ponemos una resistencia ajustable, se podría variar la frecuencia con que se repiten los destellos. Para este circuito, se le podría agregar a la resistencia ajustable ( un extremo unido al punto medio) de valor de 2.2 M.
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Este principio se puede usar para otras lámparas gaseosas de mayor tamaño para obtener una fuente luminosa mas intensa que produzca destellos tipo como el usado en las discotecas como la luz "luz estroboscópica". Al encarar este circuito, debemos tener en cuenta que trabajamos con mayores regímenes de potencia y por lo tanto las resistencias tienen que estar preparadas para disipar mayores temperaturas , tanto la fija como la variable.
El valor del capacitor, también ah sido aumentado y es conveniente, el uso de un capacitor electrolítico de los usados para filtros para este trabajo. Así ahorraremos lugar y es de más económico.
También es posible usar este sistema con lámparas de flash, pero éstas lámparas necesitan un sistema de "gatillado" que hace el circuito un poco mas completo por lo que la estudiaremos en cursos más avanzados.

                                                TEST DE EVALUACIÓN

1) ¿A qué se llama circuito eléctrico?
2) ¿Qué es un generador de electricidad?
3) ¿Qué es una pila eléctrica?
4) ¿Para qué sirve una fuente de alimentación?
5) ¿Para qué sirve un circuito rectificador?
6) ¿Qué es un reóstato?
8) ¿Qué es una batería?
9) ¿Cuál es la diferencia de potencial de una vaso de una batería de autos?
10) ¿Qué circula por un circuito eléctrico cuando está operando?

 

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