Tecnopatafísica

Ciencia y tecnología al alcance de todos

Objetivos
Esta tarea tiene como objetivos:
1) Conocer los siguientes conceptos básicos de electricidad: corriente eléctrica, magnitudes fundamentales, ley de Ohm y circuitos eléctricos. Para repasar todos estos conceptos se recomienda usar los apuntes del tema 3 de la materia (descargar)
2) Controlar el uso de diferente software de simulación de circuitos eléctricos como:
Tarea
En este proyecto el alumno (trabajando de manera individual o en grupo de 2 personas) debe simular de manera informática (usando las herramientas citadas con anterioridad) una serie de circuitos eléctricos y debe resolver las posibles cuestiones/problemas que se planteen. 
Los ejercicios resultantes deben ser publicados como un artículo o entrada (de título "Proyecto 6: Circuitos eléctricos: nombre del ejercicio") en el blog personal del alumno. Además debe ser añadida una breve descripción del ejercicio así como las etiquetas "Proyectos", "Electricidad" correspondientes.
Proceso
En este proyecto se deben ir realizando los ejercicios que se muestran siguiendo todos los pasos que se indican en los mismos:

Ejercicio 1: "Corriente eléctrica: sentido de la corriente eléctrica"

Nuestro primer contacto con los circuitos eléctricos nos servirá para conocer un concepto tan importante como es la corriente eléctrica y el sentido de dicha corriente en los circuitos eléctricos.
  1. Con ayuda del software Crocodrile Clips (vista "Imágenes o Pictures") crea un sencillo circuito eléctrico compuesto por una pila o batería de 1,5 voltios (1,5 V), un interruptor simple y una bombilla. Guarda las imágenes generadas con el circuito abierto (no hay corriente) y cerrado (circula corriente).
  2. Repite el proceso anterior con ayuda del Kit de simulación de circuitos de corriente continua.
  3. Publica las cuatro imágenes describiendo brevemente cada uno de los circuitos en el blog personal del aula.
  4. Contesta a las siguientes preguntas analizando las simulaciones:
    1. ¿Qué es la corriente eléctrica?
    2. ¿Cuál es el sentido real de la corriente eléctrica?
    3. ¿Cuál es el sentido que se usa en el análisis de los circuitos eléctricos?
electricidadelectricidad2
electricidad3

Ejercicio 2: "Componentes de un circuito eléctrico"

En este ejercicio mostraremos los elementos principales que se encuentran en todo circuito eléctrico y que se pueden ser clasificados como:
  • Generadores de la corriente eléctrica: son los elementos encargados de generar el movimiento de electrones (corriente eléctrica) a través del cable conductor. Este tipo de elementos genera una diferencia de potencial o voltaje entre sus terminales (polo positivo y polo negativo) que permiten la circulación de la corriente. De este tipo son las pilas o baterías, las dinamos y los alternadores.
  • Cable conductor: son materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica por lo que se usa como unión o conexión entre los diferentes elementos del circuito. Suelen estar hechos de un material conductor (cobre, aluminio, oro..) cubierto de un aislante (plástico).
  • Receptores o actuadores:  son elementos que usan la corriente eléctrica para transformar este tipo de energía eléctrica en otra como puede ser luz (bombilla, LED, etc..), movimiento (motor eléctrico), calor (estufa eléctrica), sonido (altavoz o zumbador), etc...
  • Elementos de control: son los que nos permiten controlar el flujo de corriente eléctrica en el circuito. Los elementos de control más usados son los interruptores, pulsadores, conmutadores...
  1. Con ayuda del software Crocodrile Clips (vista "Símbolos") diseña los siguientes circuitos eléctricos
    1. Circuito compuesto por una pila o batería de 4,5 voltios (4,5 V), un interruptor simple y una bombilla. Guarda las imágenes generadas con el circuito abierto (no hay corriente) y cerrado (circula corriente).
    2. Circuito compuesto por una pila o batería de 4,5 voltios (4,5 V), un interruptor simple y un motor eléctrico. Guarda las imágenes generadas con el circuito abierto (no hay corriente) y cerrado (circula corriente).
    3. Circuito compuesto por una pila o batería de 4,5 voltios (4,5 V), un interruptor simple y un zumbador piezoeléctrico. Guarda las imágenes generadas con el circuito abierto (no hay corriente) y cerrado (circula corriente).
  2. Publica las tres imágenes describiendo brevemente cada uno de los circuitos en el blog personal del aula.
  3. Define de manera breve la función de cada unop de los siguientes actuadores: motor eléctrico, bombilla, zumbador piezoeléctrico.
ejercicio2

