Unha pila común de 1,5 V
Ten un empuxe eléctrico pequeno. Coa pel seca e intacta, normalmente non consegue facer pasar unha corrente perigosa polo corpo.
Magnitudes eléctricas
Voltaxe, intensidade e resistencia: tres magnitudes que se relacionan mediante a lei de Ohm. Explora o circuíto e despois descubre que representa cada unha.
V, I e R no mesmo circuíto
Escolle a magnitude que queres calcular e move as outras dúas barras.
A barra calculada bloquéase. As outras dúas axústanse dentro dos límites do modelo para manter V = I × R.
V = I × R
24.00 = 4.00 x 6.00
Fórmula activa: se calcula V automáticamente.
A cor representa a enerxía dispoñible; a cantidade de boliñas, o fluxo de carga. A resistencia dificulta o paso e recibe enerxía, pero non consome cargas. Caras, estreitamento e movemento son unha representación simplificada.
1 · Voltaxe: o empuxe eléctrico
A voltaxe (ou tensión eléctrica) é a forza ou a presión que empurra os electróns a través dun cable eléctrico. Mídese en volts (V). Máis voltaxe significa máis enerxía dispoñible por cada carga.
No simulador principal, as cargas pasan de azul a amarelo e vermello ao aumentar a voltaxe. Ao atravesar a resistencia, transfiren enerxía ao material e volven azuis.
Pode a electricidade «saltar» un oco?
O aire normalmente illa. Cunha voltaxe suficientemente alta, a electricidade pode atravesar o oco: aparecen faíscas e pode formarse un arco eléctrico. Canto maior é a separación, máis voltaxe fai falta neste modelo.
A simulación simplifica o que ocorre: na realidade tamén inflúen as condicións do aire e dos contactos. Observa os saltos aquí; nunca experimentes con alta tensión.
Voltaxe e seguridade
Por que son perigosos os 220–230 V dun enchufe?
O noso corpo pode conducir electricidade. Se pasa corrente por el, pode provocar queimaduras e alterar o corazón ou a respiración.
Un enchufe de 220–230 V
Ten un empuxe eléctrico moito maior e pode facer pasar unha corrente mortal polo corpo. Non fai falta ver unha faísca para que exista perigo.
Coa pel mollada ou ferida, a corrente pasa máis facilmente. O perigo tamén depende do camiño que percorre polo corpo e do tempo que dura o contacto.
Baixa voltaxe non significa ausencia de riscos: unha pila pode quentarse e causar queimaduras se unimos directamente os seus dous polos cun metal (curtocircuíto). Ademais, non todas as baterías son de baixa voltaxe.
Para as actividades, usa só as pilas e os materiais indicados polo profesorado. Nunca uses enchufes nin o teu corpo para comprobar se pasa corrente.
2 · Intensidade: canta carga pasa por segundo
A intensidade indica canta carga cruza un punto do circuíto cada segundo. Mídese en amperes (A). Máis intensidade significa máis carga pasando no mesmo tempo.
Carga que cruza nun segundo
Cada marcador completo representa 0,5 C; o último pode representar unha fracción. Observa a liña verde durante un segundo. As boliñas son paquetes de carga, non electróns individuais. Ao mover esta barra, o circuíto principal axusta V mantendo R.
3 · Resistencia: dificultade de paso
A resistencia oponse ao movemento ordenado das cargas. Mídese en ohms (Ω). Coa mesma voltaxe, unha resistencia maior produce unha intensidade menor.
Un condutor cun paso máis estreito
Azul: electróns. O tramo máis estreito dun condutor do mesmo material ofrece máis resistencia. Ao aumentar R nesta barra mantemos a voltaxe: os electróns avanzan máis amodo e pasa menos carga por segundo. As cargas non desaparecen.
O estreitamento ilustra unha forma de aumentar a resistencia; tamén inflúen o material, a lonxitude e a temperatura. É un modelo visual simplificado. Aquí sempre se mostra o sentido dos electróns: − → +.
4 · Lei de Ohm: relaciona as tres magnitudes
Para unha resistencia óhmica, V = I × R. Se coñeces dúas magnitudes, podes calcular a terceira. Usa volts, amperes e ohms; converte os miliamperes a amperes antes de calcular.