Ejercicio 3: "Análisis de circuitos eléctricos"

Nuestro primer contacto con los circuitos eléctricos nos servirá para conocer un concepto tan importante como es la corriente eléctrica y el sentido de dicha corriente en los circuitos eléctricos. A continuación se muestran una serie de circuitos eléctricos, para todos ellos...
  1. Con ayuda del software Crocodrile Clips (vista "Símbolos") reproduce los circuitos eléctricos que se muestran a continuación.
  2. Analiza que elemento o elementos faltan a cada uno de los circuitos y analiza el funcionamiento de los mismos sin dichos elementos.
  3. Completa los circuitos de modo que contengan todos los componentes principales.
  4. Publica los resultados describiendo brevemente cada uno de los circuitos en el blog personal del aula.
  5. Contesta a las siguientes preguntas analizando las simulaciones:
    1. ¿Qué es un cortocircuito?
    2. ¿Cuándo se produce un cortocircuito?
    3. ¿Qué peligros pueden derivarse de los cortocircuitos eléctricos? ¿Qué medidas de seguridad pueden aplicarse para minimizar los riesgos de accidente al producirse un "corto"?
ejercicio3

Ejercicio 4: "Magnitudes eléctricas: ley de Ohm"

En este ejercicio trabajaremos con una serie de magnitudes que son fundamentales a la hora de realizar circuitos eléctrico/electrónicos. En este caso (y en todos los circuitos eléctricos que diseñemos) debemos tener en cuenta tres magnitudes fundamentales: voltaje o potencial eléctrico V, intensidad de corriente I, resistencia eléctrica R que están relacionados mediante la ley de Ohm: V = I.R. Además usaremos el concepto de potencia eléctrica P = V.I como medio de analizar el rendimiento de los actuadores (para más información se recomienda la lectura de los apuntes "Tema 3: Electricidad").
  1. Con ayuda del software Crocodrile Clips (vista "Símbolos") diseña un circuito compuesto por una pila de 4,5 V, un interruptor y un motor eléctrico y otro idéntico pero sustituyendo el motor eléctrico por una bombilla.
  2. Añade al circuito un voltímetro (se conecta en paralelo con el elemento a medir) en la bombilla para medir el voltaje de dicho elemento.
  3. Añade al circuito un amperímetro (se conecta en serie con la rama cuya intensidad se desea medir) para medir la intensidad que recorre el circuito.
  4. Con ayuda de la ley de Ohm calcula la resistencia interna de cada uno de los elementos (bombilla o motor eléctrico).
  5. Calcula la potencia total del circuito y la potencia que consume cada uno de los elementos.
  6. Publica los resultados describiendo brevemente cada uno de los circuitos en el blog personal del aula.
ejercicio4

Ejercicio 5: "Tipos de circuitos eléctricos: Circuitos en serie I"

En este ejercicio trabajaremos analizaremos la conexión en serie entre los diferentes elementos de un circuito eléctrico.
  1. Con ayuda del software Crocodrile Clips (vista "Símbolos") diseña un circuito en serie compuesto por una pila de 4,5 V, un interruptor y tres bombillas  y otro idéntico pero sustituyendo las bombillas por motores eléctricos.
  2. Añade al circuito un voltímetro (se conecta en paralelo con el elemento a medir) en cada uno de los elementos presentes (bombillas y/o motores) para medir el voltaje de cada uno de los elementos.
  3. Añade al circuito un amperímetro (se conecta en serie con la rama cuya intensidad se desea medir) para medir la intensidad que recorre el circuito.
  4. Con ayuda de la ley de Ohm calcula la resistencia interna de cada uno de los elementos (bombilla o motor eléctrico).
  5. Calcula la potencia total del circuito y la potencia que consume cada uno de los elementos.
  6. Analiza las siguientes cuestiones relacionadas con los circuitos en serie:
    1. ¿Cómo se distribuye el voltaje?
    2. ¿Cómo se distribuye la intensidad?
    3. ¿Cómo se distribuye la potencia?
    4. ¿Consideras que el rendimiento de cada uno de los componentes es óptimo? ¿A qué crees que es debido?
  7. Publica los resultados describiendo brevemente cada uno de los circuitos en el blog personal del aula.
ejercicio5

Ejercicio 6: "Tipos de circuitos eléctricos: Circuitos en serie II"

En este ejercicio trabajaremos analizaremos la conexión en serie entre los diferentes elementos de un circuito eléctrico.
  1. Con ayuda del software Crocodrile Clips (vista "Símbolos") diseña un circuito en serie compuesto por una pila de 4,5 V, un interruptor y tres resistencias eléctricas de valores 10 ohmios, 100 ohmios y 1000 ohmios.
  2. Añade al circuito un voltímetro (se conecta en paralelo con el elemento a medir) en cada uno de los elementos presentes (resistencias) para medir el voltaje de cada uno de los elementos.
  3. Añade al circuito un amperímetro (se conecta en serie con la rama cuya intensidad se desea medir) para medir la intensidad que recorre el circuito.
  4. Calcula la potencia total del circuito y la potencia que consume cada uno de los elementos.
  5. Analiza las siguientes cuestiones relacionadas con los circuitos en serie:
    1. ¿Cuál es la resistencia total del circuito?
    2. ¿Cómo se distribuye el voltaje?
    3. ¿Cómo se distribuye la intensidad?
    4. ¿Cómo se distribuye la potencia?
  6. Publica los resultados describiendo brevemente cada uno de los circuitos en el blog personal del aula.
ejercicio6

Ejercicio 7: "Tipos de circuitos eléctricos: Circuitos en paralelo I"

En este ejercicio trabajaremos analizaremos la conexión en serie entre los diferentes elementos de un circuito eléctrico.
  1. Con ayuda del software Crocodrile Clips (vista "Símbolos") diseña un circuito en paralelo compuesto por una pila de 4,5 V, un interruptor y 2 bombillas y otro idéntico pero sustituyendo las bombillas por motores eléctricos.
  2. Añade al circuito un voltímetro (se conecta en paralelo con el elemento a medir) en cada uno de los elementos presentes (bombillas y/o motores) para medir el voltaje de cada uno de los elementos.
  3. Añade al circuito un amperímetro (se conecta en serie con la rama cuya intensidad se desea medir) para medir la intensidad de cada una de las ramas recorre el circuito.
  4. Con ayuda de la ley de Ohm calcula la resistencia interna de cada uno de los elementos (bombilla o motor eléctrico).
  5. Calcula la potencia total del circuito y la potencia que consume cada uno de los elementos.
  6. Analiza las siguientes cuestiones relacionadas con los circuitos en paralelo:
    1. ¿Cómo se distribuye el voltaje?
    2. ¿Cómo se distribuye la intensidad?
    3. ¿Cómo se distribuye la potencia?
    4. ¿Consideras que el rendimiento de cada uno de los componentes es óptimo?
  7. Publica los resultados describiendo brevemente cada uno de los circuitos en el blog personal del aula.
ejercicio7

Ejercicio 8: "Tipos de circuitos eléctricos: Circuitos en paralelo II"

En este ejercicio trabajaremos analizaremos la conexión en paralelo entre los diferentes elementos de un circuito eléctrico.
  1. Con ayuda del software Crocodrile Clips (vista "Símbolos") diseña un circuito en serie compuesto por una pila de 4,5 V, un interruptor y dos resistencias eléctricas de valores 10 ohmios y 100 ohmios.
  2. Añade al circuito un voltímetro (se conecta en paralelo con el elemento a medir) en cada uno de los elementos presentes (resistencias) para medir el voltaje de cada uno de los elementos.
  3. Añade al circuito un amperímetro (se conecta en serie con la rama cuya intensidad se desea medir) para medir la intensidad que recorre cada rama del circuito
  4. Calcula la potencia total del circuito y la potencia que consume cada uno de los elementos.
  5. Analiza las siguientes cuestiones relacionadas con los circuitos en serie:
    1. ¿Cuál es la resistencia total del circuito en paralelo?
    2. ¿Cómo se distribuye el voltaje?
    3. ¿Cómo se distribuye la intensidad?
    4. ¿Cómo se distribuye la potencia?
  6. Publica los resultados describiendo brevemente cada uno de los circuitos en el blog personal del aula.
ejercicio8
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