V = I × RI = V / RR = V / I
Exemplo: unha pila de 12 V e unha resistencia de 24 Ω producen I = 12 / 24 = 0,5 A. Se mantés R e duplicas V, duplícase I. Se mantés V e duplicas R, I redúcese á metade.
Exercicios · Calcula nestes circuítos
Calcula a incógnita e escribe o resultado na unidade indicada. Nos catro primeiros exercicios tes o esquema. Nos exercicios 5–8, debuxa ti o circuíto antes de calcular; poderás comparar o teu debuxo ao abrir a solución.
1 · Lanterna portátil
Nunha lanterna, a intensidade é 0,5 A e a resistencia total é 8 Ω. Calcula a voltaxe.
V
2 · Tira LED
Unha tira LED funciona con 12 V e ten unha resistencia equivalente de 24 Ω. Calcula a intensidade.
A
3 · Calefactor de práctica
Nun circuíto de laboratorio aplícanse 24 V e circulan 2 A. Calcula a resistencia.
Ω
4 · Timbre da porta
Un timbre ten 30 Ω e circulan 0,2 A. Calcula a voltaxe.
V
5 · Motor de maqueta
Un pequeno motor funciona con 9 V e consome 0,3 A. Calcula a resistencia equivalente.
Debuxa o circuíto e calcula.
Ω
Ver solución
Esquema equivalente do circuíto.
R = V / I = 9 / 0,3 = 30 Ω
6 · Sensor electrónico
Un sensor traballa con 5 V e 50 Ω. Calcula a intensidade.
Debuxa o circuíto e calcula.
A
Ver solución
Esquema equivalente do circuíto.
I = V / R = 5 / 50 = 0,1 A
7 · Resistencia de protección
Nun circuíto hai 18 V e deséxase unha intensidade de 0,6 A. Que resistencia se necesita?
Debuxa o circuíto e calcula.
Ω
Ver solución
Esquema equivalente do circuíto.
R = V / I = 18 / 0,6 = 30 Ω
8 · Bomba de auga de CC
Unha bomba necesita 1,5 A e a súa resistencia é de 16 Ω. Calcula a voltaxe de alimentación.
Debuxa o circuíto e calcula.
V
Ver solución
Esquema equivalente do circuíto.
V = I × R = 1,5 × 16 = 24 V
Preguntas para razoar
Preguntas para razoar
Pensa a resposta antes de despregar cada solución.
Por que un enchufe pode causar unha descarga grave e unha pila común de 1,5 V normalmente non?
A voltaxe do enchufe é moito maior: pode impulsar unha corrente perigosa polo corpo. A dunha pila común normalmente non abonda para iso a través da pel seca e intacta.
Por que aumentan os riscos coas mans molladas?
A pel mollada deixa pasar a corrente máis facilmente. Por iso o mesmo contacto eléctrico pode resultar máis perigoso.
Se non vemos faíscas nun enchufe, podemos tocalo por dentro?
Non. Pode pasar unha corrente perigosa polo corpo sen producir unha faísca visible. Nunca se deben tocar os contactos dun enchufe.
Un compañeiro propón probar co enchufe o circuíto da simulación. Que lle explicarías?
Que é unha simulación didáctica e que a rede eléctrica pode causar lesións mortais. As actividades deben facerse só coas pilas e os materiais indicados polo profesorado.
Unha pila ten pouca voltaxe. Podemos unir directamente os seus polos cun metal?
Non: iso produce un curtocircuíto. A pila e o metal poden quentarse e causar queimaduras, aínda que a voltaxe sexa baixa.
Na simulación, que pasa se separamos máis os contactos sen aumentar a voltaxe?
Faise máis difícil atravesar o oco. As faíscas poden deixar de saltar: para superar unha separación maior fai falta máis voltaxe neste modelo.
Comproba o que observaches
Polo punto de medida pasan 60 mC cada segundo. Cal é a intensidade?
Ver explicación
I = Q / t = 60 mC / 1 s = 60 mA. A cantidade cóntase durante un intervalo de tempo.
Comproba o que observaches
Con 12 V, pasa de 200 Ω a 400 Ω. Que ocorre con I?
Ver explicación
A intensidade pasa de 60 mA a 30 mA. Redúcese á metade en todo o circuíto, sen acumular electróns diante da resistencia.